专利名称：一种模拟植物积累空气中有机污染物的天然材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境过程的模拟材料的开发和应用，尤其一种模拟植物积累空 气中有机污染物的天然材料。
技术背景农产品安全问题己经引起了政府和社会的广泛关注。2006年，国家农业部 编制的《全国农产品质量安全检验检测体系建设规划》中特别强调建立农产品 质量安全检验检测体系的重要性，包括农产品生产(包括农业生态环境、农业 投入品)和农产品质量的安全监测和评价。良好的农业生态环境才可以生产出 健康的农产品。然而，日趋严重的大气污染问题，特别是持久性有机污染物污 染，使农产品中的有机污染物的残留浓度升高，对农产品安全特别是蔬菜水果 和粮食的安全构成严重威胁，影响农产品出口加工贸易和危害人群健康。因此， 准确预测和评价空气中有机污染对农产品的影响显得尤为重要，是农产品质量 的安全检验检测体系中的重要内容。植物角质层是植物接触、吸收、积累、迁移、转化环境中有机污染物的第 一道屏障，对有机污染物在环境-植物系统中的迁移转化和农产品的安全生产起 关键作用。有机污染物在植物角质层上的吸附作用及跨膜过程是非常典型的表 生行为，对多环芳烃(PAHs)等有机污染物的远距离输送、区域与全球循环、归 趋行为产生重要影响。植物种类繁多，不同种类的植物角质层在组成和性质方面都存在差异。角 质层的异质性使得不同种类的植物对有机污染物的吸收和积累是不同的，使得 相应的评价变得复杂而难以操作。因此需要寻找科学合理的模型材料评价植物 对有机污染物的吸收和积累。目前通常采用可提取的脂肪(soluble lipids)含量 来预测植物对有机污染物的积累状况，然而大量的研究表明，此方法预测的植 物对有机污染物的积累量远远低于实际情况。我们最近的研究发现，植物吸收 积累有机污染物的重要部位为角质层中的聚合脂肪(polymeric lipids)而不是可 提取性脂肪。至今未见植物积累空气中有机污染物的天然模拟材料的报道。本 发明专利旨在通过改性植物角质层，提取植物角质层中的聚合脂肪作为模型材 料来评价植物对有机污染物的积累。 发明内容本发明的目的是提供一种模拟植物积累空气中有机污染物的天然材料。模拟植物积累空气中有机污染物的天然材料包括如下步骤1) 用化学或生物酶解的方法分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛20 濯目；2) 用有机溶剂在50 7(TC下处理1-6小时，脱除植物角质层中的蜡质组分；3) 用1 6 mol/L的盐酸于IO(TC水浴处理3-6小时后，去除其中糖类组分， 过滤，用水洗至中性，干燥。所述的植物角质为植物叶面或果皮的角质。植物叶面角质为松针角质、冬青角质或茶叶角质。果皮角质为西红柿角质、苹果角质或青椒角质。化学方法为在2-4 g.U1的草酸和8-16 g丄—1的草酸铵溶液中，在40-90。C下搅拌5-24 h。生物 酶解方法为在pH值为2-4条件下，用质量百分比浓度分别为2-5%的果胶酶 和纤维素酶浸泡植物角质，酶解处理l-3天，分离植物角质层。果胶酶和纤维素 酶溶液的体积比例为1: 1-1:4。有机溶剂为氯仿、甲醇或它们的混合溶剂。本发明的主要成分是植物角质层中的聚合性脂肪，利用该材料可模拟植物 角质层吸收积累空气中有机污染物；该模拟材料容易实现再生循环使用。该模 拟材料可用作被动采样器，大范围地监测植物积累空气中有机污染物的情况， 评价有机污染物的区域迁移过程，纬度分布或不同海拔分布等等；同时，该模 拟材料可用于检控农产品吸收积累空气中有机污染物的情况，为科学评价由空 气中有机物污染引起的农产品安全问题。
具体实施方式
本发明旨在通过改性植物角质层，提取植物角质层中的聚合脂肪作为模拟 材料来评价植物对有机污染物的积累情况；同时评价天然模拟材料回收再生利用方法。 实施例1取西红柿角质层，在4g七"的草酸和16g丄"的草酸铵溶液中，在4(TC下搅 拌24h，分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛20目；用氯仿和甲醇的混 合溶剂在7(TC下处理2小时，脱除植物角质层中的蜡质组分；接着用6mol/L的 盐酸去除其中糖类组分，于10(TC水浴处理3小时后，过滤，用水洗至中性，干 燥后制成天然模型材料(主要组分为聚合脂肪)NMM-1。 实施例2苹果角质层，在4 g1/1的草酸和16 g丄'1的草酸铵溶液中，在4(TC下搅拌24 h，分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛20目；用氯仿和甲醇的混合溶 剂在70。