一種以大型溞毒性為先導(dǎo)的農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物質(zhì)鑒別方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種以大型溞毒性為先導(dǎo)的農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物質(zhì)鑒別方法，屬于非目標(biāo)污染物識(shí)別領(lǐng)域。其步驟包括：水樣中有機(jī)物的富集；水樣有機(jī)提取物的大型溞毒性實(shí)驗(yàn)；水樣有機(jī)提取物的分級(jí)分離，將不同極性的化合物分開(kāi)；分離組分的大型溞毒性實(shí)驗(yàn)；致毒組分中化合物的定性識(shí)別、定量確認(rèn)。本發(fā)明利用分級(jí)分離技術(shù)將不同極性的化合物分開(kāi)，篩選致毒組分來(lái)降低樣品的復(fù)雜性，通過(guò)高效液相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜來(lái)定性識(shí)別潛在致毒物質(zhì)，利用液質(zhì)聯(lián)用對(duì)可疑致毒物定量確認(rèn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)非目標(biāo)性化學(xué)分析無(wú)法得到混合體系中關(guān)鍵致毒污染物的不足，同時(shí)通過(guò)分級(jí)分離與特征物篩選分辨率高，準(zhǔn)確度高，信息量大，使得非目標(biāo)性關(guān)鍵毒物鑒別更加便捷可靠。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種以大型潘毒性為先導(dǎo)的農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物質(zhì)鑒別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種不同污染程度農(nóng)藥廢水的毒性識(shí)別與致毒有機(jī)物鑒別的方法，具體地說(shuō)是一種以大型潘毒性為先導(dǎo)的農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物質(zhì)鑒別方法，基于大型潘急性毒性與混合污染樣品分級(jí)分離的致毒物質(zhì)篩選、定性識(shí)別與定量確認(rèn)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)藥可以用來(lái)殺滅昆蟲(chóng)、真菌和其他危害作物生長(zhǎng)的生物。由于其高效性，中國(guó)大量使用，成為了農(nóng)藥生產(chǎn)和使用大國(guó)?！?012年中國(guó)農(nóng)藥市場(chǎng)產(chǎn)量監(jiān)測(cè)分析》中顯示2012年我國(guó)生產(chǎn)農(nóng)藥354.9萬(wàn)噸，居世界第一位。而由此也導(dǎo)致了大量的農(nóng)藥廢水排放。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)農(nóng)藥生產(chǎn)每年排放廢水總量約3億噸。這些廢水通常具有成分復(fù)雜、毒性大、難生物降解、色度高、COD高等特點(diǎn)。農(nóng)藥廢水排放到江河湖泊已嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，農(nóng)藥的殘留毒性問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。因此找到農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物具有重大意義。
[0003]20世紀(jì)80年代，為了評(píng)估排放的工業(yè)廢水是否對(duì)受納水體具有生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，美國(guó)EPA提出了將毒性評(píng)估和化學(xué)分析手段結(jié)合起來(lái)的毒性鑒別評(píng)估(ToxicityIdentification Evaluation, TIE)方法。《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》2009年第28卷第7期上1392頁(yè)公開(kāi)了一篇有關(guān)農(nóng)藥廢水有毒組分追蹤的文章《農(nóng)藥廢水對(duì)秀麗隱桿線蟲(chóng)毒性效應(yīng)及其主要有毒組分》，初步揭示了農(nóng)藥廠廢水進(jìn)水毒性主要來(lái)源是易受酸性調(diào)節(jié)影響的有機(jī)毒物，出水毒性主要來(lái)源是易受堿性調(diào)節(jié)影響的有機(jī)毒物。但是由于有機(jī)物種類(lèi)繁多，用TIE方法來(lái)識(shí)別致毒物時(shí)無(wú)法確定有機(jī)物的具體類(lèi)別。
