植物表面典型多环芳烃类污染物的测定.ppt

植物表面多环芳烃(PAHs)类污染物的测定DeterminationofPolycyclicAromaticHydrocarbonsonSurfacesofVegetations环境科学与工程实验授课内容(Contents)一、实验目的、原理和内容二、实验材料与方法三、实验方法与步骤四、注意事项及思考一、实验目的、原理和内容了解PAHs的来源、环境行为、毒理效应；了解被动采样原理；掌握植物表面PAHs的测定方法；了解相关仪器的组成、构造和使用方法；实验目的实验内容样品提取、样品净化技术；HPLC分析技术；质量保证和质量控制环境污染所导致的人体健康与生态健康问题日渐突出空气污染地区死于肺癌人数高出5~9倍;近30年来，国内癌症的发病率和死亡率都呈明显上升的趋势。我国癌症的发病率每年递增2.5%，死亡率每年递增1.8%；农村的上升速度明显高于城市。在城镇居民中，癌症已经成为死因的首位。肺癌、肝癌、胃癌、食管癌和结/直肠癌。一、实验目的、原理和内容一、实验目的、原理和内容多环芳烃(PolycyclicAromaticHydrocarbons)是在环境中无处不在(ubiquitous)的污染物，种类很多，1000种许多PAHs具有“三致效应(致癌、致畸、致突变)”，具有芳基受体效应；多环芳烃(PolycyclicAromaticHydrocarbons)是一种主要的致癌性污染物许多PAHs具有持久性有机污染物的特征(持久性、生物蓄积性、长距离环境迁移性、和毒性)PAHs主要来自于化石燃料和生物质燃料的不完全燃烧，工业、亦有天然来源；环境风险评价(健康风险评价＋生态风险评价)环境风险管理(污染预防＋污染控制＋污染修复)暴露评价(ExposureAssessment)：估算或测定(人或生物种群)所接触的有毒有害污染物质的量、频度和持续时间。主要暴露途径：吸入、吞食、皮肤吸收。多介质环境模型(MultimediaEnvironmentalModel)BiodegradationBioconcentrationSedimentationResuspensionSoilSorptionDesorptionHydrolysisOxidation,ReductionSorptionDesorptionVolatilizationDepositionSedimentsPhotolysisPhotodegradationPhotolysisPhotodegradationPartitionKOWKOCKOA,PLKOA,PL一、实验目的、原理和内容干沉降湿沉降空气＋颗粒物KP=(CP/TSP)/CA土壤PAHs：干湿沉降过程，尤其是颗粒物的沉降logKOA11logKOA8.5一、实验目的、原理和内容空气中半挥发性有机化合物(Semi-volatileOrganicCompounds,SOCs)的采样技术主动采样(ActiveSampling,High-volumesampler)空气：聚氨酯泡沫(PUF)树脂颗粒物：滤膜(玻璃纤维)主动采样：动力(泵)、需要电源、不便于多点同时大规模采样、反映污染瞬时水平一、实验目的、原理和内容不需要动力(泵)、不需要电源、便于多点同时大规模采样，可以反应污染的综合水平Tao,etal.Environ.Sci.Technol.,2009,43(11),pp4124–4129被动采样PassiveSampling天然被动采样材料人工被动采样器一、实验目的、原理和内容松针表面覆盖有蜡脂类物质吸附PAHs松针表皮中的角质类物质起脂质作用气孔结构中沉积颗粒相松(杉)针叶可以做为天然被动采样材料一、实验目的、原理和内容主要：气相、颗粒相干、湿沉降植物叶面蜡脂类物质直接吸收或气孔吸收次要：从土壤通过植物的根系摄取木质部迁移至各个部位植物摄取疏水性污染物的途径一、实验目的、原理和内容LinearuptakeregionLinearuptakeregionCP/CATime(t)LowvolatilitycompoundsIntermediatevolatilitycompoundsHighvolatilitycompoundsKPAKPAKPA样品净化(Clean-up)技术一、实验目的、原理和内容层析法也称色谱法，1906年俄国植物学家MichaelTswett发现并命名。