导语:如何才能写好一篇土壤的检测方法,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
CollectionandDetectionMethodsofSoilSamples
LiuYang
(CentralStationofEnvironmentMonitoring,XinjiangProductionandConstructionCorps,Urumqi830011,China)
Abstract:Soilcompositionisverycomplex,itsformationandevolutioninfluencedbyparentmaterial,climate,biology,topography,timeandotherfactors.Itisnecessarytomeasurethesoilindex,becausehumanhealthandsocialdevelopmenthasbeenhinderedbylargeareaofsoilpollutionwiththerapiddevelopmentofsocialeconomy.Samplingandtestingofdifferentpollutioninsoilneeddifferentmethods.Inordertoprovidealternativemethodsfordeterminationofsamplesunderdifferentexperimentalconditions,thepaperintroducedtheprocessofsoilsamplecollectionandthewayofsoiltreatment,focusingonthedeterminationoforganicmatter,heavymetalsandpesticidesinsoil,andtheadvantagesanddisadvantagesofeachmethodwerecomparedandanalyzedinthepaper.
Keywords:Soil;Samplecollection;Sampleprocessing;Detectionmethod
随着城市化、工业化的快速发展,一方面建设用地面积的需求越来越大,另一方面土壤污染也越来越严重[1]。土壤是所有生物赖以生存的基础资源,是农业可持续发展的根本,土壤一旦污染,直接导致农作物的减产,食物链中的动植物受到影响,尤其是人类的生命健康受到威胁[2]。基于上述情况所以需要环境监测部门对土样进行采集并进行检测。
养分、水分、空气、不同分解程度的有机质和不同大小的矿物颗粒等物质构成了一个复杂多相的物质系统-土壤,其组成物质相互作用、相互影响。分析土壤样品对土壤的理化性质、肥力都有着重大意义,为了更好地分析土壤成分基本质量和性质,土壤样品的采集和检测工作尤为重要。
1土壤样品的采集与处理
1.1土壤样品的采集土壤样品的采集是土壤研究分析的关键,采集具有代表性的样品,是反映客观条件、测土配方施肥的先决条件。因研究目的不同样品的采集方式也不同,研究测定内容包括大量和微量养分状况、有机质、pH以及一些土壤物理性质等。土样采集包括采样前的准备工作、现场勘查点位选取工作、样品采集工作及样品的运送、制备与保存工作。
1.1.2现场勘查及点位选取工作到达采样区,根据采样点的位置,将队伍分成小组,每个小组负责自己的区域,选择最优的采样路线,合理安排每天的采样点数。如果点位不符合采样要求需做调整,尽量在代表区域做微调,如果能够微调尽量微调,不能微调则需要取消原涉点位,调整到农产品地区并做上相应的记录,换点过程中采样点严禁避让污染区
1.1.4样品的运送、制备与保存工作土样应按相应的顺序放置、封装,运送到指定的地点。
1.2土壤样品的处理土壤样品的处理一般包括三步:干燥、研磨、筛分。
1.2.1干燥因采集后的土样大多是含有水分的,所以需要将采回的土样进行干燥处理,需注意避免暴晒以受到其他因素影响,可选择室内自然风干或者烘箱烘干。
1.2.2研磨、筛分晾晒后选取合适的机会对土样进行研磨、筛分,剔除杂体及不符合的颗粒,该过程中注意样品和序号一一对应。样品制备完毕后,将其按编码有序摆放,并建立电子档案。
2土壤样品的检测
2.1有机质的测定土壤有机质是指存在于土壤中所有含碳有机物,它包括各种动植物残体、微生物及其会分解合成的各种有机物质[3],主要成分是C、H、O、N,作为土壤固相的重要组分,对土壤肥力水平高低、土壤的形成、土壤结构及土壤养分都有重要影响。土壤有机质的经典测定方法有灼烧法、重量法、容量法、比色法。
2.1.1灼烧法通过在350~400℃进行灼烧土样,通过灼烧前后质量的差值,就是灼烧过程中溶解掉的有机质。该方法最重要的是精确的称量及温度的掌控,精度较低,且此方法仅适用砂性土壤,对于其他细密型土壤测定分析并不可行。
2.1.3容量法该方法是分析土壤样品中的有机质比较普遍的方法,利用重铬酸钾在过量的硫酸存在情况下,来氧化土样中的有机碳,用标准硫酸亚铁对剩余的氧化剂进行回滴,氧化剂的消耗量的多少就是有机质的含量。容量法操作简单、没有局限性且分析结果精度高。
2.1.4比色法用葡萄糖溶液作为标准物质,利用重铬酸钾溶液氧化土样的有机碳,有机质浓度与溶液颜色的变化成线性关系,最后用光度的比色确定有机质量,该方法准确度不高。
2.2重金属的测定重金属元素包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)这十种元素。土样中重金属的测定一般可以采用原子吸收分光光度法、全分解法等,但是对于Cr、Pb的测定并不理想,张飞提出利用硝酸+氢氟酸+高氯酸全分解法消除土壤的重金属元素,分析结果表明该方法操作简单、方便可靠,满足实际土样测定要求[4]。为了实现现场直接测定,还可以选取x-射线荧光法,该装置灵敏度和精度都很高,但是价格也高,测定花费的成本自然高。
2.3农药的测定农药的品种不同对土壤造成的污染类型也不同,农药的品种包括有机氯农药、有机磷农药及有机氮农药等,现阶段主要针对有机氯和有机磷测定较多。
有机磷是一种能够对神经系统造成紊乱的神经毒素,所以有机磷的测定非常重要。有机磷测定分析法也是气相色谱法,能够检测出有机磷的含量已经达到纳克级水平。在进行有机磷测定过程气相色谱法结合一般是专用检测器火焰光度检测器,当然电子捕获检测器也很好。
3结语
土壤样品的检测能够反映出环境质量的变化趋势,而土壤样品的采集和处理是最基本的工作且是最重要的环节之一。土壤样品的各项物质的测定方法有优点也有缺点,需要根据具体情况进行合适的选择,更好地定量定性分析土壤环境状况,为改善土壤环境提供指标依据。土壤环境保障了,农产品的质量与安全就保证了,人民群众生命健康不担心了,我国农业经济的可持续发展就实现了。
参考文献
[1]齐文启,汪志国,孙宗光.土壤污染分析中样品采集与前处理方法探讨[J].现代科学仪器,2007,04:55-58.
[2]高锦卿.土壤重金属污染及防治措施[J].现代农业科技,2013,01:220+225.
[3]张钧.土壤有机质测定全程质量控制[J].四川环境,2014,02:6-12.
