非平衡固相微萃取被动采样装置在复杂水体中的传质动力学研究

The transportation, accumulation and degradation of organic pollutants in aquatic environment are of great concern to the public. Environmental water contains different phases like dissolved organic matters (DOMs), suspended particles (SPs) and colloids etc.. Organic pollutants partition between water and these phases, and exist in free and bound forms. Research found that the environmental passive sampler monitors the concentration of freely dissolved organic pollutants, but the bound ones significantly influence the uptake kinetic of the passive sampler. In this project, a SPME passive sampler that would not be influenced by aqueous flow rate will be designed for non-equilibrium passive sampling. The mass transfer of organic pollutants on the passive sampler with and without the presence of DOMs and SPs will be studied. A theoretical model for calibration of organic pollutants concentration in water contained DOMs and SPs will be proposed. The developed SPME passive sampler and calibration theory will be applied for monitoring the organic pollutants in field water. This study will support the development of water sampling techniques, and provide useful information on the investigation of transportation, distribution and bioavailability of organic pollutants in environment aquatic.

环境水体中有机污染物的迁移、富集和降解一直备受关注。水体中大量的复杂基质，如溶解性有机质（Dissolved Organic Matters, DOMs）、悬浮颗粒物（Suspended Partcles，SPs）等，不仅影响有机污染物在水体中的赋存状态，也影响有机污染物在水体中的传质过程，从而影响非平衡被动采样装置的准确定量，关于其影响机制仍不清晰，其校正理论也不完善。本项目拟发展一种采样速率不受水体流速影响的固相微萃取被动采样器，研究DOMs和SPs对有机污染物的传质动力学影响机理，建立相关的校正理论模型，并将所发展的装置和校正理论应用于实际水体中有机污染物的监测。本项目对环境采样分析技术的发展和环境水体中有机污染物的迁移、分布及其生物可利用性研究有重要的理论价值和实际参考意义。

水体中有机污染物的环境行为是环境科学中非常重要的研究课题。溶解性有机质与污染物相互作用，不仅改变污染物的赋存状态，也影响其在水体中的传质过程，进而影响其在被动采样器装置上的传质过程及其校正定量。基于此，本研究首先建立一种全自动的SPME方法，研究水体中有机污染物与复杂基质的结合系数。该方法不仅充分利用了SPME快速，方便的优点，同时利用了全自动进样器，实现了高通量，高效率的分析。再者研究有机污染物在含复杂基质水体中在SPME采样装置上的传质动力学行为。研究发现复杂基质的存在，能促进有机污染物的传质速率，这是由于污染物在穿过被动采样装置与水体边界层时能与边界层中的复杂基质发生作用，从而加速了污染物的传质速率。在此基础上，建立了污染物在复杂水体中的传质动力学模型。该模型为非平衡SPME定量校正法的理论基础，为准确应用非平衡被动采样法于复杂环境样品中奠定基础。最后将所发展的SPME采样法应用于实际复杂样品采样中，并将该传质动力学模型应用到复杂生物体采样中。所发展的非平衡被动采样校正方法，能更准确的定量复杂水体中有机污染物的采样，对环境分析技术的发展有重要的意义。另外，所建立的有机污染物在复杂水体中的传质动力学模型，可进一步应用于污染物的环境行为研究，特别对生物富集过程的影响，对研究污染物的生物可利用性有重要的参考意义。