合作研究｜島津GCMS助力高原填埋場釋放的增塑劑研究
發(fā)布時間:2022-06-23 閱讀次數(shù)：718次
導讀
鄰苯二甲酸酯（PAEs）是一類常用的塑化劑，隨著工業(yè)生產(chǎn)與塑料制品的使用，進入環(huán)境并分布在各類環(huán)境基質(zhì)中，目前學術界關于PAEs的特定區(qū)域內(nèi)釋放和傳輸機理研究較為缺乏。近日，中國地質(zhì)大學（北京）的李俊副教授及其團隊與島津分析中心尹戈博士合作，使用島津GCMS-QP2020 NX分析了青藏高原垃圾堆填埋場周圍PAEs（鄰苯二甲酸酯）的空間分布，并揭示了不同粒徑土壤對PAEs的吸附和解析特征。研究成果發(fā)表于“Science of the Total Environment”期刊（IF=7.963）。
課題背景
垃圾填埋場
鄰苯二甲酸酯作為一種環(huán)境雌激素，會干擾人體內(nèi)分泌系統(tǒng)——對于女性，會擾亂雌激素的代謝；對于男性，則可能造成低雄或雌化。此外，人體過多暴露PAEs還與眾多疾病（如肥胖、糖尿病、甲狀腺癌等）相關聯(lián)。拉薩垃圾堆填埋場——作為該地區(qū)主要的有機污染物釋放源，是一個考察PAEs在高原區(qū)域內(nèi)環(huán)境行為的理想場所。
分析利器
研究團隊使用島津GCMS-QP2020 NX測定了垃圾填埋場土壤中的12種PAEs。
Smart SIM數(shù)據(jù)庫用于PAEs檢測
島津Smart SIM數(shù)據(jù)庫，可將已經(jīng)優(yōu)化好的PAEs方法參數(shù)登記在數(shù)據(jù)庫中，無需進行復雜設置，利用保留時間或保留指數(shù)功能，即可自動創(chuàng)建最佳儀器分析方法。
圖1. 島津鄰苯二甲酸酯Smart SIM數(shù)據(jù)庫
成果概述
本論文研究了西藏拉薩垃圾填埋場不同距離采集的不同粒徑土壤中12種PAEs的含量。黏土（<2 μm）、粉粒（2-63 μm）和砂粒（65-250 μm）的平均濃度分別為4.20、2.99和4.02 μg/g。鄰苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DEHP）是最主要的鄰苯二甲酸酯類污染物，其次是鄰苯二甲酸二丁酯（DnBP）、鄰苯二甲酸二異丁酯（DiBP）和鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）。PAEs的濃度和我國其它地區(qū)廢棄物處置點相當，但顯著低于某些電子廢棄物處置點。三種粒徑土壤中PAEs不同的空間分布暗示了污染物最初被吸附到垃圾填埋場的土壤層。
圖2. 三種粒徑土壤的空間分布規(guī)律
通過擬合，研究認為高斯空氣污染模型和波爾茲曼方程可以分別較好的描述黏土和粉粒的遷移規(guī)律，而砂粒中PAEs的分布主要遵循坡下匯聚的規(guī)律，從垃圾場向遠處呈現(xiàn)增加趨勢，表現(xiàn)出砂粒沿垂直梯度向坡下的風成輸運。
圖3. 利用高斯空氣污染模型和波爾茲曼方程擬合黏土和粉粒中PAEs的遷移規(guī)律
圖4. 砂粒組分中PAE濃度沿坡下遷移示意圖
圖片來源：Wang et al, 2022, Science of the Toal Environment
通過比較土壤清單并使用Level III的逸度模型，發(fā)現(xiàn)DEHP在深層土壤中的半衰期較長(~24000 h)，而在表層土壤中的半衰期較短(~5500 h)。后續(xù)的研究可以考察其它類型的PAEs在深層土壤中的半衰期，以評估對當?shù)丨h(huán)境的潛在危害。
專家聲音
李俊副教授表示環(huán)境調(diào)研類的課題是一個涉及多學科交差的領域，這其中儀器分析是后續(xù)工作的基礎。由于土壤基質(zhì)比較復雜，既對儀器日常工作的穩(wěn)定性和耐用性有較高的要求，同時大量的實際樣品分析需要不定期的對儀器關鍵部位（如進樣口）進行維護。島津GCMS的EI離子源抗污染能力較好。此外，在維護進樣口的時候，軟件自帶的“Easy sTop功能”可通過向?qū)降慕缑?，在不關機的情況下，指導操作者更換襯管和切割色譜柱，操作非常便捷。當色譜柱切割、目標物保留時間漂移之后，島津特有的正構烷烴校準保留時間功能，可以一鍵點擊自動校準方法中目標物和內(nèi)標的保留時間，減少人為識別可能的失誤。綜上，通過GCMS-QP2020 NX獲得的優(yōu)良數(shù)據(jù)為后續(xù)的統(tǒng)計分析、模型模擬提供了強有力的支撐。
圖5. 李俊副教授和島津GCMS-QP2020 NX合影
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