关键词有机质;国标方法;;非标方法;数据对比
土壤有机质是矿质营养和有机营养的源泉,是土壤中异养型微生物的能源物质,直接影响土壤的耐肥性、保墒性、缓冲性、耕性、透气状况和土壤温度等。因此,有机质含量是土壤肥力高低的重要指标之一,在陆地生态系统中具有重要作用。在估算土壤碳储量、评价土壤肥力和质量方面起到重要作用,对节能减排和土壤的可持续利用具有重要的指导意义[1-3]。现比较不同检测方法的有机质检查结果差异及检测影响因素,为准确检测有机质提供理论依据[4]。
1材料与方法
1.1试验材料
供试仪器:试验用仪器为恒温油浴锅(功率为1000W)控温范围为室温到300℃,该仪器由常州国华电器有限公司提供。
供试试剂:重铬酸钾标准溶液、硫酸亚铁标准溶液、重铬酸钾-硫酸溶液,由北京化工厂、天津市光复科技发展有限公司提供。邻菲罗啉指示剂,由上海山浦化工有限公司提供。60目筛。
1.2试验方法
1.2.1国标方法。准确称取通过0.25mm筛风干土样0.0500~0.9000g(精确到0.0001g,具体称多少根据经验目测有机质大概含量而定),放入100mL三角瓶中用加样器准确加入10mL0.4mol/L重铬酸钾-硫酸溶液,摇匀把土样浸透后瓶口放一个小玻璃漏斗。待恒温油浴锅温度升到180~190℃时放入三角瓶,三角瓶中液面要低于油浴液面,瓶中溶液开始沸腾时计时5min后从油浴锅中捞出,稍冷却后擦去瓶外油液。待溶液冷却后用蒸馏水冲洗小漏斗和三角瓶内壁,使瓶内体积为50~60mL。加入3滴邻菲罗啉指示剂后用0.1mol/L硫酸亚铁标准溶液滴定剩余的重铬酸钾,最后终点颜色为棕红色。
1.2.2非标方法。准确称取过60号筛的风干土样0.1000~0.9000g(精确到0.0001g),放入100mL三角瓶中,用移液管加入0.8000mol/L重铬酸钾标准溶液5mL,再加入5mL浓硫酸盖上小漏斗后摇匀。放入油温180~190℃的恒温油浴锅中,待液面沸腾后计时5min取出。擦净三角瓶外部油液,冷却后用蒸馏水冲洗小漏斗和三角瓶内壁,瓶内溶液约40mL后加入3滴邻菲罗啉指示剂,用0.2mol/L硫酸亚铁溶液滴定至棕红色即为终点。
22种检测方法的比较
2.1相同之处
2.1.1原理基本相同。都是在加热条件下,用一定量的标准重铬酸钾-硫酸溶液,氧化土壤有机碳,多余的重铬酸钾用硫酸亚铁溶液滴定,由消耗的重铬酸钾量计算出有机碳量,再乘以常数1.724即为土壤有机质含量。
2.1.2计算公式也基本相同。
有机质(%)=×100
2.2不同之处
2.2.1适用范围不同。国标方法:适合有机质含量15%以下的土壤。标定硫酸亚铁浓度时需要单独配制浓度为0.1000mol/L的重铬酸钾标准溶液。非标方法:适合有机质含量在2%左右的土壤。
2.2.2药品配制的浓度不同。国标方法:重铬酸钾-硫酸溶液浓度0.4mol/L;硫酸亚铁标准溶液浓度0.1mol/L;重铬酸钾标准溶液0.1000mol/L。非标方法:重铬酸钾-硫酸溶液浓度0.8mol/L;硫酸亚铁标准溶液浓度0.2mol/L。
2.2.3检测结果计算单位不同。国标方法:有机质含量单位为g/kg。非标方法:有机质含量(w)单位为%。
2.2.4允许的误差范围不同。国标方法平行测定结果允许误差范围见表1。
非标方法:此方法要求有机质含量在2%以上的相对误差不超过5%;有机质含量低于2%的绝对误差不超过0.05。
32种方法的数据对比
下面是用2种不同的方法,对随机抽取不同的土壤样品,进行分别检测所得的结果。表明国标检测法比非标检测法平均值低,即1.935333
4结论
用非标方法检测出来的结果普遍比国标检测方法偏高,但相差也不是很大,都在允许误差范围内。
国标方法检测,效率比较高,适用范围广,测量的区域比较宽。
5参考文献
[1]中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海:上海科学技术出版社,1978.
[2]NY/T1121.6―2006土壤检测第6部分:土壤有机质的测定[S].北京:中国标准出版社,2006.
[3]康文清,彭润英,蒋瑞生,等.有机质四种检测方法的比较及影响因素的研究[J].湖南农业科学,2010(13):81-83,86.
[4]程岩,汤永佐,马然.曲线拟合在土壤有机质检测中的应用[J].山东科学,2011(4):89-92.
关键词:桩基检测钻心法高应变法低应变法超声透射
钻心法钻心法是最直观的桩基检测方法,具有科学、简便、实用的特点,在混凝土桩基检测中应用比较广泛。通常钻心法用来测量桩长、混凝土强度、桩底沉渣厚度以及桩身的完整性。其特点是可以用来鉴别桩端受力层的岩土情况,这是别的测试方法无法实现的目标。钻心法测试桩基,要求采集的桩芯要完整,不能破损。且采芯方向必须与桩面垂直,否则容易偏出桩外,因此要求较高的抽芯技术。为保证抽芯质量,对抽芯钻机以及钻头在检测规范中都有相应的规定,必须按规定执行,以免造成误判。在《建筑地基基础施工质量验收规范》中规定,灌注桩抽芯时允许的垂直度偏差为1%,而钻芯孔的垂直度允许偏差仅为0.5%。因此,配备测斜仪来保证抽芯的垂直度是非常必要的,可以减少检测部门与施工方的争议。
超声波透射法超声波透射法是利用超声波的透射原理来对混凝土桩基进行检测的。超声波透射法需要在桩内预埋声测管道,并将超声波发生装置和接受装置放置于声测管道中。测试时,管道中要充满超声波耦合剂(通常可用清水),通过脉冲发生装置发出周期性超声脉冲信号穿透混凝土,接收探头接收透过混凝土的超声信号并转换为电信号。由于发射管与接受管之间的间距固定且已知,只需要根据声波的振幅、频率等就可以对桩体进行分析。例如通过对波速的分析就可以得知混凝土的强度变化情况。波速小,则混凝土强度低;波速大,则混凝土强度高。而通过对振幅的测量也可以分析装置是否存在缺陷以及混凝土强度是否符合要求,通常,不存在缺陷且混凝土强度大的地方,可检测到的振幅大,反之,由于存在缺陷会吸收超声波能量,就会导致振幅偏小。
低应变发射法低应变动力测试法是用过低能量的振动波对桩基进行激振,以使桩基在弹性范围内产生小幅振动,利用振动回波和波动理论来分析桩基缺陷的方法。目前,我国采用最多的是反射波法(即瞬态时域分析法),该方法具有使用的仪器轻便,可实现现场的快速检测的优点。除此之外,还有机械阻抗法、动力参数法以及共振法等。
高应变动力测试法前面介绍了桩基检测的典型方法,下面重点介绍高应变动力测试法。高应变动力测试法不仅可以用来检测桩身的完整性,还可以用来确定桩基的承载能力以及对桩基进行阻力和分层摩阻力分析,以得到桩身阻抗的全面变化情况和桩底密实情况,这是其他检测方法无法达到的效果。在各项指标当中桩基的承载能力最为重要。高应变动力检测法通过在桩基顶部测量被激发的阻力产生应力波和速度波,并进行分析,以确定桩基的承载能力。目前使用比较广泛的是阻力系数法(CASE法)和曲线拟合法(CAPWAP法)。
5.1阻力系数法(CASE法)CASE法是通过一维波动方程来计算岩土对桩基的支撑阻力的。他有三条基本假设:(1)桩身阻抗相等;(2)土壤对桩基的运动阻力分为动阻力和静阻力,假设动阻力全部分布在桩尖;(3)静阻力模型为理想刚塑性体,即假设应力波在桩身中传播以及传向桩周土壤时没有能量损耗。在这三条假设的基础上,可以从波动方程及应力波传播理论出发,推导出CASE法单桩极限承载力公式,通过该公式,结合具体实验参数,可以求得桩基的最大承载能力。应该注意的是,在公式中的地区性经验系数Jc,应该根据不同的土质来凭经验确定。
5.2波形拟合法
波形拟合法相对于CASE法要准确很多,被认为是确定单桩承载力的最准确方法。其原理是将桩——土模型进行离散化,得到离散的质量弹簧模型,将实测的桩顶速度波(或力波)作为边界条件,并通过特征方程法求解波动方程,反算出桩顶力波(或速度波)。通过将计算波形与实测波形比较来进一步修正模型参数,直至拟合准确,这样就可以得到承载力、侧阻力分布和计算的Q—S曲线。
参考文献:
[1].周兴平,基桩检测技术的研究现状与展望.土工基础,2005(3):第86-89页.
