一種土壤或沉積物體系中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置及示蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種土壤或沉積物中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置及應(yīng)用方法，所述專用裝置包括二氧化碳過濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池，所述方法是將土壤與14C標(biāo)記的待測(cè)化合物混勻后，室溫下避光置于降解發(fā)生池中，間隔1-25天從降解反應(yīng)池內(nèi)取樣，離心，獲得提取液和沉淀，檢測(cè)提取液中14C放射性活度，沉淀風(fēng)干后檢測(cè)14C放射性活度，通過HPLC方法檢測(cè)提取液中待測(cè)化合物降解后的結(jié)構(gòu)及組分含量；本發(fā)明所述的厭氧條件下土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤的專用裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，所用試劑無毒、環(huán)保、價(jià)低易得，利用該裝置可以簡(jiǎn)便地獲得新化合物或待測(cè)物質(zhì)在土壤中的蹤跡，進(jìn)而為新開發(fā)的化合物或已知化合物的功能研究提供科學(xué)的依據(jù)。
【專利說明】一種土壤或沉積物體系中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置及示蹤方法
(一)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種土壤或沉積物體系中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤研宄的方法，特別涉及一種厭氧條件下，選用14C標(biāo)記化合物為示蹤劑，有機(jī)結(jié)合放射性同位素示蹤技術(shù)和現(xiàn)代有機(jī)波譜分析技術(shù)，通過土壤或沉積物中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置研宄土壤或沉積物中化學(xué)物質(zhì)降解情況的方法。
(二)

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，農(nóng)用和環(huán)境化學(xué)品具有危及食物安全、人體健康乃至生態(tài)安全的潛在可能性，已受到生物學(xué)、化學(xué)、環(huán)境科學(xué)乃至材料學(xué)等眾多領(lǐng)域科學(xué)工作者的關(guān)注。土壤中的有機(jī)污染物如農(nóng)用和環(huán)境化學(xué)品可能影響土壤的凈化功能，甚至造成地下水，大氣和食物鏈的污染，對(duì)人類健康和環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生威脅。全面了解農(nóng)用和環(huán)境化學(xué)品在環(huán)境介質(zhì)中的吸附解吸、迀移淋溶、降解轉(zhuǎn)化及其在生物體中的蓄積、殘留和代謝等規(guī)律，是正確認(rèn)識(shí)農(nóng)用和環(huán)境化學(xué)品污染演變趨勢(shì)和科學(xué)評(píng)價(jià)其生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性的基礎(chǔ)，對(duì)于評(píng)價(jià)土壤環(huán)境質(zhì)量，進(jìn)行污染防治具有重要意義。國(guó)內(nèi)外研宄經(jīng)驗(yàn)表明，借助放射性同位素示蹤技術(shù)，可以從分子水平上準(zhǔn)確地溯源追蹤目標(biāo)化合物在復(fù)雜體系中的運(yùn)轉(zhuǎn)、歸宿和賦存形態(tài)，且在進(jìn)行微量代謝/降解物結(jié)構(gòu)鑒定時(shí)，將放射性同位素示蹤技術(shù)與色譜分析技術(shù)相結(jié)合，可有效甄別并分離目標(biāo)物(放射性色譜峰)和雜質(zhì)(非放射性色譜峰)，一方面大大降低后續(xù)質(zhì)譜分析的雜質(zhì)干擾，另一方面不易丟失各種微量降解物，使得鑒定工作更為科學(xué)可靠。而在結(jié)合殘留的相關(guān)研宄中，放射性同位素示蹤應(yīng)用，尤其是14C示蹤法，具有其他常規(guī)技術(shù)不可替代的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。例如，在進(jìn)行化合物結(jié)合殘留研宄時(shí)，國(guó)際公認(rèn)的有效方法是利用14C對(duì)其進(jìn)行分子標(biāo)記，通過燃燒法將14C-BR完全轉(zhuǎn)化為14CO2，采用液體閃爍測(cè)量法測(cè)定放射性活度。此外，利用放射性同位素示蹤技術(shù)，還可從質(zhì)量平衡角度和示蹤動(dòng)力學(xué)角度綜合考量14C-標(biāo)記化合物的ER、BR和礦化、代謝降解等轉(zhuǎn)歸規(guī)律。
