土壤中多氯联苯的前处理方法
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S1-005土壤和沉积物中多氯联苯的分析方法1.目的本SOP规定了土壤和沉积物中多氯联苯类的分析过程。
2.范围适用于实验室土壤和沉积物中多氯联苯类分析测试项目。
3.规范性引用文件EPA method8270d半挥发性有机物的测定气相色谱-质谱法美国环保署方法HJ350-2007土壤中半挥发性有机物的测定气相色谱-质谱法展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)附录DHJ613土壤干物质和水分的测定重量法4.方法原理土壤和沉积物中的多氯联苯(PCBs)采用索氏提取,提取液经过浓缩、佛罗里硅土柱净化后,进气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)检测,根据保留时间、质谱图或特征离子进行定性,内标法定量。
5.试剂和材料5.1二氯甲烷:农残极,DUKSAN。
5.2正己烷:农残极,DUKSAN。
5.3丙酮:农残极,DUKSAN。
5.4PCBs标准溶液:7种PCBs混标(A,AE-00059-R1,ρ=10μg/mL,溶剂为正己烷),包括PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB138、PCB153、PCB180,用壬烷稀释到10μg/mL作为贮备溶液,用正己烷稀释到1μg/mL作为工作溶液。
5.5PCBs替代物:四氯间二甲苯(2,4,5,6-Tetrachloro-m-xylene,TCMX)(A,M-8082-SS-10X,ρ=1000μg/mL,溶剂为正己烷)均用壬烷稀释到100μg/mL作为贮备溶液;用壬烷稀释到1μg/mL作为工作溶液样品萃取前加入,用于跟踪样品前处理、分析过程的回收率。
5.6PCBs定量标:十氯联苯(2,2’,3,3’,4,4’,5,5’,6,6’-Decachlrobiphenyl,PCB209)(A,C-209S-H-10X,ρ=1000μg/mL,溶剂为正己烷),用壬烷稀释到100μg/mL作为贮备溶液;用正己烷稀释到1μg/mL作为工作溶液,上机测试前加入,用于气质分析的定量。
土壤中多氯联苯的前处理方法[摘要]土壤污染已成为世界性问题。
我国的土壤污染问题也较严重,据初步统计,全国至少有1300 ~1600万公顷耕地受到农药等一些化合物的污染。
每年因土壤污染减产粮食1000多万吨,因土壤污染而造成的各种农业经济损失合计约200亿元。
一些持久性有机污染物(POPs)的残留最终也会通过食物链传递给人类[1-2]。
国际上规定的12种POPs物质包括艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、滴滴涕( DD T )、氯丹、六氯苯、灭蚁灵、毒杀芬、七氯、多氯联苯(PCBs)、二恶英和苯并呋喃[3]。
这些化合物能在大气环境中长距离迁移并沉积回地球,对人类健康和环境造成严重危害。
通过学习这一学期的环境样品前处理的课程,本文主要以土壤中多氯联苯的前处理技术的介绍作为本学期的结业作业。
一、多氯联苯概述多氯联苯(PCBs)是具有209种同类物的持久性有机污染物(POPs),具有高毒、难降解、强脂溶性和生物累积等特性,尽管20世纪70年代就禁止生产和使用PCBs,但全球已共生产出PCBs130万吨。
目前,世界各地的大气、水、土壤、底泥甚至两极地区均检测出PCBs[4],南极空气检测出多氯联苯(PCBs)六氯苯(HCH)滴滴涕(DDT)和氯丹[5]Blanchard[6]调查发现,污水处理厂脱水污泥的PCBs(7种同系物)为0.000623kg/kg (干重),每年大气沉降的PCBs是17.6kg,污泥中PCBs是21.1kg广州及附近地区大气中的多氯联苯以三氯联苯和四氯联苯为主,两者的总贡献率为86.41%[7],长江三角洲典型地区农田土壤中多氯联苯残留总量介于每千克数十至数千纳克[8]。
