利用多種染毒方式評(píng)估有機(jī)污染吸附劑有效性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用多種染毒方式評(píng)估有機(jī)污染吸附劑有效性的方法。多種染毒的沉積物/土壤有機(jī)污染經(jīng)過吸附劑處理后，加入輔助解吸劑，然后分析輔助解吸劑中的污染物，從而評(píng)估吸附劑上污染物的釋放風(fēng)險(xiǎn)。沉積物/土壤固相中疏水性有機(jī)污染物時(shí)，輔助解吸劑為羥丙基-?-環(huán)糊精。水環(huán)境中的非極性有機(jī)污染物時(shí)，輔助解吸劑為Tenax解吸珠。水環(huán)境中極性有機(jī)污染物時(shí)，輔助解吸劑為XAD樹脂。本發(fā)明通過不同染毒方式構(gòu)建了多種沉積物/土壤有機(jī)污染狀況的模型；通過對(duì)比污染物在新鮮和老化態(tài)吸附劑上的解吸狀況研究了有機(jī)污染物在吸附劑上隨時(shí)間的釋放風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而評(píng)估了吸附劑在實(shí)際的有機(jī)污染控制和修復(fù)過程中的有效性，可操作性和實(shí)用性強(qiáng)。
【專利說明】利用多種染毒方式評(píng)估有機(jī)污染吸附劑有效性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢驗(yàn)有機(jī)污染吸附劑在環(huán)境有機(jī)污染控制與修復(fù)過程中實(shí)用性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，越來越多的持久性的疏水性有機(jī)污染物(例如多環(huán)芳烴(PAHs)、多氯聯(lián)苯(PCBs)及各類殺蟲劑)進(jìn)入環(huán)境中，因其具有潛在毒性、致癌性、致畸性和穩(wěn)定性的特點(diǎn)，有機(jī)污染控制日益成為世界范圍內(nèi)環(huán)境領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。
[0003]吸附是目前持久性有機(jī)污染物去除廣泛應(yīng)用的方法。吸附過程實(shí)現(xiàn)了污染物在相間的轉(zhuǎn)移過程，降低了水相或者沉積物/ 土壤中污染物的濃度，從而減小了生物通過飲水和接觸而暴露于污染物的風(fēng)險(xiǎn)，但是遷移到吸附劑中的污染物又可能再次釋放造成二次污染引起新的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此迫切需要選取一種切實(shí)有效的方法對(duì)污染物在吸附劑上的釋放風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行測(cè)定和評(píng)估，進(jìn)而評(píng)價(jià)吸附劑在有機(jī)污染修復(fù)中的有效性。
[0004]在現(xiàn)實(shí)中運(yùn)用吸附劑對(duì)有機(jī)污染進(jìn)行修復(fù)的過程中會(huì)遇到各種不同的污染狀況，比如應(yīng)用吸附劑治理突發(fā)性的沉積物/ 土壤有機(jī)污染，應(yīng)用吸附劑修復(fù)長(zhǎng)期受污染的沉積物/ 土壤或者上覆水體的有機(jī)污染等，并且污染物的釋放風(fēng)險(xiǎn)也隨時(shí)間在變化。污染物從吸附質(zhì)中的釋放行為可在原位也可在異位發(fā)生:污染物既可被解吸到吸附質(zhì)所在的水體中，又可以隨吸附質(zhì)一起轉(zhuǎn)移而在異地釋放，增加了環(huán)境問題的復(fù)雜性。