水/沉积物中氟虫双酰胺的生物有效性及其评价方法研究

摘要

通常认为只有自由溶解在水体或孔隙水中的有机污染物才可以被生物吸收，因此准确测定有机污染物的自由溶解态浓度是评价生物有效性的关键。本文以测定氟虫双酰胺的自由溶解态浓度为核心，开展了氟虫双酰胺在水体/沉积物中的生物有效性研究。建立了聚甲醛树脂(POM)和三油酸甘油酯-醋酸纤维素复合膜(TECAM)两种被动采样装置测定氟虫双酰胺自由溶解态浓度的方法。考察了生物炭的存在对水体、沉积物中氟虫双酰胺自由溶解态浓度的影响，并探究了溶液pH、生物炭添加量、老化时间、沉积物种类等因素的作用效果。TECAM作为仿生膜模拟斑马鱼对氟虫双酰胺的富集，并建立了两者之间的线性关系。该研究表明POM和TECAM这两种被动采样装置可以用于评价氟虫双酰胺的生物有效性，为氟虫双酰胺的风险评估以及在环境中的污染治理提供了技术支撑和理论依据，主要研究结果如下:　　1.进行了POM和TECAM对氟虫双酰胺的吸附动力学平衡试验和吸附等温线试验，其中一级动力学方程很好地拟合了动力学平衡试验数据，决定系数R2＞0.9200。确定了氟虫双酰胺在POM和TECAM中达到95％平衡的时间分别为13.09 d和20.52 h。氟虫双酰胺在POM和水中的分配系数logKPOM为1.90，在TECAM和水中的分配系数logKTECAM为3.93。利用以上结论即可进行平衡采样，计算氟虫双酰胺的自由溶解态溶度。　　2.测定3种生物炭对水溶液中氟虫双酰胺的吸附能力大小，结果表明紫茎泽兰生物炭(BC-1)＞小麦秸秆生物炭(BC-3)＞坚果壳生物炭(BC-2)。对于不同pH的水溶液，BC-1在酸性溶液中对氟虫双酰胺的去除率高于碱性溶液。通过向两种沉积物中添加不同剂量的BC-1，发现有机质含量低的沉积物（S-1）中氟虫双酰胺的浓度高于有机质含量高的沉积物（S-2），并且随着生物炭含量的增加沉积物中氟虫双酰胺的自由溶解态浓度显著降低，降低效果S-1高于S-2。生物炭与沉积物不同的老化时间表明老化15 d时沉积物孔隙水中氟虫双酰胺的自由溶解态浓度变化不明显，当老化时间增加到30d时引起了显著性的变化。所以，在生物炭添加量和老化时间共同作用下氟虫双酰胺的自由溶解态溶度降低明显，即可降低环境中氟虫双酰胺的生物有效性，达到污染修复的效果。　　3.运用改良的QuEChERS方法和高效液相色谱串联质谱技术建立了氟虫双酰胺在斑马鱼中的残留分析方法，样品用乙腈提取，Florisil净化，该方法能满足残留分析的要求。通过TECAM和斑马鱼对一系列浓度的氟虫双酰胺进行富集，并测定TECAM和斑马鱼体内氟虫双酰胺的浓度，确定了TECAM与斑马鱼富集氟虫双酰胺之间的关系，线性相关系数r为0.9821，利用TECAM采样获得的浓度即可模拟计算得知鱼体内吸收的氟虫双酰胺浓度。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 引言

1．1 生物有效性

1．2 生物有效性与自由溶解态浓度

1．3 生物有效性的评价方法

1．3．1 聚甲醛树脂(POM)

1．3．2 半透膜采样器(SPMD)

1．4 生物炭

1．4．1 生物炭的定义

1．4．2 生物炭在环境中的应用

1．4．3 生物炭的吸附机制及影响因素

1．5 氟虫双酰胺

1．5．1 氟虫双酰胺的理化性质

1．5．2 氟虫双酰胺应用与研究现状

1．6 本论文的研究意义和主要内容

1．6．1 研究目的和意义

1．6．2 研究内容

第二章 聚甲醛树脂和三油酸甘油酯醋酸纤维素复合膜被动采样方法的建立

2．1 材料与方法

2．1．1 试剂与材料

2．1．2 仪器与设备

2．1．3 内标物

2．1．4 吸附动力学平衡试验

2．1．5 吸附等温线试验

2．1．6 氟虫双酰胺的检测

2．1．7 数据处理

2．2 结果与讨论

2．2．1 氟虫双酰胺的UPLC-MS／MS分析及内标标准曲线

2．2．2 氟虫双酰胺在POM和TECAM中的吸附动力学研究

2．2．3 氟虫双酰胺在POM和TECAM中的吸附等温线研究

2．3 本章小结

第三章 生物炭对水／沉积物中氟虫双酰胺自由溶解态浓度的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 试剂与材料

3．1．2 仪器与设备

3．1．3 供试生物炭

3．1．4 供试沉积物

3．1．5 生物炭吸附等温线试验

3．1．6 pH对生物炭吸附性能的影响

3．1．7 生物炭对沉积物中氟虫双酰胺自由溶解态浓度的影响

3．1．8 氟虫双酰胺的检测

3．1．9 数据处理

3．2 结果与讨论

3．2．1 生物炭对氟虫双酰胺的吸附性能

3．2．2 pH对生物炭吸附性能的影响

3．2．3 不同添加剂量的生物炭对不同类型沉积物中氟虫双酰胺自由溶解态浓度的影响

3．2．4 老化时间对沉积物中氟虫双酰胺自由溶解态浓度的影响

3．3 本章小结

第四章 三油酸甘油酯一醋酸纤维素复合膜评价氟虫双酰胺对斑马鱼的有效性

4．1 材料与方法

4．1．1 试剂与材料

4．1．2 仪器与设备

4．1．3 供试斑马鱼

4．1．4 采样条件优化试验

4．1．5 TECAM与斑马鱼富集试验

4．1．6 试验样品处理

4．1．7 氟虫双酰胺的检测

4．2 结果与讨论

4．2．1 斑马鱼样品的前处理

4．2．2 采样条件优化结果

4．2．3 TECAM与斑马鱼富集氟虫双酰胺的相关性

4．3 本章小结

5．1 主要结论

5．2 创新点

5．3 展望

参考文献

致谢

作者简介