五種典型有機(jī)紫外防曬劑的分析方法及其在污水處理廠水樣中含量研究

【摘要】：有機(jī)紫外防曬劑(Organic UV filters)是屬于藥品及個(gè)人護(hù)理用品(pharmaceuticals and personal care products, PPCPs)的一類(lèi)具有吸收紫外線作用的化妝品添加劑。由于防曬霜使用量和有機(jī)紫外防曬劑在防曬霜中的添加量的增加,使得該類(lèi)物質(zhì)越來(lái)越多的排放到環(huán)境中,因此這類(lèi)物質(zhì)對(duì)環(huán)境及生物體造成的危害引起了人們的重視。已有研究表明,常用有機(jī)紫外防曬劑胡莫柳酯(homosalate, HMS).甲氧基肉桂酸乙基己酯(ethylhexylmethoxycinnamate, EHMC)、二苯酮-3(benzophenone-3,BP-3)、4-甲基芐亞基樟腦(4-methylbenzylidene camphor,4-MBC)會(huì)對(duì)水生生物及哺乳動(dòng)物內(nèi)分泌系統(tǒng)造成一定影響。本課題選擇了用量較大且具有內(nèi)分泌干擾效應(yīng)的奧克立林(octocrylene, OC)、HMS、EHMC、BP-3以及4-MBC五種有機(jī)紫外防曬劑為研究對(duì)象,建立了固相萃取(solid phase extraction,SPE)-衍生化-氣相色譜/質(zhì)譜(gas chromatohraph-mass Spectrum, GC-MS)法檢測(cè)水樣中目標(biāo)物質(zhì)的分析方法,并使用該方法檢測(cè)目標(biāo)化合物在昆明市五座污水處理廠中含量分布,并考察了五座污水處理廠主要處理工藝對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的去除效率。 由于HMS、BP-3結(jié)構(gòu)中帶有羥基導(dǎo)致這兩個(gè)物質(zhì)不利于GC-MS檢測(cè),為改善GC-MS檢測(cè)這兩個(gè)物質(zhì)的效果,對(duì)HMS、BP-3進(jìn)行了衍生化反應(yīng)并優(yōu)化了反應(yīng)條件。研究結(jié)果表明,采用100μL衍生化試劑雙(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide, BSTFA),在100℃下反應(yīng)100min能夠?qū)MS、BP-3羥基進(jìn)行衍生化,衍生化反應(yīng)進(jìn)行完全,色譜圖上無(wú)本體物質(zhì)殘留,衍生化產(chǎn)物在24h內(nèi)較穩(wěn)定,在48h內(nèi)會(huì)發(fā)生一定程度的分解。對(duì)五種目標(biāo)物質(zhì)HMS、EHMC、BP-3、4-MBC、OC進(jìn)行SPE條件優(yōu)化,結(jié)果表明：調(diào)節(jié)水樣pH為3-5,使用Oasis HLB固相萃取柱對(duì)加標(biāo)水樣進(jìn)行固相萃取,使用乙酸乙酯：二氯甲烷(1：1,v:v)混合溶液作為洗脫液對(duì)水樣進(jìn)行萃取,目標(biāo)化合物回收率為80.21～95.15%,能夠滿(mǎn)足分析要求。對(duì)水樣前處理方法進(jìn)行方法學(xué)驗(yàn)證,加標(biāo)水樣中各目標(biāo)有機(jī)紫外防曬劑的平均回收率為87.85%～102.34%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD,n=3)在1.9%-4.8%之間。水樣中五種有機(jī)紫外防曬劑檢測(cè)限為0.5～1.2ng/L,定量限為1.4～4.0ng/L。 采集污水處理廠水樣進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果表明五種有機(jī)紫外防曬劑在污水處理廠進(jìn)出水中均有檢出,檢出率為100%,五種物質(zhì)HMS、EHMC、BP-3、4-MBC和OC在各廠進(jìn)水中濃度分別為327.14～384.92ng/L、1827.36～2001.34ng/L、106.34～129.91ng/L、389.67～458.34ng/L和341.75～363.93ng/L;在出水中濃度分別為：48.51～63.78ng/L、114.05～174.99ng/L、42.28～53.57ng/L、63.34～54.98ng/L和51.53～61.18ng/L。五座污水處理廠中,第四污水處理廠采用ICEAS二級(jí)生化處理工藝對(duì)目標(biāo)有機(jī)紫外防曬劑的去除率最高為86.3%-53.6%；深度處理工藝方面,除第四污水處理廠采用臭氧消毒對(duì)目標(biāo)物質(zhì)去除率較差之外,其余各廠采用紫外消毒對(duì)目標(biāo)有機(jī)紫外防曬劑去除率較高,為76.8%-28.4%。五座污水處理廠對(duì)目標(biāo)有機(jī)紫外防曬劑總?cè)コ蕿?4.0%-58.76%,表明污水處理廠對(duì)目標(biāo)有機(jī)紫外防曬劑去除效果較好。但由于出水中有機(jī)紫外防曬劑濃度偏高,這些物質(zhì)隨出水排入環(huán)境水體中會(huì)造成一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。 【關(guān)鍵詞】：有機(jī)紫外防曬劑 衍生化 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用 污水處理廠 去除率