C下处理2小时，脱除植物角质层中的蜡质组分；接着用6mol/L的盐酸 去除其中糖类组分，于10(TC水浴处理3小时后，过滤，用水洗至中性，干燥后 制成天然模型材料(主要组分为聚合脂肪)NMM-2。取西红柿角质层，在4g七"的草酸和16g七"的草酸铵溶液中，在9(TC下搅拌5h，分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛100目；用氯仿、甲醇或它们的混合溶剂在5(TC下处理6小时，脱除植物角质层中的蜡质组分；接着用3 mol/L的盐酸去除其中糖类组分，于10(TC水浴处理6小时后，过滤，用水洗至 中性，干燥后制成天然模型材料(主要组分为聚合脂肪)NMM-3。J 取苹果柿角质层，在4 g七"的草酸和16 g丄"的草酸铵溶液中，在9(TC下搅 拌5h，分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛100目；用氯仿、甲醇或它 们的混合溶剂在5(TC下处理6小时，脱除植物角质层中的蜡质组分；接着用3 mol/L的盐酸去除其中糖类组分，于10(TC水浴处理6小时后，过滤，用水洗至 中性，干燥后制成天然模型材料(主要组分为聚合脂肪)NMM-4。 实施例5取西红柿角质层，在2%的果胶酶和2%纤维素酶的作用下，其体积比为l: 1，控制pH2值下酶解3天，分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛20目； 用氯仿、甲醇或它们的混合溶剂在7(TC下处理2小时，脱除植物角质层中的蜡 质组分；接着用6mol/L的盐酸去除其中糖类组分，于IO(TC水浴处理3小时后， 过滤，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料(主要组分为聚合脂肪)NMM-5。 实施例6取西红柿角质层，在5%的果胶酶和5%纤维素酶的作用下，其体积比为l: 4，控制pH4值下酶解l天，分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛20目； 用氯仿、甲醇或它们的混合溶剂在7(TC下处理2小时，脱除植物角质层中的蜡 质组分；接着用6mol/L的盐酸去除其中糖类组分，于IO(TC水浴处理3小时后， 过滤，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料(主要组分为聚合脂肪)NMM-6。 实施例7取西红柿角质层，在5%的果胶酶和5%纤维素酶的作用下，其体积比为l: 1，控制pH 2值下酶解1天，分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛100 目；用氯仿、甲醇或它们的混合溶剂在5(TC下处理6小时，脱除植物角质层中 的蜡质组分；接着用3 mol/L的盐酸去除其中糖类组分，于10(TC水浴处理6小 时后，过滤，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料(主要组分为聚合脂肪) 雨M网7。 实施例8取苹果的角质层，在5%的果胶酶和5%纤维素酶的作用下，其体积比为l:1，控制pH 2值下酶解3天，分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛100 目；用氯仿和甲醇的混合溶剂在7(TC下处理6小时，脱除植物角质层中的蜡质 组分；接着用3 mol/L的盐酸去除其中糖类组分，于IO(TC水浴处理6小时后， 过滤，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料(主要组分为聚合脂肪)NMM-8。实施例9取松针角质层，在4g丄"的草酸和16g丄"的草酸铵溶液中，在4(TC下搅拌 24 h，分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛20目；用氯仿和甲醇的混合 溶剂在7(TC下处理2小时，脱除植物角质层中的蜡质组分；接着用6mol/L的盐 酸去除其中糖类组分，于10(TC水浴处理3小时后，过滤，用水洗至中性，干燥 后制成天然模型材料(主要组分为聚合脂肪)NMM-9。 实施例10取茶叶的角质层，在4g丄"的草酸和16g丄"的草酸铵溶液中，在90。