CN103940961A - 利用多种染毒方式评估有机污染吸附剂有效性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用多种染毒方式评估有机污染吸附剂有效性的方法。多种染毒的沉积物/土壤有机污染经过吸附剂处理后，加入辅助解吸剂，然后分析辅助解吸剂中的污染物，从而评估吸附剂上污染物的释放风险。沉积物/土壤固相中疏水性有机污染物时，辅助解吸剂为羟丙基-?-环糊精。水环境中的非极性有机污染物时，辅助解吸剂为Tenax解吸珠。水环境中极性有机污染物时，辅助解吸剂为XAD树脂。本发明通过不同染毒方式构建了多种沉积物/土壤有机污染状况的模型；通过对比污染物在新鲜和老化态吸附剂上的解吸状况研究了有机污染物在吸附剂上随时间的释放风险，进而评估了吸附剂在实际的有机污染控制和修复过程中的有效性，可操作性和实用性强。

Description

利用多种染毒方式评估有机污染吸附剂有效性的方法

技术领域

本发明涉及一种检验有机污染吸附剂在环境有机污染控制与修复过程中实用性的方法。

背景技术

随着工农业的发展，越来越多的持久性的疏水性有机污染物（例如多环芳烃（PAHs）、多氯联苯（PCBs）及各类杀虫剂）进入环境中，因其具有潜在毒性、致癌性、致畸性和稳定性的特点，有机污染控制日益成为世界范围内环境领域的重点和难点问题。

吸附是目前持久性有机污染物去除广泛应用的方法。吸附过程实现了污染物在相间的转移过程，降低了水相或者沉积物/土壤中污染物的浓度，从而减小了生物通过饮水和接触而暴露于污染物的风险，但是迁移到吸附剂中的污染物又可能再次释放造成二次污染引起新的环境风险。因此迫切需要选取一种切实有效的方法对污染物在吸附剂上的释放风险进行测定和评估，进而评价吸附剂在有机污染修复中的有效性。

在现实中运用吸附剂对有机污染进行修复的过程中会遇到各种不同的污染状况，比如应用吸附剂治理突发性的沉积物/土壤有机污染，应用吸附剂修复长期受污染的沉积物/土壤或者上覆水体的有机污染等，并且污染物的释放风险也随时间在变化。污染物从吸附质中的释放行为可在原位也可在异位发生：污染物既可被解吸到吸附质所在的水体中，又可以随吸附质一起转移而在异地释放，增加了环境问题的复杂性。因此多方位模拟现实中发生的情况，对不同污染治理状态下污染物在吸附剂上释放的风险进行评估具有非常重要的意义。但是目前关于评估有机污染物在吸附剂上释放风险大多集中在单一污染情况和单一时间点，关于考察吸附剂在不同污染介质和情况以及不同时间点下的释放潜在性和实用性还未见报道。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了利用多种染毒方式评估有机污染吸附剂有效性的方法。

一种多种染毒方式的沉积物/土壤有机污染状况的模型构建方法，所述的污染状况包括突发性沉积物/土壤的有机污染、历史累积的沉积物/土壤的有机污染、地表水体有机污染；

所述的突发性沉积物/土壤的有机污染的模型构建步骤如下：将吸附剂和沉积物/土壤先混合，搅匀，添加有机溶剂配置的污染物母液，混匀，在通风橱中1 h待有机溶剂挥发干，在恒温避光的振荡器中分别老化5和40 天；

所述的历史累积的沉积物/土壤的有机污染的模型构建步骤如下：在沉积物/土壤中，添加有机溶剂配置的污染物母液，混匀，在通风橱中1 h待有机溶剂挥发干，在恒温避光的振荡器中分别老化5和40 天，然后与吸附剂混合，搅匀；

所述的地表水体有机污染的模型构建步骤如下：在吸附剂上添加有机溶剂配置的污染物母液，混匀，在通风橱中1 h待有机溶剂挥发干，在恒温避光的振荡器中分别老化5和40 天，然后与沉积物/土壤混合，搅匀。

 一种利用多种染毒方式评估有机污染吸附剂有效性的方法，多种染毒的沉积物/土壤有机污染经过吸附剂处理后，或多种染毒的沉积物/土壤有机污染状况的模型中，加入辅助解吸剂，然后分析辅助解吸剂中的污染物，从而评估吸附剂上污染物的释放风险。

所述的沉积物/土壤有机污染为沉积物/土壤固相中疏水性有机污染物，所述的辅助解吸剂为羟丙基-?-环糊精。

所述的沉积物/土壤有机污染为水环境中的非极性有机污染物，所述的辅助解吸剂为Tenax解吸珠。

所述的沉积物/土壤有机污染为水环境中极性有机污染物，所述的辅助解吸剂为XAD树脂。

所述的Tenax解吸珠的活化与回收方法均分别用甲醇、丙酮和正己烷按顺序超声清洗3次，溶剂用量为10mL/g Tenax解吸珠。

所述的Tenax解吸珠的解吸方法的操作步骤为：

1） 称取所述的沉积物/土壤有机污染经过吸附剂处理后的样品或沉积物/土壤有机污染状况的模型于50 mL玻璃离心管中，加入Tenax 解吸珠和电解质溶液；

2）平行振荡器上分别震荡不同的时间，每一个处理设三个平行处理；然后取下离心管，离心，收集上层Tenax 解吸珠于玻璃瓶，并在解吸体系中加入干净的Tenax解吸珠；