[0003]本發(fā)明所述一種水-土 /沉積物體系中農(nóng)用和環(huán)境化學(xué)品降解示蹤研宄的新技術(shù)，綜合運(yùn)用核素示蹤技術(shù)(主要為14C示蹤法)和現(xiàn)代波譜分析技術(shù)，可從質(zhì)量平衡和示蹤動(dòng)力學(xué)角度綜合考察農(nóng)用和環(huán)境化學(xué)品在水-土 /沉積物體系中的ER、BR和礦化等規(guī)律，研宄并闡明農(nóng)用和環(huán)境化學(xué)品在水-土/沉積物體系中的化學(xué)和生物降解規(guī)律與轉(zhuǎn)化途徑，旨在更為系統(tǒng)深入地認(rèn)識(shí)農(nóng)用和環(huán)境化學(xué)品在環(huán)境中的行為與歸趨，為客觀評(píng)價(jià)有機(jī)污染物如農(nóng)用和環(huán)境化學(xué)品的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，在創(chuàng)制農(nóng)藥/藥物的研宄過程中為創(chuàng)制農(nóng)藥/藥物的安全合理使用提供科學(xué)依據(jù)，并為其它同類研宄提供可資借鑒的研宄思路與方法。
(三)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種土壤或沉積物中化學(xué)物質(zhì)迀移轉(zhuǎn)化與歸趨示蹤的專用裝置及檢測(cè)方法，該方法是在厭氧條件下，綜合運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)、現(xiàn)代有機(jī)波譜分析技術(shù)和生物技術(shù)，從質(zhì)量平衡角度通過平行和組合試驗(yàn)，著重研宄農(nóng)用或環(huán)境化學(xué)品在厭氧土壤中的揮發(fā)、迀移轉(zhuǎn)歸(ER、BR與礦化)和代謝降解等情況，旨在更系統(tǒng)深入地認(rèn)識(shí)農(nóng)用或環(huán)境化學(xué)品的環(huán)境行為與環(huán)境毒理等規(guī)律，尤其是放射性同位素示蹤技術(shù)對(duì)新農(nóng)藥/醫(yī)藥的研宄，一方面可使環(huán)境復(fù)雜體系中的微量降解物的組成及結(jié)構(gòu)鑒定工作由復(fù)雜趨于簡(jiǎn)單，且不易丟失各種微量降解物，使降解物的組成鑒定更為科學(xué)可靠；另一方面可更系統(tǒng)深入的認(rèn)識(shí)供試化合物在好氧土壤中的開環(huán)礦化規(guī)律等結(jié)合殘留等，對(duì)創(chuàng)制新農(nóng)藥/藥物的同類研宄具有重要的借鑒作用。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]本發(fā)明提供一種土壤或沉積物中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，所述專用裝置包括二氧化碳過濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池，所述二氧化碳過濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池均由池體和池蓋構(gòu)成，且池蓋與池體密封配合；所述二氧化碳過濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池依次通過貫穿池蓋并伸入池底的管路彼此連通，同時(shí)所述二氧化碳過濾池通過貫穿池蓋的管路與氮?dú)膺B通，所述二氧化碳吸收池通過貫穿池蓋的管路收集氣體；所述降解發(fā)生池包括干燥器、反應(yīng)器和二氧化碳捕集器，所述干燥器由下層干燥腔和上層置物腔構(gòu)成，所述下層干燥腔放置干燥劑，所述上層置物腔放置反應(yīng)器和二氧化碳捕集器(所述反應(yīng)器和二氧化碳捕集器形狀相同，均可以是敞口容器)，所述反應(yīng)器內(nèi)裝有待檢測(cè)的土壤或沉積物(反應(yīng)器底部為土壤或沉積物，土壤或沉積物表層為水)，所述二氧化碳捕集器內(nèi)裝有氫氧化鈉水溶液；
[0007]所述二氧化碳過濾池內(nèi)裝有堿性水溶液，優(yōu)選氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液，所述水分維持池內(nèi)裝有水，優(yōu)選蒸餾水，所述堿性揮發(fā)物吸收池內(nèi)裝有硫酸水溶液，所述揮發(fā)性有機(jī)物吸收池內(nèi)裝有無水乙二醇，所述二氧化碳吸收池內(nèi)裝有氫氧化鈉水溶液。
