專利名稱：一種土壤色譜柱裝填方法
技術領域：
本發明涉及一種土壤色譜柱裝填方法，特別是一種用于有機污染物吸附/解吸測定及有機碳分配系數(Koc)預測的土壤色譜柱裝柱方法。
背景技術：
由于污染物直接危害人類的健康和破壞生態環境，人們高度重視污染物在環境中的遷移轉化、吸附/解吸等行為。而吸附/解吸是決定污染物環境行為關鍵因素之一。研究污染物的吸附/解吸對于污染控制和污染修復及相關機理研究都是至觀重要的環節，特別是對于溶解度較低的持久性有機污染物和廣泛存在的農藥等面源污染物是十分必要的。
目前，環境科學和土壤科學研究中普遍使用的土壤柱裝填方法一般包括取原狀土直接捆綁成原狀土柱和分層采集土壤并按土壤容重分層裝填的方法。這樣裝填的土壤柱一般柱徑較大，其優點是可用于模擬實際的土壤環境條件，但用于研究污染物環境行為需要消耗較多的試劑，而且實驗周期長，柱子間變異較大，尤其是管壁效應很難克服。這種土壤柱主要用于污染物遷移、吸附解吸和轉化的實際研究和測定，不具備對污染物環境行為進行預測的功能。然而，很多污染物的環境行為是很難直接測定的或客觀上不具備獲得實測結果的條件(如時間、土壤與試劑的缺乏等)，要求能通過某種方法預測污染物的環境行為或提供某些參數。
發明內容
為了克服現有土壤柱面臨的挑戰，本發明提供了一種土壤色譜柱裝柱方法，用于土壤學研究、污染物吸附/解吸行為研究和快速測定Koc等可廣泛適用的土壤色譜柱。
為了達到上述目的，本發明的技術方案是一種土壤色譜柱裝填方法，一填充柱，由0-60％重量的60-80目的擔體(硅藻土)和40-100％重量的60-80目的土壤(或腐殖酸)分次裝填而成；上述的裝填方法為干法裝填法，裝填前，填料按配比充分混勻；土壤色譜柱的裝填密度因土壤機械組成和土壤容重而不同；其次將預定的填料按每次裝填一定的長度分成若干等份，也可以將欲裝填的色譜柱加長到適當長度，使每次裝填量和裝填高度一致，采用液壓裝填系統將定量的填料裝填到預定高度的色譜柱中，裝填后去掉加長部分，以保證每部分裝填的壓力和質量一致。
上述裝填后土壤柱的堆密度為0.8-1.81g/cm3，純水為流動相時柱壓保持在1000-4000psi；上述的填充柱，采用5-15cm的不銹鋼填充柱，柱徑4.6-10mm。
本發明的優點及效果1.本發明提供了一種土壤色譜柱裝柱方法，是一種用于土壤學研究、污染物吸附/解吸行為研究和快速測定Koc等廣泛適用的土壤色譜柱技術，該土壤色譜柱不僅具有傳統色譜柱的特點，而且可以被用于液相色譜系統中，通過污染物在土壤柱上的保留預測污染物的環境行為(如有機碳分配系數)。本裝填方法采用控制裝填體積的方法進行裝填。保證柱床土壤在不干燥狀態下，土壤液相色譜柱的使用壽命一般在1年以上。土壤柱液相色譜系統可以為污染物環境行為研究提供可靠的工具，來源于土壤柱的色譜保留因子與Koc的相關明顯好于HPLC，通過土壤柱預測的Koc較高效液相色譜法(HPLC)具有更好的精度。
2.由該方法裝填而成的土壤色譜柱可實現在線檢測，并具有檢測快速、準確的優點。
圖1采用本發明的方法制成的土壤色譜柱所測定的一種農藥的土壤柱色譜圖。
具體實施例方式
實施例1裝填不銹鋼填充柱1填充柱規格4.6mm×50mm填料為由60％重量的60-80目的擔體硅藻土和40％重量的60-80目的土壤顆粒；將預定的填料按每次裝填8mm長度分成若干等份，將欲裝填的色譜柱加長到適當長度，即將50mm柱加長到56mm，裝填7次。
裝填前，填料按配比充分混勻；采用液壓裝填系統將定量的填料裝填到預定高度的色譜柱中，裝填后去掉加長部分6mm，以保證每部分裝填的壓力和質量一致。
土壤柱的堆密度為0.8-1.81g/cm3，純水為流動相時柱壓保持在1000-4000psi。
實施例2裝填不銹鋼填充柱2填充柱規格6mm×72mm填料為由30％重量的60-80目的擔體硅藻土和70％重量的60-80目的土壤顆粒；將預定的填料按每次裝填9mm長度分成若干等份，裝填8次。
裝填前，填料按配比充分混勻；采用液壓裝填系統將定量的填料裝填到預定高度的色譜柱中。
土壤柱的堆密度為0.8-1.81g/cm3，純水為流動相時柱壓保持在1000-4000psi。
實施例3裝填不銹鋼填充柱3填充柱規格10mm×100mm填料為由100％重量的60-80目的土壤顆粒；將預定的填料按每次裝填8mm長度分成若干等份，將欲裝填的色譜柱加長到適當長度，即將100mm柱加長到104mm，裝填13次。
裝填前，填料按配比充分混勻；采用液壓裝填系統將定量的填料裝填到預定高度的色譜柱中，裝填后去掉加長部分4mm，以保證每部分裝填的壓力和質量一致。
土壤柱的堆密度為0.8-1.81g/cm3，純水為流動相時柱壓保持在純水為流動相時柱壓保持在1000-4000psi。