3）在收集Tenax解吸珠的玻璃瓶中加入萃取溶剂进行超声萃取，重复超声萃取3次，收集萃取液，并合并三次超声得到的萃取液于K.D管中，氮吹浓缩，测定。

本发明的有益效果：

 本发明通过不同染毒方式构建了多种沉积物/土壤有机污染状况的模型；通过对比污染物在新鲜和老化态吸附剂上的解吸状况研究了有机污染物在吸附剂上随时间的释放风险，进而全面考察了吸附剂在实际的有机污染控制和修复过程中的有效性，可操作性和实用性强。

本发明提出针对不同的实际条件，可以用不同染毒方式的解吸技术来验证有机污染吸附剂的可行性：1）吸附剂应用于突发性沉积物/土壤的有机污染控制：吸附剂和沉积物同时进行污染物的染毒，老化不同时间后，进行解吸实验研究有机污染物的释放风险；2）吸附剂应用于历史有机污染的沉积物/土壤控制：沉积物/土壤先进行污染物的染毒，并且老化不同时间后，再加入吸附剂开展解吸实验研究有机污染物的释放风险；3）吸附剂应用于地表水体有机污染控制后，进入到沉积物体系，其释放风险的评价：先将吸附剂进行污染物的染毒，并老化不同的时间后，再加入沉积物开展解吸实验研究有机污染物的释放风险；本发明有效地评估污染物在吸附剂上的释放风险，进而验证了在不同污染情况下应用有机污染吸附剂的可行性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1

用不同染毒方式下的Tenax解吸技术验证新鲜水稻秸秆黑碳（RC）应用于水体-沉积物体系中治理壬基酚（NP）污染的实用性：情况1）将5 mg RC和95 mg沉积物混合，放入50 mL离心管中，添加10 μL稀释后的丙酮配置的NP母液，混匀，在通风橱内待丙酮挥发完全后，在振荡器上150 rpm 转速下恒温振荡5天；情况2）取95 mg沉积物于50 mL离心管中，添加10 μL稀释后的NP母液，混匀，在通风橱内6 h待丙酮挥发完全后，在振荡器上150 rpm 转速下恒温振荡5天后与50 mg RC混合；（3）取50 mg RC于50 mL离心管中，添加10 μL稀释后的NP母液，混匀，在通风橱内待丙酮挥发完全后，在振荡器上150 rpm 转速下恒温振荡5天后与95 mg沉积物混合。上述制得三种不同污染情况下的样品。

向离心管中分别加入上述制得的样品和30 mL的电解质溶液（200 mg/L NaCl 和 200 μg/mL NaN₃），加入0.05 g Tenax，封闭品盖，将离心管置于振荡器，在25℃，180rpm下避光振荡。解吸时间点的设定：30 min，1 h，2 h，4 h，8 h，24 h，48 h，96 h，192 h和384 h。到达一个设定时间点后，替换解吸体系中的Tenax解吸珠后继续进行解吸实验。替换出来的Tenax放入一个新的玻璃离心管中，采用1:1丙酮：甲醇5 mL超声萃取3遍，萃取液转入K.D.管中，氮吹浓缩后定容至 1 mL，进行高效液相色谱分析。

结果显示当RC用于沉积物/土壤的突发NP污染后，只有20.8%的NP可再次快速释放至水体中，58.9%的NP被RC牢牢锁住以极慢的速率解吸甚至无法解吸，因为大大减少了沉积物/土壤中的NP浓度和毒害作用，降低了生态风险；当RC处理沉积物/土壤的历史性NP污染后，有22.8%的NP会再次快速释放，但是50.7%的NP以极慢的速率解吸甚至无法解吸，因此 RC应用于历史性的沉积物/土壤NP污染治理也是可行有效的；当RC处理水体NP污染沉降到沉积物后，会有21.7%的NP再次快速释放至上覆水体，但是53.3%的NP以极慢的速率解吸甚至无法解吸，也是有效降低了水体中的NP浓度，应用RC水体污染治理切实可行。

实施例2

用不同染毒方式下的Tenax解吸技术评估RC吸附水体-沉积物体系中NP污染后NP随时间的释放风险：情况1）将5 mg RC和95 mg沉积物混合，放入50 mL离心管中，添加10 μL稀释后的丙酮配置的NP母液，混匀，在通风橱内待丙酮挥发完全后，在振荡器上150 rpm 转速下恒温振荡40天；情况2）取95 mg沉积物于50 mL离心管中，添加10 μL稀释后的NP母液，混匀，在通风橱内待丙酮挥发完全后，在振荡器上150 rpm 转速下恒温振荡40天后与50 mg RC混合；（3）取50 mg RC于50 mL离心管中，添加10 μL稀释后的NP母液，混匀，在通风橱内待丙酮挥发完全后，在振荡器上150 rpm 转速下恒温振荡40天后与95 mg沉积物混合。上述制得三种不同污染情况下的样品。