[0008]進(jìn)一步，所述二氧化碳過濾池由二氧化碳過濾池a和二氧化碳過濾池b串聯(lián)構(gòu)成。
[0009]進(jìn)一步，所述二氧化碳過濾池a、二氧化碳過濾池b或二氧化碳捕集器內(nèi)裝有堿性水溶液(優(yōu)選氫氧化鈉水溶液)，質(zhì)量濃度均為I?16%，所述堿性水溶液的裝液量為二氧化碳過濾池a、二氧化碳過濾池b或二氧化碳捕集器容積的4?12%，二氧化碳過濾池a和二氧化碳過濾池b容積相同。
[0010]進(jìn)一步，所述堿性揮發(fā)物吸收池內(nèi)裝有質(zhì)量濃度4.9?19.6%的硫酸水溶液，所述硫酸水溶液的裝液量為堿性揮發(fā)物吸收池容積的4?8%。
[0011]進(jìn)一步，所述揮發(fā)性有機(jī)物吸收池內(nèi)裝有無水乙二醇，所述無水乙二醇的裝液量為揮發(fā)性有機(jī)物吸收池池容積的2?10%。
[0012]進(jìn)一步，所述二氧化碳吸收池由二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b串聯(lián)構(gòu)成。
[0013]進(jìn)一步，所述二氧化碳吸收池a或二氧化碳吸收池b內(nèi)氫氧化鈉水溶液質(zhì)量濃度均為I?16%，所述氫氧化鈉水溶液的裝液量為二氧化碳吸收池a容積的I?12%，所述二氧化碳吸收池a或二氧化碳吸收池b容積相同。
[0014]本發(fā)明還提供一種利用所述土壤或沉積物中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置檢測(cè)土壤或沉積物中化學(xué)物質(zhì)降解的方法，所述方法為:(1)取新鮮的表層土，過2mm篩，去除雜物，置于室內(nèi)通風(fēng)處風(fēng)干，再加水至土壤最大持水量的40% (質(zhì)量濃度)，置于室溫黑暗條件下預(yù)培養(yǎng)(即放置)7至14天，獲得預(yù)培養(yǎng)后的土壤；向預(yù)培養(yǎng)后的土壤中加入14C標(biāo)記的待測(cè)化合物混勻后加水至土壤最大持水量的60% (質(zhì)量濃度)，獲得預(yù)處理后的土壤混合物；(2)將預(yù)處理后的土壤混合物加入反應(yīng)器中，再向反應(yīng)器內(nèi)加入蒸餾水并使蒸餾水液面高度高于土壤表層2cm，將降解反應(yīng)池在25±1°C恒溫生化培養(yǎng)箱中避光放置，間隔1_25天(優(yōu)選5天)從反應(yīng)器內(nèi)取樣，離心，獲得提取液和沉淀，檢測(cè)提取液中14C放射性活度(可提態(tài)殘留)，沉淀風(fēng)干后檢測(cè)14C放射性活度(結(jié)合態(tài)殘留)，通過HPLC方法檢測(cè)提取液中待測(cè)化合物降解后的結(jié)構(gòu)及組分含量；同時(shí)檢測(cè)堿性揮發(fā)池內(nèi)14C放射性活度和揮發(fā)性有機(jī)物吸收池內(nèi)14C放射性活度，檢測(cè)二氧化碳吸收池內(nèi)在培養(yǎng)過程中的酸性揮發(fā)物和揮發(fā)性有機(jī)物徹底降解產(chǎn)生的14CO2含量，即為礦化量；每次取樣之后更換堿性揮發(fā)池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池、二氧化碳吸收池內(nèi)溶液；分別以每次取樣的時(shí)間為橫坐標(biāo)，以每次取樣測(cè)定的14C放射性活度或140)2量為縱坐標(biāo)制作待測(cè)化合物降解曲線，進(jìn)而獲得待測(cè)化合物的降解軌跡。
[0015]進(jìn)一步，所述14C標(biāo)記的待測(cè)化合物加入量為104_106dpm/g 土壤干重。
[0016]進(jìn)一步，所述待測(cè)化合物為農(nóng)用或環(huán)境化學(xué)品等，如除草劑丙酯草醚、殺蟲劑哌蟲啶、藥物卡馬西平或撲熱息痛等。
[0017]本發(fā)明所述14C標(biāo)記的待測(cè)化合物采用本領(lǐng)域公知的放射性同位素標(biāo)記合成方法進(jìn)行標(biāo)記，例如，農(nóng)藥的放射性標(biāo)記合成相關(guān)報(bào)道可參照李菊英，韓愛良，汪海燕，王偉，葉慶富.放射性農(nóng)藥標(biāo)記化合物的合成研宄進(jìn)展.核農(nóng)學(xué)報(bào)2010，24(2):415-421 ;持久有機(jī)污染物三氯聯(lián)苯的放射性標(biāo)記合成可參照楊征敏，呂龍，曹義苗，持久有機(jī)污染物三氯聯(lián)苯的放射性標(biāo)記合成工藝研宄.持久性有機(jī)污染物論壇2009暨第四屆持久性有機(jī)污染物全國(guó)學(xué)術(shù)研討會(huì)。
