一种测定实际土壤中芳香烃的有机碳-水分配系数的方法技术

本发明专利技术公开了一种测定实际土壤中芳香烃的有机碳‑水分配系数的方法，属于环境风险评价测量技术领域。具体是基于平衡分配理论，通过测定平衡状态下被动式采样器吸附材料上吸收的芳香烃类化合物浓度（C1）预测土壤液相中自由溶解态浓度（Cfree），并结合土壤中的浓度（Cs）和土壤有机碳含量（foc）计算Koc值。本发明专利技术方法灵敏度高、操作简单，对数据资料要求较低且适用性好，解决了利用Kow‑Koc相关性模型方法中存在的不同模型间波动大、重现性差且不适用于高疏水性有机化合物的问题，以及传统实测方法受土壤中溶解性有机质影响大、会明显低估Koc值的问题，对客观评估芳香烃类化合物在土壤中的迁移转化以及对人体健康的危害具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种测定实际土壤中芳香烃的有机碳-水分配系数的方法
本专利技术涉及环境风险评价测量
，尤其涉及一种测定实际土壤中芳香烃的有机碳-水分配系数的方法。
技术介绍
芳香烃类化合物通常指分子中含有苯环结构的碳氢化合物，如苯系物、多环芳烃等，该类化合物具有低水溶性、高疏水性，且一般具有环境持久性和高毒性，容易对环境和人体健康产生危害，是目前最主要的一类环境污染物。土壤是由固、液、气三相组成的复杂环境系统，有机化合物进入土壤系统后在固、液、气三相间进行分配并最终达到平衡，平衡状态下土壤中有机碳吸附的化合物浓度与其液相中浓度之比即有机碳-水分配系数（Koc），该值是表征有机化合物环境行为的重要参数。Koc值与辛醇-水分配系数（Kow）存在着某种定量关系，建立Kow-Koc相关性模型进行推算是获取Koc值的常用方法，但不同模型之间波动大、重现性差，且所测Kow的准确性随着有机化合物疏水性的增强而降低，所推算Koc值的准确性也大大降低，导致模型实用性受限。通过实测法获取Koc值是最直接、可靠的方法，传统实测法通过测定土壤中有机化合物浓度（Cs）、土壤液相中有机化合物浓度（Cw）和土壤有机碳含量（foc），并基于公式Koc=Cs/(Cw·foc)实现，但实际土壤中存在大量可溶性有机质，如可溶性有机碳和胶体等，对有机化合物有显著的吸附作用，而传统方法所测Cw是自由溶解态和被溶解性有机质吸附态浓度的总和，会明显高估液相中有机化合物的浓度，导致Koc值被低估。被动式采样是利用两相间化学势能梯度产生的有机化合物从一相向另一相的扩散测定有机化合物逸度的平衡采样技术。常用的被动式采样器表面涂有一层疏水性有机材料，如一次性聚二甲基硅氧烷纤维，对芳香烃类化合物有较强的吸附能力，基于聚二甲基硅氧烷材料的被动式采样器与土壤接触时，土壤液相中芳香烃类化合物可通过扩散作用进入聚二甲基硅氧烷材料内被吸收，达到平衡后通过测定聚二甲基硅氧烷材料内芳香烃类化合物的浓度可预测土壤液相中自由溶解态浓度。与建立Kow-Koc相关性模型获取Koc值的方法相比，基于被动式采样方法直接、可靠，且适用性强，与传统的基于测土壤液相中总浓度的实测方法相比，基于被动式采样方法能消除土壤中溶解性有机质对测试结果的影响，对于客观评估实际土壤中芳香烃类的环境行为及对人体健康和生态环境的风险具有重要意义，此外，被动式采样方法集采样、萃取、浓缩于一体，具有灵敏度高、操作简单、样品用量少等优点，利于在实际应用中推广。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决建立Kow-Koc相关性模型推算Koc值方法中存在的不同模型间波动大、重现性差且不适用于高疏水性有机化合物的问题，以及传统的基于测土壤液相中总浓度的实测方法受土壤中溶解性有机质影响较大、导致Koc值被明显低估的的问题，而提出的一种测定实际土壤中芳香烃的有机碳-水分配系数的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种测定实际土壤中芳香烃的有机碳-水分配系数的方法，包括以下步骤：S1、采集受到芳香烃类化合物污染的土壤，将污染土壤样品置于阴凉处风干，剔除植物根系和石砾等杂质，粉碎后过100-200目筛，装入自封袋内并置于4℃环境下避光保存；S2、称取一定量的S1中处理后的污染土壤，测定土壤中芳香烃类化合物浓度（Cs）；S3、称取一定量的S1中处理后的污染土壤，测定土壤有机碳含量（foc）；S4