二、土壤环境中多氯联苯前处理方法概述2.1样品采集及处理采集的样品应具有代表性,采样点应在对地区自然条件、农业生产状况、土壤性状及污染历史及现状调研的基础上确定;取样量依样品类型,污染水平,潜在干扰物质与方法的检测限而定。
采集的土壤样品在运到实验室后,为避免受微生物的作用引起发霉变质,要立即将全部样品倒在塑料薄膜上或瓷盘内进行风干。
土壤中石油烃(C10~C40)的前处理方法研究摘要:随着经济的快速发展,人们对石油类产品的需求急剧增加,大量的石油碳氢化合物在石油产品的开采、运输、加工和储存及使用过程中泄露至环境中,全球每年约有800万t石油污染物进入生态环境,我国每年也约有60万t石油污染物进入环境,对生态环境造成持久且难以修复的破坏,严重威胁着人类的健康。
与此同时,石油烃中含有的长链烷烃和多环芳香烃等因其结构稳定难以被降解,给修复带来了严峻的挑战。
石油烃污染的修复技术可分为物理修复、化学修复和生物修复三大类。
其中,物理修复方法是指通过物理手段将石油烃污染物质移除或转化为低毒或者无毒形态的技术手段,主要包括有土壤置换、气相抽取、萃取洗脱、电动修复、热脱附等技术。
基于此,本篇文章对土壤中石油烃(C10~C40)的前处理方法进行研究,以供参考。
关键词:土壤;石油烃(C10~C40);前处理方法引言随着国内石油化工产业的快速发展,由于石油泄漏以及老旧厂区退役造成的石油烃污染土壤日趋增多。
相关资料显示,我国部分石油化工园区土壤中石油烃质量分数高达10000μg/g,每年新污染土壤1×108kg。
土壤中的石油烃在改变土壤环境的同时,还会通过植物吸收进入人体,长期接触可造成不可逆的损害。
石油烃污染土壤常用的修复技术主要有物理修复、化学修复以及生物修复等。
其中,热脱附技术具有修复周期短、去除效率高等明显优势而受到广泛关注。
研究了温度、土壤质地以及时间等对土壤中柴油污染去除过程的影响,结果表明吸附过程和解吸效率受土壤质地的影响,处理温度和时间是影响修复过程的关键因素。
研究了被高浓度柴油污染的土壤在不同工艺条件下的热脱附过程,结果表明随着加热温度的升高,平均反应速率常数增加,说明热脱附过程变得更快更有效。
试验结果表明,较低的压力环境有利于提高多氯联苯热脱附效率。
目前大部分研究主要集中在多环芳烃、多氯联苯等污染物,而对土壤中不同碳数范围的石油烃组分热脱附行为的研究相对较少。
土壤污染多氯联苯
多氯联苯,又称氯化联苯,是一类以联苯为原料在金属催化剂作用下高温氯化生成的氯代烃类化合物,由于多氯联苯性质稳定,不易燃烧,绝缘性能优良,广泛应用于热介质、特殊润滑油、可塑剂、涂料、防尘剂、油墨添加剂、杀虫剂及复写纸等的制造和用于电容器、变压器等电力设备中作为绝缘油。
当前,虽然多氯联苯已被禁止生产和使用,但自其生产以来,由于消费过程中渗漏或有意、无意的废物排放已造成了大范围污染,并且通过食物链对生物体产生影响。
此外,因其具致癌性、生殖毒性、神经毒性和干扰内分泌系统等,已成为我国、美国、日本等许多国家重点监控和优先控制的有毒污染物之一。
多氯联苯物质具有半挥发性,能够从水体或土壤中以蒸气形式进入大气环境或被大气颗粒物吸附,通过大气环流远距离迁移。
在较冷的地方或者受到海拔高度影响时会重新沉降到地球上。
而后在温度升高时,它们会再次挥发进入大气,进行迁移,使得PCBS可沉积到地球偏远的极地地区,导致全球范围的污染传播。
多氯联苯进入土壤后纵向迁移和消失都十分缓慢,也很难通过生物降解和可逆吸附使其含量明显减少,而挥发过程最有可能是多氯联苯流失的主要途径。
此外,多氯联苯随废
油、渣浆、涂料等形式进入水系,可以在水体中缓慢迁移,但由于PCBS不易溶于水,最终沉积于水底沉积物中。
植物修复多氯联苯污染土壤的效果植物修复是一种生物修复的技术手段,利用植物的生长和代谢特性,将土壤中的有害物质转化为无害物质,从而达到清除污染的目的。
目前,植物修复已经成为一种被广泛应用的土壤污染治理技术,其效果优异。
多氯联苯是一种极难降解的有机污染物,对人体和环境都有较大的影响。
在土壤中,多氯联苯的附着性、生物积累性以及毒性都很强,因此清除掉土壤中的多氯联苯非常困难。
