本發(fā)明涉及一種hocs的被動(dòng)加標(biāo)方法及其在測(cè)定平衡分配系數(shù)中的應(yīng)用，屬于有機(jī)污染物性質(zhì)測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

疏水性有機(jī)污染物(hydrophobicorganiccontaminants,hocs)在水生生物體內(nèi)的累積過程直接關(guān)系水生生態(tài)系統(tǒng)平衡和人類健康，是當(dāng)前水生毒理學(xué)的研究熱點(diǎn)；基于平衡分配理論的被動(dòng)采樣技術(shù)通過測(cè)定hocs的生物可利用濃度，預(yù)測(cè)污染物的生物累積過程，其中，污染物在被動(dòng)采樣器與水或生物體間的平衡分配系數(shù)是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)生物累積的關(guān)鍵；對(duì)于中等疏水性的hocs，常規(guī)的吸收實(shí)驗(yàn)即可準(zhǔn)確測(cè)定分配系數(shù)，但是，對(duì)于近年來被廣泛關(guān)注的超高疏水性的hocs(logkow>9)，如十溴聯(lián)苯醚(bde-209)、十溴聯(lián)苯乙烷(dbdpe)和得克隆(dp)等，當(dāng)前方法難以準(zhǔn)確測(cè)定其各類分配系數(shù)，從而攔阻了被動(dòng)采樣技術(shù)對(duì)該類污染物生物累積的評(píng)價(jià)；因此，有必要發(fā)展準(zhǔn)確測(cè)定超高疏水性hocs平衡分配系數(shù)的方法。本發(fā)明以聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,pdms)為聚合物，hocs為目標(biāo)污染物，水、脂肪或蛋白質(zhì)為測(cè)試介質(zhì)，螺蓋玻璃瓶為測(cè)試體系；并基于平衡分配的理論，使提前載入聚合物的hocs不斷釋放進(jìn)入測(cè)試介質(zhì)，直至平衡，從而測(cè)定其平衡分配系數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種hocs的被動(dòng)加標(biāo)方法及其在測(cè)定平衡分配系數(shù)中的應(yīng)用，為評(píng)估該類污染物的生物累積和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)提供了可靠方法。

本發(fā)明的hocs的被動(dòng)加標(biāo)方法及其在測(cè)定平衡分配系數(shù)中的應(yīng)用，包括以下步驟：將硅酮前聚物和固化劑充分混合，加入目標(biāo)化合物，充分?jǐn)嚢韬缶鶆蛲坎荚诓讳P鋼板上，涂布厚度為0.1～0.5mm，固化得到pdms膜，揭下并裁剪成合適大小，得到載樣pdms膜；將載樣pdms膜置于介質(zhì)中，搖晃促使pdms膜中hocs擴(kuò)散進(jìn)入分配介質(zhì)，根據(jù)分配介質(zhì)特性調(diào)整水平搖動(dòng)速率，直至平衡，測(cè)定平衡分配系數(shù)。

本發(fā)明的hocs的被動(dòng)加標(biāo)方法及其在測(cè)定平衡分配系數(shù)中的應(yīng)用，具體方法包括以下步驟：

步驟一，載樣pdms膜的制備，

第一步，將硅酮前聚物和固化劑充分混合；

第二步，向充分混合的硅酮前聚物和固化劑中加入目標(biāo)化合物，使用玻璃棒手動(dòng)攪拌5min以上，充分?jǐn)嚢韬笥猛磕て骶鶆蛲坎荚诓讳P鋼板上，涂布厚度為0.1～0.5mm；

第三步，控制固化溫度23～25℃，固化時(shí)間72～96h，得到pdms膜，揭下膜并裁剪成合適大小，得到載樣pdms膜，所得pdms膜其密度為1.15～1.20g/ml；

步驟二，被動(dòng)加標(biāo)，控制溫度為23～25℃，

第一步，取一片步驟一制備的載樣pdms膜，浸泡于裝有介質(zhì)的螺蓋玻璃瓶，使用水平搖床搖晃至預(yù)定時(shí)間點(diǎn)，根據(jù)分配介質(zhì)特性調(diào)整水平搖動(dòng)速率；

第二步，取出pdms膜和介質(zhì)，分別萃取及凈化后進(jìn)行儀器分析；

步驟三，平衡分配系數(shù)的計(jì)算，

第一步，根據(jù)步驟二測(cè)定的各個(gè)采樣點(diǎn)介質(zhì)中目標(biāo)hocs的濃度，利用公式cm(t)＝cm(eq)(1–e^-kt)中一室一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算目標(biāo)hocs的釋放速率常數(shù)及其在介質(zhì)中的平衡濃度，cm(t)和cm(eq)分別為t時(shí)刻和達(dá)到平衡時(shí)目標(biāo)hocs在介質(zhì)中的濃度，k為釋放速率常數(shù)；

