合作研究｜岛津GCMS助力高原填埋场释放的增塑剂研究
导读
邻苯二甲酸酯（PAEs）是一类常用的塑化剂，随着工业生产与塑料制品的使用，进入环境并分布在各类环境基质中，目前学术界关于PAEs的特定区域内释放和传输机理研究较为缺乏。近日，中国地质大学（北京）的李俊副教授及其团队与岛津分析中心尹戈博士合作，使用岛津GCMS-QP2020 NX分析了青藏高原垃圾堆填埋场周围PAEs（邻苯二甲酸酯）的空间分布，并揭示了不同粒径土壤对PAEs的吸附和解析特征。研究成果发表于“Science of the Total Environment”期刊（IF=7.963）。
课题背景
垃圾填埋场
邻苯二甲酸酯作为一种环境雌激素，会干扰人体内分泌系统——对于女性，会扰乱雌激素的代谢；对于男性，则可能造成低雄或雌化。此外，人体过多暴露PAEs还与众多疾病（如肥胖、糖尿病、甲状腺癌等）相关联。拉萨垃圾堆填埋场——作为该地区主要的有机污染物释放源，是一个考察PAEs在高原区域内环境行为的理想场所。
分析利器
研究团队使用岛津GCMS-QP2020 NX测定了垃圾填埋场土壤中的12种PAEs。
Smart SIM数据库用于PAEs检测
岛津Smart SIM数据库，可将已经优化好的PAEs方法参数登记在数据库中，无需进行复杂设置，利用保留时间或保留指数功能，即可自动创建最佳仪器分析方法。
图1. 岛津邻苯二甲酸酯Smart SIM数据库
成果概述
本论文研究了西藏拉萨垃圾填埋场不同距离采集的不同粒径土壤中12种PAEs的含量。黏土（<2 µm）、粉粒（2-63 µm）和砂粒（65-250 µm）的平均浓度分别为4.20、2.99和4.02 µg/g。邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DEHP）是最主要的邻苯二甲酸酯类污染物，其次是邻苯二甲酸二丁酯（DnBP）、邻苯二甲酸二异丁酯（DiBP）和邻苯二甲酸二甲酯（DMP）。PAEs的浓度和我国其它地区废弃物处置点相当，但显著低于某些电子废弃物处置点。三种粒径土壤中PAEs不同的空间分布暗示了污染物最初被吸附到垃圾填埋场的土壤层。
图2. 三种粒径土壤的空间分布规律
通过拟合，研究认为高斯空气污染模型和波尔兹曼方程可以分别较好的描述黏土和粉粒的迁移规律，而砂粒中PAEs的分布主要遵循坡下汇聚的规律，从垃圾场向远处呈现增加趋势，表现出砂粒沿垂直梯度向坡下的风成输运。
图3. 利用高斯空气污染模型和波尔兹曼方程拟合黏土和粉粒中PAEs的迁移规律
图4. 砂粒组分中PAE浓度沿坡下迁移示意图
图片来源：Wang et al, 2022, Science of the Toal Environment
通过比较土壤清单并使用Level III的逸度模型，发现DEHP在深层土壤中的半衰期较长(~24000 h)，而在表层土壤中的半衰期较短(~5500 h)。后续的研究可以考察其它类型的PAEs在深层土壤中的半衰期，以评估对当地环境的潜在危害。
专家声音
李俊副教授表示环境调研类的课题是一个涉及多学科交差的领域，这其中仪器分析是后续工作的基础。由于土壤基质比较复杂，既对仪器日常工作的稳定性和耐用性有较高的要求，同时大量的实际样品分析需要不定期的对仪器关键部位（如进样口）进行维护。岛津GCMS的EI离子源抗污染能力较好。此外，在维护进样口的时候，软件自带的“Easy sTop功能”可通过向导式的界面，在不关机的情况下，指导操作者更换衬管和切割色谱柱，操作非常便捷。当色谱柱切割、目标物保留时间漂移之后，岛津特有的正构烷烃校准保留时间功能，可以一键点击自动校准方法中目标物和内标的保留时间，减少人为识别可能的失误。综上，通过GCMS-QP2020 NX获得的优良数据为后续的统计分析、模型模拟提供了强有力的支撑。
图5. 李俊副教授和岛津GCMS-QP2020 NX合影