传统的土壤治理方法主要是通过化学方法进行清除,但这种方法费用高昂,且对环境有较大的风险。
相对于传统的化学治理方法,植物修复具有较多的优势。
首先,植物修复技术的应用范围广泛,可以适用于不同类型的污染物。
其次,植物修复可以在不破坏土地的情况下,恢复土地的肥力和生态系统。
最重要的是,植物修复技术具有低成本、高效率和可持续性的特点。
植物修复多氯联苯污染土壤的效果主要取决于选择的植物、土壤环境和治理方案等因素。
目前,常用的植物修复多氯联苯污染土壤的方法主要有吸收、转运、转化等方式。
在吸收方面,主要是利用植物吸收土壤中的多氯联苯,从而达到清除多氯联苯的目的。
这种方法适用于多氯联苯污染较轻的土壤。
适合植物主要有一些能够吸收多氯联苯的植物,如柳树、广玉兰、构树、向日葵等,这些植物可以通过吸收多氯联苯,将其转移到自己的根部,并在根部富集,从而起到吸附和净化土壤的作用。
在转运方面,主要是利用植物的根系和地下茎来进行治理,这种方法适用于多氯联苯污染较为严重的土壤。
适合的植物主要有一些修复植物,如黑荆棘、软枣、蜀葵等植物,这些植物的根系和地下茎能够吸收和转运多氯联苯,将其转移到地下茎中,从而达到清除多氯联苯的目的。
在转化方面,是将污染物转为无害或低毒物质,这种方法适用于多氯联苯污染比较严重的土壤。
适合的植物主要有一些微生物修复植物,如一些亚洲独活、茵陈蒿等,这些植物的根系和根瘤中寄生着能够降解多氯联苯的微生物,这些微生物能够利用植物的代谢特性,将多氯联苯降解为不危害环境和人体健康的物质。
多氯联苯在土壤水环境中生物降解过程规律研究刘凌,崔广柏,郝振纯(河海大学水资源开发利用国家专业实验室)摘要:土壤水环境中的有机污染物多氯联苯(PCB)可以采用土地生物处理的方法进行降解,在综合考虑土壤水环境系统中有机污染物生物降解各分过程的基础上所建立的数学模型,可以预测降解PCB所需的时间、降解程度以及降解结束后被土壤所屏蔽的PCB的量。
数学模型通过美国Alcoa 公司在LTU基地的大型土地生物处理工程得到了验证。
利用数学模型和理论分析,预测了2,3,4和5-Cl-PCB的土地生物处理过程及规律。
关键词:多氯联苯;土地生物处理过程;屏蔽收稿日期:1999-12-27基金项目:国家自然科学基金资助项目(59909003)研究成果。
作者简介:刘凌(1964-),女,安徽合肥人,副教授,博士有机化合物多氯联苯(简称PCB)是一类具有两个相联苯环结构的含氯化合物,它具有非常优良的物理特性,因而被广泛应用于许多行业之中,如作为变压器的绝缘液体,农药、油漆、润滑油等产品的添加剂,热传导系统的传导介质,以及塑料的增塑剂等等。
多氯联苯在使用过程中,可以通过废物排放、储油罐泄露、挥发和干、湿沉降等原因进入土壤及相连的水环境(简称土壤水环境)中,造成土壤水环境的污染。
目前人们已经发现植物和水生生物可以吸收多氯联笨,并通过食物链传递和富集。
美国、英国等许多国家都已在人乳中检出一定量的多氯联苯。
多氯联苯进入人体后,有致毒、致癌性能,可引起肝损伤和白细胞增加症,并通过母体传递给胎儿,使胎儿畸形,因此对人类健康危害极大,目前各国已普遍减少使用或停止生产多氯联苯。
但是,多氯联苯已使用近40年的时间,由于它用途极其广泛,理化性质稳定,又对人体健康危害较大,因此各国都把多氯联苯列入必须优先处理的污染物名单中,对已存在于土壤水环境的多氯联苯进行处理已迫在眉睫。
土壤水环境中的多氯联苯,目前可以采用的最适宜的处理方法是土地生物处理,因为土壤号称“微生物的天然培养基”,它具有微生物生活最适宜的环境,它能够将多氯联苯降解为环境可以接受的物质,如二氧化碳和水等。
土壤中PCBs的污染现状及修复技术的研究进展摘要:多氯联苯(PCBs)是最典型的难降解有机氯污染物,是一类在环境中分布广泛且难以降解的持久性有机污染物。
由于PCBs的疏水性和亲脂性,土壤成为其在环境中的最终归宿,因此,对受PCBs污染土壤进行修复越来越受到重视。
本文介绍了PCBs污染的危害性及其污染土壤现状,综述了近年来国内外PCBs 污染土壤的修复技术,并对PCBs污染土壤修复技术的发展趋势进行了预测和展望。