[2].段玉凤,建筑工程桩基检测技术实践与探析.科技传播,2011(15):第43+47页.
[关键词]水利水电工程;地基基础;岩土试验;检测要点
对于水利水电工程来说,地基岩土试验检测会对整个工程的质量和安全造成直接影响,所以须注重岩土试验工作。在开展地基基础岩土试验检测之前,建设单位应当明确施工现场水文地质情况、岩土物理特性,结合不同试验检测方式,对岩土样品特性进行分析。注重管理样品采集过程和运输过程,以此确保后续工程建设的顺利性。
1水利水电地基岩土试验检测与特点分析
1.1地基岩土试验检测
1.2特点分析
1.2.1施工隐蔽性强水利水电工程施工期间需要处理地基,开展桩基施工和防护施工。上述施工内容具有较强的隐蔽性,如果工程人员没有严格控制施工质量,就会导致工程运营问题出现。因此在实际施工期间,需采用跟踪监测方式,全面监测工程实施过程,避免出现误操作行为,降低工程施工质量。
1.2.2工程不确定性大由于我国不同地区的地形地貌情况不同,且气候条件和环境因素会影响岩土性质,因此仅仅通过岩土勘测报告,无法显示出实际测试结果。在水利水电施工过程中,工程人员所应用的施工方式也会影响岩土特性。所以在具体施工期间,工程人员应当注重岩土试验检测,准确分析施工现场的实际情况。
1.2.3操作区域性岩土试验检测具备特殊性,在不同区域应用相同的检测方法,也可能获得不同的结果。导致各种现象的原因,主要是因为区域地质粘土性质差异比较大。针对岩土工程试验检测而言,必须确保数据准确性和真实性,并且针对不同类研究性质,采用相应的施工技术,注重施工抗剪切强度和设计参数的合理性。
2水利水电工程地基基础岩土试验检测要点
2.1样品选择
2.1.1严格控制岩土数量在同一个区域选择试验样品时,应当确保样品选择的代表性。在不同厚度地基选取样品时,应当保证均衡性特点,以此确保地基岩土的物理性质。由于地下水位也未对岩土结构造成影响,致使岩土结构呈现松散分布。所以在选择研究样品时,须控制土壤结构变化,还应当维护采样人员的安全。
2.1.2注重季节变化在干旱季节中,岩土性质比较密集。在雨水天气下,岩土性质会松散。因此当土地承受能力变化时,也会相应导致土地结构发生改变,土地结构遭受破坏。对于该类问题来说,在开展现场试验检测期间,必须确保岩土样品选取的代表性。
2.1.4岩土样品质量信息化标准信息化标准主要包括试验检测项目质量、样品采取手段、项目检测数量等。严格按照信息化标准,确保岩土样品采集的最佳效果,还能够确保地基岩土样品具备代表性,从根本上提升水利水电工程的质量与安全。
2.2样品采样方式
在开展岩土测试之前,应当选择代表性样品,以此确保测试结果的准确性。样品采样是样品获取的必要过程,采集所需样品时,必须明确合理的采样方式。岩土采样主要包括未干扰土壤采样和岩石采样。确保样品的代表性,通过少量样品所检测的结果,能够代表整体检测结果。在采样期间,为了顺利完成采样过程,贴上结果的准确性,必须派遣专业人员进行采样引导,现场人员要到详细记录采样区域信息、样品规格信息等,这样才能够保证检测结果的可靠性。同时在采样过程中还应当合理规划采用区域,对采样点数量进行控制,并且确保采样点设置的合理性,以此确保采样数据的参考价值。在实际检测过程中,应当在同一垂直面和水平面均匀采样。对于滑坡和斜坡部位来说,在样品采集过程中,由于土壤层极易受到水源影响,相应导致土壤状态发生改变,对样品适用性产生直接影响,使样品无法代表所有岩土。
2.3样品质量
样品质量会直接影响采样有效性,因此为了维护样品质量,必须确保样品具备以下特征。
2.3.1自然性特征在采集岩土样品时,应当遵循自然条件。不能选择人工影响的样品,也不能对样品进行加工处理,从而导致区域内样品与其他区域相比,存在差异性。
2.3.2代表性特征在选择采样位置时,应当优先选择自然地区,最大限度保留土壤的原有湿度和成分,以此保证测试结果满足实际岩土情况。在进行钻孔施工时,应当确保孔径大于12cm。为了防止破坏土壤生态,改变土壤状态,应当通过薄壁平地机进行采样,这样能够降低对土壤状态的影响程度。在设置采样点时,可以选择在基岩部位或钻孔、坑井部位。
2.3.3制备样品应当避免由于人为误操作所产生的裂缝。当样品粗糙度稍微小于标准尺寸时,则可以应用到实验检测当中。同时,将样品直径与高度比控制在1∶2。
2.4样品存储
2.5样品运输
在完成样品采集后,需及时运送到实验室进行检测。样品运送到实验室时,应当做好容器与空隙处理工作。比如在云中岩石样品时,需要使用箱子作为容器,以此确保样品携带的便捷性,还可以完好存放于车厢内。通过箱装存储方式,可以避免由于颠簸所产生的振动问题。对于样品缝隙处理问题来说,为了防止样品之间碰撞,则应当使用防护材料进行填充,填充样品和箱子之间的空隙。在选择填充材料时,可以应用麦秆、软纸等。样品运输过程中,须控制车辆行驶速度。
3地基基础岩土试验检测方法
3.1瑞利波法
此种检测方法是采用瑞利波传递岩土方式,然而瑞利波传递速度会受到介质和频率影响。与当前常用的检测方法相比较,瑞利波法能够实现大范围的操作,技术工艺的复杂性比较低,具有较高的经济性。通过瑞利波法能够有效反映出岩土地基特性,并且有效补充传统检测方法的不足。然而这种检测方法的应用限制性比较大,需要开展全面试验和检测。技术人员还应当针对瑞利波法进行深入研究,确保其能够应用到岩土性质检测当中。
3.2探地雷达技术
该项技术最早应用于国外工程建设当中,可以广泛应用到道路探测,地基探测和水文地质探测当中。在勘测路面裂缝、堤坝工程和隧道工程时,也可以应用探底雷达技术。然而对于我国工程建设来说,探地雷达技术应用发展比较晚,在具体工程项目检测中无法发挥出较高效果。当前,我国主要是在堤坝监测工程中应用探底雷达技术,并且尝试应用于地基基础检测当中。随着该项技术的推广应用,也积累了丰富的经验,相应完善了技术方法和内容。
3.3静载试验检测法
