環(huán)境中砷的萃取、分離及其與納米材料的界面過程.pdf

1、砷是一種廣泛存在于自然環(huán)境中毒性較強(qiáng)的類金屬元素,人類長期環(huán)境暴露會(huì)導(dǎo)致慢性中毒,引起各種疾病和癌癥。因此,砷在環(huán)境的遷移轉(zhuǎn)化和界面過程,以及在各生態(tài)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)化已經(jīng)引起了國內(nèi)外學(xué)者越來越多的關(guān)注。
　　目前,納米技術(shù)大量運(yùn)用,越來越多的納米材料進(jìn)入環(huán)境中。本論文通過對(duì)環(huán)境植物樣品中不同形態(tài)砷萃取、環(huán)境水樣中砷形態(tài)現(xiàn)場分離和對(duì)納米材料與砷結(jié)合在地下含水層中的遷移及界面過程的研究,確定了一套固體環(huán)境樣品中砷的萃取、水樣中砷形態(tài)分離的

2、方法大大提高了砷環(huán)境樣品分析的準(zhǔn)確度,同時(shí)由模擬納米金屬氧化物與地下含水層中砷結(jié)合后的遷移及界面過程,證實(shí)了進(jìn)入環(huán)境中的納米材料與砷結(jié)合的共危害性。
　　首先,利用甲醇-水(1:1 V/V)超聲萃取、微波輔助HNO3萃取和磷酸鹽緩沖液(PBS)超聲萃取3種前處理方法對(duì)大米、海藻和蘋果汁3種環(huán)境樣品中不同形態(tài)砷進(jìn)行萃取。結(jié)果表明,低砷含量大米(<150μg·kg-1)應(yīng)選用甲醇-水進(jìn)行砷萃取,萃取率達(dá)85％~94%,砷形態(tài)不發(fā)生變化

3、。高砷含量大米(>150μg·kg-1)應(yīng)選用微波輔助HNO3進(jìn)行砷萃取,其萃取率可達(dá)78%。海藻樣品應(yīng)選微波輔助HNO3法,萃取率高達(dá)87%。蘋果汁應(yīng)選用微波輔助HNO3或PBS溶液萃取法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與41個(gè)國際實(shí)驗(yàn)室對(duì)相同樣品的分析數(shù)據(jù)基本一致,說明實(shí)驗(yàn)所得結(jié)論可信度較高。
　　其次,提出一種對(duì)不同復(fù)雜環(huán)境基質(zhì)中As(III)和As(V)現(xiàn)場形態(tài)分離的方法,合成了一種巰基(-SH)官能化選擇性吸附As(III)對(duì)As(V)無吸附

4、的石英砂(T-sand)。用T-sand制作的濾柱成功的分離了23個(gè)地下水樣品中的As(III)(N.D.-488μg?L-1)和As(V)(37-488μg?L-1)。其在環(huán)境水樣pH為4-11,溫度為10℃~90℃等復(fù)雜物化條件下可穩(wěn)定高效工作。另外T-sand在毒性特性溶出程序滲濾液(TCLP)、加州廢物提取實(shí)驗(yàn)(WET)萃取液、連續(xù)萃取實(shí)驗(yàn)(SET)萃取液、體外胃腸提取實(shí)驗(yàn)(IVG)萃取液等復(fù)雜基質(zhì)中均可穩(wěn)定高效工作。因此,此易

5、于操作的分離方法特別適用于日常砷形態(tài)現(xiàn)場監(jiān)測。
　　最后通過沙濾柱實(shí)驗(yàn)?zāi)M納米TiO2和針鐵礦分別吸附 As(III)和 As(V)后在地下含水層中的遷移及界面過程,探究了納米金屬氧化物進(jìn)入環(huán)境中與砷結(jié)合后的遷移現(xiàn)象及界面過程。結(jié)果表明砷與納米金屬氧化物結(jié)合后可以攜帶砷進(jìn)行長距離遷移,As(III)與納米金屬氧化物結(jié)合后遷移性大于As(V)與納米金屬氧化物結(jié)合的混合物,其遷移距離更長。納米金屬氧化物與砷結(jié)合后在周圍電化學(xué)環(huán)境發(fā)生改