、取出一次性聚二甲基硅氧烷纤维（被动式采样器），并切成2-5cm长度的纤维段，将纤维段用甲醇溶液浸泡24-25h，浸泡结束后用灭菌后的去离子水超声清洗2-3次，每次10-20min，晾干后备用；S5、采用20-25mL的棕色色谱瓶作为反应容器，并称取2-5gS1中处理后的污染土壤置于反应容器内，按照固液比为1:3-1:4的比例加入适量的灭菌后的去离子水，配置成泥浆液；S6、向S5中的泥浆液内分别加入适量的叠氮化钠（NaN2）和氯化钙（CaCl2），使浓度分别为25mg/L和0.01mol/L；S7、取出S4中处理后的一次性聚二甲基硅氧烷纤维段放入反应容器内，拧紧反应容器瓶盖，置于翻转振荡器上，翻转振荡器内温度设置为25±1℃，转速设置为30-35rpm，避光震荡28-30天结束；S8、将S7中的一次性聚二甲基硅氧烷纤维从反应器内取出，用湿纸巾擦去附在纤维表面的颗粒物，切成1-1.5cm长的纤维段，放入150-250μL带聚合物支架的玻璃内插管内，随后与玻璃内插管一同放入2mL的棕色色谱进样瓶中，内插管内加入100-200μL提取液和1-2μL内标液，拧紧瓶盖，涡旋震荡，震荡后的液体过0.22μm的玻璃纤维滤膜，过滤后采用高效液相色谱测试涡旋提取液中芳香烃类化合物浓度（C1）；S9、根据S8中所测涡旋提取液中芳香烃类化合物浓度，推算一次性聚二甲基硅氧烷纤维中的芳香烃类化合物浓度（C2）；S10、根据S9中所测一次性聚二甲基硅氧烷纤维中的芳香烃类化合物浓度，推算土壤液相中自由溶解态芳香烃类化合物的浓度（Cfree）；S11、最后再根据S2中所测土壤中芳香烃类化合物浓度（Cs）、S3中所测土壤有机碳含量（foc）以及S10中计算的土壤液相中自由溶解态芳香烃类化合物的浓度（Cfree），推算实际土壤中芳香烃类化合物的有机碳-水分配系数（Koc）。优选地，所述S4中一次性聚二甲基硅氧烷纤维玻璃芯直径110μm，外径为170μm，聚二甲基硅氧烷涂层厚度30μm，聚二甲基硅氧烷涂层密度13.5μL/m。优选地，所述S8中涡旋震荡设定转速为3000rpm，震荡时间为5-15min。优选地，所述S9中通过所测涡旋浸提液中芳香烃类化合物浓度，一次性聚二甲基硅氧烷纤维中的芳香烃类化合物浓度，公式如下：。式中，C2为一次性聚二甲基硅氧烷纤维中芳香烃类化合物浓度，μg/mL；C1为所测涡旋浸提液中芳香烃类化合物浓度，μg/mL；V为涡旋浸提液的总体积，μL；ρ为一次性聚二甲基硅氧烷纤维涂层的密度μL/cm；L为一次性聚二甲基硅氧烷纤维的总长度，cm。优选地，所述S10中土壤液相中自由溶解态芳香烃类化合物的浓度，计算公式如下：。式中，Cfree为土壤液相中自由溶解态芳香烃类化合物的浓度，μg/mL；Kf为芳香烃类化合物在一次性聚二甲基硅氧烷涂层和水之间的分配系数，mL-水/mL-聚二甲基硅氧烷涂层。优选地，所述S11中测定芳香烃类化合物的有机碳-水分配系数，计算公式如下：。式中，Koc为芳香烃类化合物的有机碳-水分配系数，L/kg；Cs为土壤中芳香烃类化合物浓度，mg/kg；foc为土壤的有机碳含量，无量纲。与现有技术相比，本专利技术提供了一种测定实际土壤中芳香烃的有机碳-水分配系数的方法，具备以下有益效果：（1）本专利技术方法提出的一种测定实际土壤中芳香烃的有机碳-水分配系数的方法，计算方法简单易行，对数据资料的要求较低，与建立Kow-Koc相关性模型获取Koc值的方法相比，本专利技术方法直接、可靠，且适用性强，与传统的基于测土壤液相中总浓度的方法相比，本专利技术方法能消除土壤中溶解性有机质对测试结果的影响，有利于客观评估芳香烃类化合物在土壤中的迁移及对人体健康和环境的危害；（2）本专利技术方法提出的一种测定实际土壤中芳香烃的有机碳-水分配系数的方法，采用易获取、成本低的一次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定实际土壤中芳香烃的有机碳‑水分配系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采集受到芳香烃类化合物污染的土壤，将污染土壤样品置于阴凉处风干，剔除植物根系和石砾等杂质，粉碎后过100‑200目筛，装入自封袋内并置于4℃环境下避光保存；S2、称取一定量的S1中处理后的污染土壤，测定土壤中芳香烃类化合物浓度（Cs）；S3、称取一定量的S1中处理