通过静载试验,能够检测出桩体竖向与水平承载力,可以为测算分析桩体整体数据提供重要依据。在检测地基基础质量时,通过应用静载试验检测法,有助于提升地基基础检测精度,还能够对检测误差进行严格控制。采用静载试验分析荷载数据,可以对桩体整体受力进行优化,有效确保控制桩基础的受力条件。所以对于综合控制比例分析来说,静载试验检测技术的作用比较大。
3.4钻孔取芯检测法
此种技术方法能够有效控制地基基础质量,通过检测基础桩混凝土强度,可以有效控制混凝土胶结离析问题,检测和测量桩基础的整体质量。然而,钻孔取芯检测法测算比例速度比较慢,并且测算成本比较高,对桩基基础工程检测发展会产生负面影响。因此在应用钻孔取芯检测法时,为防止地基基础检测出现不合理问题,须严格控制构件布局的合理性,综合分析桩基础结构。联合钻孔取芯检测与其他检测技术,可准确测算和评价检测全过程,对桩基础地基结构进行控制。
关键词:邻苯二甲酸酯增塑剂研究
1增塑剂分析检测方法概述
2不同基体中的PAEs的分析方法研究
2.1大气
2.2水体
早期的水体PAEs研究方法主要采用液-液萃取法,但是该方法的预富集效率较低,难以回收,实际操作意义不大[2]。目前较为常用的分析技术为固相微萃取(SPME)、固相膜萃取(SME),其中固相膜萃取(SME)应用最为广泛。SPE技术中的传质速度较快、薄膜介质截面较大、膜状介质的吸附剂颗粒形状规则且分布均匀,可以显著提高传质过程效率,改善样品中PAEs的富集倍数。
2.3土壤
2.4食品
目前人类大量食品都是通过塑料制品来完成存储、运输的,这使得食品中的PAEs含量较高。但是由于食品种类的不同,其基质的复杂程度较高,PAEs前处理工作主要体现在减少干扰上。在食品前处理工作中,固体食品处理步骤为:粉碎、超声波提取、氮气吹扫仪吹干、溶剂定容、微孔滤膜过滤;而液态食品一般直接采用固相萃取法,也可以借鉴固体食品处理方法。
2.5化妆品
化妆品中的PAEs检测方法主要有毛细管气相色谱检测法、填充柱气相色谱法[3]等,其中毛细管气相色谱检测法有操作简单、灵敏度和回收率较高、消耗试剂少等优点。
3PAEs分析方法发展方向
增塑剂在人类生活中的地位极其显著,但是其危害也较大,加强对PAEs的分析研究工作是极其必要的。人们需积极提高PAEs的分析方法的前处理水平,进一步提高分析的灵敏度,同时还需加强对PAEs、AEs,以外的增塑剂研究,降低增塑剂对人类的危害,合理的进行增塑剂的使用。
4结语
[1]李碧芳,胡玉玲,赖丛芳等.自制聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯固相微萃取膜富集水样中邻苯二甲酸酯类化合物[J].中山大学学报(自然科学版),2004,43(6):121~123.
铅对人体的危害
铅对人体是有害物质,进入机体中的铅大部分通过粪便排出体外,但也有部分残留于体内,长期积累可造成慢性中毒,成年人血铅可达0.20μg/mL,如果超过0.80μg/mL临床上会出现明显症状,造成血管痉挛、腰肢疼、视网膜小动脉痉挛、高血压等症。
食品中铅的检测方法
根据食品安全国家标准GB5009.12-2010《食品中铅的测定》,第
法石墨炉原子吸收光谱法,检测限为0.005mg/Kg:第二法氢化物原子荧光光谱法,检测限固体试样为0.005mg/kg、液体试样为0.001mg/kg:第三法火焰原子吸收光谱法,检测限为0.1mg/kg:第四法二硫腙比色法,检测限为0.25mg/kg:第五法单扫描极谱法,检测限为0.085mg/Kg。
原子吸收光谱法与其他检测方法相比,干扰少、准确、操作简便、灵敏度高(火焰法可测mg/kg级,石墨炉法可测μg/kg级)、测定含量范围广适于微量分析等,故列为标准方法之。但是,所用设备昂贵,测一种元素更换对应的空心阴极灯,分析复杂样品干扰较多,故使用上受一定限制。现在使用电感耦合等离子体发射光谱仪ICP法,可同时检测多种金属元素含量,但设备也很昂贵。
砷属半金属元素,广泛分布于自然界,砷化合物在人体内有蓄积作用,能引起急性或慢性中毒,常见的三氧化二砷毒性极大,俗称砒霜。砷化合物以往曾用于杀虫剂、杀菌剂、毒鼠剂等,工业方面主要用于燃料、玻璃、搪瓷、木材等的生产。海产品有机砷含量较高,淡水鱼、家禽畜肉类以及粮食、蔬菜、水果等砷含量相对较低。
砷对人体的危害
生物体内存在的砷大部分是有机砷,各种形态的砷对人体毒性有很大的差异。一般认为有机砷在体内需经转化为无机砷而起毒性作用,至于生物体内的有机砷是否会由于加工处理或代谢转化成为毒性较大的无机砷等还需进一步的研究。砷化合物吸收到体内后,可与细胞酶蛋白的疏基(-SH)结合,抑制酶的活性,从而影响组织的新陈代谢,引起细胞死亡,也可导致神经细胞代谢障碍,造成神经系统病变。
砷对消化道有直接腐蚀作用,被吸收后,一方面麻痹运动中枢,一方面直接作用于毛细血管,使腹腔脏器的微血管麻痹、扩张和充血,以致血压下降。吸收后的砷部分留在肝脏,引起肝细胞退行性病变和肝糖原消失。砷进入肠内可导致腹泻,其他脏器往往引起缺血。
砷的排出比较缓慢,故常因蓄积作用而致亚急性和慢性中毒。
食品中砷的检测方法
根据国家标准GB/T5009.11-2003《食品中总砷及无机砷的测定》,第法氢化物原子荧光光度法,检测限为0.01mg/Kg,线性范围为0~200ng/mL:第二法银盐法,检测限为0.2mg/kg:第三法砷斑法,检测限为0.25mg/kg:第四法硼氢化物还原比色法,检测限为0.05mg/Kg。
食品安全国家标准GB2762-2012《食品中污染物限量》对食品中无机砷的允许限量指标规定为0.1~0.5mg/kg,银盐法测定无机砷含量的分析方法干扰大,可能存在灵敏度达不到要求的问题。
镉的毒性及对人体的危害
镉被美国毒物管理委员会(ATSDR)列为第6位危及人体健康的有毒物质。肾脏是镉最重要的蓄积部位和靶器官,般认为镉所致的肾损伤是不可逆的。镉对肾、肺、肝、、脑、骨骼及血液系统均可产生毒性。
人体镉慢性中毒,主要表现为对肾的损害,引起再吸收障碍,临床表现为高钙尿、蛋白尿、糖尿、氨基酸尿,并导致负钙平衡,引起骨质疏松症。
镉的检测方法
