一種土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置及示蹤方法【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置及應(yīng)用方法，所述專用裝置包括二氧化碳過(guò)濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池，所述方法是將土壤與14C標(biāo)記的待測(cè)化合物混勻后，室溫下避光置于降解發(fā)生池中，間隔1-25天從降解反應(yīng)池內(nèi)取樣，離心，獲得提取液和沉淀，檢測(cè)提取液中14C放射性活度及待測(cè)化合物降解后的結(jié)構(gòu)及組分含量，沉淀風(fēng)干后檢測(cè)14C放射性活度；本發(fā)明所述的好氧條件下土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤的專用裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，所用試劑無(wú)毒、環(huán)保、價(jià)低易得，利用該裝置可以簡(jiǎn)便地獲得新化合物或待測(cè)物質(zhì)在土壤中的蹤跡，進(jìn)而為新開(kāi)發(fā)的化合物或已知化合物的功能研究提供科學(xué)的依據(jù)。【專利說(shuō)明】一種土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置及示蹤方法(一)【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及一種土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤研宄的方法，特別涉及一種好氧條件下，選用14C標(biāo)記化合物為示蹤劑，有機(jī)結(jié)合放射性同位素示蹤技術(shù)和現(xiàn)代有機(jī)波譜分析技術(shù)，通過(guò)土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置研宄土壤中化學(xué)物質(zhì)降解情況的方法。(二)【
背景技術(shù)：
】[0002]大量研宄證實(shí)，農(nóng)用和環(huán)境化學(xué)品殘留可以分為結(jié)合態(tài)殘留(boundresidue,BR)和可提態(tài)殘留(ExtractableResidue,ER)。ER是指土壤、沉積物、生物體等介質(zhì)中可以用常規(guī)溶劑提取方法得到的殘留，即通常意義上的殘留。BR也稱為Non-extractableResidue，1984年國(guó)際理論和應(yīng)用化學(xué)學(xué)會(huì)(Internat1nalUn1nofPureandAppliedChemistry,IUPAC)將其農(nóng)藥結(jié)合殘留定義為:源于正規(guī)農(nóng)業(yè)實(shí)踐所使用、不能通過(guò)不改變其化學(xué)性質(zhì)的提取方法得到的一類殘留化合物(Gevao等，2000)。在傳統(tǒng)的環(huán)境分析和農(nóng)殘分析包括食品安全檢測(cè)分析中，通常都只檢測(cè)到ER部分。[0003]在土壤中形成結(jié)合殘留的那部分污染物，通過(guò)與土壤牢牢吸附結(jié)合，使得土壤間隙水體中的污染物的生物可利用性和環(huán)境危險(xiǎn)性都大大降低(蘇允蘭等，1997)。以農(nóng)藥為例，汪海珍等(2003)指出結(jié)合態(tài)農(nóng)藥生物體吸收的可能性〈I%。所以，農(nóng)藥結(jié)合殘留曾經(jīng)一度被認(rèn)為是農(nóng)藥的一種解毒機(jī)制(Robertson等，1998)。但越來(lái)越多的研宄發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，結(jié)合態(tài)污染物母體及其產(chǎn)物可因土壤動(dòng)物、微生物活動(dòng)或其他原因轉(zhuǎn)化成為游離態(tài)殘留，從而被作物吸收，形成作物體內(nèi)的累積性殘留而造成遲發(fā)性危害，如對(duì)后茬作物生長(zhǎng)的危害以及可能引起農(nóng)產(chǎn)品污染等(陳祖義等，1996)。2000年，歐盟成員國(guó)形成一致的法規(guī):在實(shí)驗(yàn)室條件下，當(dāng)某種農(nóng)藥在施藥10d后，其形成結(jié)合殘留的量占引入量的70%以上，且礦化為CO2部分的含量小于引入量的5%時(shí)，則這種農(nóng)藥不能被授權(quán)使用(Craven等，2000)。2005年，歐盟要求各成員國(guó)對(duì)BR的環(huán)境歸趨、引起的長(zhǎng)期效應(yīng)以及作物殘留等風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行必要的評(píng)價(jià)(Craven等，2005)。因此，在對(duì)新農(nóng)藥進(jìn)行環(huán)境和生態(tài)安全性評(píng)估時(shí)，有必要對(duì)其結(jié)合殘留形成規(guī)律進(jìn)行研宄。[0004]有機(jī)污染物在土壤中的迀移轉(zhuǎn)化機(jī)制非常復(fù)雜，影響因素多元。例如，在不破壞土壤原有結(jié)構(gòu)的情況下，有機(jī)污染物與環(huán)境介質(zhì)形成結(jié)合殘留的部分難以提取，因此，常規(guī)分析技術(shù)無(wú)法準(zhǔn)確定量結(jié)合殘留量。又如，在進(jìn)行降解產(chǎn)物組成鑒定與降解途徑等研宄時(shí)，若采用常規(guī)化學(xué)結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù)則難以區(qū)分檢測(cè)出的代謝降解產(chǎn)物是否源于目標(biāo)污染物，也難以完整而全面地檢測(cè)出各種痕量代謝降解物組分。