實施例4裝填不銹鋼填充柱4填充柱規格10mm×100mm填充土壤3.008g硅藻土和4.512g歐洲標準土4(EUROSOIL 4)
填充方法同實施例3土壤柱的堆密度為0.96g/cm3，純水為流動相時柱壓保持在純水為流動相時柱壓保持在1000-4000psi。
實施例5裝填不銹鋼填充柱5填充柱規格5mm×50mm填充土壤1.016g 60-80目的歐洲標準土壤3(占80％重量)和0.254g60-80目的硅藻土(占20％重量)將預定的填料按每次裝填8mm長度分成若干等份，將欲裝填的色譜柱加長到適當長度，即將50mm柱加長到56mm，裝填7次。
裝填前，填料按配比充分混勻；采用液壓裝填系統將定量的填料裝填到預定高度的色譜柱中，裝填后去掉加長部分6mm，以保證每部分裝填的壓力和質量一致。
土壤柱的堆密度為1.30g/cm3，純水為流動相時柱壓保持在純水為流動相時柱壓保持在1000-4000psi。
實施例6裝填不銹鋼填充柱6填充柱規格5mm×50mm填充土壤0.512g硅藻土和0.768g歐洲標準土1(EUROSOIL 1)裝填方法同實施例5。
土壤柱的堆密度為1.31g/cm3，純水為流動相時柱壓保持在純水為流動相時柱壓保持在1000-4000psi。
實施例7裝填不銹鋼填充柱7
填充柱規格5mm×50mm填充土壤0.528g硅藻土和0.792g歐洲標準土5(EUROSOIL 5)裝填方法司實施例5。
土壤柱的堆密度為1.35g/cm3，純水為流動相時柱壓保持在純水為流動相時柱壓保持在1000-4000psi。
實施例8裝填不銹鋼填充柱8填充柱規格5mm×50mm填充土壤0.475g硅藻土和0.475g腐殖酸。
填料方法同實施例5。
土壤柱的堆密度為0.87g/cm3，純水為流動相時柱壓保持在純水為流動相時柱壓保持在1000-4000psi。
實施例9裝填不銹鋼填充柱9填充柱規格10mm×50mm填充土壤5.82g歐洲標準土2(EUROSOIL 2)填料方法同實施例5。
土壤柱的堆密度為1.48g/cm3，純水為流動相時柱壓保持在純水為流動相時柱壓保持在1000-4000psi。
本發明所提供的土壤色譜柱的重復性和穩定性與土壤柱的裝填質量存在密切關系。此外，裝填好的土壤柱需要使用Mill-Q水長時間老化外，必要時還需要使用甲醇老化。現有的研究表明，甲醇老化土壤柱對實驗結果影響極小，可以忽略不計(Environ.Sci.Technol.1985，19975-979)。另外，每次實驗后，應用甲醇沖洗土壤色譜柱30min以上，然后用相應的流動相平衡后方可使用。土壤柱液相色譜測定的8種農藥5次進樣保留時間的最大標準殘差小于1.1％，8種農藥在兩根柱子上保留時間的相對誤差小于5.8％。
實施例10 實施4所制作的土壤柱液相色譜柱測定的一種農藥的典型色譜圖。如圖1所示，被測化合物的色譜圖。
儀器操作參數為填充土壤1.016g 60-80目的EUROSOIL 3#標準土壤和0.254g60-80目的硅藻土色譜柱規格5mm×50mm流動相Milli-Q超純水流速0.2ml/min柱溫30℃色譜泵兩臺Waters 515泵檢測器Waters 2487紫外檢測器靈敏度AUF＝1.000檢測使用被測化合物的最大吸收波長。
權利要求
1.一種土壤色譜柱裝填方法，其特征在于一填充柱，由0-60％重量的60-80目的擔體和40-100％重量的60-80目的土壤或腐殖酸分次裝填而成。
2.如權利要求1所述的裝填方法，其特征在于將預定的填料按每次裝填一定的長度分成若干等份，也可以將欲裝填的色譜柱加長到適當長度，使每次裝填量和裝填高度一致，采用液壓裝填系統將定量的填料裝填到預定高度的色譜柱中，裝填后去掉加長部分，以保證每部分裝填的壓力和質量一致。
3.如權利要求1所述的裝填方法，其特征在于裝填后土壤柱的堆密度為0.8-1.81g/cm3。
4.如權利要求1所述的裝填方法，其特征在于純水為流動相時柱壓保持在1000-4000psi。
5.如權利要求1所述的裝填方法，其特征在于采用5-15cm的不銹鋼填充柱，柱徑4.6-10mm。
全文摘要
本發明公開了一種土壤色譜柱的裝填方法，采用5－15cm的不銹鋼填充柱，柱徑4.6－10mm，土壤液相色譜柱由0－60％重量的60－80目的擔體(硅藻土)和40－100％重量的60－80目的土壤分次裝填而成，裝填后土壤柱的堆密度為0.8－1.81g/cm
文檔編號G01N30/00GK1465975SQ02132530
公開日2004年1月7日 申請日期2002年7月4日 優先權日2002年7月4日
發明者梁鑫淼, 張青, 倪余文, 陳吉平, 許峰, 王偉敏, 蘇凡 申請人:中國科學院大連化學物理研究所