根据国家标准GB/T5009.15-2003《食品中镉的测定》,第法石墨炉原子吸收光谱法,检测限为0.01μg/Kg;第二法原子吸收光谱法,检测限为5.0μg/kg:第三法比色法,检测限为50μg/kg;第四法原子荧光法,检测限1.2μg/Kg。
在国内对镉的测定也有许多研究,分别为试纸法、电化学测定方法、分光光度法、荧光光度法、原子吸收、电感耦合等离子体电、共振光射法和液相色谱法。
汞的毒性及中毒症状
汞单质和化合物有毒,其中汞蒸气、+2价汞盐及有机汞剧毒。人类生产活动中排放的无机汞在环境微生物作用下能转化为以甲基汞为主的有机汞类,毒性显著增强,1mg甲基汞即可使人体神经系统造成不可逆转的严重损害。乙基汞的人致死量仅为数毫克,是已知毒性最强的物质之一。+1价汞盐毒性相对较低。
常见汞的中毒症状有头晕、失眠、乏力、面部震颤,肝肾损害、胚胎毒性等,有机汞中毒则以知觉障碍、运动失调、听障碍、语言障碍等神经症状为主,同时伴随致畸作用。
食品中汞的检测方法
根据国家标准GB/T5009.17-2003《食品中总汞及有机汞的测定》,总汞的测定:第一法原子荧光光谱分析法,检测限为0.15μg/kg,标准曲线最佳线性范围为0~60μg/L:第二法冷原子吸收光谱法,其中压力消解法检测限为0.4μg/kg、其他消解法检测限为10μg/kg:第三法二硫腙比色法,检测限为25μg/Kg。甲基汞测定:气相色谱法、冷原子吸收法,最低检测限为0.02μg/mL。
关键词:液相色谱法;茶叶;农药残留量;检测方法
茶叶的质量水平将对茶叶行业的发展起到重要的作用,农药残留问题已经逐渐成为一种食品安全和生态性的问题,因此必须要积极对茶叶中农药残留的情况进行有效的检测,使用科学的技术方法,使得使我国的茶叶质量达到较高的标准和水平。液相色谱检测方法能够快速的进行检测分析,分离率比较高,并且检测过程中是自动化的,能够提高检测的效率。而且只需要少量的样品就能够检测出茶叶中的农药残留,有着极为广泛的应用前景。
一、茶叶中的农药残留情况
1、有机氯类
由于有机氯类的农药具有很高的蓄积性,因此在80年代初就已经停产了。这种农药在土壤和动植物中很难降解,虽然能够为检测工作提供便利,但是会在极大程度上威胁人类身体健康。基于此,使用分子印迹固相萃取计算,能够将样品中难溶于水的氯乙酰胺类农药进行快速的提取,使用液相色谱分析法进行检测,使得检测结果能够达到农药限制的标准范围内。
2、拟除虫菊酯类
3、氨基甲酸酯类以及有机磷类
与有机磷农药比较,氨基甲酸酯类农药与其有一定的相似性,对酶的活性以及较高毒性进行抑制,对于处理螨类害虫有很好的效果。由于它们没有稳定的化学性质,因此容易出现水解异构等问题,产生二次毒性的物质。有学者将乙腈和水作为流动相,洗脱7种茶叶中经常见到的氨基甲酸酯类农药,[2]并形成了良好的检测方法,能够对不同产地茶叶样品中的农药残留进行有效的检测,近些年来,这种检测技术方法已经获得了比较理想的效果。
二、液相色谱法对茶叶中农药残留的检测方法
对茶叶中的农药残留进行科学检测有着积极的意义和作用,尤其是一些茶叶出口地区,利用液相色谱法的优势作用对茶叶进行检测,能够快速发展茶叶中残留的农药问题,并采取有效的措施进行处理,提高茶叶的整体质量。
1、优化完善色谱条件
2、进一步完善分析方法
现如今计量科学以及计算机信息技术快速发展,计量学作为新的学科应运而生。通过数学计量方法,对于以往液相色谱无法达到的准确检测结果以及相对真实的农药残留情况都能够准确地反映处理,建立目标物与响应值间的数学模型,能够准确地计算出由于各种原因造成的不能对照化学物的准确颔联。使用线性方程计算组分农药残留化学物的精密度、最低定量、检测的限量。通过主成分分析以及聚类分析,不仅能够检测出茶叶中的农药残留,还能够对不同农药影响茶叶质量的情况进行准确地分析与评价。
3、形成“指纹图谱”
在使用液相色谱方法对茶叶中的农药残留物进行检测时,要以预测性和评估性的组分分析作为基础。随着农药组分多样化和农药母体,茶园中分解、衍生更多有毒的代谢物,会在一定程度上影响快速分辨检测的效果。近些年来,基于草药中的检测成分,液相色谱建立了“指纹图谱”,[4]在检测茶园中的农药残留时,也可以建立指纹识别的数据库,能够依据科学、标准的检测方法,结合检测出来的目标物的图谱对农药残留的组分进行快速识别,使得液相色谱检测技术向更新的研究方向发展。
结束语:
如果茶叶中残留农药是达不到出口标准的,并且会给人类身体健康带来极为不利的影响,在农药、施药研究的基础上还需要积极优化改进茶叶中农药残留量的检测方法。液相色谱法在茶叶中农药残留的检测中有着极为广泛的应用,在实际检测中还需要建立完善的检测标准,使得茶叶不再受到农药残留的威胁,保证茶叶等农产品的卫生质量达标,更好地进行茶叶出口贸易。
[1]孙玉珍,周群.液相色谱法对茶叶中农药残留量的检测方法研究[J].福建茶叶,2016,(11):10-11.
[2]宋燕佳.高效液相色谱法对饮用水中农药残留的检测分析研究[J].中国卫生标准管理,2015,(24):12-13.
关键词:生物传感器;检测;污染物;农药
Abstract:ThePlanarWaveguideFlorescenceImmuno-sensor(PWFI)isakindofhighsensitivebio-sensorwhichbasedontheprinciplesofTotalInternalReflectionFluorescenceandImmunoassay.Thispaperintroducestoestablishadetectionmethodofsmallmoleculespesticidepollutant-2,4-DbyusingPWFIbio-sensor.Thismethodcanbeusedtotherapiddetectionandearlywarningofpesticidepollutionsasasupporttotheprotectionofwaterenvironment.
