一种土壤微塑料的分离提取系统及分离提取方法技术方案

本发明专利技术公开了一种土壤微塑料的分离提取系统，包括进样桶，进样桶顶部开设有土壤进样口，进样桶侧壁上开设有进水口，进样桶顶部还竖直设置有颗粒分离柱，颗粒分离柱从下至上为四级分离结构，颗粒分离柱顶部还设置有筛盖。本发明专利技术还公开了一种土壤微塑料的分离提取方法。本发明专利技术实现从土壤中分离微塑料颗粒，提取各分级的微塑料颗粒并统计其数量。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤微塑料的分离提取系统及分离提取方法
本专利技术属于实验设备
，具体涉及一种土壤微塑料的分离提取系统，本专利技术还涉及一种土壤微塑料的分离提取方法。
技术介绍
塑料作为现代社会不可或缺的产品而被广泛应用，但约79％的塑料被填埋或者遗弃在自然界中。塑料经过长期的光照、热解、碰撞磨损、氧化等物理化学及生物作用，逐渐形成粒径小于5mm的固体颗粒或碎片，这些微小的塑料颗粒被称为微塑料。农田覆膜在我国农田中广泛应用，每年残留于土壤中的农膜残片逐渐被分解为微塑料颗粒，在沉积物、土壤等介质中不断富集，进而影响土壤性质、土壤功能及生物多样性，并与土壤矿物、腐殖酸、残留于土壤中的农药、化肥及其他有机污染物相互作用，微塑料颗粒对土壤中生长的作物也存在潜在污染，从而给生态环境带来更深远的影响。因此，在地学、农学、水文学、环境科学、生态学等学科领域内，许多重要研究课题，都要结合微塑料污染来进行实验研究，特别是在研究农田土壤健康、污染分解以及农田生态环境及食品健康评估等方面的运用更为广泛。快速高效的分离土壤中不同粒径的微塑料颗粒需要合理设计土壤微塑料分离装置，它不受时间和空间的限制，既能节约大量的人力和物力，又能在短时期内重复实验，缩短实验周期，为区分微塑料种类及定量分析微塑料含量奠定基础。近年来，海洋、湖泊等水体的微塑料粒径分类及种类鉴定开展了一些研究，微塑料在水体中的测定方法日臻完善，但是陆地生态系统，特别是土壤中的微塑料污染直到近三年才得到科学界的发现和重视，目前还没有从土壤中分离微塑料颗粒的装置，对土壤中微塑料种类鉴别和含量的测定，形成了瓶颈。主要原因是土壤中的微塑料的来源复杂，降解的时间不一，形成的微塑料形状可能为片状、块状、颗粒状等，微塑料粒径也从5mm至10μm尺寸复杂，种类繁多，采用肉眼分拣、浮选法均不能满足将土壤中微塑料颗粒全部区分，需要根据微塑料的形状、质地、尺寸配置不同的筛网，结合不同微塑料种类质量差异，采用浮选的方式，逐级筛选区分微塑料颗粒，并结合解剖显微镜统计微塑料颗粒数量。但对于在同一套系统上实现土壤中的微塑料区分尚未得到解决。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种土壤微塑料的分离提取系统，实现从土壤中分离微塑料颗粒，提取各分级的微塑料颗粒并统计其数量。本专利技术的另一目的是提供一种土壤微塑料的分离提取方法。本专利技术所采用的第一技术方案是，一种土壤微塑料的分离提取系统，包括进样桶，进样桶顶部开设有土壤进样口，进样桶侧壁上开设有进水口，进样桶顶部还竖直设置有颗粒分离柱，颗粒分离柱从下至上为四级分离结构，颗粒分离柱顶部还设置有筛盖。本专利技术第一技术方案的特点还在于，颗粒分离柱上从下至上的四级分离结构具体为：包括从下至上依次设置于颗粒分离柱内的法兰A、法兰B、法兰C、法兰D，法兰A、法兰B、法兰C、法兰D相互平行且均水平设置，法兰A与法兰B之间的颗粒分离柱侧壁上开设有出水管A，法兰B与法兰C之间的颗粒分离柱侧壁上开设有出水管B，法兰C与法兰D之间的颗粒分离柱侧壁上开设有出水管C，法兰D与筛盖之间的颗粒分离柱侧壁上开设有出水管D，出水管A、出水管B、出水管C、出水管D内均设置有法兰，法兰内设有筛膜，出水管A、出水管B、出水管C、出水管D的管口均设有球阀。