[0018]進(jìn)一步，所述沉淀風(fēng)干檢測(cè)14C放射性活度的方法為:將每次取樣的土壤樣品獲得的沉淀置于通風(fēng)櫥內(nèi)風(fēng)干，搗碎均勻后稱取1.0g于生物氧化燃燒儀中，在900°C下燃燒4min，用15mL閃爍液吸收釋放出來的14CO2,用液體閃爍測(cè)量?jī)x14CO2含量，即獲得14C放射性活度。
[0019]本發(fā)明所述140)2含量的測(cè)定采用液體閃爍測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)定，具體方法為:取100?500 μ L待測(cè)樣品于閃爍瓶中，加入15mL閃爍液，用液體閃爍測(cè)量?jī)x(Wallacl414，Wallac公司，芬蘭)測(cè)定放射性活度。
[0020]本發(fā)明所述土壤中待測(cè)化合物降解后的結(jié)構(gòu)及組分含量的測(cè)定方法為:用微量進(jìn)樣器取10?50 μ I樣品(即每次取樣監(jiān)測(cè)獲得的提取液)，進(jìn)行HPLC系統(tǒng)分析，HPLC柱溫20?30°C，紫外檢測(cè)波長(zhǎng)為254-310nm，洗脫程序根據(jù)不同待測(cè)化合物的理化特性有所不同，視具體情況建立相應(yīng)分析方法。HPLC洗脫液以I瓶/min的速度用閃爍瓶分段收集，每個(gè)閃爍瓶收集餾分體積為200?1000ml。收集組分加5?15mL閃爍液、避光后于超低本底液體閃爍計(jì)數(shù)儀(Quatalus-1220, PerkinElmer公司，美國(guó))上測(cè)定放射性活度。根據(jù)放射性信息，確定14C-待測(cè)化合物母體及其降解物各組分對(duì)應(yīng)的色譜峰時(shí)間。為使分子結(jié)構(gòu)解析由復(fù)雜趨于簡(jiǎn)單，利用放射性特征峰以確定目標(biāo)組分的保留時(shí)間，進(jìn)而有針對(duì)性地進(jìn)行后續(xù)LC-MS/MS分子結(jié)構(gòu)鑒定工作。根據(jù)各產(chǎn)物的放射性活度進(jìn)行產(chǎn)物的定量分析，并計(jì)算各組分占總可提取態(tài)放射性的百分比，得出放射性各組分在可提態(tài)殘留中的動(dòng)態(tài)規(guī)律。
[0021]本發(fā)明所涉及的基本原理為質(zhì)量守恒定律，在本發(fā)明中為放射性核素14C在實(shí)驗(yàn)過程中的質(zhì)量守恒，體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過程中所測(cè)得的14C放射性總活度是守恒的。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:本發(fā)明借助放射性同位素示蹤技術(shù)，可以從分子水平上準(zhǔn)確地追蹤目標(biāo)化合物在復(fù)雜體系中的運(yùn)轉(zhuǎn)、歸宿和賦存形態(tài)。將放射性同位素示蹤技術(shù)與色譜分離技術(shù)相結(jié)合，能夠有效甄別并分離目標(biāo)物(放射性色譜峰)和雜質(zhì)(非放射性色譜峰)，一方面大大降低后續(xù)質(zhì)譜分析的雜質(zhì)干擾，另一方面不易丟失各種微量降解物，使得鑒定工作更為科學(xué)可靠。而在BR研宄中，放射性同位素示蹤，尤其是14C示蹤法，更是具有其他技術(shù)所不能比擬的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。此外，利用放射性同位素示蹤技術(shù)，還可從質(zhì)量平衡角度和示蹤動(dòng)力學(xué)角度綜合考量14C-目標(biāo)化合物的可提態(tài)殘留、結(jié)合態(tài)殘留和徹底礦化、代謝降解等轉(zhuǎn)歸規(guī)律，進(jìn)而更科學(xué)地詮釋相應(yīng)化合物降解的機(jī)制。本發(fā)明所述的厭氧條件下土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤的專用裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，所用試劑無毒、環(huán)保、價(jià)低易得，利用該裝置可以簡(jiǎn)便地獲得新化合物或待測(cè)物質(zhì)在土壤中的蹤跡，進(jìn)而為新開發(fā)的化合物或已知化合物的功能研宄提供科學(xué)的依據(jù)。
(四)

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是厭氧條件下土壤或沉積物體系中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤的專用裝置示意圖，其中A為專用裝置示意圖:1- 二氧化碳過濾池a，2- 二氧化碳過濾池b，3-水分維持池，4-降解發(fā)生池，5-堿性揮發(fā)物吸收池，6-揮發(fā)性有機(jī)物吸收池，7- 二氧化碳吸收池a，8- 二氧化碳吸收池b ;B為降解發(fā)生池示意圖:9為干燥器的上層置物腔，10為干燥器的下層干燥腔，11為反應(yīng)器和二氧化碳捕集器；C為反應(yīng)器示意圖。
