[发明专利]基于沸石咪唑酯骨架结构材料复合六方氮化硼预测沉积物中硝基多环芳烃生物有效性的方法

说明书

本发明公开了基于沸石咪唑酯骨架结构材料复合六方氮化硼预测沉积物中硝基多环芳烃生物有效性的方法，包括：制备h‑BN材料；制备复合材料ZIF‑8/h‑BN；制备纤维；ZIF‑8/h‑BN应用于沉积物中NPAHs生物有效性预测。首次制备沸石咪唑酯骨架结构材料复合六方氮化硼(ZIF‑8/h‑BN)，利用物理涂覆技术制备SPME纤维，并结合微耗损‑固相微萃取技术(nd‑SPME)预测沉积物中硝基多环芳烃的生物有效性。该预测方法准确、高效。

技术领域

本发明涉及环保新材料，特别涉及基于沸石咪唑酯骨架结构材料复合六方氮化硼预测沉积物中硝基多环芳烃生物有效性的方法。

背景技术

疏水性有机物(Hydrophobic origanic compounds，HOCs)由于在环境中难以降解并且能被生物积累，因此广泛存在于土壤或沉积物等环境介质。目前，沉积物中的HOCs对环境的生态风险已成为关注的焦点，大量报告研究了HOCs在沉积物中的迁移转化规律及其被生物体吸收的可能性和潜在危害。HOCs的生物毒性效应并非直接与环境中污染物的实际浓度有关，而是与能够被生物利用的部分密切相关。当用生物可利用部分的浓度代替环境中污染物的实际浓度，风险评估会更加准确。过去关于沉积物中风险评价通常是采用耗尽式的溶剂萃取来得到沉积物中污染物的浓度，但沉积物中污染物的浓度并不能代表生物体的暴露水平，而导致毒性风险偏高，所以引入生物有效性的概念对于科学评估沉积物中的生态风险具有重大意义。

生物有效性的评价方法有温和溶剂萃取法、Tenax萃取法、微耗损-固相微萃取法(nd-SPME)等。温和溶剂萃取法被广泛用于评估HOCs在固体基质中的生物有效性。温和溶剂萃取法主要是向沉积物或土壤样品中添加溶剂或溶剂与水的混合物，萃取一段时间后，分析萃取到溶剂中的HOCs。温和溶剂萃取法虽然具有简单实用的优点，但对溶剂的选择、操作条件(土壤类型、水土比、萃取时间等)的依赖性使其具有一定的局限性。Tenax-TA是基于2，6-二苯基呋喃、具有多孔结构、比表面积大且对HOCs具有高亲和力的多孔型聚合物，通过加入Tenax-TA吸附剂来吸附快速解吸下来的污染物，但通常平衡时间较长。微耗损-固相微萃取技术(nd-SPME)是一种基于热力学理论的被动采样方法，孔隙水中自由溶解态的HOCs从化学势较高的基质向化学势较低的纤维上自由扩散，当达到热力学平衡时，HOCs在环境基质和纤维之间达到平衡。Nd-SPME技术评估生物有效性的优点是：(1)涂层厚度薄，能够缩短平衡时间；(2)涂层具有较大的比表面积和较大的孔体积，具有更好的富集效果；(3)萃取过程简单。鉴于以上优点，nd-SPME被广泛应用于生物有效性的研究工作。

硝基多环芳烃作为多环芳烃的衍生物，具有致癌、致畸、致突变的效应，由于各种人为活动或自然因素产生的NPAHs污染范围和污染水平持续增加，从而危害水环境生态系统。沉积物是水环境中NPAHs的汇，通过大气沉降、地表径流等途径将大气和土壤环境中的NPAHs持续输入至水环境中，大部分NPAHs吸附在悬浮颗粒物上，在重力沉降等理化作用下富集到沉积物中，是一类重要的HOCs。目前还未有评估沉积物中NPAHs的报道，但是关于母体多环芳烃的生态有效性研究已有大量研究。例如，有研究中采用环糊精(Cyclodextrin，CD)预测蚯蚓对菲的积累能力，但是相关性较差(R²＝0.07)，主要是因为该方法仅振荡无法将可交换态的污染物全部转移出来。某些低溶解性的HOCs会影响化合物的溶解程度，导致其生物有效性可能会被低估。Tenax连续萃取的结果与生物累积实验结果具有很好的相关性，但是所需的平衡时间较长。而微耗损-固相微萃取则能较好的克服这些缺点。