关键词:多氯联苯(PCBs);污染土壤;修复技术1 多氯联苯(PCBs)概述1.1 多氯联苯(PCBs)性质多氯联苯(PCBs),是人工合成的氯代化合物,由德国人H·施米特和G·舒尔茨1881年首次在实验室合成。
根据氯原子取代的位置和数量不同,共有209种同系物,但在实际检测中,能检测的单体少于209种。
PCBs分子通式为C12H10-(m+n)Cl m+n(其中m,n均为正整数,取值为1~10),结构式见图1。
根据氯原子的数量和取代位置,PCBs在常温下的形态经历从油状液体到白色结晶固体或非结晶性树脂的转化。
PCBs极难溶于水,溶解度随氯原子的增加而降低,但易溶于有机溶剂和油脂。
相同氯原子的PCBs的溶解度也会因结构不同而有所差异。
比较特殊的是十氯联苯,尽管联苯苯环上氯原子最多,但其溶解度却是八氯联苯的两倍。
图1 PCBs结构式PCBs因具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、蒸汽压和水溶性较低、绝缘性好、具有良好的耐热性、化学性质较为稳定、不易燃等优点,已被广泛应用于印刷,塑胶,化工,电力等工业生产和军事设施中,主要用作变压器和电容器的绝缘油、润滑油、油漆、塑化剂等。
同时,由于PCBs具有半衰期长、生物蓄积性高及“三致”作用,且随着氯原子增多其半衰期更长、毒性效应更明显,已被2001年通过的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》列为典型的持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)。
土壤中多氯联苯(PCBs)的检测与被PCBs污染土壤的修复技术摘要:多氯联苯( PCBs)系一组化学性质极其稳定的氯代芳烃类化合物,也是重要的内分泌干扰物,已成为全球性的重要污染物之一.而土壤是多氯联苯的最主要的归趋之一,土壤中的多氯联苯会通过植物富集和生物放大作用进入食物链,更大程度的影响到人类的健康,所以对土壤中PCBs的含量有效实用的测定方法以及被污染土壤的修复的研究就变得非常重要。
本文主要介绍了几种PCBs 的实用检测技术与土壤修复技术。
本文主要从三个部分进行介绍:第一部分的介绍了多氯联苯(PCBs)的危害和污染现状;第二部分主要讲了目前常用的土壤中PCBs的检测技术;第三部分介绍了多种被PCBs污染的土壤的修复技术。
关键词:多氯联苯( PCBs)土壤检测修复0 前言多氯联苯是十九世纪八十年代首先从煤焦油萃取物中分离出的,并于二十世纪二十年代开始商业合成。
这种化合物在二十世纪被广泛运用于工业变压器和电容器。
然而,早在1933年人们就发现了多氯联苯具有毒性。
动物实验表明,PCBs对皮肤、肝脏、胃肠系统、神经系统、生殖系统、免疫系统的病变甚至癌变都有诱导效应。
PCBs的急性毒性很低,但是人类如果长时间暴露在低剂量环境中就可能导致氯痤疮、其它缺乏或增生反应、内分泌紊乱、肝中毒、生殖系统中毒以及致癌作用。
最典型的PCBs公害事件就是19世纪六七十年代发生在日本九州、四国等地区的―米糠油事件‖,总计患病者5000多人,其中死亡人数达百余人,很多人患上不同程度的恶性肿瘤,实际受害者超过1万人。
PCBs可以通过工业废物排放、密封存放点渗漏、垃圾堆放场沥滤液渗漏、含PCBs 的城市垃圾焚烧和工业焚烧及大气的干湿沉降等途径,进入土壤沉积物环境[7],约占环境PCBs 总量的97 %。
PCBs越来越多的进入土壤,土壤中的多氯联苯通过植物富集和生物放大作用进入食物链,更大程度的影响到人类的健康,具有潜在的致癌生物效应。
植物修复多氯联苯污染土壤的效果摘要:多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)是一类持久性有机污染物(POPs)。
描述了利用植物刺槐(Robinia pseudoacacia)和西葫芦(Cucurbita pepo ssp. pepo)修复受多氯联苯Aroclor 1248污染的土壤,并用GC/MS测定修复效果。
