一种基于微塑料的水体中持久性有机污染物的SERS检测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于微塑料的水体中持久性有机污染物的SERS检测方法，其包括如下步骤：(1)制备银溶胶和AgNPs@SiO

A SERS detection method of POPs in water based on microplastics

【技术实现步骤摘要】
一种基于微塑料的水体中持久性有机污染物的SERS检测方法
本专利技术属于环境健康风险评价领域，涉及一种基于微塑料的水体中持久性有机污染物的SERS检测方法，具体是以微塑料作为被动采样器，富集水体中的持久性有机污染物(POPs)，然后借助表面增强拉曼光谱技术(SERS)对微塑料吸附的POPs进行原位、快速检测并结合数学方法建立预测模型，最后通过POPs在固相和液相中的平衡分配系数/平衡吸附常数，估算水体中POPs的含量。
技术介绍
持久性有机污染物(POPs)对生物有强烈的毒害作用，并且在全球水生环境中普遍存在。对水体中POPs进行监控，可以为研究POPs的环境命运提供重要信息。由于基质干扰程度高，海洋和河流中有机污染物的痕量残留分析是困难的。尽管将液-液萃取或固相萃取与高效液相色谱或气相色谱-质谱仪结合的方法已用于测量水体中的POPs浓度，但这些方法均要求对水样进行复杂的预处理(例如，过滤，提取，浓缩)，该过程将消耗大量的有机溶剂、固相萃取材料和时间，实验周期长，费用高昂，且仅反应水体中POPs的瞬时浓度。因此，有必要开发一种简单，快捷的方法来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微塑料的水体中持久性有机污染物的SERS检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)预吸附POPs的微塑料的制备；/n使用POPs标准品与从水体中取得的过滤水样配置浓度为1-1000μg/L的POPs水溶液，按照POPs溶液体积与微塑料质量比为1：4-16，单位L：g的比例分别称取粒径为10-5000μm的不同类型的微塑料，加入到上述POPs溶液中，室温下震荡，转速控制在50-190r/min范围内，根据粒径分别震荡1-100天后，分离溶液中的微塑料与滤液，并根据滤液原浓度加入适量内标物，在4℃下保存微塑料和滤液于密封棕色瓶中；/n(2)银溶胶和AgNPs@SiO

【技术特征摘要】
1.一种基于微塑料的水体中持久性有机污染物的SERS检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预吸附POPs的微塑料的制备；
使用POPs标准品与从水体中取得的过滤水样配置浓度为1-1000μg/L的POPs水溶液，按照POPs溶液体积与微塑料质量比为1：4-16，单位L：g的比例分别称取粒径为10-5000μm的不同类型的微塑料，加入到上述POPs溶液中，室温下震荡，转速控制在50-190r/min范围内，根据粒径分别震荡1-100天后，分离溶液中的微塑料与滤液，并根据滤液原浓度加入适量内标物，在4℃下保存微塑料和滤液于密封棕色瓶中；
(2)银溶胶和AgNPs@SiO2SERS基底的制备；
采用化学还原法制备纳米银溶胶后，利用自组装法将纳米银颗粒吸附在硅烷化的SiO2片表面，形成银膜，经去离子水清洗、干燥后，获得AgNPs@SiO2SERS基底，保存于去离子水中；
(3)SERS光谱采集
根据微塑料的粒径大小，分别用银溶胶和AgNPs@SiO2基底对微塑料表面吸附的POPs的拉曼信号进行增强；
(4)滤液中POPs检测
使用有机溶剂对滤液进行液液萃取，并用气相色谱-质谱联用检测POPs的浓度；
(5)微塑料上POPs吸附量的计算



Qe是平衡状态下POPs在微塑料表面的含量，单位μg/g；C0和Ce分别是POPs的初始浓度和平衡浓度，单位μg/L；ρ1和ρ2分别为水的密度和POPs储备溶液的密度，单位g/mL；m0是微塑料与玻璃容器的初始重量，单位g；m1是加入水后的总质量，单位g；m2为加入POPs储备溶液后的总质量，单位g；m是微塑料的重量，单位g；
(6)化学计量学拉曼光谱的定性、定量分析
根据步骤(3)中所获得的SERS光谱信号中是否存在POPs特征峰对微塑料表面的POPs进行定性分析；采用Savitzky-Golay平滑处理对原始SERS信号进行去燥处理，结合间隔偏最小二乘法，将整个光谱划分为n个等宽的子区间，以峰高、峰面积为变量，依次建立含有n，n-1，….，2，1个子区间的偏最小二乘模型，从n个模型中选出交叉验证均方根误差最小的模型对应的子区间组合，作为其特征波长区域；模型如下：
Y＝[a1S11+a2S21+a3S31+…+anSn1+b1P11+b2P21+b3P31+…+bnPn1]+[a1S12+a2S22+a3S32+…+amSm2+b1P12+b2P22+b3P32+…+bmPm2]+[…]+[a1S1z+a2S2z+a3S3z+…aoSoz+b1P12+b2P22+b3P33+…+boPo2]
其中Y：塑料表面POPs含量；ax，bx模型系数；Sxy:子区间y中x波段处的峰面积；Pxy：子区间y中x波段处的峰高；
通过间隔偏最小二乘的方法，最终建立微塑料表面POPs的预测模型；
(7)水体中POPs的定量分析
分别采用Linear，Langmuir和Freundlich模型对平衡状态下POPs在微塑料表面和水体中的浓度进行拟合，确定最优拟合模型，计算平衡分配系数/平衡吸附常数；
此后，可直接从水体中收集微塑料或者向已经污染的水体里投入微塑料，震荡达到吸附平衡，根据上述步骤(2)、(3)的方法获得其表面POPs的SERS光谱数据，并根据步骤(6)预测微塑料表面的POPs含量；通过平衡状态下，POPs在水体和微塑料表面的平衡分配系数/平衡吸附常数，估算水体中POPs的含量；
Linear模型：Qe＝kdCe；
Langmuir模型：
Freundlich模型：
Qe：平衡状态下POPs在微塑料表面的含量；Ce：平衡状态下POPs在水相中的含量；Kd：分配系数；KL：平衡吸附常数；KF：平衡吸附常数；Qmax:理论最大吸附量；n：模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：单佳佳，张怡拓，王建，任涛，靳梦轲，王雪，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21