在進(jìn)行微量代謝/降解物結(jié)構(gòu)鑒定時(shí)，將放射性同位素示蹤技術(shù)與色譜分離技術(shù)相結(jié)合，能夠有效甄別并分離目標(biāo)物(放射性色譜峰)和雜質(zhì)(非放射性色譜峰)，一方面大大降低后續(xù)質(zhì)譜分析的雜質(zhì)干擾，另一方面不易丟失各種微量降解物，使得鑒定工作更為科學(xué)可靠。而在BR研宄中，放射性同位素示蹤，尤其是14C示蹤法，更是具有其他技術(shù)所不能比擬的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。例如，在進(jìn)行化合物BR研宄時(shí)，采用14C對(duì)其進(jìn)行分子標(biāo)記，通過(guò)燃燒法將14C-BR完全轉(zhuǎn)化為14CO2后采用液體閃爍測(cè)量法測(cè)定放射性活度，即可得到BR總量。此外，利用放射性同位素示蹤技術(shù)，還可從質(zhì)量平衡角度和示蹤動(dòng)力學(xué)角度綜合考量14C-目標(biāo)化合物的ER、BR和礦化、代謝降解等轉(zhuǎn)歸規(guī)律，進(jìn)而更科學(xué)地詮釋相應(yīng)的機(jī)制。(三)【
發(fā)明內(nèi)容】[0005]本發(fā)明目的是提供一種土壤中化學(xué)物質(zhì)迀移轉(zhuǎn)化與歸趨示蹤的專用裝置及檢測(cè)方法，該方法是在好氧條件下，綜合運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)、現(xiàn)代有機(jī)波譜分析技術(shù)和生物技術(shù)，從質(zhì)量平衡角度通過(guò)平行和組合試驗(yàn)，著重研宄農(nóng)用或環(huán)境化學(xué)品在好氧土壤中的揮發(fā)、迀移轉(zhuǎn)歸(ER、BR與礦化)和代謝降解等情況，旨在更系統(tǒng)深入地認(rèn)識(shí)農(nóng)用或環(huán)境化學(xué)品的環(huán)境行為與環(huán)境毒理等規(guī)律，尤其是放射性同位素示蹤技術(shù)對(duì)新農(nóng)藥/醫(yī)藥的研宄，一方面可使環(huán)境復(fù)雜體系中的微量降解物的組成及結(jié)構(gòu)鑒定工作由復(fù)雜趨于簡(jiǎn)單，且不易丟失各種微量降解物，使降解物的組成鑒定更為科學(xué)可靠；另一方面可更系統(tǒng)深入的認(rèn)識(shí)供試化合物在好氧土壤中的開(kāi)環(huán)礦化規(guī)律等結(jié)合殘留等，對(duì)創(chuàng)制新農(nóng)藥/藥物的同類研宄具有重要的借鑒作用。[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:[0007]本發(fā)明提供一種土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，所述專用裝置包括二氧化碳過(guò)濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池，所述二氧化碳過(guò)濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池均由池體和池蓋構(gòu)成，且池蓋與池體密封配合；所述二氧化碳過(guò)濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池依次通過(guò)貫穿池蓋并伸入池底的管路(管路伸入到液面下)彼此連通，同時(shí)所述二氧化碳過(guò)濾池通過(guò)貫穿池蓋的管路與空氣連通，所述二氧化碳吸收池通過(guò)貫穿池蓋的管路收集氣體；[0008]所述二氧化碳過(guò)濾池內(nèi)裝有堿性水溶液，優(yōu)選氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液，所述水分維持池內(nèi)裝有水，優(yōu)選蒸餾水，所述堿性揮發(fā)物吸收池內(nèi)裝有硫酸水溶液，所述揮發(fā)性有機(jī)物吸收池內(nèi)裝有無(wú)水乙二醇，所述二氧化碳吸收池內(nèi)裝有氫氧化鈉水溶液。[0009]進(jìn)一步，所述二氧化碳過(guò)濾池由二氧化碳過(guò)濾池a和二氧化碳過(guò)濾池b串聯(lián)構(gòu)成。[0010]進(jìn)一步，所述二氧化碳過(guò)濾池a和二氧化碳過(guò)濾池b內(nèi)堿性水溶液(優(yōu)選氫氧化鈉水溶液)質(zhì)量濃度均為I?16%，所述堿性水溶液的裝液量為二氧化碳過(guò)濾池a容積的4?12%，二氧化碳過(guò)濾池a和二氧化碳過(guò)濾池b容積相同。[0011]進(jìn)一步，所述堿性揮發(fā)物吸收池內(nèi)裝有質(zhì)量濃度4.9?19.6%的硫酸水溶液，所述硫酸水溶液的裝液量為堿性揮發(fā)物吸收池容積的4?8%。[0012]進(jìn)一步，所述揮發(fā)性有機(jī)物吸收池內(nèi)裝有無(wú)水乙二醇，所述無(wú)水乙二醇的裝液量為揮發(fā)性有機(jī)物吸收池池容積的2?10%。[0013]進(jìn)一步，所述二氧化碳吸收池由二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b串聯(lián)構(gòu)成。[0014]進(jìn)一步，所述二氧化碳吸收池a或二氧化碳吸收池b內(nèi)氫氧化鈉水溶液質(zhì)量濃度均為I?16%，所述氫氧化鈉水溶液的裝液量為二氧化碳吸收池a容積的I?12%，所述二氧化碳吸收池a或二氧化碳吸收池b容積相同。