薄膜扩散梯度方法定量采集环境中酚类污染物

Phenolic pollutants are a kind of priority pollutants. In the process of sampling, preservation and transportation, the concentrations and speciation of phenolic pollutants are easy to change resulting in the loss of sample authenticity due to their reductive and volatility. Therefore, it is very essential to develop a new sampling method which can truly obtain the environmental information of phenolic pollutants. The new diffusive gradients in thin films (DGT) method are developed using the different materials and pore size of membranes as the diffusive layers and the modified materials matching with the membranes as the binding phases through the thermodynamic and kinetic studies. The objectives of this work are to develop a new DGT method for quantitative sampling of phenolic pollutants; to perfect the evaluation system of diffusion layers and the binding phases; to explore the relationship between the accuracy of DGT method and the physicochemical parameters of diffusion layers and the binding phases; to extended the sampling species of DGT method; to achieve quantitative sampling of phenolic pollutants for the first time. This project will provide a simple and reliable tool for the sampling of the concentrations and speciation of phenolic pollutants in water and sediment, and a theoretical basis for the quantitative sampling of other pollutants by DGT method. This project owns the scientific meaning and application value for the development of sampling methods of phenolic pollutants and application of DGT method.

酚类优先监测污染物，由于具有还原性和挥发性，在采样、保存和运输过程中样品中污染物的浓度和形态易变化，导致样品失去真实性，因此研究能够真实反映酚类污染物环境信息的采样方法是十分必要的。本项目以酚类优先监测污染物为研究目标，通过改变薄膜扩散梯度（DGT）方法的组成元件（扩散相和结合相），筛选出与酚类污染物没有相互作用而又能定量控制其扩散的膜作为扩散相，制备出对酚类污染物有特异性吸附或结合的材料作为结合相，建立定量采集酚类污染物的DGT被动采样法，同时完善扩散相和结合相的评价体系，探索扩散相和结合相的理化参数与DGT法准确度的关系，扩展DGT法的采集对象，首次实现酚类污染物的定量采集，为准确评价水和沉积物中酚类污染物的形态和浓度提供有效的采样工具，为DGT法定量采集其它污染物的研究提供理论基础。该项目对于发展和丰富酚类污染物的采样方法，拓展DGT法的应用领域具有重要的科学意义和应用价值。

本项目成功制备了一系列的功能材料，采用静态吸附实验考察了功能材料对氯酚、硝酚和苯酚的吸附性能、吸附模型、吸附动力学和吸附热力学以及非特异性结合能力。实验结果表明，介孔碳和生物质活性碳能够分别同步富集氯酚类和硝酚类污染物，可以作为DGT结合相用于同步采集氯酚类和硝酚类污染物；零价铁改性生物质活性碳对苯酚不仅有强的结合能力、快速的结合速率，还能对所累积的苯酚起到保护作用。. 基于生物质活性碳的DGT装置能够定量采集硝酚类污染物，以尼龙膜作为DGT扩散相，结果表明，在配制溶液中基于生物质活性碳的DGT装置对硝酚、对硝酚、2,4-二硝酚的累积量均随放置时间的增加而呈线性增长，硝酚在pH=3-6范围内，不影响定量采集的准确性，当pNaCl=1.3-3时，离子强度不影响定量采集的准确性，不同水体环境对定量采集的有效性没有显著性影响；基于介孔碳的DGT装置能够定量采集水氯酚类污染物，以聚醚砜(PES)膜作为DGT扩散相，结果表明，在配制溶液中基于介孔碳的DGT装置对氯酚的累积量均随放置时间的增加而呈线性增长。2-氯酚、2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚在pH=3-8范围内，不影响定量采集的准确性。当pNaCl=1.3-3时，离子强度不影响定量采集的准确性。不同水体环境对定量采集的有效性没有显著性影响；基于零价铁改性生物质活性碳的DGT装置能够定量采集水体中优先监测的苯酚，以PES膜作为DGT扩散相，结果表明，基于零价铁改性生物质活性碳的DGT装置在配制溶液中对苯酚的累积量均随放置时间的增加而呈线性增长。在pH=3-8范围内，不影响定量采集的准确性。当pNaCl=1.3-3 时，离子强度不影响定量采集的准确性，不同水体环境对定量采集苯酚的有效性没有显著性影响。与瞬时采样相比，基于生物质活性碳的DGT装置和基于介孔碳的DGT装置能够分别准确测量工业排放水中2,4-二硝酚和2-氯酚的含量，并且所得结果的精密度更好，为有效监测水中硝酚、氯酚和苯酚提供了研究工具。. 项目执行期内，共发表SCI检索论文16篇，获得授权中国专利4项，申请中国专利1项。