他将植物叶子的色素通过装填有吸附剂的柱子，各种色素以不同的速率流动后形成不同的色带而被分开，由此得名为色谱法。层析法是利用混合物中各组分理化学性质差异(如吸附力、分配系数等)，使各组分在两相中的分布程度不同，使各组分以不同速度移动而达到分离目的。按操作形式不同，层析法可分为三类：柱层析、纸层析、薄层层析。本实验采用柱层析法，即固定相装于层析柱内，使样品沿同一方向前移而达到分离。工作站自动进样器色谱柱检测器高压泵及控制系统储液瓶液体作为流动相，并采用颗粒极细的高效固定相的柱色谱分离技术。样品的适用性广，不受分析对象挥发性和热稳定性的限制。在目前已知的有机化合物中，80%可以用HPLC来分析。采用高压泵、高效固定相和高灵敏度检测器，实现分析速度快、分离效率高和操作自动化。一、实验目的、原理和内容高效液相色谱High-PerformanceLiquidChromatography固定相性质吸附色谱键合相色谱离子交换色谱空间排阻色谱一、实验目的、原理和内容使用最广的反相键合相是十八烷基键合相又称ODS键合相。正相色谱反相色谱非极性键合相极性流动相极性键合相非极性流动相HPLC荧光检测法是分析PAHs的最常用方法。该方法灵敏度高、选择性好。PAHs激发后有荧光，用荧光检测器，在最佳激发波长和发射波长下，有效检测样品中PAHs。其它：烘箱、马弗炉、20mL移液管、梨形瓶、量筒、液相小瓶、具塞试管、巴斯特滴管高效液相色谱电子天平超声清洗器、摇床旋转蒸发器层析柱氮气吹扫仪称量样品萃取样品中目标物样品浓缩、富集净化提纯样品浓缩、定容样品定量分析二、实验材料与方法净化、提纯去除水分萃取、提纯HPLC分析层析硅胶二氯甲烷(色谱纯)无水硫酸钠正已烷(色谱纯)乙腈(色谱纯)超纯水二、实验材料与方法40mL正己烷/二氯甲烷(DCM)(1:1)超声、摇床各1小时旋转蒸发至3mL层析柱净化旋转蒸发至0.5mLN2吹扫近干，乙腈定容1mL5g新鲜松针2g硅胶、1g无水硫酸钠三、实验方法和步骤取20mL用于下一步分析时间(min)乙腈(%)水(%)0356523565161000PAHs的激发波长和发射波长检测器：荧光检测器发射波长315nm激发波长225nm流量2.00mL/min进样量20µL,柱温30℃化合物时间(min)激发波长(nm)发射波长(nm)Nap、Ace、Fl0.000225315Phe11.80250360An12.50260420Flu13.10358435Pyr13.80270380BaA、Chr、BbF、BkF、BaP15.10260420DbA、BghiP18.80InP20.30250495三、实验方法和步骤HPLC分析条件梯度淋洗程序100200400600800PAHs标样浓度(ngmL-1)峰面积三、实验方法和步骤%)1(W%2VpHwRCC鲜三、实验方法和步骤CP—样品中实际PAHs浓度(ngg-1dw)CH—PAHs液相浓度(ngmL-1)；V—样品体积(mL)；W鲜—松针鲜重(g)；R%—回收率；w%—松针中水分含量(经验值为45~55%)注：上式中的因子2来自于：提取液40mL，取其中的20mL进行下一步的样品净化分析。计算松针中PAHs的浓度50%60%70%80%90%100%110%120%130%140%150%0123456789101112131415161718192021%100spspCCCRR:方法回收率CSP:加标样品浓度(ngmL-1)CP:样品浓度(ngmL-1)CS:加入标样浓度(ngmL-1)质量保证和质量控制三、实验方法和步骤基本概念：分析方法灵敏度、空白实验(对照实验)、校准曲线、检测限、测定限实验室质量控制：均数控制图；准确度与回收率控制图(环境样品加标，测定回收率)；均数-极差控制图；多样控制图；平行双样、比较实验；对照分析；RUALUWLLALLWLUCLLCL七、注意事项与思考PAHs为有毒物质，实验过程中要注意自我保护超声时注意超声清洗器的水浴温度不要超过30℃，防止样品挥发或迸溅。旋转蒸发时水浴温度保证在40℃左右,水浴高度要浸没样品氮气吹扫气流要柔和，防止迸溅和吹干四、注意事项和思考四、注意事项和思考题PAHs的来源和环境行为？被动采样技术？试分析松针中PAHs含量的变化规律及其变化原因？不同植物叶片性质对PAHs吸附有什么影响？影响大气/松针分配行为的主要因素可能有哪些？如何构建多介质环境模型？色谱分离原理？