因此多方位模擬現(xiàn)實(shí)中發(fā)生的情況，對(duì)不同污染治理狀態(tài)下污染物在吸附劑上釋放的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估具有非常重要的意義。但是目前關(guān)于評(píng)估有機(jī)污染物在吸附劑上釋放風(fēng)險(xiǎn)大多集中在單一污染情況和單一時(shí)間點(diǎn)，關(guān)于考察吸附劑在不同污染介質(zhì)和情況以及不同時(shí)間點(diǎn)下的釋放潛在性和實(shí)用性還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了利用多種染毒方式評(píng)估有機(jī)污染吸附劑有效性的方法。
[0006]一種多種染毒方式的沉積物/ 土壤有機(jī)污染狀況的模型構(gòu)建方法，所述的污染狀況包括突發(fā)性沉積物/ 土壤的有機(jī)污染、歷史累積的沉積物/ 土壤的有機(jī)污染、地表水體有機(jī)污染；
所述的突發(fā)性沉積物/土壤的有機(jī)污染的模型構(gòu)建步驟如下:將吸附劑和沉積物/土壤先混合，攪勻，添加有機(jī)溶劑配置的污染物母液，混勻，在通風(fēng)櫥中I h待有機(jī)溶劑揮發(fā)干，在恒溫避光的振蕩器中分別老化5和40天；
所述的歷史累積的沉積物/ 土壤的有機(jī)污染的模型構(gòu)建步驟如下:在沉積物/ 土壤中，添加有機(jī)溶劑配置的污染物母液，混勻，在通風(fēng)櫥中I h待有機(jī)溶劑揮發(fā)干，在恒溫避光的振蕩器中分別老化5和40天，然后與吸附劑混合，攪勻；
所述的地表水體有機(jī)污染的模型構(gòu)建步驟如下:在吸附劑上添加有機(jī)溶劑配置的污染物母液，混勻，在通風(fēng)櫥中I h待有機(jī)溶劑揮發(fā)干，在恒溫避光的振蕩器中分別老化5和40天，然后與沉積物/ 土壤混合，攪勻。
[0007]—種利用多種染毒方式評(píng)估有機(jī)污染吸附劑有效性的方法，多種染毒的沉積物/土壤有機(jī)污染經(jīng)過吸附劑處理后，或多種染毒的沉積物/ 土壤有機(jī)污染狀況的模型中，力口入輔助解吸劑，然后分析輔助解吸劑中的污染物，從而評(píng)估吸附劑上污染物的釋放風(fēng)險(xiǎn)。
[0008]所述的沉積物/ 土壤有機(jī)污染為沉積物/ 土壤固相中疏水性有機(jī)污染物，所述的輔助解吸劑為羥丙基-β_環(huán)糊精。
[0009]所述的沉積物/ 土壤有機(jī)污染為水環(huán)境中的非極性有機(jī)污染物，所述的輔助解吸劑為Tenax解吸珠。
[0010]所述的沉積物/ 土壤有機(jī)污染為水環(huán)境中極性有機(jī)污染物，所述的輔助解吸劑為XAD樹脂。
[0011]所述的Tenax解吸珠的活化與回收方法均分別用甲醇、丙酮和正己烷按順序超聲清洗3次，溶劑用量為10mL/g Tenax解吸珠。
[0012]所述的Tenax解吸珠的解吸方法的操作步驟為:
O稱取所述的沉積物/土壤有機(jī)污染經(jīng)過吸附劑處理后的樣品或沉積物/土壤有機(jī)污染狀況的模型于50 mL玻璃離心管中，加入Tenax解吸珠和電解質(zhì)溶液；
2)平行振蕩器上分別震蕩不同的時(shí)間，每一個(gè)處理設(shè)三個(gè)平行處理；然后取下離心管，離心，收集上層Tenax解吸珠于玻璃瓶，并在解吸體系中加入干凈的Tenax解吸珠；
3)在收集Tenax解吸珠的玻璃瓶中加入萃取溶劑進(jìn)行超聲萃取，重復(fù)超聲萃取3次，收集萃取液，并合并三次超聲得到的萃取液于K.D管中，氮吹濃縮，測(cè)定。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明通過不同染毒方式構(gòu)建了多種沉積物/土壤有機(jī)污染狀況的模型；通過對(duì)比污染物在新鮮和老化態(tài)吸附劑上的解吸狀況研究了有機(jī)污染物在吸附劑上隨時(shí)間的釋放風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而全面考察了吸附劑在實(shí)際的有機(jī)污染控制和修復(fù)過程中的有效性，可操作性和實(shí)用性強(qiáng)。
