基于热脱附处理测定土中生物有效态多环芳烃含量的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于热脱附处理测定土中生物有效态多环芳烃含量的方法，具体方法为将待测土壤样品分为两份，一份采用丙酮溶剂萃取法测定处理前多环芳烃含量，另一份先经过热脱附处理去除样品中生物有效态多环芳烃，之后采用丙酮溶剂萃取法测定处理后多环芳烃含量，处理前多环芳烃含量与处理后多环芳烃含量的差值即为土壤样品中生物有效态多环芳烃含量。本发明的优势在于热脱附处理时间较短，为测定土壤中生物有效性多环芳烃含量提供了快速便捷的方法，大大缩短了土壤中生物有效态多环芳烃含量测定的时间，并且操作简便、费用较低、重复性好，具有较好的推广意义。
【专利说明】基于热脱附处理测定土中生物有效态多环芳烃含量的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土壤污染物分析检测【技术领域】，尤其涉及一种基于热脱附处理测定土壤中生物有效态多环芳烃含量的方法。
【背景技术】
[0002]多换芳烃(PAHs)是一类国际上极为关注的典型有机污染物，具有致畸、致癌和致突变性，其中有16种组分已被美国环保署列入优先控制名单。
[0003]土壤中的多环芳烃可分为可提取态和残渣态。可提取态中有一部分易于被生物所利用，称为生物有效态，剩余部分则难于被生物利用。
[0004]评价土壤中多环芳烃的生物有效态含量，常用的方法包括生物学方法和化学方法。生物学方法可以直接评估土壤中多环芳烃的毒性及生物有效性，最具直观性，其缺点是费时较长，费用过高。物理化学方法中较常用包括羟丙基-环糊精(HPCD)提取、力口速溶剂萃取(Accelerated Solvent Extraction, ASE)、超临界流体萃取(SupercriticalFluid Extraction, SFE)、树脂提取等。ASE与SFE耗时较短，但是所需设备价格较高，作为常规监测方法有一定的难度。HPCD与树脂提取所耗时间较长，前者需几十个小时，后者耗时一周到一月不等。Cuypers提出采用过硫酸钾氧化法可以较快去除土壤中生物有效态多环芳烃，为缩短测定时间提供了较好的前处理方法，但是此前处理过程需要3h，时间仍较长，并且操作繁琐。因此，建立一种耗时较短、操作简便、费用较低的生物有效态多环芳烃的测定方法显得尤为必要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种耗时短、操作简便、费用较低的测定土壤中生物有效态多环芳烃含量的方法。
[0006]本发明中基于热脱附处理测定土中生物有效态多环芳烃含量的方法主要包括以下步骤:
1、土壤样品制备:将土壤样品自然风干，风干后的土壤磨碎并过20目筛，收集过筛筛分供下一步使用；
2、处理前多环芳烃含量测定:取3g干燥过筛土壤样品，加入IOmL的1:1(体积比)的二氯甲烷与丙酮混合萃取液，超声萃取10分钟，离心，收集上清液，重新加入萃取液，重复5次。萃取液用无水硫酸钠过滤干燥，旋转蒸发仪蒸干，甲醇定容至2mL，过0.22从m微孔滤膜，高效液相色谱仪(HPLC)测定。
[0007]3、热脱附处理:取IOOg干燥过筛土壤样品，将土样放入土壤热脱附回转炉(土壤热脱附回转炉测试系统，专利号:ZL 2012 2 0468562.5)的石英炉管内，用炉钩将土样推到石英炉管正中间的恒温段位置，然后装好法兰，开启载气，调节土壤热脱附回转炉测试系统，加热时间为20-40min，优选30min，加热温度为150-300°C，优选200-250°C。加热结束后，继续通载气至土样冷却，然后关闭载气，卸下管式回转炉的出气端与出气气压阀的法兰连接，调整石英炉管倾角，使土样从石英炉管内滑落，将土样收集(土壤热脱附回转炉测试系统及其测试方法，申请号:201210340236.0)。
[0008]4、热脱附处理后多环芳烃含量测定:取3g处理后土壤样品，加入IOmL的1:1 (体积比)的二氯甲烷与丙酮混合萃取液，超声萃取10分钟，离心，收集上清液，重新加入萃取液，重复5次。萃取液用无水硫酸钠过滤干燥，旋转蒸发仪蒸干，甲醇定容至2mL，过0.22
m微孔滤膜，高效液相色谱仪(HPLC)测定。
[0009]5、生物有效态多环芳烃含量计算:生物有效态多环芳烃含量=处理前多环芳烃含量-处理后多环芳烃含量。
[0010]本发明的优点在于:
热脱附处理耗时较短，并且相对于其他测试方法，其操作更为简便，为测定土壤中生物有效性多环芳烃含量提供了快速便捷的前处理方法，大大缩短了土壤中生物有效态多环芳烃含量测定的时间，另外，热脱附处理费用较低，重复性好，具有较好的推广意义。
【具体实施方式】
[0011]下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
[0012]实施例1:
1、土壤样品的制备:样品采集自某焦化厂污染土，多环芳烃含量较低。将采集回来的土壤样品自然风干，风干后的土壤磨碎并过20目筛，收集过筛筛分供下一步使用。
[0013]2、处理前环芳烃含量测定:取3g干燥过筛土壤样品，加入IOmL的1:1(体积比)的二氯甲烷与丙酮混合萃取液，超声萃取10分钟，离心，收集上清液，重新加入萃取液，重复5次。萃取液用无水硫酸钠过滤干燥，旋转蒸发仪蒸干，甲醇定容至2mL，过0.22 微孔滤膜，高效液相色谱仪(HPLC)测定，结果为432.4mg/kg。
[0014]3、热脱附处理:取IOOg干燥过筛土壤样品，将土样放入土壤热脱附回转炉(土壤热脱附回转炉测试系统，专利号:ZL 2012 2 0468562.5)的石英炉管内，用炉钩将土样推到石英炉管正中间的恒温段位置，然后装好法兰，开启载气，调节土壤热脱附回转炉测试系统，加热时间为30min，加热温度为220°C。加热结束后，继续通载气至土样冷却，然后关闭载气，卸下管式回转炉的出气端与出气气压阀的法兰连接，调整石英炉管倾角，使土样从石英炉管内滑落，将土样收集(土壤热脱附回转炉测试系统及其测试方法，申请号:201210340236.0)。
[0015]4、处理后多环芳烃含量测定:取3g处理后土壤样品，加入IOmL的1:1(体积比)的二氯甲烷与丙酮混合萃取液，超声萃取10分钟，离心，收集上清液，重新加入萃取液，重复5次。萃取液用无水硫酸钠过滤干燥，旋转蒸发仪蒸干，甲醇定容至2mL，过0.22 Hm微孔滤膜，高效液相色谱仪(HPLC)测定，结果为265.6 mg/kg。
[0016]5、生物有效态多环芳烃含量计算:生物有效态多环芳烃含量=处理前多环芳烃含量-处理后多环芳烃含=432.4-265.6=166.8mg/kg,占处理前多环芳烃含量的38.6%。
[0017]6、测试结果验证:取5g干燥过筛土壤样品，加入K2S2O8和去离子水，S2O:与有机质比例为12g/g，过硫酸盐浓度为0.0357g/ml，在70°C下震荡水浴3h (120rpm)，将处理过的样品过滤，取3g，加入IOmL的1:1 (体积比)的二氯甲烷与丙酮混合萃取液，超声萃取10分钟，离心，收集上清液，重新加入萃取液，重复5次。萃取液用无水硫酸钠过滤干燥,旋转蒸发仪蒸干，甲醇定容至2mL，过0.22 Pm微孔滤膜，高效液相色谱仪(HPLC)测定采用丙酮溶剂萃取法测定多环芳烃含量，结果为274.8 mg/kg。生物有效态多环芳烃含量=氧化处理前多环芳烃含量-氧化处理后多环芳烃含量=432.4-274.8=157.6mg/kg,占处理前多环芳烃含量的36.4%。
[0018]7、通过步骤5与步骤6测试结果可以看出，基于热脱附处理测定土壤中生物有效态多环芳烃含量与基于过硫酸盐氧化处理测定土壤中生物有效态多环芳烃含量结果仅相差2.2%，表明基于热脱附处理测定生物有效态多环芳烃含量的方法准确度较高，测试结果可信。
[0019]实施例2:
1、土壤样品的制备:样品采集自某焦化厂污染土，多环芳烃含量较高。将采集回来的土壤样品自然风干，风干后的土壤磨碎并过20目筛，收集过筛筛分供下一步使用。
[0020]2、处理前多环芳烃含量测定:取3g干燥过筛土壤样品，加入IOmL的1:1(体积比)的二氯甲烷与丙酮混合萃取液，超声萃取10分钟，离心，收集上清液，重新加入萃取液，重复5次。萃取液用无水硫酸钠过滤干燥，旋转蒸发仪蒸干，甲醇定容至2mL，过0.22 Pm微孔滤膜，高效液相色谱仪(HPLC)测定，结果为1833.6mg/kg。
[0021]3、热脱附处理:取IOOg干燥过筛土壤样品，将土样放入土壤热脱附回转炉(土壤热脱附回转炉测试系统，专利号:ZL 2012 2 0468562.5)的石英炉管内，用炉钩将土样推到石英炉管正中间的恒温段位置，然后装好法兰，开启载气，调节土壤热脱附回转炉测试系统，加热时间为30min，加热温度为250°C。加热结束后，继续通载气至土样冷却，然后关闭载气，卸下管式回转炉的出气端与出气气压阀的法兰连接，调整石英炉管倾角，使土样从石英炉管内滑落，将土样收集(土壤热脱附回转炉测试系统及其测试方法，申请号:201210340236.0)。