向离心管中分别加入上述制得的样品和30 mL的电解质溶液（200 mg/L NaCl 和 200 μg/mL NaN₃），加入0.05 g Tenax，封闭品盖，将离心管置于振荡器，在25℃，180rpm下避光振荡。解吸时间点的设定：30 min，1 h，2 h，4 h，8 h，24 h，48 h，96 h，192 h和384 h。到达一个设定时间点后，替换解吸体系中的Tenax解吸珠后继续进行解吸实验。替换出来的Tenax放入一个新的玻璃离心管中，采用1:1丙酮：甲醇5 mL超声萃取3遍，萃取液转入K.D.管中，氮吹浓缩后定容至 1 mL，进行高效液相色谱分析。

结果显示当RC用于沉积物/土壤的突发NP污染且在环境中反应40天后，只有19.8%的NP可再次快速释放至水体中，52.4%的NP被RC牢牢锁住以极慢的速率解吸甚至无法解吸；当RC处理沉积物/土壤的历史性NP污染且在环境中反应40天后，仅有18.1%的NP会再次快速释放，但并且53.2%的NP被RC隔离以极慢的速率解吸甚至无法解吸；当RC处理水体NP污染沉降到沉积物后，仅有12.7%的NP再次快速释放至上覆水体，高达73.4%的NP困在RC上以极慢的速率解吸甚至无法解吸。并且和5天时的实验结果相比，应用RC处理不同污染状况在环境中反应40天后，NP从RC上再次快速释放的量减小，由此可见，即使反应一段时间后，NP从RC上的释放都是很少量的，因此，应用RC处理不同污染状况下的NP污染是切实有效的。

Claims (7)

1.一种多种染毒方式的沉积物/土壤有机污染状况的模型构建方法，其特征在于，所述的污染状况包括突发性沉积物/土壤的有机污染、历史累积的沉积物/土壤的有机污染、地表水体有机污染；

所述的突发性沉积物/土壤的有机污染的模型构建步骤如下：将吸附剂和沉积物/土壤先混合，搅匀，添加有机溶剂配置的污染物母液，混匀，在通风橱中1 h待有机溶剂挥发干，在恒温避光的振荡器中分别老化5和40 天；

所述的历史累积的沉积物/土壤的有机污染的模型构建步骤如下：在沉积物/土壤中，添加有机溶剂配置的污染物母液，混匀，在通风橱中1 h待有机溶剂挥发干，在恒温避光的振荡器中分别老化5和40 天，然后与吸附剂混合，搅匀；

所述的地表水体有机污染的模型构建步骤如下：在吸附剂上添加有机溶剂配置的污染物母液，混匀，在通风橱中1 h待有机溶剂挥发干，在恒温避光的振荡器中分别老化5和40 天，然后与沉积物/土壤混合，搅匀。

2.一种利用多种染毒方式评估有机污染吸附剂有效性的方法，其特征在于，多种染毒的沉积物/土壤有机污染经过吸附剂处理后，或多种染毒的沉积物/土壤有机污染状况的模型中，加入辅助解吸剂，然后分析辅助解吸剂中的污染物，从而评估吸附剂上污染物的释放风险。

3.如权利要求２所述的方法，其特征在于，所述的沉积物/土壤有机污染为沉积物/土壤固相中疏水性有机污染物，所述的辅助解吸剂为羟丙基-?-环糊精。

4.如权利要求２所述的方法，其特征在于，所述的沉积物/土壤有机污染为水环境中的非极性有机污染物，所述的辅助解吸剂为Tenax解吸珠。

5.如权利要求２所述的方法，其特征在于，所述的沉积物/土壤有机污染为水环境中极性有机污染物，所述的辅助解吸剂为XAD树脂。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的Tenax解吸珠的活化与回收方法均分别用甲醇、丙酮和正己烷按顺序超声清洗3次，溶剂用量为10mL/g Tenax解吸珠。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的Tenax解吸珠的解吸方法的操作步骤为：

  1） 称取所述的沉积物/土壤有机污染经过吸附剂处理后的样品或沉积物/土壤有机污染状况的模型于50 mL玻璃离心管中，加入Tenax 解吸珠和电解质溶液；

2）平行振荡器上分别震荡不同的时间，每一个处理设三个平行处理；然后取下离心管，离心，收集上层Tenax 解吸珠于玻璃瓶，并在解吸体系中加入干净的Tenax解吸珠；

3）在收集Tenax解吸珠的玻璃瓶中加入萃取溶剂进行超声萃取，重复超声萃取3次，收集萃取液，并合并三次超声得到的萃取液于K.D管中，氮吹浓缩，测定。