[0014]本發(fā)明提出針對(duì)不同的實(shí)際條件，可以用不同染毒方式的解吸技術(shù)來驗(yàn)證有機(jī)污染吸附劑的可行性:1)吸附劑應(yīng)用于突發(fā)性沉積物/ 土壤的有機(jī)污染控制:吸附劑和沉積物同時(shí)進(jìn)行污染物的染毒，老化不同時(shí)間后，進(jìn)行解吸實(shí)驗(yàn)研究有機(jī)污染物的釋放風(fēng)險(xiǎn)；2)吸附劑應(yīng)用于歷史有機(jī)污染的沉積物/土壤控制:沉積物/土壤先進(jìn)行污染物的染毒，并且老化不同時(shí)間后，再加入吸附劑開展解吸實(shí)驗(yàn)研究有機(jī)污染物的釋放風(fēng)險(xiǎn)；3)吸附劑應(yīng)用于地表水體有機(jī)污染控制后，進(jìn)入到沉積物體系，其釋放風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià):先將吸附劑進(jìn)行污染物的染毒，并老化不同的時(shí)間后，再加入沉積物開展解吸實(shí)驗(yàn)研究有機(jī)污染物的釋放風(fēng)險(xiǎn)；本發(fā)明有效地評(píng)估污染物在吸附劑上的釋放風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而驗(yàn)證了在不同污染情況下應(yīng)用有機(jī)污染吸附劑的可行性。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。
[0016]實(shí)施例1 用不同染毒方式下的Tenax解吸技術(shù)驗(yàn)證新鮮水稻秸桿黑碳(RC)應(yīng)用于水體-沉積物體系中治理壬基酚(NP)污染的實(shí)用性:情況I)將5 mg RC和95 mg沉積物混合，放入50 mL離心管中，添加10 μ L稀釋后的丙酮配置的NP母液，混勻，在通風(fēng)櫥內(nèi)待丙酮揮發(fā)完全后，在振蕩器上150 rpm轉(zhuǎn)速下恒溫振蕩5天；情況2)取95 mg沉積物于50 mL離心管中，添加10 UL稀釋后的NP母液，混勻，在通風(fēng)櫥內(nèi)6 h待丙酮揮發(fā)完全后，在振蕩器上150 rpm轉(zhuǎn)速下恒溫振蕩5天后與50 mg RC混合；(3)取50 mg RC于50 mL離心管中，添加10 UL稀釋后的NP母液，混勻，在通風(fēng)櫥內(nèi)待丙酮揮發(fā)完全后，在振蕩器上150 rpm轉(zhuǎn)速下恒溫振蕩5天后與95 mg沉積物混合。上述制得三種不同污染情況下的樣品。
[0017]向離心管中分別加入上述制得的樣品和30 mL的電解質(zhì)溶液(200 mg/L NaCl和200 Pg/mL NaN3),加入0.05 g Tenax,封閉品蓋,將離心管置于振蕩器,在25°C, 180rpm下避光振蕩。解吸時(shí)間點(diǎn)的設(shè)定:30 min，l h，2 h，4 h，8 h，24 h，48 h，96 h，192 h和384h。到達(dá)一個(gè)設(shè)定時(shí)間點(diǎn)后，替換解吸體系中的Tenax解吸珠后繼續(xù)進(jìn)行解吸實(shí)驗(yàn)。替換出來的Tenax放入一個(gè)新的玻璃離心管中，采用1:1丙酮:甲醇5 mL超聲萃取3遍，萃取液轉(zhuǎn)入K.D.管中，氮吹濃縮后定容至I mL，進(jìn)行高效液相色譜分析。