[0015]本發(fā)明還提供一種利用所述土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置檢測(cè)土壤中化學(xué)物質(zhì)降解的方法，所述方法為:(I)取新鮮的表層土，過(guò)2_篩，去除雜物，置于室內(nèi)通風(fēng)處風(fēng)干，再加水至土壤最大持水量的40%(質(zhì)量濃度)，置于室溫黑暗條件下預(yù)培養(yǎng)(即放置)7至14天，獲得預(yù)培養(yǎng)后的土壤；向預(yù)培養(yǎng)后的土壤中加入14C標(biāo)記的待測(cè)化合物混勻后加水至土壤最大持水量的60%(質(zhì)量濃度)，獲得預(yù)處理后的土壤混合物；(2)將預(yù)處理后的土壤混合物加入降解反應(yīng)池內(nèi)，室溫下避光放置，間隔1-25天(優(yōu)選5天)從降解反應(yīng)池內(nèi)取樣，離心，獲得提取液和沉淀，檢測(cè)提取液中14C放射性活度并通過(guò)HPLC方法檢測(cè)提取液中待測(cè)化合物降解后的結(jié)構(gòu)及組分含量，沉淀風(fēng)干后檢測(cè)14C放射性活度；同時(shí)檢測(cè)堿性揮發(fā)池內(nèi)14C放射性活度和揮發(fā)性有機(jī)物吸收池內(nèi)14C放射性活度，檢測(cè)二氧化碳吸收池內(nèi)140)2含量(或者將二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b內(nèi)溶液合并檢測(cè)培養(yǎng)過(guò)程中的酸性揮發(fā)物和揮發(fā)性有機(jī)物徹底降解產(chǎn)生的14CO2含量，即為礦化量)；每次取樣之后更換堿性揮發(fā)池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池、二氧化碳吸收池內(nèi)溶液；分別以每次取樣的時(shí)間為橫坐標(biāo)，以每次取樣測(cè)定的14C放射性活度或140)2量為縱坐標(biāo)制作待測(cè)化合物降解曲線，進(jìn)而獲得待測(cè)化合物的降解軌跡。[0016]進(jìn)一步，所述14C標(biāo)記的待測(cè)化合物加入量為104-106dpm/g土壤干重。[0017]進(jìn)一步，所述待測(cè)化合物為農(nóng)用或環(huán)境化學(xué)品等，如除草劑丙酯草醚、殺蟲(chóng)劑哌蟲(chóng)啶、藥物卡馬西平或撲熱息痛等。[0018]本發(fā)明所述14C標(biāo)記的待測(cè)化合物采用本領(lǐng)域公知的放射性同位素標(biāo)記合成方法進(jìn)行標(biāo)記，例如，農(nóng)藥的放射性標(biāo)記合成相關(guān)報(bào)道可參照李菊英，韓愛(ài)良，汪海燕，王偉，葉慶富.放射性農(nóng)藥標(biāo)記化合物的合成研宄進(jìn)展.核農(nóng)學(xué)報(bào)2010，24(2):415-421;持久有機(jī)污染物三氯聯(lián)苯的放射性標(biāo)記合成可參照楊征敏，呂龍，曹義苗，持久有機(jī)污染物三氯聯(lián)苯的放射性標(biāo)記合成工藝研宄.持久性有機(jī)污染物論壇2009暨第四屆持久性有機(jī)污染物全國(guó)學(xué)術(shù)研討會(huì)。[0019]進(jìn)一步，所述待測(cè)化合物結(jié)合態(tài)殘留量檢測(cè)方法為:將每次取樣的土壤樣品獲得的沉淀置于通風(fēng)櫥內(nèi)風(fēng)干，搗碎均勻后稱取1.0g于生物氧化燃燒儀中，在900°C下燃燒4min，用15mL閃爍液吸收釋放出來(lái)的14CO2，用液體閃爍測(cè)量?jī)x14CO2含量。[0020]本發(fā)明所述140)2含量的測(cè)定采用液體閃爍測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)定，具體方法為:取100?500μL待測(cè)樣品于閃爍瓶中，加入15mL閃爍液，用液體閃爍測(cè)量?jī)x(Wallacl414，Wallac公司，芬蘭)測(cè)定放射性活度。[0021]本發(fā)明所述土壤中待測(cè)化合物降解后的結(jié)構(gòu)及組分含量的測(cè)定方法為:用微量進(jìn)樣器取20μI樣品(即每次取樣監(jiān)測(cè)獲得的提取液)，進(jìn)行HPLC系統(tǒng)分析，HPLC柱溫30°C，紫外檢測(cè)波長(zhǎng)為254-310nm，洗脫程序根據(jù)不同待測(cè)化合物的理化特性有所不同，視具體情況建立相應(yīng)分析方法。HPLC洗脫液以I瓶/min的速度用閃爍瓶分段收集，每個(gè)閃爍瓶收集餾分體積為1ml。收集組分加15mL閃爍液、避光后于超低本底液體閃爍計(jì)數(shù)儀(Quatalus-1220,PerkinElmer公司，美國(guó))上測(cè)定放射性活度。根據(jù)放射性信息，確定14C-待測(cè)化合物母體及其降解物各組分對(duì)應(yīng)的色譜峰時(shí)間。為使分子結(jié)構(gòu)解析由復(fù)雜趨于簡(jiǎn)單，利用放射性特征峰以確定目標(biāo)組分的保留時(shí)間，進(jìn)而有針對(duì)性地進(jìn)行后續(xù)LC-MS/MS分子結(jié)構(gòu)鑒定工作。根據(jù)各產(chǎn)物的放射性活度進(jìn)行產(chǎn)物的定量分析，并計(jì)算各組分占總可提取態(tài)放射性的百分比，得出放射性各組分在可提態(tài)殘留中的動(dòng)態(tài)規(guī)律。[0022]本發(fā)明利用質(zhì)量平衡原理，所收集的可提態(tài)殘留總量(即提取液中14C放射性活度)、結(jié)合殘留總量(沉淀中14C放射性活度)和收集的140)2量(二氧化碳吸收池內(nèi)14CO2量)之和與引入的14C總量之比即為總放射性回收率。[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:本發(fā)明借助放射性同位素示蹤技術(shù)，可以從分子水平上準(zhǔn)確地追蹤目標(biāo)化合物在復(fù)雜體系中的運(yùn)轉(zhuǎn)、歸宿和賦存形態(tài)。