常用的微量有毒有机污染物检测技术主要有:气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)[3]、气液相质谱联用(GC-MC)等,这些技术能灵敏准确地检测各种不同环境样品中的有机污染物,但由于所用的仪器昂贵,使用环境要求较高,操作技术复杂,须由专业技术人员运行管理,维护成本高等,广泛普及应用于一般环境监测机构还有很大的局限性。另外,在检测过程中要求对样品进行复杂的预处理,耗时长,时效性差,不能满足环境污染事件现场应急监测的工作需要。生物传感器是一类基于生物分子与污染物的特异性反应对污染物进行识别,并通过光学或电化学方法获取信号的检测系统。近年,生物传感器的快速发展为其应用于环境中微量有毒有机物的检测展示了广阔的前景。本文介绍了基于平面物波导-荧光免疫生物传感器测定农药类污染物――2,4-D的检测方法研究。
1实验仪器与材料
本研究采用了清华大学环境学院研发的平面波导型荧光免疫传感器系统,如图1所示。平面波导型荧光免疫传感器系统由光路系统、流动进样系统、信号处理系统三部分组成[4]。其中,光路系统主要包括激发光路和荧光收集光路;流动进样与反应系统主要包括免疫芯片、反应池、进样阀和微量计量泵;信号处理系统主要包括控制电路和信号处理电路。
试验材料包括:修饰后具有特异性反应点位的免疫芯片。Cy5.5标记的2,4-D抗体(研究组自备),抗体稀释液(研究组自备),2,4-二氯苯氧乙酸使用原液(2,4-D,Aldrich)(研究组自备),10mmol/L的PBS缓冲溶液,pH=1.9,浓度0.5%的SDS活化试剂,磷酸(H3PO4,分析纯),氯化钠(NaCl,分析纯),氯酸钾(KCl,分析纯),磷酸二氢钾(KH2PO4,分析纯),磷酸氢二钠(Na2HPO412H2O,分析纯),超纯水。(注:所用试剂除购自Sigma的试剂外,其余试剂均为国内生产的分析纯试剂)。
2免疫芯片的修饰
检测的核心元件是对2,4-D具有特异性免疫反应的生物芯片。因此,首先要对玻璃传感基片进行清洗和表面羟基化,然后将基片浸入2%的3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MTS)溶液,在基片表面引入巯基,将巯基化的基片用无水甲醇清洗,吹干备用。将巯基化的基片浸没在0.002mol/L的N-琥珀酰胺基-4-马来酰胺-丁酸脂(GMBS)双功能试剂中(GMBS可与巯基和氨基发生反应),双功能试剂与基片表面结合,然后将15μl的2,4-D复合抗原溶液滴加于基片表面的检测点位上,在4℃冰箱内放置过夜以保证反应完全,经过反应形成对2,4-D具有特异性吸附的检测芯片。为了降低非特异性吸附对2,4-D检测的干扰,需要对芯片产生非特异性吸附的表面进行封闭。将清洗干净的上述芯片浸没于2mg/ml的BSA溶液中60min,反应完全后用高纯水冲洗干净,用氮气吹干。最后,在芯片垂直切面的一段0.5cm处涂上一薄层黑漆以吸收剩余的激发光。至此,2,4-D检测生物芯片制备完成。
3数据分析方法
基于平面波导型荧光免疫传感器检测农药类污染物2,4-D的方法是建立在间接竞争模式基础上的,所以标准曲线是在半对数坐标体系下的反S型曲线,通常可用四参数的数学函数模型即Logistic模型模拟,可具有很好的效果。
检测区间:也称有效检测范围,指在限定误差满足预定要求的的前提下,特定方法的测定下限至测定上限之间的浓度范围,在此范围内能够准确地定量测定待测物质的浓度或量。此处我们定义系统检测响应信号最大值的20%~80%间的区域对应的χ值[χ1,χ2]为检测方法的检测区间;
检测限:检测限为定量范围的两端,分别为测定上限与测定下限。测定上限是在限定误差能满足预定要求的前提下,用特定方法能准确地定量测定待测物质的最大浓度或量,称为该方法的测定上限,对没有(或消除了)系统误差的特定分析方法的精密度要求不同,测定上限也将不同;测定下限是在测定误差能满足预定要求的前提下,用特定方法能准确地定量测定待测物质的最小浓度或量,称为该方法的测定下限,它能准确反映出分析方法能定量测定低浓度水平待测物质的极限可能性,本研究方法定义系统检测响应信号最大值的95%对应的浓度值χ3为检测方法的检测下限。
IC50值:定义系统检测响应信号最大值的50%对应的浓度值χ0为检测方法的IC50值,亦称检测方法的半抑制浓度。
为了方便,我们通常将检测数据进行归一化处理后再做成标准曲线,经过归一化处理的标准曲线即可以对不同批次测定出的标准曲线进行比较,也可以用于不同传感芯片绘制的标准曲线进行比较。归一化的标准曲线的纵坐标值用%B/B0比值的形式表示,意义是测定样品时传感系统的最大有效响应信号值的最大值的比值,且比值在100%(当=A1时,上端渐近线)至0%(=A2,下端渐近线)之间,公式为:
%B/B=(A-A2)/(A1-A2)×100
4实验结果和讨论
4.1标准曲线的测试
标准曲线系列测试结果如图2和图3归一化处理后的仪器检测标准曲线及图4.3标准曲线的模拟参数表所示。
从图3归一化处理后的仪器检测标准曲线可知,系统响应值对2,4-D标准系列溶液浓度可以绘制出一条完整的标准曲线,说明在上述优化条件下,传感器系统与2,4-D标准系列浓度间是符合Logistic模型的。
模拟的符合程度从表1标准曲线的模拟参数表中可知,符合度R2=0.9967。在数据分析方法中,我们定义系统检测响应信号最大值的20%~80%间对应区域的X值[X1,X2]为检测方法的检测区间,所以在这个优化的检测条件下,检测的仪器标准曲线模拟得出的定量检测区间为9.3~158.6μg/L;定义系统检测响应信号最大值的95%对应的浓度值X3为检测方法的检测限,曲线模拟得出的该检测方法的检出限为1.9μg/L;定义系统检测响应信号最大值的50%对应的浓度值X0为检测方法的IC50值,亦称检测方法的半抑制浓度,曲线模拟得出的IC50值为37.28μg/L。
4.2检测周期与重现性测试
我们对平面波导型荧光免疫传感器检测农药类小分子污染物2,4-D的检测条件进行了优化,经过在优化条件下进行标准曲绘制,可以明确经优化的检测条件下检测农药类小分子污染物2,4-D,可以使检测具有快速简便性、高灵敏性、准确性、可靠性等优点。本方法一个完整的检测周期只需15min,比现有的其它仪器分析方法在检测方法上更简便,所用检测周期更短。既可用于实验室分析方法,也可用于野外应急快速检测方法。
为了检验传感芯片的使用期寿命(即芯片的检测使用周期),在本研究过程中,所有测试过程只使用了一个芯片,经过完成整个研究的测试工作后,芯片使用次数达到200次。为了研究芯片的实际使用寿命,对使用了200个检测周期后的芯片进行了19次重复性和稳定性测试,结果如图4所示。
