一種水溶性腐殖質物質絡合重金屬潛力的評價方法
【專利摘要】一種水溶性腐殖質物質絡合重金屬潛力的評價方法，其主要步驟為：A）提取制備水溶性有機物樣品，掃描其三維熒光光譜，扣除背景值后將其三維熒光數(shù)據(jù)導出；B）將導出的三維熒光數(shù)據(jù)在MATLAB上采用DOMFluor軟件包進行平行因子分析，得熒光組分數(shù)及每個樣品在對應熒光組分的濃度得分Fmax；C）將熒光峰中心發(fā)射波長大于380nm熒光組分的Fmax相加，得所有水溶性腐殖質的濃度得分F1，將熒光峰中心發(fā)射波長大于420nm熒光組分的Fmax相加得分F2，通過HQ=F2/F1計算得到HQ，通過HQ判斷水溶性腐殖質絡合重金屬潛力，水溶性腐殖質的HQ值大，重金屬潛力高；水溶性腐殖質的HQ值小，絡合重金屬潛力低。本發(fā)明計算簡單、分析快捷，靈敏度高。
【專利說明】一種水溶性腐殖質物質絡合重金屬潛力的評價方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于重金屬污染與修復【技術領域】，具體涉及一種水溶性腐殖質物質絡合重金屬潛力的評價方法。
【背景技術】
[0002]腐殖質是一種常見的天然有機質，廣泛分布于土壤、水體、及有機廢棄物中，其組成包括水不溶的胡敏素，以及水可溶的胡敏酸和富里酸。腐殖質上含有大量的羥基、羧基、羰基等官能團，能夠絡合重金屬，影響環(huán)境中重金屬的存在形態(tài)、遷移轉化及生物有效性。相對于水不溶的胡敏素，水溶性腐殖質遷移性強、生物可利用性高，其對重金屬的環(huán)境行為影響更大，因此，闡明水溶性腐殖質對重金屬的絡合潛力，對于正確使用腐殖質修復重金屬污染以及評價環(huán)境中重金屬的人體健康風險和生態(tài)風險都具有重要意義。
[0003]目前常通過滴定、超濾、離子交換及熒光猝滅等方法計算水溶性腐殖質物質對重金屬的潛在絡合潛力，這些方法雖然能得到水溶性腐殖質絡合重金屬的容量以及二者之間的條件穩(wěn)定常數(shù)，但是整個實驗操作繁瑣、費力費時，對于想快速了解水溶性腐殖質的絡合潛力這些方法的適用性差，急需開發(fā)一種可以快速評價水溶性腐殖質絡合重金屬潛力的方法。
[0004]水溶性性腐殖質中的胡敏酸和富里酸均含有苯環(huán)結構，在一定光源激發(fā)下均能產生突光峰中心發(fā)射波長大于380nm的突光光譜,并且其突光強度與腐殖質的存在形態(tài)和官能團構成有關。另一方面，水溶性腐殖質對重金屬的絡合潛力，包括其絡合力和絡合容量，均由其結構和官能團組成決定，水溶性腐殖質如果苯環(huán)官能團都暴露于溶液中，其上的官能團為羥基、氨基等給電子基團，其熒光峰中心會紅移，熒光強度增強，為重金屬提供的絡合位點多，絡合潛力高，反之，如果腐殖質上的苯環(huán)官能團都被包裹起來，其上主要為羧基、碳基等吸電子基團，其熒光峰中心藍移，熒光強度低，能夠提供重金屬結合位點少，絡合重金屬潛力低，因此，可基于水溶性腐殖質物質的這種特性評價其絡合重金屬潛力，但目前尚未有相關報道開發(fā)出一種基于水溶性腐殖質的這種熒光特性評價其重金屬絡合潛力的方法。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的內容在于提供一種水溶性腐殖質物質絡合重金屬潛力的評價方法，通過分析水溶性腐殖質物質的三維熒光光譜中熒光峰中心發(fā)射波長大于380nm的不同熒光組分組成特征，判斷水溶性腐殖質物質的絡合重金屬潛力。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的水溶性腐殖質物質絡合重金屬潛力的評價方法，其主要步驟為:
[0007]A)提取制備多個(20個以上)的水溶性有機物樣品，掃描其三維熒光光譜，扣除背景值后將其三維熒光數(shù)據(jù)導出；
[0008]B)將導出的三維熒光數(shù)據(jù)在MATLAB上采用DOMFluor軟件包(www.models, life.ku.dk)進行平行因子分析，得熒光組分數(shù)及每個樣品在對應熒光組分的濃度得分Fmax。