[0004]通過(guò)檢索發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)還沒(méi)有報(bào)道基于農(nóng)藥廢水對(duì)大型潘的急性毒性，通過(guò)制備色譜分離致毒組分，并利用四級(jí)桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(Quadrupole Time Of Flight,Q-T0F)與定量構(gòu)效關(guān)系(Quantitative Structure Activity Relationships,QSAR)中的生態(tài)結(jié)構(gòu)活性關(guān)系ECOSAR(Ecological Structure Activity Relationships)軟件估算化合物的毒性值來(lái)追蹤農(nóng)藥廢水中的關(guān)鍵致毒物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]1、發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題:
[0006]針對(duì)人們?nèi)找骊P(guān)注的有毒農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物質(zhì)提取、分離、篩選與鑒別的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種以大型潘毒性為先導(dǎo)的農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物質(zhì)鑒別方法，以大型潘急性毒性為先導(dǎo)的農(nóng)藥廢水中有毒污染物分級(jí)分離、定性識(shí)別、篩選與確認(rèn)的方法，用來(lái)追蹤農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物，為農(nóng)藥廢水排放標(biāo)準(zhǔn)與環(huán)境基準(zhǔn)的制定提供科學(xué)依據(jù)。
[0007]2、技術(shù)方案
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0009]一種以大型潘毒性為先導(dǎo)的農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物質(zhì)鑒別方法，其步驟為:[0010](I)固相萃取:水樣通過(guò)玻璃過(guò)濾器0.45um的尼龍濾膜過(guò)濾，過(guò)濾后的水樣通過(guò)沃特世固相萃取柱(Waters Oasis HLB)進(jìn)行富集，該柱使用之前依次用正己烷、二氯甲烷、甲醇和去離子水活化，流速控制在I~2滴/秒，萃取結(jié)束后在5000r/min的轉(zhuǎn)速下離心5min來(lái)除去萃取柱中的水分。
[0011](2)富集:依次用5mL正己烷、IOmL 二氯甲烷和IOmL甲醇將有機(jī)物從固相萃取柱洗脫下來(lái)并收集洗脫液，將洗脫液旋蒸、氮吹濃縮，溶劑替換再定容，轉(zhuǎn)移至進(jìn)樣小瓶中保存。
[0012](3)大型潘毒性實(shí)驗(yàn):將水樣有機(jī)提取物替換成二甲基亞砜DMS0，配制成一系列稀釋倍數(shù)為2的試驗(yàn)液，接著往試驗(yàn)液里加入5只24h以?xún)?nèi)剛產(chǎn)的幼潘，設(shè)置4個(gè)平行，最后將其放入培養(yǎng)箱培養(yǎng)24h，觀察記錄每個(gè)燒杯中活動(dòng)的大型潘的數(shù)量。
[0013](4)分級(jí)分離:基于有機(jī)氮農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、壬基酚、辛基酚建立化合物的流出曲線及良好的質(zhì)控建立制備色譜分離技術(shù)，并對(duì)水樣有機(jī)提取物進(jìn)行分離，其參數(shù)如下:
[0014]制備色譜儀:沃特世制備純化色譜儀(Waters AutoPurification HPLC)；
[0015]色譜柱:沃特世制備柱(Waters XBridge C18,尺寸為19mmX 150mm,粒徑為5um)；流速:5mL/min ;流動(dòng)相:甲醇，水(含體積百分比為1%。三氟乙酸)；收集方式:用15mL規(guī)格的玻璃管按時(shí)間段來(lái)收集餾分；
[0016]流動(dòng)相梯度:
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種以大型潘毒性為先導(dǎo)的農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物質(zhì)鑒別方法，其步驟為: (1)固相萃取:水樣通過(guò)0.45um的尼龍膜過(guò)濾，過(guò)濾后水樣通過(guò)固相萃取柱進(jìn)行富集; (2)富集:利用不同極性溶劑將有機(jī)物從固相萃取柱上洗脫下來(lái)，濃縮定容； (3)大型潘毒性實(shí)驗(yàn):將樣品替換成二甲基亞砜DMSO后溶于水配成不同濃度進(jìn)行大型潘暴露實(shí)驗(yàn)； (4)分級(jí)分離:基于有機(jī)氮農(nóng)藥、多環(huán)芳烴、壬基酚、辛基酚建立制備色譜分離技術(shù)，并對(duì)樣品進(jìn)行分離來(lái)降低樣品的復(fù)雜性； (5)分離組分的大型潘毒性實(shí)驗(yàn):制備分離之后的組分利用液液萃取和固相萃取來(lái)濃縮，分離組分替換成二甲基亞砜DMSO溶于水配成不同濃度進(jìn)行型潘暴露實(shí)驗(yàn)； (6)大型潘毒性結(jié)果計(jì)算:將大型潘的觀測(cè)值與濃度值的對(duì)數(shù)LogC用SPSS軟件中的回歸Probit做統(tǒng)計(jì)，在統(tǒng)計(jì)中找到50%抑制率對(duì)應(yīng)的LogC，計(jì)算出半數(shù)抑制濃度EC50 ； (7)致毒組分中化合物的定性識(shí)別:利用高效液相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜對(duì)致毒組分進(jìn)行掃描，得到一級(jí)及二級(jí)譜圖； (8)可疑致毒物的篩選:基于分級(jí)分離方法得到化合物的流出曲線，從而確定正辛醇-水分配系數(shù)LogKow對(duì)時(shí)間的分布,利用LogKow范圍來(lái)篩選化合物,通過(guò)挖掘和解析質(zhì)譜譜圖數(shù)據(jù)軟件PeakView打開(kāi)一級(jí)二級(jí)譜圖，將其譜圖通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)ChemSpider搜索得到化合物清單，并將文獻(xiàn)查閱帶的化合物定量離子對(duì)與二級(jí)譜圖匹配； (9)可疑致毒物的定量確認(rèn):篩選到的化合物通過(guò)生態(tài)結(jié)構(gòu)活性關(guān)系ECOSAR軟件得到其毒性值EC50，并利用液質(zhì)對(duì)其進(jìn)行定量，得到化合物的毒性單位TU，計(jì)算化合物在樣品總毒性中的貢獻(xiàn)率最終找到主要致毒物。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的以大型潘毒性為先導(dǎo)的農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物質(zhì)鑒別方法，其特征在于:所述的步驟⑴中所用的固相萃取柱為Waters Oasis HLB固相萃取小柱,使用之前用正己烷、二氯甲烷、甲醇以及去離子水活化，整個(gè)過(guò)程保證小柱濕潤(rùn)。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的以大型潘毒性為先導(dǎo)的農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物質(zhì)鑒別方法，其特征在于:所述的步驟(2)中所用的不同極性溶劑為5mL正己烷、IOmL 二氯甲烷和IOmL甲醇。
4.根據(jù)權(quán)利I要求所述的以大型潘毒性為先導(dǎo)的農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物質(zhì)鑒別方法，其特征在于:所述的步驟(4)中分級(jí)分離的參數(shù)如下: 制備色譜儀:Waters AutoPurification HPLC ;色譜柱:Waters XBridge C18 制備柱，所述制備柱尺寸為19mmX 150mm,粒徑為5um ;流速:5mL/min ;流動(dòng)相:甲醇,含體積百分比為1%。三氟乙酸與水的混溶液。
5.根據(jù)權(quán)利I要求所述的以大型潘毒性為先導(dǎo)的農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物質(zhì)鑒別方法，其特征在于:所述的步驟(7)中的儀器參數(shù)如下:高效液相色譜儀HPLC:Agilentl260 ；色譜柱:Agilent C18柱，所述色譜柱尺寸為2.1mmX 150mm,粒徑為2.5um ;柱溫:30°C ；流速:0.3mL/min ;流動(dòng)相:乙腈,含體積百分比為5%乙腈與水的混溶液；質(zhì)譜儀:TripleT0F5600—AB SCIEX ;離子源:ESI ；電離模式:正離子模式；MS掃描范圍:100— 2000m/z ；MS-MS掃描范圍:100— 1250m/z ;驅(qū)簇電壓:80V ;碰撞電壓:35±15eV。
6.根據(jù)權(quán)利1-5中任一項(xiàng)所述的以大型潘毒性為先導(dǎo)的農(nóng)藥廢水中關(guān)鍵致毒物質(zhì)鑒別方法，其特征在于:所述的步驟(8)中利用挖掘和解析質(zhì)譜譜圖數(shù)據(jù)軟件PeakView中的提取離子使用窗 口提取精確的質(zhì)荷比得到一級(jí)質(zhì)譜圖，再利用信息依賴(lài)性獲取模式找到該質(zhì)荷比的二級(jí)質(zhì)譜圖，利用一級(jí)及二級(jí)質(zhì)譜圖通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)ChemSpider搜索得到化合物清單，再將文獻(xiàn)報(bào)道化合物的定量離子對(duì)與二級(jí)質(zhì)譜圖匹配。
【文檔編號(hào)】G01N30/88GK103983727SQ201410236171
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】史薇, 鄧東陽(yáng), 于紅霞, 王玉婷 申請(qǐng)人:南京大學(xué)