环境基质中PCDD/Fs的化学检测方法的优化研究

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多氯代二苯并-对-二噁英及多氯代二苯并呋喃(PCDD/Fs),是一类高毒性的持久性有机污染物。其检测技术属于超痕量、多组分分析,愈来愈引起各国环境科学工作者的重视,成为二噁英类物质研究的主要方向之一。如何去除基质干扰、简化流程从而降低检测成本,是当今PCDD/Fs化学检测方法研究的重要课题。然而,目前我国针对PCDD/Fs在不同基质中的检测研究方面还比较薄弱,传统的检测方法流程冗长,且成本高,不能满足科学工作者对二嗯英的环境行为、污染控制等研究工作的开展之需。基于此,本文以建立或优化的不同基质中的PCDD/Fs的分析方法为研究目标,主要研究内容包括:(1)优化土壤、沉积物中PCDD/Fs的分析方法;(2)优化飞灰基质中PCDD/Fs的分析方法;(3)优化垃圾渗滤液这类特殊废水中PCDD/Fs的分析方法;(4)对于优化的实验流程,建立国产净化填料替代进口净化填料的前处理方法,提高优化方法运用的普遍性。   在EPA1613B及我国环保行业标准HJ77.1-77.4的基础之上,对PCDD/Fs净化方法进行了优化,即采用复合硅胶柱、弗罗里硅酸镁一碱性氧化铝柱两步净化样品,代替原有的四步净化法,将前处理效率提升了100~140%,溶剂使用量节省了46~50%,大大降低了成本并提高了效率。   采用优化后的净化流程对比研究土壤基质不同萃取条件的效果,实验结果表明:采用甲苯萃取80目粒径的样品是较优的萃取条件,可以保证高准确度和高工作效率。用该法分析标准溶液中的PCDD/Fs(IPR),平行四次的相对标准偏差(RSD%)均小于6.63%,回收率可达60-109%,2378-TCDD的方法检出限为0.03pg/kg。实际土壤样品平行四次的RSD为2.1-26.7%,平均回收率为58-93%。标准参考样的分析结果与标准值基本吻合。此外,采用此法成功参与十五届二噁英国际比对活动,分析了标准溶液、沉积物,结果均在满意参考范围以内,进一步表明此方法具有较高的可靠性,能够满足国家标准对质量控制的要求。   本研究还对飞灰样品进行了不同的前处理方法的对比研究。结果表明:采用盐酸前处理,相对于甲苯/乙酸混合溶剂萃取,表现出较高的萃取效率,但在样品平行性上表现略差。另外,盐酸前处理的酸洗液部分所占PCDD/Fs含量比例在样品总含量中占极低比例(R<2.65%),所以,简化飞灰样品分析该处理。而不同净化流程实验也显示出优化后的两步净化法对处理飞灰基质的优势。另外,不同来源的飞灰基质显示出一定的差异性。综合考虑,选择“盐酸前处理后甲苯萃取,两步净化法”为最优的飞灰基质前处理方式。用该法分析飞灰样品,2378-TCDD的方法检出限为2.5ng/kg,平行三次实际样品的RSD(%)为23-57%(除123789-HxCDF外),平均回收率为49-85%;分析第十五届二噁英国际比对活动的飞灰样品的测定结果均在满意参考范围以内,说明了采用此优化的前处理方法,本实验室对飞灰基质中PCDD/Fs的分析达到或接近国际先进水平。   此外,根据国际标准方法体系的推荐方法,建立了垃圾渗滤液基质中PCDD/Fs的分析方法。采用玻璃滤膜过滤-液液萃取-离心辅助法萃取,萃取液经优化的两步净化步骤后,用高分辨气相色谱/双聚焦磁质谱联用仪(HRGC/HRMS)进行定量分析。研究结果表明,用该法分析垃圾渗滤液中的PCDD/Fs,2378-TCDD的方法检出限为17.0 pg/L,平行样品(N=3)的RSD%为2-17%,提取内标回收率可达到35-86%,符合国内外标准的要求。   考虑到进口填料购买成本较高,在净化流程中以国产填料代替进口填料,对以上优化的土壤、沉积物基质中PCDD/Fs的测定方法进行验证。结果表明:用该法分析PCDD/Fs标准溶液,平行四次的IPR分析结果为:RSD(PCDD/Fs)<13%,回收率可达52-91%。为当样品取样量为20g时,本方法对2,3,7,8-TCDD的最低检出限为0.011ng/kg;用此方法分析土壤、沉积物样品,样品净化程度完全符合气相色谱分离、质谱分析定量计算的要求。且与进口填料处理的测定结果对比,表现出很好的重现性。   综上所述,本研究对不同的环境基质的化学分析方法进行优化,与标准方法及原实验室方法相比,优化的方法在应用上具有较为快速、稳定、简易、廉价等特点,在前处理过程中不依赖高端仪器及高级分析人员,更适用于在本国国情下开展环境中的二噁英检测和科学研究。
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