结果表明,植物种植18 d后,刺槐根际对多氯联苯的总降解率为39.7%,西葫芦根际对多氯联苯的总吸收率为33.6%;植物种植35 d后刺槐根际对多氯联苯的总降解率为58.1%,西葫芦根际对多氯联苯的总吸收率为40.9%。
在利用植物修复土壤污染方面,刺槐的效果更好。
关键词:多氯联苯;土壤;植物修复;GC/MS多氯联苯(Polychlorinated biphenyls,PCBs)是一类典型的持久性有机致癌物,能长期地存留于土壤环境中[1]。
目前,主要的多氯联苯污染土壤修复技术包括植物修复、微生物修复和物理化学修复等,其中,植物修复是一个比较活跃的研究领域。
植物修复PCBs污染土壤主要有3种机制,一是植物直接吸收并在植物组织中积累、转化和降解;二是植物根系释放酶到土壤中,促进土壤中生物化学反应以催化加速其降解;三是植物和根际微生物的联合作用,即植物根际效应[2]。
这里对前人已经报道的修复多氯联苯污染土壤的两种植物(刺槐和西葫芦)修复效果进行同样条件下的比较研究[3,4],以期对应用这两种植物修复多氯联苯污染土壤提供一些参考。
1 材料与方法1.1 材料供试土壤:清洁土壤采自湖北省九峰国家森林公园内有浓密植物生长的土壤次表层(5~10 cm),自然晾干,研成粉末状,0.25 mm筛子过筛,混匀,待用[1]。
供试植物:刺槐(Robinia pseudoacacia)种子购自湖北省林木种苗管理站;西葫芦(Cucurbita pepo ssp. pepo)种子为山西太谷县艺农种子有限公司生产。
力对物质物理性质的影响是:温度的影响:温度的增高能够打断溶剂与基质之间的作用力(范德华力,氢键等等),使被溶物快速从基质中解析出来;能够降低溶剂的粘度,具有更强的穿透能力,使之能更快速地萃取;还可以降低溶剂基质的表面强度,使两个界面能更好地接触。
压力的影响:升高压力能够使溶液的沸点增高,在较高的温度之下使溶剂保持液态;压力可以使溶剂进入基质微孔,与基质更全面地接触。
使用过程中,固体样品被密封于一个装满萃取溶剂的样品池中。
在50〜200C ,500〜3000psi 压力条件下只需要5〜10分钟就可以将样品萃取完成,然后由压缩气体将萃取的样品从样品池吹入收集器[3]。
)4:超临界流体萃取法(SFE5:固相萃取法(SPE)6 :固相微萃取法(SPME五:样品净化的方法1:浓硫酸净化法(DDT在250ML分液漏斗中加入100ML石油醚,然后将欲净化样品提取液转移至分液漏斗中,每次加入约30ML 浓硫酸,振荡,静置分层后,丢弃硫酸层,按上述步骤重复数次,直至提取液二相界面清晰均呈无色透明时止。
再向弃去硫酸层的提取液中加入一定量的硫酸钠溶液,振荡,静置分层后弃去水层,如此重复至提取液呈中性止。
提取液经装有无水硫酸钠的漏斗收集与烧瓶中,浓缩并转移定容至5ML)2:硅胶柱层析法(原理:根据物质在硅胶上的吸附力不同而得到分离,一般情况下极性大的物质易被硅胶吸附,极性较弱的物质不易被硅胶吸附,整个层析过程即是吸附、解吸、再吸附、再解吸的过程。
)3:佛罗里硅土柱层析法六、农药简介有机磷农药中毒的概念与临床症状【临床药学讨论版】有机磷农药(organophosphoruspesticide). 大多数属磷酸脂类或硫代磷酸脂类化合物,是目前应用最广泛的杀虫药。
对人畜的毒性主要是对乙酰胆碱醋酶的抑制,使乙酰胆碱不能分解而在神经末梢蓄积,作用于胆碱能受体,使胆碱能神经发生过度兴奋,导致先兴奋后抑制最终衰竭的一系列的毒菌碱样、烟碱样和中枢神经系统等症状,严重患者可因昏迷和呼吸衰竭而死亡。
多氯联苯对环境的污染及其降解方法多氯联苯(PCBs)是一类有机氯化合物,由多个氯原子连接在苯环上构成。
它们具有极高的稳定性和抗酸碱性,因此被广泛应用于工业生产中。
然而,由于多氯联苯具有显著的毒性和持久性,它们对环境造成严重的污染。
下面将详细介绍多氯联苯对环境的污染及其降解方法。
多氯联苯主要通过工业废水、废气和固体废弃物的排放进入环境。
它们具有很强的蓄积性,会在生物体内积累,并通过食物链传递至人类及其他生物中。