將放射性同位素示蹤技術(shù)與色譜分離技術(shù)相結(jié)合，能夠有效甄別并分離目標(biāo)物(放射性色譜峰)和雜質(zhì)(非放射性色譜峰)，一方面大大降低后續(xù)質(zhì)譜分析的雜質(zhì)干擾，另一方面不易丟失各種微量降解物，使得鑒定工作更為科學(xué)可靠。而在BR研宄中，放射性同位素示蹤，尤其是14C示蹤法，更是具有其他技術(shù)所不能比擬的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。此外，利用放射性同位素示蹤技術(shù)，還可從質(zhì)量平衡角度和示蹤動(dòng)力學(xué)角度綜合考量14C-目標(biāo)化合物的可提態(tài)殘留、結(jié)合態(tài)殘留和徹底礦化、代謝降解等轉(zhuǎn)歸規(guī)律，進(jìn)而更科學(xué)地詮釋相應(yīng)化合物降解的機(jī)制。本發(fā)明所述的好氧條件下土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤的專用裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，所用試劑無(wú)毒、環(huán)保、價(jià)低易得，利用該裝置可以簡(jiǎn)便地獲得新化合物或待測(cè)物質(zhì)在土壤中的蹤跡，進(jìn)而為新開(kāi)發(fā)的化合物或已知化合物的功能研宄提供科學(xué)的依據(jù)。(四)【專利附圖】【附圖說(shuō)明】[0024]圖1是好氧條件下土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤的專用裝置示意圖:1_二氧化碳過(guò)濾池a，2-二氧化碳過(guò)濾池b，3-水分維持池，4-降解發(fā)生池，5-堿性揮發(fā)物吸收池，6-揮發(fā)性有機(jī)物吸收池，7-二氧化碳吸收池a，8-二氧化碳吸收池b。[0025]圖2為HPLC梯度洗脫條件。[0026]圖3為實(shí)施例3中待測(cè)化合物在土壤中礦化量的軌跡，曲線B-ringSl是指本發(fā)明所述好氧土壤SI中收集獲得的源于B環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的礦化總量占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線B-ringS2是指本發(fā)明所述好氧土壤S2中收集獲得的源于B環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的礦化總量占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線B-ringS3是指本發(fā)明所述好氧土壤S3中收集獲得的源于B環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的礦化總量占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線C-ringSl是指本發(fā)明所述好氧土壤SI中收集獲得的源于C環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的礦化總量占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線C-ringS2是指本發(fā)明所述好氧土壤S2中收集獲得的源于C環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的礦化總量占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線C-ringS3是指本發(fā)明所述好氧土壤S3中收集獲得的源于C環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的礦化總量占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化。[0027]圖4為實(shí)施例3中待測(cè)化合物在土壤中可提態(tài)殘留的軌跡，曲線B-ringSl是指好氧土壤SI中B環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的可提態(tài)殘留占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線B-ringS2是指好氧土壤S2中B環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的可提態(tài)殘留占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線B-ringS3是指好氧土壤S3中B環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的可提態(tài)殘留占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線C-ringSl是指好氧土壤SI中C環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的可提態(tài)殘留占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線C-ringS2是指好氧土壤S2中C環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的可提態(tài)殘留占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線C-ringS3是指好氧土壤S3中C環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的可提態(tài)殘留占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化。