C下搅 拌5h，分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛100目；用氯仿和甲醇的混 合溶剂在6(TC下处理6小时，脱除植物角质层中的蜡质组分；接着用3 mol/L 的盐酸去除其中糖类组分，于10(TC水浴处理6小时后，过滤，用水洗至中性， 干燥后制成天然模型材料(主要组分为聚合脂肪)NMM-IO。 实施例11取松针角质层，在2%的果胶酶和2%纤维素酶的作用下，其体积比为l: 1， 控制pH2值下酶解3天，分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛20目； 用氯仿、甲醇或它们的混合溶剂在7(TC下处理2小时，脱除植物角质层中的蜡 质组分；接着用6mol/L的盐酸去除其中糖类组分，于IO(TC水浴处理3小时后， 过滤，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料(主要组分为聚合脂肪) NMM-ll。 实施例12取冬青角质层，在5%的果胶酶和5%纤维素酶的作用下，其体积比为l: 4， 控制pH2值下酶解2天，分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛100目； 用氯仿、甲醇或它们的混合溶剂在5(TC下处理6小时，脱除植物角质层中的蜡 质组分；接着用3 mol/L的盐酸去除其中糖类组分，于IO(TC水浴处理6小时后， 过滤，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料(主要组分为聚合脂肪)NMM-12。 实施例13本例考察天然模拟材料的再生方法。将使用后的天然模拟材料NMM-1 NMM-12通过氯仿和甲醇的混合溶剂提取被积累的有机污染物，测定其浓度； 而解吸后的模型材料可重复利用。
权利要求
1.一种模拟植物积累空气中有机污染物的天然材料，其特征在于包括如下步骤1)用化学或生物酶解的方法分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛20～100目；2)用有机溶剂在50～70℃下处理1-6小时，脱除植物角质层中的蜡质组分；3)用1～6mol/L的盐酸于100℃水浴处理3-6小时后，去除其中糖类组分，过滤，用水洗至中性，干燥。
2. 根据权利要求1所述的一种模拟植物积累空气中有机污染物的天然材 料，其特征在于所述的植物角质为植物叶面或果皮的角质。
3. 根据权利要求2所述的一种模拟植物积累空气中有机污染物的天然材料， 其特征在于所述的植物叶面角质为松针角质、冬青角质或茶叶角质。
4. 根据权利要求2所述的一种模拟植物积累空气中有机污染物的天然材料， 其特征在于所述的果皮角质为西红柿角质、苹果角质或青椒角质。
5. 根据权利要求1所述的一种模拟植物积累空气中有机污染物的天然材 料，其特征在于所述的化学方法为在2-4 g丄—1的草酸和8-16 g丄—1的草酸铵溶 液中，在40-90。C下搅拌5-24h。
6. 根据权利要求1所述的一种模拟植物积累空气中有机污染物的天然材 料，其特征在于所述的生物酶解方法为在pH值为2-4条件下，用质量百分比 浓度分别为2-5%的果胶酶和纤维素酶浸泡植物角质，酶解处理1-3天，分离植 物角质层。
7. 根据权利要求6所述的一种模拟植物积累空气中有机污染物的天然材 料，其特征在于所述的果胶酶和纤维素酶溶液的体积比例为1: 1-1:4。
8. 根据权利要求1所述的一种模拟植物积累空气中有机污染物的天然材料， 其特征在于所述的有机溶剂为氯仿、甲醇或它们的混合溶剂。
全文摘要
本发明公开了一种模拟植物积累空气中有机污染物的天然材料，其制备方法如下1)利用化学或生物酶解的方法分离植物外表面的角质层，干燥粉碎，过筛20～100目；2)用有机溶剂在50～70℃下处理1-6小时，脱除植物角质层中的蜡质组分；3)用1～6mol/L的盐酸于100℃水浴处理3-6小时后，去除其中糖类组分，过滤，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料。该天然材料可做植物吸收积累空气中有机污染物特别是持久性有机污染物的模拟介质；吸附在模拟材料上的有机污染物可用有机溶剂萃取后，分析测定有机物的积累量，而解吸后的模拟材料可以循环使用。该模拟材料可用于研究大气环境中有机污染物的区域分布情况，以及评价积累于农产品中的有机污染物的健康风险。
文档编号B01J20/30GK101234334SQ20071015643
公开日2008年8月6日 申请日期2007年10月30日 优先权日2007年10月30日
发明者朱利中, 李云桂, 陈宝梁 申请人:浙江大学