多氯联苯在环境中的寿命非常长,能够在水中存活几十年,而在土壤中更能存活上百年。
这使得它们在环境中广泛分布,给生态系统和人类健康带来了很大的影响。
多氯联苯具有多种毒性,包括致癌、免疫毒性、神经毒性和生殖毒性等。
它们对水生生物和陆地生物产生的影响巨大。
多氯联苯会污染水体,对水生生物的生长和繁殖造成严重危害,并对鸟类和哺乳动物的繁殖和生存产生负面影响。
对人类来说,长期暴露于多氯联苯可能导致癌症、免疫系统功能下降、生殖系统异常和神经系统损害等问题。
为了降解多氯联苯,普遍采用以下几种方法:1.物理方法:物理方法主要通过热解、蒸馏和物理吸附等方式降解多氯联苯。
这些方法的原理是利用温度或压力的改变,将多氯联苯从污染物中分离出来并降解。
然而,物理方法的应用范围有限,且难以彻底降解多氯联苯。
2.化学方法:化学方法主要通过氧化、还原、加氢和酶解等方式降解多氯联苯。
氧化剂如二氧化氯、臭氧和过氧化氢能够在化学反应中将多氯联苯氧化为较为稳定的化合物,从而减少其对环境的污染。
还原剂如亚硫酸盐和铁锈等也能够降解多氯联苯。
加氢和酶解是利用微生物对多氯联苯进行降解,采用这些方法能够有效地降解多氯联苯,但操作复杂且成本较高。
3.生物方法:生物方法主要利用微生物或植物来降解多氯联苯。
微生物降解多氯联苯的过程包括初降解、细胞内降解和细胞外降解。
而植物则通过吸收多氯联苯或利用根际微生物降解多氯联苯。
生物方法通常被认为是一种环境友好和经济可行的降解方式。
壤中多氯联苯的前处理方法[ 摘要]土壤污染已成为世界性问题。
我国的土壤污染问题也较严重,据初步统计,全国至少有1300 ~1600 万公顷耕地受到农药等一些化合物的污染。
每年因土壤污染减产粮食1000多万吨,因土壤污染而造成的各种农业经济损失合计约200 亿元。
一些持久性有机污染物(POPs)的残留最终也会通过食物链传递给人类[1-2]。
国际上规定的12种POPS物质包括艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、滴滴涕( DDT )、氯丹、六氯苯、灭蚁灵、毒杀芬、七氯、多氯联苯(PCBs)、二恶英和苯并呋喃[3]。
这些化合物能在大气环境中长距离迁移并沉积回地球,对人类健康和环境造成严重危害。
通过学习这一学期的环境样品前处理的课程,本文主要以土壤中多氯联苯的前处理技术的介绍作为本学期的结业作业。
多氯联苯概述多氯联苯(PCBS)是具有209种同类物的持久性有机污染物(POPS),具有高毒、难降解、强脂溶性和生物累积等特性,尽管20 世纪70 年代就禁止生产和使用PCBs但全球已共生产出PCBs13(万吨。
目前,世界各地的大气、水、土壤、底泥甚至两极地区均检测出PCBS],南极空气检测出多氯联苯(PCBS)六氯苯(HCH)滴滴涕(DDT)和氯丹⑸Bianchard⑹调查发现,污水处理厂脱水污泥的PCBs(7种同系物)为0.000623kg/kg (干重),每年大气沉降的PCBs是17.6kg,污泥中PCBs是21.1kg广州及附近地区大气中的多氯联苯以三氯联苯和四氯联苯为主,两者的总贡献率为86.41%[7],长江三角洲典型地区农田土壤中多氯联苯残留总量介于每千克数十至数千纳克[8]壤环境中多氯联苯前处理方法概述2.1 样品采集及处理采集的样品应具有代表性,采样点应在对地区自然条件、农业生产状况、土壤性状及污染历史及现状调研的基础上确定;取样量依样品类型,污染水平,潜在干扰物质与方法的检测限而定。
采集的土壤样品在运到实验室后,为避免受微生物的作用引起发霉变质,要立即将全部样品倒在塑料薄膜上或瓷盘内进行风干。
由于PCBs是半挥发性的并能够光解,所以要在阴凉处慢慢风干,避免阳光直接暴晒,且风干处应防止酸碱等气体及灰尘的污染。
风干后的土壤样品再进行磨碎,然后根据分析目的过筛、保存。
在样品的采集及处理过程中, 应注意避免样品的交叉污染, 特别是当待测物的污染水平相差很大时。
早期,人们把注意力集中于发展高灵敏度和高选择性的色谱分析方法上。