第二步，利用公式t95＝3/k計(jì)算目標(biāo)hocs達(dá)到95％平衡的時(shí)間，t95為達(dá)到95％平衡所需的時(shí)間；

第三步，利用公式kpm＝cpdms(eq)/cm(eq)計(jì)算pdms膜與介質(zhì)之間的平衡分配系數(shù)，kpm為目標(biāo)hocs在pdms和介質(zhì)之間的平衡分配系數(shù)，cpdms(eq)和cm(eq)為目標(biāo)hocs在達(dá)到平衡時(shí)在pdms膜和介質(zhì)中的濃度。

進(jìn)一步地，所述硅酮前聚物由硅氧烷聚合物、硅膠和鉑催化劑組成，硅酮為生物醫(yī)用級(jí)。

進(jìn)一步地，加入的所述目標(biāo)化合物為中等到超高疏水性有機(jī)污染物，logkow值范圍為5.0～11.6，其溶解于有機(jī)溶劑，溶劑加入量控制在每10g硅酮混合物加入低于1ml溶有目標(biāo)化合物的溶劑。

進(jìn)一步地，所述預(yù)定時(shí)間點(diǎn)為多個(gè)時(shí)間點(diǎn)，其時(shí)間點(diǎn)設(shè)置方法為根據(jù)hocs的物理化學(xué)性質(zhì)決定采樣時(shí)間，且開始時(shí)采樣時(shí)間點(diǎn)間隔短，臨近結(jié)束時(shí)采樣時(shí)間點(diǎn)間隔長(zhǎng)。

進(jìn)一步地，所述介質(zhì)為0.5～1ml的水、脂肪或蛋白質(zhì)樣品。

進(jìn)一步地，所述pdms膜的萃取采用3次丙酮超聲萃取，每次超聲時(shí)間為10～15min，每次加入丙酮的量為5～10ml，最后合并3次超聲的丙酮，氮吹濃縮，置換溶劑為1～2ml正己烷。

進(jìn)一步地，所述儀器分析為采用氣相色譜-電子捕獲檢測(cè)器等適合的分析儀器測(cè)定目標(biāo)hocs的濃度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的hocs的被動(dòng)加標(biāo)方法及其在測(cè)定平衡分配系數(shù)中的應(yīng)用，pdms膜的制備方法簡(jiǎn)單、快速，可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整膜厚度，且比商品化pdms膜價(jià)格低廉，成本較低；將目標(biāo)化合物直接加入制膜原材料，攪拌均勻后涂膜，載樣效率接近100％，實(shí)現(xiàn)精確控制pdms膜中目標(biāo)化合物的濃度；載樣pdms膜的制備解決了高疏水性hocs無法通過后期溶液載樣方式載入pdms膜的難點(diǎn)，能較準(zhǔn)確地測(cè)定該類化合物的平衡分配系數(shù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的固化后的載樣pdms膜示意圖。

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1的利用被動(dòng)加標(biāo)法測(cè)定的疏水性有機(jī)污染物(logkow：5.0～11.6)的脂肪與pdms膜之間的平衡分配系數(shù)(logklipid-pdms)與其疏水性參數(shù)(logkow)之間的相關(guān)性。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

本發(fā)明的hocs的被動(dòng)加標(biāo)方法及其在測(cè)定平衡分配系數(shù)中的應(yīng)用，采用本發(fā)明的被動(dòng)加標(biāo)法測(cè)定疏水性有機(jī)污染物在pdms和脂肪之間的平衡分配系數(shù)；目標(biāo)化合物包括：21種多氯聯(lián)苯(pcbs：cb-8,-18,-28,-44,-52,-66,-77,-101,-105,-118,-126,-128,-138,-153,-170,-180,-187,-195,-201,-206和-209)、14個(gè)多溴聯(lián)苯醚(pbdes：bde-47,-85,-99,-100,-153,-154,-183,-196,-197,-203,-206,-207-208和-209)、得克隆(dp：anti-dp和syn-dp)和十溴聯(lián)苯乙烷(dbdpe)；目標(biāo)化合物的logkow范圍是5.0～11.6；具體步驟如下：