从图4检测方法的重现性测试可以确定,平面波导型荧光免疫传感器检测农药类小分子污染物2,4-D时,用本研究方法修饰的免疫传感芯片具有多次重复使用的性能,在使用次数超过200次后,传感芯片仍然具有良好的重现性,即稳定性。在该检测条件下重复测试19次,仪器的精密度可以达到2.4%,证明本研究方法研制的免疫传感芯片检测寿命周期大于200次,在实际使用过程中一个传感芯片可以重复使用200次以上,既可以快速简便地进行检测,还可以大大节省检测费用,利于本研究成果在环境监测领域的普及使用。
4.3检测精密度及回收率
加标回收率的测定是在测定样品时,于同一样品的子样中加入一定量的标准物质进行测定,将其测定结果扣除样品的测定值,以计算回收率。加标回收率的测定可以反映测试结果的准确度,当按照平行加标进行回收率测定时,所得结果既可以反映测试结果的准确度,也可以判断其精密度。为了判断利用平面波导型荧光免疫传感器检测农药类小分子污染物2,4-D方法的准确度、精密度及回收率,本研究对实际水样进行了加标回收率测试。
样品加标回收率和计算方法:在测定样品的同时,于同一样品的平行样中加入一定量的标准物质进行测定,将其测定结果扣除样品的测定值,以计算回收率,计算公式如下:
回收率(%)=(X2-X1)/X×100%
4.4样品的采集
为了对实际水样进行加标测试,验证平面波导型荧光免疫传感器检测农药类小分子污染物2,4-D方法的准确度、精密度及回收率,我们采集清华大学自来水作为饮用水,清华大学近春园水样作为地下水,圆明园水样作为地表水进行了加标回收率测试。样品详细信息如表2所示。
4.5农药类小分子污染物2,4-D实际水样加标回收率的测试与讨论
(1)水样的测定:在上述条件下对水样进行设置平行测试3次,记录测试结果。
(2)同一水样分取平行双样,分别加入2,4-D标准溶液,使平行双样中2,4-D浓度分别为1μg/L及2μg/L,对每个加标水样设置平行测试3次,记录测试结果。
实际水样的检测结果及水样加标回收测试结果如表3农药类污染物2,4-D的实际样品测试结果所示。
从表3中可以看出,水样中含2,4-D浓度都低于最低检测限1.9μg/L,可以认为水样中未检出农药类小分子污染物2,4-D。所有水样的加标回收后,加标回收率在88%~111%区间,所有水样检测的变异系数都小于10%,表明基于平面波导型荧光免疫传感器的农药类污染物2,4-D的检测方法具有很好的精密度、准确度及稳定性,可以确定,平面波导型荧光免疫传感器检测农药类小分子污染物2,4-D检测方法是有效可行的。
5结论
为了确保平面波导型荧光免疫传感器对2,4-D的检测方法的准确性和可靠性,在经过优化的检测条件下,对方法的检测性能从检测曲线的绘制、实际样品的测试、实际样品中加标回收率的测试、对使用了200次测试周期的传感免疫芯片进行重复性测试等方面进行了检测方法的性能检验性研究。
1.标准曲线的绘制结果说明,本检测方法传感器系统与2,4-D标准系列浓度间是符合Logistic模型的,模拟的符合程度符合度R2=0.9967,定量检测区间为9.3~158.6μg/L;方法的检出限为1.9μg/L;半抑制浓度IC50值为37.3μg/L。
关键词:污染场地,测试技术
前言:污染场地的产生
由于历史上缺乏必要的城市规划,我国有很多工业企业位于城市中心区内,一方面导致城市土地资源利用效率低,制约了城市发展;一方面造成严重的环境影响。20世纪90年代以来,我国社会经济发展迅速,城市化进程加快,产业结构调整深化,导致土地资源紧缺,许多城市开始将主城区的工业企业迁移出城,产生大量存在环境风险的场地。[1]
然而,受环境意识所限,一些退役的工业用地并没有纳入相应管理程序或经简单处置就进行土地用途变更,存在着较大的环境安全隐患。2004年4月,北京五号线地铁工程宋家庄附近掘出含六六粉、滴滴涕的污泥1万多吨,后查明此地原是北京农药厂原址[2]。目前,中国城市化发展正急速扩张,这些工业场地搬迁后如不能有效的管理,其再利用就可能存在潜在的健康风险。
1污染场地环境管理的内容
结合实践,我们从环境保护的角度来分析,污染场地的环境管理主要包括以下几方面内容。
1.1场地环境调查
场地环境调查,即采用系统的调查方法,确定场地是否被污染及污染程度和范围的过程。一般可以包括三个阶段。[3]
第一阶段是以资料收集、现场踏勘和人员访谈为主的污染识别阶段。若第一阶段调查确认场地内及周围区域当前和历史上均无可能的污染源,则场地环境调查活动可以结束。若第一阶段的调查表明场地内或周围区域存在可能的污染源,则需进行第二阶段场地环境调查,确定污染种类、程度和范围。
第二阶段场地环境调查是以采样与分析为主的污染证实阶段。若第二阶段场地环境调查的结果表明,场地的环境状况能够接受,则场地环境调查活动可以结束。若第二阶段调查确认污染事实,需要进行风险评估或污染修复时,则要进行第三阶段场地环境调查。
第三阶段场地环境调查以补充采样和测试为主,满足风险评估和土壤及地下水修复过程所需参数。
1.2污染场地风险评估
污染场地风险评估即评估场地污染土壤和浅层地下水通过不同暴露途径,对人体健康产生危害的概率。[4]
1.3污染场地土壤修复
2我国污染场地环境管理实践和现实困难
2.1我国污染场地环境管理实践
自上世纪90年代,来华投资的企业大多都采用美国的场地环境调查与评价技术规范,对其购入的企业或土地进行场地环境调查与评价,以识别场地环境状况,规避污染责任。
环境保护部于2004年6月1日印发了《关于切实做好企业搬迁过程中环境污染防治工作的通知》(环办[2004]47号),要求关闭或破产企业在结束原有生产经营活动,改变原土地使用性质时,必须对原址土地进行调查监测,报环保部门审查,并制定土壤功能修复实施方案。对于已经开发和正在开发的外迁工业区域,要对施工范围内的污染源进行调查,确定清理工作计划和土壤功能恢复实施方案,尽快消除土壤环境污染。
在各级政府环境保护行政主管部门、科研院所、环境咨询公司等多方的联合推动下,北京、上海、重庆、江苏、浙江、辽宁等城市进行了化工、农药、焦化厂等场地的调查评估和修复工作。
2.2我国污染场地环境管理的现实困难
对于检测方法,也存在两个方面的问题,一是没有国标方法,这将导致检测方法在引用和使用上的困难和结果的差异;二是某些检测方法不能满足当前场地评价的要求。
自2004年前后,国内研究院所开始配合城市规划进行场地评价工作以来,经过十多年来的实践和总结,我国逐渐形成了独立的场地评价标准体系。2009年,我国的场地环境保护系列标准陆续完成,进入征求意见阶段。这些标准包括《场地环境调查技术规范》、《场地环境监测技术导则》、《污染场地土壤修复技术导则》和《污染场地风险评估技术导则》。
3实验室测试技术在污染场地环境管理中的作用
根据污染场地环境管理各阶段的不同需求,污染场地环境监测分为场地环境调查监测,场地治理修复监测、工程验收监测及场地回顾性评估监测等。[6]
污染场地环境监测应在确定需要监测的场地后,针对场地环境管理某一阶段的需求,制定监测计划,并根据监测计划,实施样品的采集和样品的分析测试,对测试数据进行处理后,编制监测报告。