经过几十年来的实践,人们逐渐认识到样品的前处理在P CBs分析中的重要性,特别是对土壤、底泥等复杂环境样品中PCBs的分析,由于存在多种高浓度的干扰物,如有机农药,杀虫剂等,使得PCBs的测定难以准确定量。
因此在进行PCBs分析时除了使用高灵敏度和选择性的分析仪器外还需要使用复杂的前处理技术,而且样品前处理在很大程度上决定了分析结果的正确与否。
样品的萃取和净化属于样品的前处理阶段。
2.2 样品萃取技术2.2.1索氏萃取法(SoxhletExtraction)索氏萃取作为传统的萃取方法之一,至今仍受到人们的器重,在分析非极性和中等极性痕量有机物方面得到广泛应用,在分析P CBs方面的报道也有很多,如沉积物、土壤和动植物组织等。
索氏萃取法溶剂的选择原则是:对分析物选择性好;沸点低,便于纯化和浓缩:毒性低。
常用的溶剂包括:正己烷、丙酮、石油醚、二氯甲烷等。
该法的不足之处在于干燥过程耗时长,另外萃取时,硫也易从基质中萃取出来,从而影响检测器的测定,延长分析时间[9]。
自动索氏萃取技[10]术的出现则在一定程度上降低了萃取溶剂用量,也缩短了萃取时间。
2.2.2超声萃取法(Ultrasonic Extraction)超声萃取法是分析固体基质最简单的技术之一。
其原理是在室温下用适当的有机溶剂和样品混合,超声萃取待测物质。
其最大优点是萃取速度快、操作简单,而且不需要特殊的仪器设备。
在优化条件下,可以基本达到甚至优于索氏萃取的回收率[11]。
尽管超声萃取样品的提取时问较短,但萃取结束后仍需要进一步离心分离有机相,因而增加了人为误差的影响。
在批量处理样品时,它仍需要消耗大量时间阴。
常用溶剂有丙酮、正己烷、石油醚、二氯甲烷等。
2.2.3 酸碱处理萃取法有实验表明,在萃取混合液中加入有反应性的酸、碱或经酸碱处理过的硅胶可明显地改善萃取效果,提高萃取回收率。
Liang 等曾在液-液萃取中加入HCL,研究了不同酸性对P CDD好 CDF好CBS回收率的影响。
结果表明,前两者在碱性条件下的回收率高,而后者则在酸性条件下的回收率高。
但该种方法是建立在其它萃取方法之上的,并不能从根本上改善这些方法的局限性,且酸碱对环境也不利,故实际应用的不多。
2.2.4 蒸汽相萃取法(Bleidner 法)蒸汽相萃取法的特点是所得萃取物不需进一步净化,可直接用于色谱分析。
该法已被应用于分析湖泊沉积物中PCBs和有机氯沉淀物、水中氯代农药和PCBs等分析。
然而蒸汽蒸馏萃取对沉积物中P CBs的回收率要普遍低于溶剂振荡法和超声萃取法,且该法的回收率会随着P CBs氯化度的增高而降低。
邹世春等人[12]曾采用超声波技术与蒸汽蒸馏萃取相结合的方法萃取沉积物中氯代农药和PCBs ,解决了蒸汽蒸馏萃取沉积物中氯代农药和P CBs等回收率低的问题,取得了满意的效果。
但该法在实际应用中并未得到很大推广。
2.2.5 超临界流体萃取利用超临界流体在物理、化学方面的特性,根据样品类型、目标物的沸点、分子量等选择适当的操作条件可以有选择性地把目标化合物萃取出来。
由于全过程不使用或少使用有机溶剂,避免了萃取过程中溶剂对人体的损害和对环境的污染。
在所有的超临界流体中,CQ由于其合适的临界条件以及物理、化学特性而最为常用,己经在土壤和沉积物中PCBs 的萃取中得到了广泛应用。
[13] 并且,SFE-CQ将萃取与分离合二为一,不需回收溶剂,操作方便;在萃取的同时,可实现萃取液的浓缩和定容,避免了浓缩步骤[14]。
如果SFE的条件优化的合适, 可以将SEF的萃取物直接注射进GC/MSa行分析而不需要进一步净化。
早期,于恩平对PCBS在超临界CO中的溶解度和土壤湿含量对萃取效率的影响进行了研究测定,结果表明PCE在超临界CO中的溶解度很低,往往比一些常见的碳氢化合物,如萘、非、蒽等在相同条件下要低约一个数量级。
因此,要想把P CBs从样品中完全萃取出来,特别是对于实际样品, 由于土壤中的老化行为,加大萃取强度以及适当改性剂的加入是非常必要的。
另外,土壤中水分的存在会大大降低PCBs的萃取效率,所以在进行SFE-CO时,通常需要把适量样品与无水硫酸钠混合后放入萃取池中以脱去水分;含硫化合物对定性定量分析产生的干扰则通常是在萃取时将样品中混入铜粉或者在萃取液中放入铜粉或插入铜棒以去除硫元素的干扰。