步驟一，載樣pdms膜的制備，

本實(shí)施例使用的pdms膜1由美國(guó)道康寧公司生產(chǎn)的mdx4-4210生物醫(yī)用級(jí)硅酮制備，使用前將硅酮前聚物和固化劑充分混合(質(zhì)量比10:1)，加入一定量的目標(biāo)化合物(溶于異辛烷、丙酮和甲苯)，充分?jǐn)嚢韬笠?.4mm的厚度均勻涂布在干凈的不銹鋼板2上，23℃固化72h后揭下，裁剪成直徑為22mm的圓片，備用；

步驟二，被動(dòng)加標(biāo)，

本實(shí)施例中選擇玉米油作為脂肪的代表，被動(dòng)加標(biāo)過程設(shè)定8個(gè)時(shí)間點(diǎn)，即0.08、0.17、0.5、1、3、6、12和24h，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)3個(gè)平行樣；每個(gè)20ml的螺蓋玻璃瓶中加入0.5ml玉米油和一片載樣pdms膜；由于目標(biāo)hocs在pdms和脂肪間分配較快，本實(shí)施例在測(cè)定分配常數(shù)時(shí)采用室溫23℃避光靜置的解吸方式，在預(yù)定采樣時(shí)間點(diǎn)取出pdms膜和玉米油；pdms膜中目標(biāo)化合物利用丙酮超聲萃取，超聲功率為100w，每次丙酮加入量為5ml，超聲時(shí)間為10min，連續(xù)超聲3次，合并萃取液，氮吹濃縮、置換溶劑為約1ml正己烷，加入2ml濃硫酸，渦旋震蕩3min，離心5min(2000rpm)，取出濃硫酸，重新加入2ml濃硫酸，重復(fù)上述凈化方法3次；玉米油中目標(biāo)化合物溶入10ml正己烷，渦旋震蕩萃取3min，加入2ml濃硫酸，按照上述方法凈化萃取液；萃取液氮吹濃縮、過無水硫酸鈉、濃縮定容后利用gc-ecd測(cè)定目標(biāo)化合物的濃度；

步驟三，平衡分配系數(shù)的計(jì)算，

根據(jù)步驟二測(cè)定的各個(gè)采樣點(diǎn)pdms和玉米油中目標(biāo)化合物的濃度，利用公式cm(t)＝cm(eq)(1–e^-kt)中一室一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算釋放速率和玉米油中的平衡濃度，并利用公式t95＝3/k計(jì)算達(dá)到95％平衡的時(shí)間，最后利用公式kpm＝cpdms(eq)/cm(eq)計(jì)算pdms膜和玉米油之間的平衡分配系數(shù)；結(jié)果顯示，目標(biāo)化合物在pdms膜和玉米油間快速達(dá)到平衡，所需時(shí)間小于0.5h(除dbdpe的平衡時(shí)間為7.6h)，平衡分配系數(shù)(klipid-pdms)的范圍為5.36±0.44～52.5±7.1；如圖2所示，目標(biāo)化合物的klipid-pdms隨logkow的增加變化不大，在平均值23.9附近波動(dòng)，說明不同hocs的klipid-pdms是一個(gè)常數(shù)；這一結(jié)論與理論推導(dǎo)結(jié)果一致，且與前期對(duì)中等疏水性有機(jī)污染物的測(cè)定結(jié)果接近，說明本發(fā)明的載樣pdms膜制備和以其為聚合物的被動(dòng)加標(biāo)法成功地測(cè)定了超高疏水性有機(jī)污染物的平衡分配系數(shù)，為進(jìn)一步研究該類污染物的生物累積和生態(tài)效應(yīng)提供可靠保障。

本發(fā)明的hocs的被動(dòng)加標(biāo)方法及其在測(cè)定平衡分配系數(shù)中的應(yīng)用，將生物醫(yī)用級(jí)硅酮前聚物和固化劑充分混合的同時(shí)，加入目標(biāo)化合物，攪拌均勻后以一定厚度均勻涂布在不銹鋼板上，23℃固化72h后，將膜揭下，裁剪成合適大??；將載樣pdms膜放入水、脂肪和蛋白等介質(zhì)中，搖晃促使pdms膜上的hocs擴(kuò)散進(jìn)入介質(zhì)直至達(dá)到平衡，測(cè)定hocs在pdms和介質(zhì)之間的平衡分配系數(shù)；以多氯聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚、得克隆和十溴聯(lián)苯乙烷為例，驗(yàn)證了以pdms膜為聚合物的被動(dòng)加標(biāo)法在測(cè)定寬疏水性范圍的hocs(logkow：5.0～11.6)，特別是高疏水性hocs平衡分配系數(shù)中的應(yīng)用，為評(píng)估該類污染物的生物累積和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)提供了可靠方法。

上述實(shí)施例，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，故凡依本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍內(nèi)。