可见污染场地环境管理各阶段都需要分析数据的支持。缺乏准确有效的分析数据,就将无法获得场地真实的污染状况,风险评估和场地修复也将无从谈起或毫无意义。因此实验室测试在场地管理中起到至关重要的作用。
上文提到在场地管理的实践中,我国当前某些检测方法不能满足当前场地评价要求。而先进的第三方检测机构引入了国际上先进的检测方法和技术经验,一定程度上解决了这一现实困难。笔者根据在第三方检测机构多年的经验,将从检测指标、检测方法和质量控制等方面分析污染场地环境检测的主要内容。
3.1污染场地环境管理中实验室测试技术应用
对于未知污染类型的场地,通常可通过测试以下污染物初步判断污染类型。
(1)HeavyMetal:重金属
(2)TPH:石油烃
(3)VOC:挥发性有机物
(4)SVOC:半挥发性有机物(含PAH多环芳烃)
(5)OCP:有机氯农药
(6)OPP:有机磷农药
(7)PCB:多氯联苯
关键词:土壤;邻氨基苯甲二酰胺;超高效液相色谱-串联质谱;测定
氟虫酰胺、氰虫酰胺和氯虫苯甲酰胺是目前市面上常见的3种邻氨基苯甲二酰胺类杀虫剂。该类杀虫剂是近几年Dupont公司从邻氨基苯甲二酰胺类化合物中筛选出来的两代广谱杀虫剂[1],大鼠急性经口LD50>5000mg/kg[2]。该类杀虫剂能高效激活昆虫鱼尼丁受体,使昆虫瘫痪导致死亡[3],可有效防治鳞翅目、鞘翅目和半翅目等昆虫[4-5]。该类农药具有很好的市场潜力和广泛的应用前景[6-8],其登记和使用范围在逐年持续扩大。由于其化学性质较为稳定,长期使用会富集于土壤中,导致环境污染。
目前,国内外有关邻氨基苯甲二酰胺类农药检测的报道,主要集中在原药[9]和食品[10-12]中,土壤中邻氨基苯甲二酰胺杀虫剂的检测方法较少,检测项目较单一,且未见超高效液相色谱-串联质谱法同时测定氰虫酰胺、氯虫苯甲酰胺和氟双酰胺3种邻氨基苯甲二酰胺类杀虫剂的公开文献。本研究建立了超高效液相色谱-四级杆串联质谱ESI+离子、MRM模式下,土壤中3种邻氨基苯甲二酰胺类目标物有效成分分析和定量方法。此方法适用于氰虫酰胺、氯虫苯甲酰胺和氟虫酰胺的同时测定,并具有简便、快速、准确、灵敏度高、重复性好的特点。适用于土壤环境的分析检测。
1实验部分
1.1仪器与试剂
1.1.1仪器设备
ABSCIEX3500三重四级杆串联质谱仪(配ESI源),固相萃取装置,均质器,离心机,电子天平,旋转蒸发仪,超声波清洗器,超纯水机等。
1.1.2试剂、药品
乙腈、甲醇、乙酸、乙酸胺为色谱纯,磷酸、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾为分析纯。水:符合GB/T6682中一级水的规定。固相萃取柱OasisHLB:200mg,6mL。
1.1.3溶液
磷酸盐缓冲液a:称取41.70g磷酸氢二钾和2.30g磷酸二氢钾加水溶解至1000mL。磷酸盐缓冲液b:用磷酸将磷酸盐缓冲液a调节pH至2~3。提取液:将磷酸盐缓冲溶液a与甲醇体积分数为50%混合均匀。
1.1.4标准物质
氟虫酰胺(CAS号272451-65-7)、氰虫酰胺(CAS号736994-63-1)、氯虫苯甲酰胺(CAS号500008-45-7),标准品纯度均≥97%。将上述标准物质用甲醇配置成浓度为100ng/mL的标准储备溶液,存放于2℃~8℃冰箱中,可保存3个月。临用时用流动相配置成相应浓度的工作液。
1.2实验方法
1.2.1试样制备
按照NY/T1121.1中有关规定采集土壤,去杂物后充分混匀,保存在-18℃冷冻冰箱中。按照NY/T52平行取三份新鲜土壤,(105±2)℃的烘箱中烘烤12h后在干燥箱中冷却后称重,测定土壤的水分含量(α),再计算土样换算至烘干的水分换算系数K(K=1-α)
1.2.2样品提取
称取10g试样(精确到0.01g)于200mL锥形瓶中,加入100mL提取液,用振荡器振荡30min,超声提取10min,将上清液装入50mL离心管中,4000r/min离心5min。准确移取20mL在40℃下旋转蒸发至10mL左右,用磷酸调节pH至2~3之间,待净化。
1.2.3样品净化
依次用5mL甲醇,5mL磷酸盐缓冲液b淋洗活化固相萃取柱,将待净化液转移上柱,抽干,弃去流出液。再用6mL乙腈洗脱,收集洗脱液于10mL氮吹管中,45℃下吹干,加入1mL流动相,漩涡混匀1min,过0.22μm有机系滤膜后,超高效液相色谱-串联质谱测定。
1.2.4色谱条件
色谱柱:ThermosyncronicC18Dim.(mm)50×2.1,ParticleSz.()1.7;进样量:10L;柱温:35℃;流速:0.3mL/min;梯度洗脱设定程序见表1。
1.2.5质谱条件
离子源:ESI+;扫描方式:MRM;辅助加热气、雾化气、碰撞气均为高纯氮气;定性定量离子对、去簇电压、碰撞气体能量、碰撞池出口电压见表2。
1.2.6定量测定
用混合标准工作溶液对样品溶液进行外标法定量,样品溶液中待测物的响应值应与相应浓度的对照标准物质响应值相当。
2结果与讨论
2.1净化条件的优化
由于土壤样品基质复杂,干扰因素较多,特别是一些可溶性物质严重影响分离效果和检测灵敏度。固相萃取技术由于溶剂用量少,操作方便,回收率高等特点,广泛用于食品、环境中微量成分的测定[13-14]。本文对比了硅胶柱、活性炭柱和OasisHLB柱的净化效果,只有OasisHLB能将样品中的杂质有效分离,杂峰干扰较少,净化效果最佳。同时由于OasisHLB柱在酸性条件下极性捕获基团保留效果最佳。因此,样液过柱前先调节pH至酸性条件,富集目标物于净化柱上,过柱后用乙腈将目标物洗脱收集,回收率较高。不同pH条件下回收率对比图见图1。
2.2仪器条件的优化
本研究采用正负离子质谱扫描模式,对氟虫酰胺、氯虫苯甲酰胺和氰虫酰胺的质谱条件进行对以寻优,在混合标准浓度均为1mg/L条件下。负离子模式下Q1信号强度均在1×103左右,强度较低,不适合采用;在正离子Q1模式下,分别扫描[+H]和[+NH4]的信号强度,3种物质母离子强度均超过了1×107,但Q3模式下,氰虫酰胺和氯虫苯甲酰胺只有[+H]产生的子离子强度较稳定。因此,经过多方比较,最后选择信号强且稳定的m/z:474.9/285.9,474.9/177.0,483.9/452.9,483.9/285.9,683.0/408.0,683.0/273.9为定性离子对,其中信号较高的m/z:474.9/285.9,483.9/452.9和683.0/408.0为定量离子对。3种邻氨基苯甲二酰胺类化合物的提取离子对色谱图见图2。
2.4方法的准确度和精密度
以不含氰虫酰胺、氯虫苯甲酰胺和氟虫酰胺的土壤样品为本底,分别添加系列浓度的待测药物标准溶液,按照1.2节所述实验方法进行回收率实验,重复测定6次,结果见表4。
2.5实际样品测定
采用本研究所建立的检测方法对三明地区20个农田、菜园采集的土壤样品进行实际样品检测,结果显示,其中一批样品检出氰虫酰胺0.72mg/kg,3批样品不同程度检出氯虫苯甲酰胺和氟虫酰胺,最高检出值达1.27mg/kg,其余均未检出。