环境采样新技术及应用

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1、环境采样新技术及应用现代采样技术的发展趋势是样品的采集与前处理往往是同时完成的。环境样品的采集通常有主动采样（ActiveSampling）和被动采样（PassiveSampling）两大类。经典采样方式的局限：★分析的是与整体相分离的水或空气样品，反映的仅是采样瞬时样品的构成或组成，很可能会遗失一些重要的污染过程或现象。★当需要从大体积的水样和空气样品中收集或萃取痕量有机污染物进行定量分析或评估时，往往面临物理学和质量保证方面的困难。★经典的采样或样品前处理方法不能得到真正溶解或易于生物利用的污染物的准

2、确浓度。★水体毒理数据、气体阈限值根据的来源是可溶的、气相部分中浓度，而不是总值。★采样体积小于4L的经典技术常常很难测定痕量有机污染物的生物有效浓度，更极少能采集足够的量用于生物评估。★由于生物残留物的新陈代谢、净化以及周围环境压力的影响，导致影响生物体健康，因此生物检测（生物监测或生物标志物）往往不能正确反映环境污染物的浓度。一、平衡采样装置：原理及应用（EquilibriumSamplingDevices，ESD）平衡采样装置（ESD）是近几年来对快速发展的以SPMD和SPME为代表的被动采样技术和

3、装置进行理论解释的新概念。1、与经典方法的比较：★经典方法（主动采样）：测定的是待测物在环境介质中现存（有）化学形式的所有浓度，而不是其有效性（Availability）浓度和活性（Activity）浓度，不能在“自由”溶解分子和与环境中其它物质键和而“固定”的分子间得到区分，而这恰恰是环境分析、毒理及评估中最重要的。★平衡采样装置或技术：方法测定的确切地说不是待测物在环境介质中的浓度，而是其在一个参比介质中的浓度，该浓度与环境介质中待测物的浓度达到一个平衡或存在一定比例。2、平衡采样技术及装置特点及原理

4、★特点：平衡采样装置是一个对化学势（ChemicalPotential）和逸度（Fugacity）两个热动力学参数敏感的装置★原理：一个物质的化学势与它的逸度为对数关系而与它在特定介质中的自由溶解浓度成线性相关。由此可以确定一个物质的有效性（Availability）浓度。★已有的平衡采样技术：半透膜装置（SPMD，SemipermeableMembraneDevice）固相微萃取（SPME，SolidPhaseMicroextraction）扩散梯度膜（DGT，DiffusiveGradientin

5、ThinFilms）扩散平衡膜（DET，DiffusiveEquilbriuminThinFilms）支持液体膜（SLM，SupportedLiquidMembrane）等1987年瑞典伦德大学生态系教授Sodergren首次提出用SPDM进行水中疏水性有机污染物的分离和富集。所设计的SPMD由亲水再生纤维素透析袋内装正己烷构成。（Sodergren,A.Environ.Soc.Technol.1987,21,855-859.）1990年美国地质调查局哥伦比亚环境研究中心Huckins教授等使用低密度聚乙

6、烯或其它高分子微孔聚合物做成薄层长带，中封中性类脂（如三油酸甘油酯）做成SPMD。（Huckins,J.N.etal.Chemosphere,1990,20,535-552）3、历史及发展4、测定的基本原理CS（t）是待测物在采样装置中t采样时间内的累积浓度，CW是待测物在水环境中的浓度，k1、k2分别是摄入速率常数和脱出速率常数，K为参比相和水相间的分配系数（1）平衡被动采样：（2）动力学被动采样：式（3）可重排为：MS（t）是待测物在采样时间t内累积在参比相中的质量，RS是一个比例常数（采样速率），也

7、可解释为采样时间内被采样装置移除的每单位待测物水的体积。对大多数动力学采样来说，CW并不随RS而变，而是受水的流动或扰动、水温以及生物污着的影响。5、平衡采样技术的主要应用（1）空气、水环境及土壤孔隙水中痕量憎水性有机污染物采样分析（2）有机污染物毒性测试（3）复杂介质中物质有效性（或有效浓度）的阐明二、SPMD（SemipermeableMembraneDevice）采样技术1、问题的由来憎水（hydrophobic）亲脂（lipophilic）类亲水（hydrophilic）憎脂（lipophobic

8、）类2、装置及主要过程主要关键部件由膜厚小于100um的低密度聚乙烯（LDPE）扁平管，内封如三油酸甘油脂（Triolein）的中性油组成。憎水性有机污染物（非极性、弱极性或中等极性）由于化学势或逸度的差异，从水体或空气中通过由于高分子聚合物膜分子热运动形成的极小孔穴进入膜内被中性油吸收。在采样吸收达至平衡或规定时间后，小心洗净膜外表面油脂及其它污物后，用有机溶剂将待测物透析出来。SPMD可同时完成三个任务：（1）模拟生物组织