[发明专利]一种基于离子液体的沉积物中有机污染物的被动采样器

说明书

技术领域

本发明涉及一种以离子液体作为接受相，用以采集监测沉积物中有机污染物存在水平的被动采样新装置。

背景技术

沉积物是水环境中有机污染物的“汇”，天然水体中绝大多数有机污染物都会最终进入沉积物中。而当环境发生变化时，部分污染物又可能重新进入水相，形成二次污染。因此，对沉积物中有机污染物的环境监测工作，对保障人类健康和维护环境生态都具有非常重要的意义。

主动采样监测方法存在诸多限制因素，例如，采集水样体积有限、浓缩倍数不高、干扰物质的去除步骤繁琐、费用昂贵、分析结果往往只能代表水环境中有机污染物的瞬时情况。因此，可连续采集采样周期内环境介质中的污染物积分浓度的被动采样技术，被广泛地应用于环境中痕量有机污染物的监测和环境过程研究中。然而，目前有机污染物被动采样技术中广泛使用的接受相多为中性类脂(针对非极性有机物)或交换树脂(针对极性有机物)，其在采样后的前处理过程中往往需要使用大量对环境危害较大的挥发性有机溶剂；并且，用于沉积物中有机污染物被动采样监测的被动采样技术还有待开发。

离子液体是指室温或近于室温(低于100℃)下为液体的盐，通常由含氮、磷的有机阳离子和无机或有机阴离子构成。其具有的一些独特的物理化学性质，例如：蒸气压极小，可溶解许多有机物、无机物及高分子材料；具有较好的热稳定性，不可燃；可通过调节阴、阳离子的组成来调节它的熔点、粘度、密度和在水及其它有机溶剂中的溶解性等。这些独特的性质使其在许多领域完全有可能代替传统有机溶剂，成为安全、环境友好的新型溶剂。由于离子液体具有上述环境友好的特点及结构的“可设计”性，使其具有应用于沉积物中极性有机污染物富集监测的可能。目前，离子液体被成功应用在极性/非极性有机物、金属离子等物质的液液萃取研究中；也有少量采用离子液体对土壤/沉积物中各类污染物进行提取的研究工作发表。

发明内容

本发明旨在提供一种以离子液体为接受相的被动采样器，它可对沉积物间隙水中的有机污染物进行连续采集，从而反映沉积物中该污染物的污染水平。此技术简便、经济、高效，并且对有机溶剂消耗较少。

本发明提供的被动采样装置结构如下：被动采样器整体为平板垂直插入式，由填充离子液体的低密度聚乙烯膜管和带楔形尖头的有机玻璃固定框两部分组成。有机玻璃固定框主体为两块长为120mm、宽为40mm、厚度为3mm的有机玻璃板，板内中空部分为采样窗，采样窗长为70mm、宽为20mm，即有效面积14cm²，固定框前端的楔形尖头底面为长40mm、宽9mm的长方形，尖头高16mm。楔形尖头材质为有机玻璃，用胶水与固定框主体粘合(如图1所示)。称取100mg离子液体填充到长度为80mm、宽度为25mm的低密度聚乙烯膜管中，用热封仪对膜管两端各5mm部分进行热压封口，以此作为被动采样器的接受相(如图2所示)。将接受相膜管置于两片有机玻璃固定框之间，通过不锈钢垫圈、螺钉和螺母对膜管进行固定。

该被动采样器可以直接插入水体沉积物中进行被动采样监测，根据作为监测对象的目标化合物的不同，可以选择填充不同性质的离子液体作为接受相。监测的周期根据实际需要、目标化合物的性质以及污染水平而定。

被动采样所得样品的前处理方法为：在采样器回收后，用洁净脱脂棉将膜管外表面擦干。剪开膜管，将离子液体转移至试管，并用5ml乙腈分次冲洗膜管内表面，冲洗液也转移至试管中，将试管内的乙腈氮吹至1ml，即可采用仪器对样品中的污染物进行分析检测。

经实验室研究证明，使用离子液体1-十六烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐建立的被动采样装置，对天津市某排污河沉积物中2种内分泌干扰物类有机污染物(17β-雌二醇和双酚A)可实现有效采集(图3)；将采样器分别放置于4个采自不同位置、污染水平各不相同的排污河沉积物中，7日后采样器中目标污染物双酚A和17β-雌二醇浓度的对数值，与经索氏提取法提取测试的沉积物中污染物浓度的对数值具有较好的相关性(图4和图5)。

附图说明

图1带楔形尖头的有机玻璃固定框示意图

图2填充离子液体的低密度聚乙烯膜管接受相示意图

图3基于离子液体的被动采样装置对2种内分泌干扰物——双酚A和17β-雌二醇的被动采样静态富集曲线

图4基于离子液体1-十六烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的被动采样装置对天津市某排污河4个不同位置沉积物中双酚A的7日富集浓度对数值(log C_{P_双酚A})与沉积物中双酚A浓度对数值(log C_{S_双酚A})的线性关系图

图5基于离子液体1-十六烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的被动采样装置对天津市某排污河4个不同位置沉积物中17β-雌二醇的7日富集浓度对数值(log C_{P_雌二醇})与沉积物中17β-雌二醇浓度对数值(log C_{S_雌二醇})的线性关系图