[0024]圖2為HPLC梯度洗脫條件。
[0025]圖3為實(shí)施例3中四種標(biāo)記化合物在三種不同土壤中的礦化量隨培養(yǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)變化曲線，其中A、B和C表示三種不同的土壤介質(zhì)，以土壤A為例，曲線RR、SS、SR和RS分別為四種不同標(biāo)記化合物5R，7R-哌蟲啶、5S，7S-哌蟲啶、5S，7R-哌蟲啶和5R，7S-哌蟲啶在土壤中的礦化量隨時(shí)間的變化動(dòng)態(tài)曲線。
[0026]圖4為實(shí)施例3中四種標(biāo)記化合物在三種不同土壤中的可提態(tài)殘留含量變化曲線，其中A、B和C表示某酸性紅砂土 S1、某中性黃松土 S2、某堿性濱海鹽土 S3三種不同的土壤介質(zhì)，以土壤A為例，曲線RR、SS、SR和RS分別為四種不同標(biāo)記化合物5R，7R-哌蟲啶、5S, 7S-哌蟲啶、5S，7R-哌蟲啶和5R，7S-哌蟲啶在土壤中的可提態(tài)殘留量隨時(shí)間的變化動(dòng)態(tài)曲線。
[0027]圖5為實(shí)施例3中四種標(biāo)記化合物在三種不同土壤中的結(jié)合態(tài)殘留含量變化曲線，其中A、B和C表示某酸性紅砂土 S1、某中性黃松土 S2、某堿性濱海鹽土 S3三種不同的土壤介質(zhì)，以土壤A為例，曲線RR、SS、SR和RS分別為四種不同標(biāo)記化合物5R，7R-哌蟲啶、5S, 7S-哌蟲啶、5S，7R-哌蟲啶和5R，7S-哌蟲啶在土壤中的結(jié)合殘留量隨時(shí)間的變化動(dòng)態(tài)曲線。
(五)

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此:
[0029]核素示蹤技術(shù)在農(nóng)用化學(xué)品以及其他環(huán)境有機(jī)污染物的降解和殘留研宄中的應(yīng)用極為廣泛，這些有機(jī)污染物在土壤中的代謝產(chǎn)物屬于低濃度和痕量水平，且樣本組成復(fù)雜，給代謝產(chǎn)物的定性和定量研宄帶來極大的困難，目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的最有效的方法是采用放射性同位素示蹤與色質(zhì)聯(lián)用相結(jié)合的技術(shù)。所以本發(fā)明適用于核素示蹤技術(shù)在農(nóng)用化學(xué)品和環(huán)境化學(xué)品環(huán)境行為研宄的各個(gè)領(lǐng)域。
[0030]實(shí)施例1
[0031]一種土壤或沉積物體系中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，所述專用裝置包括二氧化碳過濾池a、二氧化碳過濾池b、水分維持池3、降解發(fā)生池4、堿性揮發(fā)物吸收池5、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池6、二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b，所述二氧化碳過濾池a、二氧化碳過濾池b、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池、二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b均由池體和池蓋構(gòu)成，且池蓋與池體密封配合；所述二氧化碳過濾池a、二氧化碳過濾池b、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池、二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b依次通過貫穿池蓋并伸入池底的管路彼此連通，同時(shí)所述二氧化碳過濾池a通過貫穿池蓋的管路與氮?dú)膺B通，所述降解發(fā)生池包括干燥器、反應(yīng)器和二氧化碳捕集器(反應(yīng)器和二氧化碳捕集器形狀相同，添加物質(zhì)不同)，所述干燥器由下層干燥腔10和上層置物腔9構(gòu)成，所述下層干燥腔放置干燥劑，所述上層置物腔放置反應(yīng)器和二氧化碳捕集器，所述二氧化碳捕集器內(nèi)裝有氫氧化鈉水溶液；所述二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b通過貫穿池蓋的管路收集氣體。
[0032]實(shí)施例2