[0018]結(jié)果顯示當(dāng)RC用于沉積物/ 土壤的突發(fā)NP污染后，只有20.8%的NP可再次快速釋放至水體中，58.9%的NP被RC牢牢鎖住以極慢的速率解吸甚至無法解吸，因?yàn)榇蟠鬁p少了沉積物/ 土壤中的NP濃度和毒害作用，降低了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)RC處理沉積物/ 土壤的歷史性NP污染后，有22.8%的NP會(huì)再次快速釋放，但是50.7%的NP以極慢的速率解吸甚至無法解吸，因此RC應(yīng)用于歷史性的沉積物/ 土壤NP污染治理也是可行有效的；當(dāng)RC處理水體NP污染沉降到沉積物后，會(huì)有21.7%的NP再次快速釋放至上覆水體，但是53.3%的NP以極慢的速率解吸甚至無法解吸，也是有效降低了水體中的NP濃度，應(yīng)用RC水體污染治理切實(shí)可行。
[0019]實(shí)施例2
用不同染毒方式下的Tenax解吸技術(shù)評(píng)估RC吸附水體-沉積物體系中NP污染后NP隨時(shí)間的釋放風(fēng)險(xiǎn):情況I)將5 mg RC和95 mg沉積物混合，放入50 mL離心管中，添加10 μ L稀釋后的丙酮配置的NP母液，混勻，在通風(fēng)櫥內(nèi)待丙酮揮發(fā)完全后，在振蕩器上150rpm轉(zhuǎn)速下恒溫振蕩40天；情況2)取95 mg沉積物于50 mL離心管中，添加10 μ L稀釋后的NP母液，混勻，在通風(fēng)櫥內(nèi)待丙酮揮發(fā)完全后，在振蕩器上150 rpm轉(zhuǎn)速下恒溫振蕩40天后與50 mg RC混合；(3)取50 mg RC于50 mL離心管中，添加10 μ L稀釋后的NP母液，混勻，在通風(fēng)櫥內(nèi)待丙酮揮發(fā)完全后，在振蕩器上150 rpm轉(zhuǎn)速下恒溫振蕩40天后與95 mg沉積物混合。上述制得三種不同污染情況下的樣品。
[0020]向離心管中分別加入上述制得的樣品和30 mL的電解質(zhì)溶液(200 mg/L NaCl和200 Pg/mL NaN3),加入0.05 g Tenax,封閉品蓋,將離心管置于振蕩器,在25°C, 180rpm下避光振蕩。解吸時(shí)間點(diǎn)的設(shè)定:30 min，l h，2 h，4 h，8 h，24 h，48 h，96 h，192 h和384
h。到達(dá)一個(gè)設(shè)定時(shí)間點(diǎn)后，替換解吸體系中的Tenax解吸珠后繼續(xù)進(jìn)行解吸實(shí)驗(yàn)。替換出來的Tenax放入一個(gè)新的玻璃離心管中，采用1:1丙酮:甲醇5 mL超聲萃取3遍，萃取液轉(zhuǎn)入K.D.管中，氮吹濃縮后定容至I mL，進(jìn)行高效液相色譜分析。
[0021]結(jié)果顯示當(dāng)RC用于沉積物/ 土壤的突發(fā)NP污染且在環(huán)境中反應(yīng)40天后，只有19.8%的NP可再次快速釋放至水體中，52.4%的NP被RC牢牢鎖住以極慢的速率解吸甚至無法解吸；當(dāng)RC處理沉積物/ 土壤的歷史性NP污染且在環(huán)境中反應(yīng)40天后，僅有18.1%的NP會(huì)再次快速釋放，但并且53.2%的NP被RC隔離以極慢的速率解吸甚至無法解吸；當(dāng)RC處理水體NP污染沉降到沉積物后，僅有12.7%的NP再次快速釋放至上覆水體，高達(dá)73.4%的NP困在RC上以極慢的速率解吸甚至無法解吸。并且和5天時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，應(yīng)用RC處理不同污染狀況在環(huán)境中反應(yīng)40天后，NP從RC上再次快速釋放的量減小，由此可見，即使反應(yīng)一段時(shí)間后，NP從RC上的釋放都是很少量的，因此，應(yīng)用RC處理不同污染狀況下的NP污染是切實(shí)有效的。
【權(quán)利要求】