[0028]圖5為實(shí)施例3中待測(cè)化合物在土壤中結(jié)合態(tài)殘留的軌跡，曲線B-ringSl是指好氧土壤SI中B環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的結(jié)合態(tài)殘留占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線B-ringS2是指好氧土壤S2中B環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的結(jié)合態(tài)殘留占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線B-ringS3是指好氧土壤S3中B環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的結(jié)合態(tài)殘留占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線C-ringSl是指好氧土壤SI中C環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的結(jié)合態(tài)殘留占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線C-ringS2是指好氧土壤S2中C環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的結(jié)合態(tài)殘留占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化，曲線C-ringS3是指好氧土壤S3中C環(huán)14C標(biāo)記待測(cè)物的結(jié)合態(tài)殘留占初始放射性總引入量的百分比隨培養(yǎng)時(shí)間的變化。[0029]圖6為實(shí)施例3中降解產(chǎn)物II的一級(jí)質(zhì)譜圖。[0030]圖7為實(shí)施例3中降解產(chǎn)物II的二級(jí)質(zhì)譜圖。[0031]圖8為實(shí)施例3中降解產(chǎn)物III的一級(jí)質(zhì)譜圖。[0032]圖9為實(shí)施例3中降解產(chǎn)物III的二級(jí)質(zhì)譜圖。[0033]圖10為實(shí)施例3中降解產(chǎn)物IV的一級(jí)質(zhì)譜圖。[0034]圖11為實(shí)施例3中降解產(chǎn)物IV的二級(jí)質(zhì)譜圖。[0035]圖12為實(shí)施例3中未知降解產(chǎn)物I的一級(jí)質(zhì)譜圖。[0036]圖13為實(shí)施例3中未知降解產(chǎn)物I的二級(jí)質(zhì)譜圖。(五)【具體實(shí)施方式】[0037]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此:[0038]核素示蹤技術(shù)在農(nóng)用化學(xué)品以及其他環(huán)境有機(jī)污染物的降解和殘留研宄中的應(yīng)用極為廣泛，這些有機(jī)污染物在土壤中的代謝產(chǎn)物屬于低濃度和痕量水平，且樣本組成復(fù)雜，給代謝產(chǎn)物的定性和定量研宄帶來(lái)極大的困難，目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的最有效的方法是采用放射性同位素示蹤與色質(zhì)聯(lián)用相結(jié)合的技術(shù)。所以本發(fā)明適用于核素示蹤技術(shù)在農(nóng)用化學(xué)品和環(huán)境化學(xué)品環(huán)境行為研宄的各個(gè)領(lǐng)域。[0039]實(shí)施例1[0040]一種土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，所述專用裝置包括二氧化碳過(guò)濾池al、二氧化碳過(guò)濾池b2、水分維持池3、降解發(fā)生池4、堿性揮發(fā)物吸收池5、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池6、二氧化碳吸收池a7和二氧化碳吸收池b8，所述二氧化碳過(guò)濾池a、二氧化碳過(guò)濾池b、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池、二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b均由池體9和池蓋10構(gòu)成，且池蓋與池體密封配合；所述二氧化碳過(guò)濾池a、二氧化碳過(guò)濾池b、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池、二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b依次通過(guò)貫穿池蓋并伸入池底的管路彼此連通，所述二氧化碳過(guò)濾池a通過(guò)貫穿池蓋的管路與空氣連通，所述二氧化碳吸收池b通過(guò)貫穿池蓋的管路收集氣體。[0041]實(shí)施例2[0042]I)利用實(shí)施例1所述裝置檢測(cè)土壤中化學(xué)物質(zhì)的降解情況:二氧化碳過(guò)濾池al和二氧化碳過(guò)濾池b2均裝有質(zhì)量濃度4%的氫氧化鈉水溶液，體積裝液量均為二氧化碳過(guò)濾池容積的4%;水分維持池3內(nèi)裝有蒸餾水，體積裝液量為20%;堿性揮發(fā)物吸收池5內(nèi)裝有質(zhì)量濃度9.8%的硫酸水溶液，體積裝液量為8%;揮發(fā)性有機(jī)物吸收池6內(nèi)裝有無(wú)水乙二醇，體積裝液量為8%;二氧化碳吸收池a7和二氧化碳吸收池b8均裝有質(zhì)量濃度4%的氫氧化鈉水溶液，體積裝液量均為4%。