[0033]I)利用實(shí)施例1所述裝置檢測(cè)土壤中化學(xué)物質(zhì)的降解情況:二氧化碳過濾池a和二氧化碳過濾池b均裝有質(zhì)量濃度4%的氫氧化鈉水溶液，體積裝液量均為二氧化碳過濾池容積的4% ;水分維持池3內(nèi)裝有蒸餾水，體積裝液量為20% ;堿性揮發(fā)物吸收池5內(nèi)裝有質(zhì)量濃度9.8%的硫酸水溶液，體積裝液量為8% ;揮發(fā)性有機(jī)物吸收池6內(nèi)裝有無水乙二醇，體積裝液量為8% ;二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b均裝有質(zhì)量濃度4%的氫氧化鈉水溶液，體積裝液量均為4%。
[0034]2)采用上述裝置測(cè)定好氧土壤中農(nóng)用或環(huán)境化學(xué)品環(huán)境行為的具體方法為:
[0035](I) 土壤采樣與培養(yǎng):
[0036]取未施用或未檢出供試化合物的新鮮表層土(<15cm)，過2mm篩，去植物殘?bào)w、石礪等雜物，置于室內(nèi)(25± I°C )通風(fēng)處風(fēng)干，備用。稱取600?800g 土壤調(diào)節(jié)土壤含水量至供試土壤田間最大持水量的40wt%，置于室溫(25±1°C)條件下恒溫放置7-14天進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)，然后加入14C-供試化合物(最終放射性濃度為104-106dpm/g 土壤干重)，混合均勻后，加水調(diào)節(jié)土壤含水量至供試土壤田間最大持水量的60wt%，進(jìn)一步混合均勻，獲得預(yù)培養(yǎng)后的土壤混合物。將預(yù)培養(yǎng)后的土壤混合物轉(zhuǎn)移至降解發(fā)生池的反應(yīng)器中，專用裝置在25土 1°C恒溫生化培養(yǎng)箱中避光放置培養(yǎng)100d，培養(yǎng)過程中按時(shí)間取樣，每次取樣分別從降解發(fā)生池中稱取相當(dāng)于土壤干重1g的土壤樣品，離心，獲得提取液和沉淀，測(cè)定提取液(即可提態(tài)殘留)或沉淀中14C放射性活度；每個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)分別從堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池取樣測(cè)試14C放射性活度，每個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)測(cè)試二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b內(nèi)14CO2含量，每次取樣之后更換堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池、二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b內(nèi)溶液。
[0037](2)礦化量和揮發(fā)物的測(cè)定:
[0038]在每個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)，取堿性揮發(fā)物吸收池內(nèi)的硫酸水溶液200 yL于閃爍瓶中，加入15mL閃爍液，用液體閃爍測(cè)量?jī)x(Wallacl414，Wallac公司，芬蘭)測(cè)定14C放射性活度，以取樣時(shí)間點(diǎn)為橫坐標(biāo)，以14C放射性活度為縱坐標(biāo)制作堿性揮發(fā)物的放射性含量曲線。
[0039]揮發(fā)性有機(jī)物吸收池內(nèi)的無水乙二醇中揮發(fā)性有機(jī)物的放射性含量曲線的制作同堿性揮發(fā)物的放射性含量曲線。
[0040]合并二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b內(nèi)氫氧化鈉水溶液用液體閃爍測(cè)量?jī)x測(cè)定培養(yǎng)過程中的酸性揮發(fā)物和揮發(fā)性有機(jī)物徹底降解產(chǎn)生的14CO2含量(即土壤中供試化合物的礦化量)。
[0041](3)結(jié)合態(tài)殘留(BR)的測(cè)定:
[0042]上述步驟(I)各個(gè)取樣點(diǎn)采集的土壤樣品獲得的沉淀置于通風(fēng)櫥內(nèi)風(fēng)干，搗碎均勾后，稱取1.0g于生物氧化燃燒儀(0X-500，美國(guó)RJ Harvey Instrument Corp.公司)中，在900°C下燃燒4min，用15mL閃爍液吸收釋放出來的14CO2,用液體閃爍測(cè)量?jī)x14CO2含量，以取樣時(shí)間點(diǎn)為橫坐標(biāo)，以14CO2含量為縱坐標(biāo)制作待測(cè)化合物降解過程中BR形成趨勢(shì)。
[0043](4)放射性組分的測(cè)定:
[0044]上述步驟(I)每次取樣的提取液經(jīng)旋蒸、氮吹濃縮，用Iml濃縮管將上述濃縮后樣品用乙腈定容至ImL制成提取濃縮液，然后進(jìn)行HPLC分析。用微量進(jìn)樣器取20 μ I提取濃縮液，手動(dòng)進(jìn)HPLC系統(tǒng)進(jìn)行分析，HPLC柱溫30°C，紫外檢測(cè)波長(zhǎng)為254_310nm，HPLC洗脫液以I瓶/min的速度用閃爍瓶分段收集，每個(gè)閃爍瓶收集餾分體積為1ml。收集組分加15mL閃爍液、避光后于超低本底液體閃爍計(jì)數(shù)儀上測(cè)定放射性活度。根據(jù)放射性信息，確定14C-供試化合物母體及其降解物各組分對(duì)應(yīng)的色譜峰時(shí)間。為使分子結(jié)構(gòu)解析由復(fù)雜趨于簡(jiǎn)單，利用放射性特征峰以確定目標(biāo)組分的保留時(shí)間，進(jìn)而有針對(duì)性地進(jìn)行后續(xù)LC-MS/MS分子結(jié)構(gòu)鑒定工作。根據(jù)各產(chǎn)物的放射性活度進(jìn)行產(chǎn)物的定量分析，并計(jì)算各組分占總可提取態(tài)放射性的百分比，得出放射性各組分在可提態(tài)殘留中的動(dòng)態(tài)規(guī)律。
[0045]實(shí)施例3
[0046]將實(shí)施例2中的土壤改為某酸性紅砂土 S1、某中性黃松土 S2、某堿性濱海鹽土 S3，待測(cè)化合物改為14C哌蟲啶四個(gè)異構(gòu)體(由浙江大學(xué)原子核農(nóng)業(yè)科學(xué)研宄所和華東理工大學(xué)共同合成，后經(jīng)手性拆分而得)，土壤培養(yǎng)及ER、BR和礦化、代謝降解等轉(zhuǎn)歸規(guī)律測(cè)試方法同實(shí)施例2。
[0047]采用14C同位素示蹤法，在光學(xué)異構(gòu)體層面上研宄了哌蟲啶4個(gè)光學(xué)異構(gòu)體(5R, 7R-哌蟲啶、5S，7S-哌蟲啶、5S，7R-哌蟲啶和5R，7S-哌蟲啶)在不同土壤中的礦化、結(jié)合殘留及其在腐殖質(zhì)中的分布規(guī)律。
[0048]堿性揮發(fā)物含量低于檢測(cè)限，揮發(fā)性有機(jī)物含量低于檢測(cè)限，礦化量含量變化曲線見圖3所示，可提態(tài)殘留含量變化曲線見圖4所示，結(jié)合態(tài)殘留含量變化曲線見圖5所不O
[0049]具體結(jié)果為:
[0050](I) 土壤施藥后培養(yǎng)120d，哌蟲啶4個(gè)光學(xué)異構(gòu)體在3種不同土壤中的礦化量約為引入量的0.40-11.59%，其中哌蟲啶4個(gè)光學(xué)異構(gòu)體在堿性濱海鹽土中的礦化量(引入量的5.03-11.59%)以及哌蟲啶光學(xué)異構(gòu)體SR和RS在中性黃松土中的礦化量(分別為引入量的8.92%和8.84% )；
[0051](2)哌蟲啶4個(gè)光學(xué)異構(gòu)體在3種不同土壤中的結(jié)合殘留量約為引入量的14.34-50.56% ；
[0052](3)哌蟲啶4個(gè)光學(xué)異構(gòu)體在酸性紅砂土中的結(jié)合殘留和礦化量無顯著性差異；而在中性土和堿性土中的結(jié)合殘留和礦化量，差向異構(gòu)體之間(RR和RS與SS和SR)存在顯著差異(P < 0.05)，但對(duì)映異構(gòu)體RR和SS以及RS和SR之間差異不顯著。
【權(quán)利要求】
1.一種土壤或沉積物體系中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，所述專用裝置包括二氧化碳過濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池，其特征在于:所述二氧化碳過濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池均由池體和池蓋構(gòu)成，且池蓋與池體密封配合；所述二氧化碳過濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池依次通過貫穿池蓋并伸入池底的管路彼此連通，同時(shí)所述二氧化碳過濾池通過貫穿池蓋的管路與氮?dú)膺B通，所述二氧化碳吸收池通過貫穿池蓋的管路收集氣體；所述降解發(fā)生池包括干燥器、反應(yīng)器和二氧化碳捕集器，所述干燥器由下層干燥腔和上層置物腔構(gòu)成，所述下層干燥腔放置干燥劑，所述上層置物腔放置反應(yīng)器和二氧化碳捕集器，所述反應(yīng)器內(nèi)裝有待檢測(cè)的土壤或沉積物，所述二氧化碳捕集器內(nèi)裝有氫氧化鈉水溶液；所述二氧化碳過濾池內(nèi)裝有堿性水溶液，所述水分維持池內(nèi)裝有水，所述堿性揮發(fā)物吸收池內(nèi)裝有硫酸水溶液，所述揮發(fā)性有機(jī)物吸收池內(nèi)裝有無水乙二醇，所述二氧化碳吸收池內(nèi)裝有氫氧化鈉水溶液。