后的污染土壤，测定土壤有机碳含量（foc）；S4、取出一次性聚二甲基硅氧烷纤维（被动式采样器），并切成2‑5cm长度的纤维段，将纤维段用甲醇溶液浸泡24‑25h，浸泡结束后用灭菌后的去离子水超声清洗2‑3次，每次10‑20min，晾干后备用；S5、采用20‑25mL的棕色色谱瓶作为反应容器，并称取2‑5gS1中处理后的污染土壤置于反应容器内，按照固液比为1:3‑1:4的比例加入适量的灭菌后的去离子水，配置成泥浆液；S6、向S5中的泥浆液内分别加入适量的叠氮化钠（NaN2）和氯化钙（CaCl2），使浓度分别为25mg/L和0.01mol/L；S7、取出S4中处理后的一次性聚二甲基硅氧烷纤维段放入反应容器内，拧紧反应容器瓶盖，置于翻转振荡器上，翻转振荡器内温度设置为25±1℃，转速设置为30‑35rpm，避光震荡28‑30天结束；S8、将S7中的一次性聚二甲基硅氧烷纤维从反应器内取出，用湿纸巾擦去附在纤维表面的颗粒物，切成1‑1.5cm长的纤维段，放入150‑250μL带聚合物支架的玻璃内插管内，随后与玻璃内插管一同放入2mL的棕色色谱进样瓶中，内插管内加入100‑200μL提取液和1‑2μL内标液，拧紧瓶盖，涡旋震荡，震荡后的液体过0.22μm的玻璃纤维滤膜，过滤后采用高效液相色谱测试涡旋提取液中芳香烃类化合物浓度（C1）；S9、根据S8中所测涡旋提取液中芳香烃类化合物浓度，推算一次性聚二甲基硅氧烷纤维中的芳香烃类化合物浓度（C2）；S10、根据S9中所测一次性聚二甲基硅氧烷纤维中的芳香烃类化合物浓度，推算土壤液相中自由溶解态芳香烃类化合物的浓度（Cfree）；S11、最后再根据S2中所测土壤中芳香烃类化合物浓度（Cs）、S3中所测土壤有机碳含量（foc）以及S10中计算的土壤液相中自由溶解态芳香烃类化合物的浓度（Cfree），推算实际土壤中芳香烃类化合物的有机碳‑水分配系数（Koc）。...

【技术特征摘要】
1.一种测定实际土壤中芳香烃的有机碳-水分配系数的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采集受到芳香烃类化合物污染的土壤，将污染土壤样品置于阴凉处风干，剔除植物根系和石砾等杂质，粉碎后过100-200目筛，装入自封袋内并置于4℃环境下避光保存；S2、称取一定量的S1中处理后的污染土壤，测定土壤中芳香烃类化合物浓度（Cs）；S3、称取一定量的S1中处理后的污染土壤，测定土壤有机碳含量（foc）；S4、取出一次性聚二甲基硅氧烷纤维（被动式采样器），并切成2-5cm长度的纤维段，将纤维段用甲醇溶液浸泡24-25h，浸泡结束后用灭菌后的去离子水超声清洗2-3次，每次10-20min，晾干后备用；S5、采用20-25mL的棕色色谱瓶作为反应容器，并称取2-5gS1中处理后的污染土壤置于反应容器内，按照固液比为1:3-1:4的比例加入适量的灭菌后的去离子水，配置成泥浆液；S6、向S5中的泥浆液内分别加入适量的叠氮化钠（NaN2）和氯化钙（CaCl2），使浓度分别为25mg/L和0.01mol/L；S7、取出S4中处理后的一次性聚二甲基硅氧烷纤维段放入反应容器内，拧紧反应容器瓶盖，置于翻转振荡器上，翻转振荡器内温度设置为25±1℃，转速设置为30-35rpm，避光震荡28-30天结束；S8、将S7中的一次性聚二甲基硅氧烷纤维从反应器内取出，用湿纸巾擦去附在纤维表面的颗粒物，切成1-1.5cm长的纤维段，放入150-250μL带聚合物支架的玻璃内插管内，随后与玻璃内插管一同放入2mL的棕色色谱进样瓶中，内插管内加入100-200μL提取液和1-2μL内标液，拧紧瓶盖，涡旋震荡，震荡后的液体过0.22μm的玻璃纤维滤膜，过滤后采用高效液相色谱测试涡旋提取液中芳香烃类化合物浓度（C1）；S9、根据S8中所测涡旋提取液中芳香烃类化合物浓度，推算一次性聚二甲基硅氧烷纤维中的芳香烃类化合物浓度（C2）；S10、根据S9中所测一次性聚二甲基硅氧烷纤维中的芳香烃类化合物浓度，推算土壤液相中自由溶解态芳香烃类化合物的浓度（Cf...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾晓洋，夏天翔，姜林，张丹，
申请(专利权)人：北京市环境保护科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11