[0043]2)采用上述裝置測(cè)定好氧土壤中農(nóng)用或環(huán)境化學(xué)品環(huán)境行為的具體方法為:[0044](I)土壤采樣與培養(yǎng):[0045]取未施用或未檢出供試化合物的新鮮表層土(<15cm)，過(guò)2mm篩，去植物殘?bào)w、石礪等雜物，置于室內(nèi)(25±I°C)通風(fēng)處風(fēng)干，備用。稱取600?800g土壤調(diào)節(jié)土壤含水量至供試土壤田間最大持水量的40wt%，置于室溫(25±1°C)黑暗條件下放置7-14天進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)，然后加入14C-供試化合物(最終放射性濃度為104-106dpm/g土壤干重)，混合均勻后，加入雙蒸水調(diào)節(jié)土壤含水量至供試土壤田間最大持水量的60wt%，進(jìn)一步混合均勻，獲得預(yù)培養(yǎng)后的土壤混合物。將預(yù)培養(yǎng)后的土壤混合物轉(zhuǎn)移至降解發(fā)生池中，室溫下避光放置培養(yǎng)，在培養(yǎng)5(1、10(1、20(1、30(1、45(1、60(1、75(1和10d時(shí)，分別從降解發(fā)生池中稱取相當(dāng)于土壤干重1g的土壤樣品，離心，獲得提取液和沉淀，檢測(cè)提取液中14C放射性活度及提取液中待測(cè)化合物降解后的結(jié)構(gòu)及組分含量，沉淀風(fēng)干后檢測(cè)14C放射性活度；每個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)分別從堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池取樣測(cè)試14C放射性活度，每個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)測(cè)試二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b內(nèi)14CO2含量，每次取樣之后更換堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池、二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b內(nèi)溶液。[0046](2)礦化量和揮發(fā)物的測(cè)定:[0047]在每個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)，取堿性揮發(fā)物吸收池內(nèi)的硫酸水溶液200yL于閃爍瓶中，加入15mL閃爍液，用液體閃爍測(cè)量?jī)x(Wallacl414，Wallac公司，芬蘭)測(cè)定14C放射性活度，以取樣時(shí)間點(diǎn)為橫坐標(biāo)，以14C放射性活度為縱坐標(biāo)制作堿性揮發(fā)物的放射性含量曲線。[0048]揮發(fā)性有機(jī)物吸收池內(nèi)的無(wú)水乙二醇中揮發(fā)性有機(jī)物的放射性含量曲線的制作同堿性揮發(fā)物的放射性含量曲線。[0049]合并二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b內(nèi)氫氧化鈉水溶液用液體閃爍測(cè)量?jī)x測(cè)定培養(yǎng)過(guò)程中的酸性揮發(fā)物和揮發(fā)性有機(jī)物徹底降解產(chǎn)生的14CO2含量(即土壤中供試化合物的礦化量)。[0050](3)結(jié)合態(tài)殘留(BR)的測(cè)定:[0051]上述步驟(I)各個(gè)取樣點(diǎn)采集的土壤樣品獲得的沉淀置于通風(fēng)櫥內(nèi)風(fēng)干，搗碎均勾后，稱取1.0g于生物氧化燃燒儀(0X-500，美國(guó)RJHarveyInstrumentCorp.公司)中，在900°C下燃燒4min，用15mL閃爍液吸收釋放出來(lái)的14CO2,用液體閃爍測(cè)量?jī)x14CO2含量，以取樣時(shí)間點(diǎn)為橫坐標(biāo)，以14CO2含量為縱坐標(biāo)制作待測(cè)化合物降解過(guò)程中BR形成趨勢(shì)。[0052](4)放射性組分的測(cè)定:[0053]上述步驟(I)每次取樣的提取液經(jīng)旋蒸、氮吹濃縮，用Iml濃縮管將上述濃縮后樣品用乙腈定容至ImL制成提取濃縮液，然后進(jìn)行HPLC分析。用微量進(jìn)樣器取20μI提取濃縮液，手動(dòng)進(jìn)HPLC系統(tǒng)進(jìn)行分析，HPLC柱溫30°C，紫外檢測(cè)波長(zhǎng)為254_310nm，HPLC洗脫液以I瓶/min的速度用閃爍瓶分段收集，每個(gè)閃爍瓶收集餾分體積為1ml。收集組分加15mL閃爍液、避光后于超低本底液體閃爍計(jì)數(shù)儀上測(cè)定放射性活度。根據(jù)放射性信息，確定14C-供試化合物母體及其降解物各組分對(duì)應(yīng)的色譜峰時(shí)間。為使分子結(jié)構(gòu)解析由復(fù)雜趨于簡(jiǎn)單，利用放射性特征峰以確定目標(biāo)組分的保留時(shí)間，進(jìn)而有針對(duì)性地進(jìn)行后續(xù)LC-MS/MS分子結(jié)構(gòu)鑒定工作。根據(jù)各產(chǎn)物的放射性活度進(jìn)行產(chǎn)物的定量分析，并計(jì)算各組分占總可提取態(tài)放射性的百分比，得出放射性各組分在可提態(tài)殘留中的動(dòng)態(tài)規(guī)律。[0054]實(shí)施例3[0055]將實(shí)施例2中的土壤分別改為某酸性紅砂土S1、某中性黃松土S2、某堿性濱海鹽土S3，供試化合物改為[B環(huán)-4，6-14C]丙酯草醚和[C環(huán)-U-14C]丙酯草醚(14C-丙酯草醚由中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研宄所和浙江大學(xué)原子核農(nóng)業(yè)科學(xué)研宄所合成)，且最終放射性濃度為7.96X105dpm/g土壤干重，培養(yǎng)及測(cè)試方法同實(shí)施例2。