1.一種多種染毒方式的沉積物/ 土壤有機(jī)污染狀況的模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述的污染狀況包括突發(fā)性沉積物/ 土壤的有機(jī)污染、歷史累積的沉積物/ 土壤的有機(jī)污染、地表水體有機(jī)污染； 所述的突發(fā)性沉積物/ 土壤的有機(jī)污染的模型構(gòu)建步驟如下:將吸附劑和沉積物/ 土壤先混合，攪勻，添加有機(jī)溶劑配置的污染物母液，混勻，在通風(fēng)櫥中I h待有機(jī)溶劑揮發(fā)干，在恒溫避光的振蕩器中分別老化5和40天； 所述的歷史累積的沉積物/土壤的有機(jī)污染的模型構(gòu)建步驟如下:在沉積物/土壤中，添加有機(jī)溶劑配置的污染物母液，混勻，在通風(fēng)櫥中I h待有機(jī)溶劑揮發(fā)干，在恒溫避光的振蕩器中分別老化5和40天，然后與吸附劑混合，攪勻； 所述的地表水體有機(jī)污染的模型構(gòu)建步驟如下:在吸附劑上添加有機(jī)溶劑配置的污染物母液，混勻，在通風(fēng)櫥中I h待有機(jī)溶劑揮發(fā)干，在恒溫避光的振蕩器中分別老化5和40天，然后與沉積物/ 土壤混合，攪勻。
2.一種利用多種染毒方式評(píng)估有機(jī)污染吸附劑有效性的方法，其特征在于，多種染毒的沉積物/ 土壤有機(jī)污染經(jīng)過吸附劑處理后，或多種染毒的沉積物/ 土壤有機(jī)污染狀況的模型中，加入輔助解吸劑，然后分析輔助解吸劑中的污染物，從而評(píng)估吸附劑上污染物的釋放風(fēng)險(xiǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的沉積物/土壤有機(jī)污染為沉積物/土壤固相中疏水性有機(jī)污染物，所述的輔助解吸劑為羥丙基-β_環(huán)糊精。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的沉積物/土壤有機(jī)污染為水環(huán)境中的非極性有機(jī)污染物，所述的輔助解吸劑為Tenax解吸珠。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的沉積物/土壤有機(jī)污染為水環(huán)境中極性有機(jī)污染物，所述的輔助解吸劑為XAD樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的Tenax解吸珠的活化與回收方法均分別用甲醇、丙酮和正己烷按順序超聲清洗3次，溶劑用量為10mL/g Tenax解吸珠。
7.根據(jù)權(quán)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驟為: O稱取所述的沉積物/土壤有機(jī)污染經(jīng)過吸附劑處理后的樣品或沉積物/土壤有機(jī)污染狀況的模型于50 mL玻璃離心管中，加入Tenax解吸珠和電解質(zhì)溶液； 2)平行振蕩器上分別震蕩不同的時(shí)間，每一個(gè)處理設(shè)三個(gè)平行處理；然后取下離心管，離心，收集上層Tenax解吸珠于玻璃瓶，并在解吸體系中加入干凈的Tenax解吸珠； 3)在收集Tenax解吸珠的玻璃瓶中加入萃取溶劑進(jìn)行超聲萃取，重復(fù)超聲萃取3次，收集萃取液，并合并三次超聲得到的萃取液于K.D管中，氮吹濃縮，測(cè)定。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK103940961SQ201410144935
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月13日
【發(fā)明者】樓莉萍, 程廣煥, 祝柳成行, 鄧經(jīng)友, 姚玲丹, 楊強(qiáng), 陳環(huán)宇 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)