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双酚A(BPA)及全氟化合物(PFCs)广泛存在于各种水体中,是具有多种毒性的环境污染物,加强对其环境污染特征的研究很有必要。被动采样技术可以在相当长的时间内对水环境中极性有机污染物进行连续采样,所得结果能够取代传统单点采样浓度,从而相对准确地体现环境体系内污染物的综合浓度水平。作为被动采样技术中的一种,极性有机物综合采样器(Polar OrganicChemical Integrative Sampler,POCIS)在水环境中极性化合物环境监测和风险评估领域正越来越受关注。
本文制备了不同类型的硅胶负载咪唑型离子液体(Supported Ionic Liquids,SILs),并比较了其对水溶液中BPA和PFCs的富集能力,筛选出十二烷基咪唑-SIL作为类POCIS型被动采样器的接收相,并在实验室微宇宙和现场尺度下,进行了SIL-POCIS对污水处理厂进出水中BPA及PFCs的被动采样监测研究。通过对所制备3种取代眯唑键合的硅胶负载型离子液体(甲基咪唑-SIL、氨丙基咪唑-SIL及十二烷基咪唑-SIL)吸附水中BPA及PFCs的比较,筛选出总体吸附效果较好的十二烷基咪唑-SIL作为POCIS被动采样接收相,BPA在其固相与水相间分配的Kd值可达2.58×103 L/kg,PFHxA和PFDoA对应Kd值分别为1.96×103 L/kg和1.79×104 L/kg,均远高于另两种硅胶负载型离子液体。此外,对十二烷基咪唑-SIL富集BPA及PFCs的洗脱方法进行了研究。采用甲醇为洗脱液,可以对十二烷基咪唑-SIL相中的BPA进行有效回收,2次洗脱的合并回收率为106.7±4.8%;而含5%氨水的甲醇溶液对PFCs洗脱效果较好。以十二烷基咪唑-SIL作为被动采样装置的接收相,对污水处理厂出水中BPA及PFCs进行了被动采样监测应用的微宇宙实验研究,并与HLB-POCIS进行了比较。结果表明,在实验周期内,SIL-POCIS对水体中BPA及PFCs的被动采集呈线性,相同实验条件下HLB-POCIS对BPA和PFCs的富集过程7日后趋于平衡。BPA在SIL-POCIS中的富集速率常数为11.15 L/(g·d),7日采样速率为0.33L/d。而PFHxA、PFHxS、PFOA、PFOS和PFDoA的21日采样速率分别为0.054、0.037、0.10、0.031及0.011 L/d。尽管SIL-POCIS对BPA的7日固相富集浓度低于HLB-POCIS,但由于其具有一定选择性,基质效应较小,且对PFCs的富集效果较好,因而可作为被动采样监测装置的理想接收相材料。
本文考察了流速、温度、pH及DOM等对POCIS摄取PFCs的影响。5种PFCs的采样速率随流速增大(0~17.70 cm/s)呈现增加的趋势;10℃、25℃和35℃三种条件下,温度升高对被动采样整体呈促进作用。但PFCs在SIL-POCIS中的富集情况随pH及DOM变化较为复杂。将所建立的被动采样装置应用于污水处理厂出水和进水中PFCs的原位被动采样监测,并将所得评估结果与现场主动采样瞬时浓度进行比较。结果发现,短链的PFHxA和PFHxS在污水处理厂出水中被动采样评估浓度分别为3.62×10-1nmol/L和6.50×10-3 nmol/L,进水中被动采样评估浓度分别为2.16×10-1 nmol/L和1.29×10-2 nmol/L,均较主动采样平均浓度要低。PFOA、PFOS及PFDoA的被动采样评估浓度与主动采样平均浓度较为接近,其中,PFOS在出水与进水中被动采样评估浓度分别为4.88×10-2 nmol/L及4.27×10-2 nmol/L,而主动采样平均浓度分别为3.52×10-2 nmol/L及3.85×10-2 nmol/L。因而,SIL-POCIS更适合进行污水中长链PFCs的被动采样研究。