[0056]可提態(tài)殘留的測(cè)定方法為:采用連續(xù)提取法，分別用0.0lMCaCljK溶液、乙腈+水(9:1;v/v)、甲醇和二氯甲烷各50mL依次振蕩提取每個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)獲取的土壤樣品，每次振蕩提取24h，離心(4000rpm，5min)，取上清夜(即提取液)，用于測(cè)量14C放射性活度。[0057]所采用HPLC分析條件為！Waters高效液相色譜系統(tǒng)(600，Waters)，C18柱(Diamonsil,5μ250X4.6mm,Cat.No:999.3，Ser.No:8039156)，PAD光電二級(jí)管陣列檢測(cè)器(2996Photod1deArrayDetector,Waters)，柱溫3CTC，流速I(mǎi)ml.mirf1，檢測(cè)波長(zhǎng)254nm和301nm，梯度條件見(jiàn)圖2所示。[0058]堿性揮發(fā)物含量低于檢測(cè)限，揮發(fā)性有機(jī)物含量低于檢測(cè)限，礦化量含量變化曲線見(jiàn)圖3所示，可提態(tài)殘留含量變化曲線見(jiàn)圖4所示，結(jié)合態(tài)殘留含量變化曲線見(jiàn)圖5所不O[0059]以新型除草劑丙酯草醚培養(yǎng)100天為例，丙酯草醚在某酸性紅砂土、某中性黃松土和某堿性濱海鹽土中礦化為140)2的總放射性活度，三種土壤中，[B環(huán)-4，6-14C]丙酯草醚和[C環(huán)-U-14C]丙酯草醚培養(yǎng)初期的20d內(nèi)不易礦化，20d后礦化的14CO2量均隨著培養(yǎng)時(shí)間增加而增加，且同種土壤中C環(huán)的礦化量顯著高于B環(huán)。培養(yǎng)至100d，三種土壤中通過(guò)嘧啶環(huán)開(kāi)環(huán)礦化的140)2分別為引入量的0.48%、6.62%和5.04%。C-ZJ0273相應(yīng)的14CO2量分別為引入量的1.21%、7.68%和9.91%。丙酯草醚在有機(jī)質(zhì)含量較高(某堿性濱海鹽土)的土壤中更容易開(kāi)環(huán)。[0060]此外，利用同位素示蹤技術(shù)與HPLC-MS/MS分析技術(shù)相結(jié)合，以[B環(huán)_4，6_14C]丙酯草醚和[C環(huán)-U-14C]丙酯草醚為示蹤劑，得出:(I)在好氧避光狀態(tài)培養(yǎng)的10d時(shí)間內(nèi)，丙酯草醚母體在上述3種土壤中的降解動(dòng)態(tài)顯著符合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程:Ct=式中，Ct為t時(shí)刻土壤中丙酯草醚的殘留百分?jǐn)?shù));(；為起始時(shí)刻土壤中丙酯草醚的百分含量；k為丙酯草醚在土壤中的降解速率常數(shù)；t為培養(yǎng)時(shí)間(d)。)，其在3種土壤中的半減期分別52.1Od,20.23d和17.37d?根據(jù)我國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局有關(guān)規(guī)定，丙酯草醚在3種供試土壤中的半減期均處于低殘留農(nóng)藥的范疇，因而可認(rèn)為丙酯草醚是一種新型環(huán)境友好的低殘留農(nóng)藥。[0061]以14C-丙酯草醚為示蹤劑，將同位素示蹤技術(shù)與HPLC-MS/MS方法相結(jié)合，對(duì)14C-丙酯草醚在好氧土壤中的降解產(chǎn)物進(jìn)行鑒定，并利用預(yù)先合成的化合物標(biāo)準(zhǔn)品，對(duì)其進(jìn)行HPLC比對(duì)，同時(shí)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)品的一級(jí)，二級(jí)質(zhì)譜圖中的特征碎片，確證其主要產(chǎn)物有2-4，6-二甲氧基-2-嘧啶氧基)苯甲酸(降解產(chǎn)物II，一級(jí)和二級(jí)質(zhì)譜圖分別見(jiàn)圖6和圖7)，4-[2-(4，6_二甲氧基-2-嘧啶氧基)芐胺基]苯甲酸(降解產(chǎn)物III，一級(jí)和二級(jí)質(zhì)譜圖分別見(jiàn)圖8和圖9)，4-[2-(4，6_二甲氧基-2-嘧啶氧基)苯酰胺基]苯甲酸(降解產(chǎn)物IV，一級(jí)和二級(jí)質(zhì)譜圖分別見(jiàn)圖10和圖11)以及未知降解產(chǎn)物I(一級(jí)和二級(jí)質(zhì)譜圖分別見(jiàn)圖12和圖13)ο[0062]綜合運(yùn)用液體閃爍計(jì)數(shù)儀和HPLC技術(shù)聯(lián)用可獲丙酯草醚在3種好氧土壤中降解動(dòng)態(tài)，發(fā)現(xiàn):①具有放射性特征的降解物I在某堿性濱海鹽土的土壤中，可能更易通過(guò)形成結(jié)合殘留和礦化而消減；②降解物II是丙酯草醚好氧土壤中的最主要降解產(chǎn)物，在紅砂土中，降解物II隨時(shí)間遞增，而在濱海鹽土和黃松土中均于45d出現(xiàn)含量最大值，隨后遞減。在10d時(shí)，3種土壤中的降解物II的含量無(wú)顯著性差異；③紅砂土中降解物III隨時(shí)間遞增，而在濱海鹽土和黃松土中，均于20d到達(dá)含量峰值，由此可知，降解物II是降解物III的次級(jí)產(chǎn)物；④降解物IV在紅砂土中含量一直處于較低水平，各時(shí)間點(diǎn)的含量無(wú)顯著差異，而在濱海鹽土和黃松土中，0-20d時(shí)，降解物IV為主要降解產(chǎn)物，后隨著降解物II的大量生成而逐漸減少，因而判斷降解物IV也是降解物II的上游降解產(chǎn)物。【權(quán)利要求】1.