SFE作为上世纪80年代才发展起来的一种新技术,仍然存在许多不成熟的地方,如超临界流体的萃取压力较高,萃取能力小而且能耗较大。
因此,如何解决高压带来的一些不利因素,使得该技术可以可靠、安全地生产是非常重要的。
[15]2.2.6 微波辅助苹取微波辅助萃取技术在有机化合物萃取上的应用是近几年发展起来的。
与传统的萃取方法不同的是,微波加热的能量直接作用于被加热物质,空气及容器对微波基本上不吸收和反射,从而保证了能量的快速传导和充分利用。
且微波萃取能对体系中的不同组分进行选择性加热,从而使目标组分直接从基体分离,具有很好的选择性。
在溶剂的选择上, 微波萃取一般选用极性有机溶剂,因为非极性溶剂不吸收微波能,或者选择非极性溶剂和极性溶剂的混合溶剂;并且要求所选溶剂对目标萃取物具有较强的溶解能力,对萃取成分的后续操作干扰较少。
对于土壤中PCBs的萃取,常见报道是用丙酮/正己烷混合溶剂[16]作为萃取溶剂的,也有的采用甲苯/水混合溶剂[17]。
微波萃取快速(通常10-30min)、溶剂用量少(约25-50mL)、重现性提高,副反应少,溶剂利用率高,对PCBs的萃取回收率在6min 钟内可达83鸠上,且微波对PCBs无显著降解影响[18],但可以有效的碱解土壤等样品中的有机氯农药,消除其对测定P CBS的干扰。
与超临界流体萃取不同的是,微波萃取可以同时分析14个样品,大大提高了工作效率,因此受到不同领域研究人员的重视。
但迄今为止, 还不能像超临界流体萃取那样实现与检测仪器的在线联机。
2.3 样品萃取液净化技术DDT及其由于PCBS的同系物、异构体较多,而且在环境样品中,六降解产物经常干扰PCBS的测定,因此,测定土壤等环境样品中的PCBS除了需要高效能的富集技术,高分辨率、高选择性及高灵敏度的色谱技术外,如何将样品萃取物净化,以去除其中的干扰组分,是准确分析P CBs的关键步骤。
净化程度取决于被测组分的数目、基质干扰及定量分析仪器的状态。
常用的方法有:化学法、柱层析法等。
2.3.2 化学法化学法是利用化学试剂与干扰物发生化学反应,将其分解或转化成有利于PCBs测定的物质,从而达到去除干扰的目的。
常用的化学试剂主要有浓硫酸、KOH NaOH高锰酸钾等。
浓硫酸洗涤法能去除样品中存在的大量干扰PCBs测定的类脂化合物和多环芳烃等,且对P CBs的影响很小。
它的主要优点是快速、有效。
但浓硫酸不能破坏六六六和DDTS其降解产物,而在一般的气相色谱条件下,这些物质都对PCBs的测定存在一定的干扰。
采用KOH NaOH等强碱性溶液虽能破坏六六六的各异构体,但可使一些PCBs的同族体发生化学反应,造成PCBs 的损失[19]。
高锰酸钾处理法在国外较为常见。
美国环保局方法同在萃取样品中的PCBS时采用硫酸-高锰酸钾复合净化法成功地去除了包括艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、硫丹在内的大多数有机化合物,取得了很好的测定结果。
2.3.3 柱层析法柱色谱法是分离净化P CBs最常用的一种方法。
它主要是根据目标组分与干扰组分的性质,选择固体吸附剂将液体样品中的化合物吸附,然后再用合适的洗脱液洗脱,达到分离净化的目的。
在使用柱色谱法时,不仅要选择合适的固定相和洗脱液,还要确定洗脱液体积、洗脱时间,绘制洗脱曲线以达到最佳净化分离效果。
因此,柱色谱法与传统的萃取方法一样,也是一个耗时长、溶剂用量大的过程。
常用的色谱填料主要有弗罗里土、硅胶、活性炭、氧化铝、凝胶等。
柱色谱法分离净化P CBS操作简单、安全,但由于目前所使用的色谱柱都是手工制备而成,不易实现自动化,因此色谱柱的稳定性较差,虽然现在已经有了一次性使用商品化柱,但因成本较高而限制了它的广泛使用。
2.4 多氯联苯分析方法现状从开展的时间来看,国外对PCBs的分析开展较早。
从文献上看,最初的PCBs 的分析技术,使用的分析仪器主要是GC/MS仅限于分析样品中PCBs的总量。