[0009]C)將熒光峰中心發(fā)射波長大于380nm熒光組分的Fmax相加，得所有水溶性腐殖質的濃度得分F1，將熒光峰中心發(fā)射波長大于420nm熒光組分的Fmax相加，得F2，通過HQ=F2/F1計算得到HQ，通過HQ判斷水溶性腐殖質絡合重金屬潛力，水溶性腐殖質的HQ值大，重金屬潛力高；水溶性腐殖質的HQ值小，絡合重金屬潛力低。
[0010]所述的方法，其中，水溶性有機物樣品可以為土壤浸提液、有機廢棄物浸提液、堆肥浸提液、生活污水、垃圾滲濾液、地下水、河水和湖水。
[0011]所述的方法，其中，若待分析樣品不夠20個，可以將采集相似來源的樣品湊夠20個。[0012]所述的方法，其中，三維熒光光譜掃描時激發(fā)波長范圍為200-> 400nm，發(fā)射波長范圍為280-≥500nm ；
[0013]所述的方法，其中，三維熒光光譜掃描時激發(fā)和發(fā)射波長狹縫寬度小于或等于5nm,掃描速度小于或等于2400nm mirT1 ；
[0014]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0015]I)樣品前處理簡單、快捷。樣品前處理簡單，僅需簡單離心和過濾，前處理過程不改變有機物的分布和形態(tài)，能真實反映水溶性腐殖質物質絡合重金屬潛力。
[0016]2)檢測速度快。三維熒光光譜分析水溶性有機物的組成，檢測速度快，15分鐘內即可獲得一個樣品的圖譜。
[0017]3)靈敏度高。三維熒光光譜分析水溶性腐殖質的含量，其檢測限為10_9，靈敏度聞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的方法中平行因子分析鑒定所得四個熒光組分(C1、C2、C3、C4)。
[0019]圖2是本發(fā)明的方法中水溶性腐殖質絡合重金屬潛力HQ值隨重金屬Pb加入的變化規(guī)律。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明公開了一種水溶性腐殖質絡合重金屬潛力的快速評價方法，其具體操作是:
[0021]采集土壤、有機廢棄物或有機肥，以固液比1(g):5-10(ml)加雙蒸水，4-25°C下震蕩12-16h，得浸提液；對于垃圾滲濾液、地下水及地表水，直接采集水樣，所制備浸提液或采集的水樣數(shù)不少于20個，如果樣品不夠20個，可以采集相似來源的樣品湊夠20以上；將這些樣品4°C、5000rpm以上離心10-20min，收集上清液，過0.45 μ m濾膜，收集濾液；掃描濾液的三維熒光光譜，掃描時激發(fā)波長范圍為200-> 400nm，發(fā)射波長范圍為280-≥500nm，激發(fā)和發(fā)射波長狹縫寬度小于或等于5nm，掃描速度小于或等于2400nmmin-1，掃描完畢以后，扣除相同條件下雙蒸水的三維熒光光譜圖后，將熒光數(shù)據(jù)導出。
[0022]將導出的三維突光數(shù)據(jù)在MATLAB上采用DOMFluor軟件包(www.models, life,ku.dk)進行平行因子分析，得熒光組分數(shù)及每個樣品在對應熒光組分的濃度得分Fmax。
[0023]將熒光峰發(fā)射波長大于380nm熒光組分的Fmax相加，得所有水溶性腐殖質的濃度得分F1，將熒光峰中心發(fā)射波長大于420nm熒光組分的Fmax相加，得具有諸多供電子基團的熒光組分F2,按公式HQ=F2ZiF1計算得到HQ，得具有高供電子基團熒光組分占總水溶性腐殖質熒光組分的比例HQ，通過HQ判斷水溶性腐殖質絡合重金屬潛力，水溶性腐殖質的HQ值大，絡合重金屬潛力高；HQ值小,水溶性腐殖質絡合重金屬潛力低。
[0024]實施例
[0025]采集生活垃圾堆肥0、7、14、21及51天的樣品，以固液比I (g): 10 (ml)加雙蒸水，20°C下震蕩16h，得浸提液；將這些樣品于4°C、IOOOOrpm以上離心15min，收集上清液，過