法兰A中设有5mm孔径筛网，5mm孔径筛网两面与法兰A之间均设置有直径为150mm、厚度为5mm的硅胶垫片，法兰B中设有1mm孔径筛网，1mm孔径筛网两面与法兰B之间均设有直径为150mm、厚度为5mm的硅胶垫片，法兰C中设有0.5mm孔径筛网，0.5mm孔径筛网两面与法兰C之间均设有直径为150mm、厚度为5mm的硅胶垫片，法兰D中设有0.05mm孔径筛网，0.05mm孔径筛网两面与法兰D之间均设有直径为150mm、厚度为5mm的硅胶垫片。出水管A内的法兰E中的筛膜为1000μm筛膜，1000μm筛膜两面与法兰E之间设有直径为15mm、厚度为5mm的硅胶垫片，出水管B内的法兰F内的筛膜为500μm筛膜，500μm筛膜两面与法兰F之间设有直径为15mm、厚度为5mm的硅胶垫片，出水管C内法兰G内的筛膜为50μm筛膜，50μm筛膜两面与法兰G之间设有直径为15mm、厚度为5mm的硅胶垫片，出水管D内法兰H内的筛膜为10μm筛膜，10μm筛膜两面与法兰H之间设有直径为15mm、厚度为5mm的硅胶垫片。出水管A管口的球阀为DN15球阀A，出水管B管口的球阀为DN15球阀B，出水管C管口的球阀为DN15球阀C，出水管D管口的球阀为DN15球阀D。本专利技术所采用的第二技术方案是，一种土壤微塑料的分离提取方法，基于一种土壤微塑料的分离提取系统，具体按以下步骤实施：步骤1、通过土壤进样口放入待测定的土壤样品，从进水口中通入自来水，搅拌进样桶中的土壤样品，使土壤样品与水混合均匀；步骤2、关闭DN15球阀A、DN15球阀B及DN15球阀C，开启DN15球阀D，使土壤与水的混合溶液依次通过颗粒分离柱的法兰A、法兰B、法兰C、法兰D，从DN15球阀D流出；步骤3、依次开启DN15球阀C，DN15球阀B及DN15球阀A，使土壤与水的混合溶液通过出水管流出，5mm孔径筛网、1mm孔径筛网、0.5mm孔径筛网、0.05mm孔径筛网能够阻挡土壤与水的混合溶液中大颗粒通过颗粒分离柱，分离的微塑料及杂质固体悬浮物分别收集在10μm筛膜、50μm筛膜、500μm筛膜、1000μm筛膜上；步骤4、分别收集上述4个筛膜上的微塑料及杂质固体悬浮物转移至离心管中，并加入ZnCL2溶液，随后摇动离心；步骤5、将离心后含有微塑料的顶层通过5μm膜滤器进行真空过滤，重复进行ZnCL2提取3～5次，以确保从沉积物样品中筛选出所有塑料颗粒的提取物；步骤6、采用双氧水和稀硫酸的混合溶液对几个步骤5提取后的提取物进行除杂，剔除过多轻质碳及有机杂质，静置12小时后，过滤得到除杂后的微塑料颗粒，最后把微塑料颗粒采用纳米刷转移到显微镜的载玻片上；步骤7、采用体式镜SZN71系列连续变倍体视显微镜，调整参数为10倍目镜、2.5倍物镜，首先将步骤6得到的微塑料颗粒采用纳米刷转移到载玻片并放入显微镜，在成像条件下对其进行拍照；之后将该载玻片在电热板上进行加热，控制温度为120-130℃，然后再将载玻片按初始位置放回显微镜，再次拍照，完成拍照后，前后对比拍照图片，经过图像处理对非透明亮点气泡的物质进行剔除，保留所有透明气泡，并计数统计，从而获取样品中微塑料颗粒的数量。本专利技术第二技术方案的特点还在于，步骤1中每次放入土壤进样口中的待测定的土壤样品质量为进样桶中自来水质量的1％，进水口中水压为0.4-0.6MPA，流量为1000-1200L/h。步骤4中ZnCL2溶液密度为1.68-1.72gcm3，微塑料及杂质固体悬浮物与ZnCL2溶液的体积比为1:4；离心时的速度控制为3500-4000转/分钟。步骤6中，提取物质量与双氧水和稀硫酸的体积的比例为：1mg提取物依次加入10ml双氧水溶液和10ml稀硫酸溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤微塑料的分离提取系统，其特征在于，包括进样桶(1)，进样桶(1)顶部开设有土壤进样口(4)，进样桶(1)侧壁上开设有进水口(3)，进样桶(1)顶部还竖直设置有颗粒分离柱(2)，颗粒分离柱(2)从下至上为四级分离结构，颗粒分离柱(2)顶部还设置有筛盖(9)。/n