一種土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，所述專用裝置包括二氧化碳過(guò)濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池，其特征在于:所述二氧化碳過(guò)濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池均由池體和池蓋構(gòu)成，且池蓋與池體密封配合；所述二氧化碳過(guò)濾池、水分維持池、降解發(fā)生池、堿性揮發(fā)物吸收池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池和二氧化碳吸收池依次通過(guò)貫穿池蓋并伸入池底的管路彼此連通，同時(shí)所述二氧化碳過(guò)濾池通過(guò)貫穿池蓋的管路與空氣連通，所述二氧化碳吸收池通過(guò)貫穿池蓋的管路收集氣體；所述二氧化碳過(guò)濾池內(nèi)裝有堿性水溶液，所述水分維持池內(nèi)裝有水，所述堿性揮發(fā)物吸收池內(nèi)裝有硫酸水溶液，所述揮發(fā)性有機(jī)物吸收池內(nèi)裝有無(wú)水乙二醇，所述二氧化碳吸收池內(nèi)裝有氫氧化鈉水溶液。2.如權(quán)利要求1所述土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，其特征在于所述二氧化碳過(guò)濾池由二氧化碳過(guò)濾池a和二氧化碳過(guò)濾池b串聯(lián)構(gòu)成。3.如權(quán)利要求2所述土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，其特征在于所述二氧化碳過(guò)濾池a和二氧化碳過(guò)濾池b內(nèi)均裝有氫氧化鈉水溶液。4.如權(quán)利要求3所述土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，其特征在于所述氫氧化鈉水溶液質(zhì)量濃度為I?16%，所述氫氧化鈉水溶液的裝液量為二氧化碳過(guò)濾池a或二氧化碳過(guò)濾池b容積的4?12%。5.如權(quán)利要求1所述土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，其特征在于所述堿性揮發(fā)物吸收池內(nèi)裝有質(zhì)量濃度4.9?19.6%的硫酸水溶液，所述硫酸水溶液的裝液量為堿性揮發(fā)物吸收池容積的4?8%。6.如權(quán)利要求1所述土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，其特征在于所述揮發(fā)性有機(jī)物吸收池內(nèi)裝有無(wú)水乙二醇，所述無(wú)水乙二醇的裝液量為揮發(fā)性有機(jī)物吸收池容積的2?10%。7.如權(quán)利要求1所述土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置，其特征在于所述二氧化碳吸收池由二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b串聯(lián)構(gòu)成，所述二氧化碳吸收池a和二氧化碳吸收池b均裝有質(zhì)量濃度I?16%的氫氧化鈉水溶液，所述氫氧化鈉水溶液的裝液量均為二氧化碳吸收池a或二氧化碳吸收池b容積的I?12%。8.一種利用權(quán)利要求1所述土壤中化學(xué)物質(zhì)降解示蹤專用裝置檢測(cè)土壤中化學(xué)物質(zhì)降解的方法，其特征在于所述方法為:(I)取新鮮的表層土，過(guò)2_篩，去除雜物，置于室內(nèi)通風(fēng)處風(fēng)干，再加水至土壤最大持水量的40%，置于室溫黑暗條件下預(yù)培養(yǎng)7至14天，獲得預(yù)培養(yǎng)后的土壤；向預(yù)培養(yǎng)后的土壤中加入14C標(biāo)記的待測(cè)化合物，混勻后加水至土壤最大持水量的60%，獲得預(yù)處理后的土壤混合物；(2)將預(yù)處理后的土壤混合物加入降解反應(yīng)池內(nèi)，室溫下避光放置，間隔1-25天從降解反應(yīng)池內(nèi)取樣，離心，獲得提取液和沉淀，檢測(cè)提取液中14C放射性活度及提取液中待測(cè)化合物降解后的結(jié)構(gòu)及組分含量，沉淀風(fēng)干后檢測(cè)14C放射性活度；同時(shí)分別檢測(cè)堿性揮發(fā)池和揮發(fā)性有機(jī)物吸收池內(nèi)14C放射性活度及二氧化碳吸收池內(nèi)140)2量；每次取樣之后更換堿性揮發(fā)池、揮發(fā)性有機(jī)物吸收池、二氧化碳吸收池內(nèi)溶液；分別以每次取樣的時(shí)間為橫坐標(biāo)，以每次取樣測(cè)定的14C放射性活度或14CO2量為縱坐標(biāo)制作待測(cè)化合物降解曲線，進(jìn)而獲得待測(cè)化合物的降解軌跡。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述待測(cè)化合物為丙酯草醚、哌蟲(chóng)啶、卡馬西平或撲熱息痛。10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述沉淀風(fēng)干后檢測(cè)14C放射性活度的方法為:將每次取樣的土壤樣品獲得的沉淀置于通風(fēng)櫥內(nèi)風(fēng)干，搗碎均勻后，稱取1.0g于生物氧化燃燒儀中，在900°C下燃燒4min，用15mL閃爍液吸收釋放出來(lái)的14CO2，用液體閃爍測(cè)量?jī)x14CO2含量，即獲得14C放射性活度?！疚臋n編號(hào)】G01N23/00GK104502365SQ201410653228【公開(kāi)日】2015年4月8日申請(qǐng)日期:2014年11月17日優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日【發(fā)明者】葉慶富,李菊英,張素芬申請(qǐng)人:浙江鼎清環(huán)境檢測(cè)技術(shù)有限公司