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极性有机物一体化采样器(POCIS)作为一种富集检测水环境中极性化合物的被动采样技术,可以连续采集某段时间内环境水样中的极性有机污染物,从而比较客观真实的反映污染物在环境中的总体情况,因而在环境监测和风险评估领域得到了越来越多的研究与应用。然而,目前尚无对POCIS监测水环境中一类重要的极性新型有机污染物--全氟化合物的研究发布。本论文拟建立针对全氟烷基化合物的POCIS被动采样装置,研究各种水化学条件变化对不同全氟化合物被动采样效果的影响,并尝试将该POCIS应用于实际环境监测之中。
通过对国产阴离子交换树脂、常见固相萃取柱填料以及Tenax等9种不同吸附剂材料对水溶液中不同碳链长度的全氟化合物(PFBA、PFPeA、PFHxA、PFHpA、PFOA、PFNA、PFDA、PFUnA、PFDoA、PFBS、PFHxS及PFOS)吸附性能的比较研究,对POCIS所使用填料进行了筛选。结果表明,阴离子交换树脂和混合型弱阴离子交换吸附剂WAX对12种全氟化合物的总体吸附效果相对较好。因此选择弱阴离子交换树脂D301R和混合型弱阴离子交换吸附剂WAX作为POCIS所用吸附剂。并对两种吸附剂所富集全氟化合物的洗脱方法进行了优化。对于D301R树脂和WAX吸附剂,通过比较甲醇提取和酸/碱辅助的甲醇提取方法效果,筛选出洗脱效果最优的0.5％KOH甲醇溶液作为洗脱剂。对含不同量KOH的甲醇溶液对目标全氟化合物的洗脱效果进行比较,综合考虑选取含。KOH的甲醇溶液作为洗脱剂。经过3次洗脱,吸附剂上12种目标全氟化合物的加标回收率可达90％以上。
采用两种POCIS(D301R型POCIS和wAX型POCIS)进行了对5种全氟烷基酸的富集动力学,以及pH、温度和盐度3种水化学参数对POCIS富集全氟烷基酸影响的实验式模拟研究。结果表明,两种POCIS对目标化合物的富集在4天内呈较好的线性,而在10天内基本均能达到平衡。对于5种目标化合物,WAX型POCIS的平衡吸附量均大于D301R型POCIS。pH值的变化对目标化合物在POCIS上富集的影响较大,对于所使用的两种POCIS来说,在实验研究的pH(4～10)范围内,随pH升高,POCIS对目标物质的平衡吸附量均增大。温度变化对目标化合物在POCIS上富集的影响也相对较明显,对于所使用的两种POCIS来说,在实验设置的温度范围内(4～30℃),随温度升高,其对目标物质的平衡吸附量均减小。水溶液盐度变化对目标化合物在POCIS上富集的影响则相对较小。
将所建立的被动采样装置应用于污水处理厂出水中全氟化合物的原位被动采样监测,并将被动采样数据用两种不同模型进行拟合。将拟合结果与水样分时段主动采样混合样品实测值进行比较。由结果可知,以二阶多项式拟合方法作为估算公式,其估算结果与实测值更为接近。该公式可以作为使用被动采样监测结果估测水环境中全氟化合物浓度的初步模型。