0.45 μ m濾膜，收集濾液；將每一個濾液分成11份，每一份按O、10、20、30、40、50、60、70、80、90,100 μ mo I L—1的濃度加入重金屬Pb后，室溫下震蕩24h，湊夠55個樣品，掃描樣品的三維熒光光譜，掃描時激發(fā)波長范圍為200-400nm，發(fā)射波長范圍為280-500nm，激發(fā)和發(fā)射波長狹縫寬度等于5nm，掃描速度小ZAOOnmmin-1，掃描完畢以后，扣除相同條件下雙蒸水的三維熒光光譜圖后，將熒光數(shù)據(jù)導出。
[0026]將導出的三維突 光數(shù)據(jù)在MATLAB上采用DOMFluor軟件包(www.models, life,ku.dk)上進行平行因子分析，如圖1所示，得4個熒光組分及每個樣品在對應熒光組分的濃度得分Fmax。
[0027]4個組分中組分Cl和C2的熒光峰發(fā)射波長大于380nm，將其Fmax相加，得所有水溶性腐殖質物質的濃度得分F1,四個熒光組分中只有C2熒光峰發(fā)射波長大于420nm，其濃度得分為F2,按公式HQ=F2A71計算HQ，通過HQ值大小判斷水溶性腐殖質絡合重金屬潛力；如表I所示，未加重金屬時，樣品SO的HQ值最大，其絡合重金屬潛力最大，樣品S51的HQ值最小，其絡合重金屬潛力最小。通過熒光猝滅滴定計算熒光組分Cl和C2得到的條件穩(wěn)定常數(shù)1gK也顯示，SO的絡合重金屬能力最強，而S51最弱，顯示采用本方法評價水溶性腐殖質的絡合重金屬潛力，是正確的。此外，圖2為隨著重金屬Pb的加入其HQ值的變化，該圖2顯示，隨著重金屬濃度的增加HQ值減少，表明水溶性腐殖質絡合重金屬的增多，其結合重金屬的能力不斷下降，這符合一般規(guī)律(見表I)。
[0028]表1:水溶性腐殖質的HQ值與絡合重金屬能力
[0029]
【權利要求】
1.一種水溶性腐殖質物質絡合重金屬潛力的評價方法，其主要步驟為: A)提取制備水溶性有機物樣品，掃描其三維熒光光譜，扣除背景值后將其三維熒光數(shù)據(jù)導出； B)將導出的三維熒光數(shù)據(jù)在MATLAB上采用DOMFluor軟件包進行平行因子分析，得熒光組分數(shù)及每個樣品在對應熒光組分的濃度得分Fmax ； C)將熒光峰中心發(fā)射波長大于380nm熒光組分的Fniax相加，得所有水溶性腐殖質的濃度得分F1,將熒光峰中心發(fā)射波長大于420nm熒光組分的Fmax相加得分F2,通過HQ=F2M計算得到HQ，通過HQ判斷水溶性腐殖質絡合重金屬潛力，水溶性腐殖質的HQ值大，重金屬潛力高；水溶性腐殖質的HQ值小，絡合重金屬潛力低。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，水溶性有機物樣品可以為土壤浸提液、有機廢棄物浸提液、堆肥浸提液、生活污水、垃圾滲濾液、地下水、河水和湖水。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，水溶性有機物樣品的數(shù)量為20個以上。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，三維突光光譜掃描時激發(fā)波長范圍為200~≤400nm，發(fā)射波長范圍為280~≤500nm。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，三維熒光光譜掃描時激發(fā)和發(fā)射波長狹縫寬度小于或等于5nm，掃描速度小于或等于2400nm mirT1。
【文檔編號】G01N21/64GK103454258SQ201310409242
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權日:2013年9月10日
【發(fā)明者】何小松, 席北斗, 潘紅衛(wèi), 李丹, 崔東宇, 檀文炳 申請人:中國環(huán)境科學研究院