进行二恶英检测时样品的保存条件对检测结果有何影响
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二恶英是一类具有高毒性、持久性和生物累积性的有机污染物,其检测结果的准确性直接关系到环境风险评估与污染治理决策。然而,样品从采集到检测的保存环节常被忽视——温度波动、容器吸附、光解反应等因素,会通过影响二恶英的稳定性、挥发性及同系物组成,导致检测结果偏差。本文将系统分析各保存条件对二恶英检测的具体影响,为规范样品保存流程、提高检测准确性提供参考。
温度控制:二恶英稳定性的核心变量
温度是影响二恶英降解与挥发的关键因子。对于固体样品(如土壤、沉积物),二恶英虽因强吸附性暂存于颗粒中,但常温下好氧微生物会缓慢降解其结构——尤其是低氯代同系物,在25℃下30天内降解率可达15%以上。因此固体样品必须立即置于-20℃以下冷冻,且需避免反复冻融:冻融会破坏土壤颗粒的孔隙结构,释放出原本吸附的二恶英,同时冰晶破裂产生的细胞液会激活微生物,加速降解过程。
液体样品(如水、废水)中的二恶英主要结合在悬浮颗粒或溶解有机物上,常温下微生物会通过分解这些载体间接破坏二恶英。以城市废水为例,20℃下保存7天,二恶英总量可下降30%——因细菌分解了水中的腐殖质,连带分解了吸附的二恶英。因此水样需快速冷冻至-4℃以下(最优为-20℃),且容器需装满以减少头部空间:头部空间的空气会容纳挥发的低氯代二恶英,导致检测值偏低。
气体样品(如空气、废气)中的二恶英多附着在颗粒物上,温度升高会使颗粒物表面的二恶英挥发至气相——25℃下,附着在石英滤膜上的TCDD(四氯代二苯并二恶英)会在48小时内挥发10%以上。因此气体样品采集后需立即密封并置于4℃以下冷藏,避免温度波动导致的挥发损失。
容器材质:避免吸附与溶出的关键屏障
二恶英的脂溶性极强,容器材质的吸附性与化学惰性直接决定样品损失程度。塑料容器(如聚乙烯、聚丙烯)是常见“陷阱”:其分子结构中的非极性基团会强烈吸附脂溶性的二恶英,尤其是低氯代同系物——用未处理的PE瓶盛装水样,24小时内二恶英吸附率可达25%~40%,导致检测值严重偏低。即使是聚四氟乙烯(PTFE),虽吸附性弱,但成本较高,非特殊情况不推荐使用。
玻璃容器是更优选择,但需注意表面处理:普通玻璃的羟基(-OH)会通过氢键吸附二恶英,尤其是极性稍强的多氯代二苯并呋喃(PCDFs)。因此玻璃容器需经硅烷化处理——用二甲基二氯硅烷溶液浸泡,覆盖表面羟基,可将吸附率从15%降至2%以下。此外,玻璃容器的盖子需避免使用橡胶垫片:橡胶中的增塑剂会吸附二恶英,同时可能溶出有机物干扰检测。
不锈钢容器则需谨慎:其含有的铬、镍等金属离子会催化二恶英的分解反应——在有水分的情况下,金属离子会加速二恶英的脱氯过程,生成低毒性的低氯代产物,导致毒性当量(TEQ)计算偏差。因此不锈钢容器仅用于短期存放,且需确保干燥。
避光保存:抑制光解反应的必要措施
二恶英对紫外线(UV)极为敏感,光解是其重要降解途径。其苯环结构会吸收UV能量,发生脱氯反应——TCDD在254nm紫外线照射下,3小时内脱氯率可达30%,生成三氯或二氯代产物,不仅总量减少,同系物组成也会变化,直接影响毒性当量的计算(低氯代二恶英的TEF值更低)。
土壤样品若置于透明塑料瓶中暴露在阳光下,3天内TCDD含量会下降20%以上——光解作用会破坏其苯环结构。水样的光解风险更甚:透明玻璃瓶中的水样,UV会穿透瓶壁直达溶解有机物,分解其中的二恶英。因此需使用棕色玻璃瓶或用铝箔包裹容器,完全阻断光线。
气体样品的滤膜(如石英滤膜)也需避光:滤膜上的二恶英若暴露在光下,会因光解导致含量下降——即使是室内荧光灯,连续照射72小时也会使滤膜上的二恶英损失8%~12%。因此采集后的滤膜需立即装入避光铝箔袋,避免光解影响。
密封状态:防止挥发与交叉污染的防线
二恶英的蒸气压随氯代程度降低而升高,低氯代同系物(如2-3氯代)易挥发——密封不好的容器会导致这些组分流失。以空气样品为例,用未密封的玻璃罐保存滤膜,48小时内低氯代二恶英会挥发15%以上,导致检测值偏低。
交叉污染是另一大风险:若高浓度样品与低浓度样品置于同一环境,密封不严会导致挥发性二恶英扩散。比如一个高浓度土壤样品(TEQ=100pg/g)与一个低浓度水样(TEQ=1pg/L)放在同一冰箱,未密封的情况下,土壤中的挥发性二恶英会扩散至水样,使水样结果偏高3~5倍。
密封方式需针对性设计:固体样品用带螺旋盖的硅烷化玻璃瓶,盖子内衬PTFE垫片(避免橡胶垫片吸附);液体样品需装满容器,减少头部空间——头部空间每增加10%,挥发损失会增加5%~8%;气体样品用铝箔复合袋,密封后用热封口机封严,避免泄漏。
样品前处理与保存的联动:预处理方式影响保存效果
前处理是保存的“前置保障”,未正确预处理的样品,即使后续保存条件达标,也会因内在因素降解。比如水样:若未加固定剂(如硫酸调节pH<2),保存过程中细菌会大量繁殖,分解水中的有机物,连带分解二恶英——未加硫酸的水样,3天内二恶英降解率可达20%以上;而加硫酸后,pH<2的酸性环境会抑制90%以上的微生物活动,保存时间可延长至1个月。
土壤样品的脱水处理至关重要:土壤中的水分是微生物活动的载体,未脱水的土壤(水分含量>10%)在冷冻条件下,仍会有微弱的微生物降解——加无水硫酸钠脱水至恒重,可将水分含量降至1%以下,有效抑制降解。
提取液的保存也需注意:样品提取后的溶液(如正己烷提取液)需密封并置于-20℃冷冻,避免溶剂挥发和二恶英分解——溶剂挥发会导致浓度升高,而二恶英在溶剂中的稳定性随温度升高而降低,25℃下正己烷中的TCDD会在7天内分解5%以上。
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