2.如權(quán)利要求1所述土壤或沉積物體系中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，其特征在于所述二氧化碳過濾池由二氧化碳過濾池a和二氧化碳過濾池b串聯(lián)構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述土壤或沉積物體系中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，其特征在于所述二氧化碳過濾池a和二氧化碳過濾池b內(nèi)均裝有質(zhì)量濃度為I?16%氫氧化鈉水溶液，所述氫氧化鈉水溶液的裝液量為二氧化碳過濾池a或二氧化碳過濾池b容積的4?12%。
4.如權(quán)利要求2所述土壤或沉積物體系中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，其特征在于所述二氧化碳捕集器內(nèi)氫氧化鈉水溶液質(zhì)量濃度為I?16%，所述氫氧化鈉水溶液的裝液量為二氧化碳捕集器容積的4?12%。
5.如權(quán)利要求1所述土壤或沉積物體系中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，其特征在于所述堿性揮發(fā)物吸收池內(nèi)裝有質(zhì)量濃度4.9?19.6%的硫酸水溶液，所述硫酸水溶液的裝液量為堿性揮發(fā)物吸收池容積的4?8%。
6.如權(quán)利要求1所述土壤或沉積物體系中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，其特征在于所述無水乙二醇的裝液量為揮發(fā)性有機(jī)物吸收池容積的2?10%。
7.如權(quán)利要求1所述土壤或沉積物體系中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，其特征在于所述二氧化碳吸收池由二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b串聯(lián)構(gòu)成，所述二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b均裝有質(zhì)量濃度I?16%的氫氧化鈉水溶液，所述氫氧化鈉水溶液的裝液量均為二氧化碳吸收池a或二氧化碳吸收池b容積的I?12%。
8.一種利用權(quán)利要求1所述土壤或沉積物體系中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置檢測(cè)土壤中化學(xué)物質(zhì)降解的方法，其特征在于所述方法為:(I)取新鮮的表層土，過2mm篩，去除雜物，置于室內(nèi)通風(fēng)處風(fēng)干，再加水至土壤最大持水量的40%，置于室溫黑暗條件下預(yù)培養(yǎng)7至14天，獲得預(yù)培養(yǎng)后的土壤；向預(yù)培養(yǎng)后的土壤中加入14C標(biāo)記的待測(cè)化合物，混勻后加水至土壤最大持水量的60%，獲得預(yù)處理后的土壤混合物；(2)將預(yù)處理后的土壤混合物加入反應(yīng)器中，再向反應(yīng)器內(nèi)加入蒸餾水并使蒸餾水液面高度高于土壤表層2cm，將降解反應(yīng)池在25±1°C恒溫生化培養(yǎng)箱中避光放置，間隔1-25天從反應(yīng)器內(nèi)取樣，離心，獲得提取液和沉淀，檢測(cè)提取液中14C放射性活度及提取液中待測(cè)化合物降解后的結(jié)構(gòu)及組分含量，沉淀風(fēng)干后檢測(cè)14C放射性活度；同時(shí)檢測(cè)堿性揮發(fā)池內(nèi)14C放射性活度和揮發(fā)性有機(jī)物吸收池內(nèi)14C放射性活度，檢測(cè)二氧化碳吸收池內(nèi)140)2量；每次取樣之后更換堿性揮發(fā)池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池、二氧化碳吸收池內(nèi)溶液；分別以每次取樣的時(shí)間為橫坐標(biāo)，以每次取樣測(cè)定的14C放射性活度或140)2量為縱坐標(biāo)制作待測(cè)化合物降解曲線，進(jìn)而獲得待測(cè)化合物的降解軌跡。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述待測(cè)化合物為丙酯草醚、哌蟲啶、卡馬西平或撲熱息痛。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述沉淀風(fēng)干檢測(cè)14C放射性活度的方法為:將每次取樣的土壤樣品獲得的沉淀置于通風(fēng)櫥內(nèi)風(fēng)干，搗碎均勻后，稱取1.0g于生物氧化燃燒儀中，在900°C下燃燒4min，用15mL閃爍液吸收釋放出來的14CO2，用液體閃爍測(cè)量?jī)x14CO2含量，即獲得14C放射性活度。
【文檔編號(hào)】G01N23/00GK104502366SQ201410653866
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】葉慶富, 李菊英, 張素芬 申請(qǐng)人:浙江鼎清環(huán)境檢測(cè)技術(shù)有限公司