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：X832;X703
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 插圖和附表清單12-14
• 縮略詞表14-16
• 第一章 緒論16-22
• 1.1 課題背景及意義16-17
• 1.2 研究目的和意義17-18
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線18-19
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容18
• 1.3.2 技術(shù)路線18-19
• 1.4 課題來(lái)源19-20
• 1.5 創(chuàng)新點(diǎn)20-22
• 第二章 文獻(xiàn)綜述22-38
• 2.1 有機(jī)紫外防曬劑概述22
• 2.2 有機(jī)紫外防曬劑結(jié)構(gòu)及其分類(lèi)22-25
• 2.3 有機(jī)紫外防曬劑的危害25-26
• 2.4 有機(jī)紫外防曬劑進(jìn)入自然水體的途徑及其在環(huán)境中的分布情況26-30
• 2.4.1 有機(jī)紫外防曬劑進(jìn)入水體途徑26-27
• 2.4.2 有機(jī)紫外防曬劑在環(huán)境中分布情況27-30
• 2.5 有機(jī)紫外防曬劑分析方法研究進(jìn)展30-38
• 2.5.1 前處理方法31-34
• 2.5.2 儀器分析技術(shù)34-38
• 第三章 材料與方法38-44
• 3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備38-39
• 3.2 實(shí)驗(yàn)試劑和標(biāo)準(zhǔn)品39-40
• 3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)品及衍生化試劑39-40
• 3.2.2 有機(jī)溶劑40
• 3.2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制40
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法40-44
• 3.3.1 樣品的采集和保存40-41
• 3.3.2 樣品前處理41
• 3.3.3 HMS、BP-3衍生化41
• 3.3.4 GC-MS分析條件41-42
• 3.3.5 分析方法42-44
• 第四章 結(jié)果與討論44-60
• 4.1 HMS和BP-3羥基衍生化研究44-54
• 4.1.1 未衍生化實(shí)驗(yàn)對(duì)比44-47
• 4.1.2 衍生化試劑優(yōu)化47-49
• 4.1.3 衍生化試劑用量?jī)?yōu)化49-50
• 4.1.4 衍生化反應(yīng)時(shí)間優(yōu)化50-51
• 4.1.5 衍生化反應(yīng)溫度優(yōu)化51-52
• 4.1.6 衍生化產(chǎn)物穩(wěn)定性52-53
• 4.1.7 相關(guān)系數(shù)、線性范圍、檢出限和定量限53-54
• 4.2 水樣前處理方法優(yōu)化54-57
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)方法54
• 4.2.2 固相萃取柱優(yōu)化54-55
• 4.2.3 洗脫溶劑優(yōu)化55-56
• 4.2.4 水樣pH優(yōu)化56-57
• 4.3 方法學(xué)驗(yàn)證57-58
• 4.4 小結(jié)58-60
• 第五章 昆明市污水處理廠中五種典型有機(jī)紫外防曬劑含量及典型污水處理工藝對(duì)其去除研究60-72
• 5.1 昆明市主城區(qū)污水處理廠概況60-63
• 5.1.1 各廠基本情況簡(jiǎn)介60-61
• 5.1.2 污水廠工藝及采樣點(diǎn)位61-63
• 5.2 樣品采集、處理與分析63
• 5.3 污水處理廠進(jìn)出水中五種典型有機(jī)紫外防曬劑含量分布狀況63-66
• 5.3.1 各廠進(jìn)水中有機(jī)紫外防曬劑含量分析63-65
• 5.3.2 各廠出水中有機(jī)紫外防曬劑含量分析65-66
• 5.4 各廠不同二級(jí)生化處理工藝及深度處理工藝對(duì)有機(jī)紫外防曬劑去除效率分析66-69
• 5.4.1 二級(jí)生化處理工藝對(duì)有機(jī)紫外防曬劑去除率對(duì)比66-68
• 5.4.2 深度處理工藝對(duì)有機(jī)紫外防曬劑去除率對(duì)比68-69
• 5.5 污水處理廠對(duì)有機(jī)紫外防曬劑總?cè)コ?/span>69-70
• 5.6 小結(jié)70-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 結(jié)論72-73
• 6.2 展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-84
• 附錄A 攻讀碩士期間發(fā)表論文目錄84

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