【技术特征摘要】
1.一种土壤微塑料的分离提取系统，其特征在于，包括进样桶(1)，进样桶(1)顶部开设有土壤进样口(4)，进样桶(1)侧壁上开设有进水口(3)，进样桶(1)顶部还竖直设置有颗粒分离柱(2)，颗粒分离柱(2)从下至上为四级分离结构，颗粒分离柱(2)顶部还设置有筛盖(9)。


2.根据权利要求1所述的一种土壤微塑料的分离提取系统，其特征在于，所述颗粒分离柱(2)上从下至上的四级分离结构具体为：包括从下至上依次设置于颗粒分离柱(2)内的法兰A(5)、法兰B(6)、法兰C(7)、法兰D(8)，法兰A(5)、法兰B(6)、法兰C(7)、法兰D(8)相互平行且均水平设置，法兰A(5)与法兰B(6)之间的颗粒分离柱(2)侧壁上开设有出水管A(25)，法兰B(6)与法兰C(7)之间的颗粒分离柱(2)侧壁上开设有出水管B(21)，法兰C(7)与法兰D(8)之间的颗粒分离柱(2)侧壁上开设有出水管C(17)，法兰D(8)与筛盖(9)之间的颗粒分离柱(2)侧壁上开设有出水管D(13)，出水管A(25)、出水管B(21)、出水管C(17)、出水管D(13)内均设置有法兰，法兰内设有筛膜，出水管A(25)、出水管B(21)、出水管C(17)、出水管D(13)的管口均设有球阀。


3.根据权利要求2所述的一种土壤微塑料的分离提取系统，其特征在于，所述法兰A(5)中设有5mm孔径筛网(29)，5mm孔径筛网(29)两面与法兰A(5)之间均设置有直径为150mm、厚度为5mm的硅胶垫片(30)，法兰B(6)中设有1mm孔径筛网(28)，1mm孔径筛网(28)两面与法兰B(6)之间均设有直径为150mm、厚度为5mm的硅胶垫片(30)，法兰C(7)中设有0.5mm孔径筛网(27)，0.5mm孔径筛网(27)两面与法兰C(7)之间均设有直径为150mm、厚度为5mm的硅胶垫片(30)，法兰D(8)中设有0.05mm孔径筛网(26)，0.05mm孔径筛网(26)两面与法兰D(8)之间均设有直径为150mm、厚度为5mm的硅胶垫片(30)。


4.根据权利要求3所述的一种土壤微塑料的分离提取系统，其特征在于，所述出水管A(25)内的法兰E(24)中的筛膜为1000μm筛膜(23)，1000μm筛膜(23)两面与法兰E(24)之间设有直径为15mm、厚度为5mm的硅胶垫片(31)，出水管B(21)内的法兰F(20)内的筛膜为500μm筛膜(19)，500μm筛膜(19)两面与法兰F(20)之间设有直径为15mm、厚度为5mm的硅胶垫片(31)，出水管C(17)内法兰G(16)内的筛膜为50μm筛膜(15)，50μm筛膜(15)两面与法兰G(16)之间设有直径为15mm、厚度为5mm的硅胶垫片(31)，出水管D(13)内法兰H(12)内的筛膜为10μm筛膜(11)，10μm筛膜(11)两面与法兰H(12)之间设有直径为15mm、厚度为5mm的硅胶垫片(31)。


5.根据权利要求2所述的一种土壤微塑料的分离提取系统，其特征在于，所述出水管A(25)管口的球阀为DN15球阀A(22)，出水管B(21)管口的球阀为DN15球阀B(18)，出水管C(17)管口的球阀为DN15球阀C(14)，出水管D(13)管口的球阀为DN15球阀D(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘莹，杨晓梅，薛萐，蒋茜静，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61