[0022]4、处理后多环芳烃含量测定:取3g处理后土壤样品，加入IOmL的1:1(体积比)的二氯甲烷与丙酮混合萃取液，超声萃取10分钟，离心，收集上清液，重新加入萃取液，重复5次。萃取液用无水硫酸钠过滤干燥，旋转蒸发仪蒸干，甲醇定容至2mL，过0.22 Pm微孔滤膜，高效液相色谱仪(HPLC)测定，结果为722.1 mg/kg。
[0023]5、生物有效态多环芳烃含量计算:生物有效态多环芳烃含量=处理前多环芳烃含量-处理后多环芳烃含量=1833.6-722.1=1111.5mg/kg,占处理前多环芳烃含量的60.6%。
[0024]6、测试结果验证:取5g干燥过筛土壤样品，加入K2S2O8和去离子水，S2O广与有机质比例为12g/g，过硫酸盐浓度为0.0357g/ml，在70°C下震荡水浴3h (120rpm)，将处理过的样品过滤，取3g，加入IOmL的1:1 (体积比)的二氯甲烷与丙酮混合萃取液，超声萃取10分钟，离心，收集上清液，重新加入萃取液，重复5次。萃取液用无水硫酸钠过滤干燥,旋转蒸发仪蒸干，甲醇定容至2mL，过0.22 Pm微孔滤膜，高效液相色谱仪(HPLC)测定采用丙酮溶剂萃取法测定多环芳烃含量，结果为733.2 mg/kg,生物有效态多环芳烃含量=氧化处理前多环芳烃含量-氧化处理后多环芳烃含量=1833.6-733.2=1100.4mg/kg,占处理前多环芳烃含量的60.0%。
[0025]7、通过步骤5与步骤6测试结果可以看出，基于热脱附处理测定土壤中生物有效态多环芳烃含量与基于过硫酸盐氧化处理测定土壤中生物有效态多环芳烃含量结果仅相差0.6%，表明基于热脱附处理测定生物有效态多环芳烃含量的方法准确度较高，测试结果可信。
[0026]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种基于热脱附处理测定土中生物有效态多环芳烃含量的方法，其特征在于:将待测土壤样品分为两份，一份采用丙酮溶剂萃取法测定处理前多环芳烃含量，另一份先经过热脱附处理去除样品中生物有效态多环芳烃，之后采用丙酮溶剂萃取法测定处理后多环芳烃含量，通过两次测定的多环芳烃含量差值得出土壤样品中生物有效态多环芳烃含量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:该方法的具体步骤为: (1)土壤样品制备:将土壤样品自然风干，风干后的土壤磨碎并过20目筛，收集过筛筛分供下一步使用； (2)处理前多环芳烃含量测定:取3g干燥过筛土壤样品，加入IOmL体积比为1:1的二氯甲烷与丙酮混合萃取液，超声萃取10分钟，离心，收集上清液，重新加入萃取液，重复5次； 萃取液用无水硫酸钠过滤干燥，旋转蒸发仪蒸干，甲醇定容至2mL，过0.22M?微孔滤膜，然后用高效液相色谱仪测定多环芳烃含量； (3)热脱附处理:取IOOg干燥过筛土壤样品，将土样放入土壤热脱附回转炉的石英炉管内，用炉钩将土样推到石英炉管正中间的恒温段位置，然后装好法兰，开启载气，调节土壤热脱附回转炉测试系统，加热时间为20-40min，加热温度为150_300°C ； 加热结束后，继续通载气至土样冷却，然后关闭载气，卸下管式回转炉的出气端与出气气压阀的法兰连接，调整石英炉管倾角，使土样从石英炉管内滑落，将土样收集； (4)处理后多环芳烃含量测定:取3g处理后土壤样品，加入IOmL体积比为1:1的二氯甲烷与丙酮混合萃取液，超声萃取10分钟，离心，收集上清液，重新加入萃取液，重复5次； 萃取液用无水硫酸钠过滤干燥，旋转蒸发仪蒸干，甲醇定容至2mL，过0.22M?微孔滤膜，然后用高效液相色谱仪测定多环芳烃含量； (5)生物有效态多环芳烃含量计算:生物有效态多环芳烃含量=步骤(2)测得的处理前多环芳烃含量-步骤(4)测得的处理后多环芳烃含量。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于:步骤(3)中加热时间为30min。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(3)中加热温度为200-250°C。
【文档编号】G01N30/14GK103439430SQ201310386217
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】夏天翔, 樊艳玲, 姜林, 贾晓洋, 钟茂生, 姚珏君 申请人:北京市环境保护科学研究院