专利名称：一种土壤色谱柱装填方法
技术领域：
本发明涉及一种土壤色谱柱装填方法，特别是一种用于有机污染物吸附/解吸测定及有机碳分配系数(Koc)预测的土壤色谱柱装柱方法。
背景技术：
由于污染物直接危害人类的健康和破坏生态环境，人们高度重视污染物在环境中的迁移转化、吸附/解吸等行为。而吸附/解吸是决定污染物环境行为关键因素之一。研究污染物的吸附/解吸对于污染控制和污染修复及相关机理研究都是至观重要的环节，特别是对于溶解度较低的持久性有机污染物和广泛存在的农药等面源污染物是十分必要的。
目前，环境科学和土壤科学研究中普遍使用的土壤柱装填方法一般包括取原状土直接捆绑成原状土柱和分层采集土壤并按土壤容重分层装填的方法。这样装填的土壤柱一般柱径较大，其优点是可用于模拟实际的土壤环境条件，但用于研究污染物环境行为需要消耗较多的试剂，而且实验周期长，柱子间变异较大，尤其是管壁效应很难克服。这种土壤柱主要用于污染物迁移、吸附解吸和转化的实际研究和测定，不具备对污染物环境行为进行预测的功能。然而，很多污染物的环境行为是很难直接测定的或客观上不具备获得实测结果的条件(如时间、土壤与试剂的缺乏等)，要求能通过某种方法预测污染物的环境行为或提供某些参数。
发明内容
为了克服现有土壤柱面临的挑战，本发明提供了一种土壤色谱柱装柱方法，用于土壤学研究、污染物吸附/解吸行为研究和快速测定Koc等可广泛适用的土壤色谱柱。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是一种土壤色谱柱装填方法，一填充柱，由0-60％重量的60-80目的担体(硅藻土)和40-100％重量的60-80目的土壤(或腐殖酸)分次装填而成；上述的装填方法为干法装填法，装填前，填料按配比充分混匀；土壤色谱柱的装填密度因土壤机械组成和土壤容重而不同；其次将预定的填料按每次装填一定的长度分成若干等份，也可以将欲装填的色谱柱加长到适当长度，使每次装填量和装填高度一致，采用液压装填系统将定量的填料装填到预定高度的色谱柱中，装填后去掉加长部分，以保证每部分装填的压力和质量一致。
上述装填后土壤柱的堆密度为0.8-1.81g/cm3，纯水为流动相时柱压保持在1000-4000psi；上述的填充柱，采用5-15cm的不锈钢填充柱，柱径4.6-10mm。
本发明的优点及效果1.本发明提供了一种土壤色谱柱装柱方法，是一种用于土壤学研究、污染物吸附/解吸行为研究和快速测定Koc等广泛适用的土壤色谱柱技术，该土壤色谱柱不仅具有传统色谱柱的特点，而且可以被用于液相色谱系统中，通过污染物在土壤柱上的保留预测污染物的环境行为(如有机碳分配系数)。本装填方法采用控制装填体积的方法进行装填。保证柱床土壤在不干燥状态下，土壤液相色谱柱的使用寿命一般在1年以上。土壤柱液相色谱系统可以为污染物环境行为研究提供可靠的工具，来源于土壤柱的色谱保留因子与Koc的相关明显好于HPLC，通过土壤柱预测的Koc较高效液相色谱法(HPLC)具有更好的精度。
2.由该方法装填而成的土壤色谱柱可实现在线检测，并具有检测快速、准确的优点。
图1采用本发明的方法制成的土壤色谱柱所测定的一种农药的土壤柱色谱图。
具体实施例方式
实施例1装填不锈钢填充柱1填充柱规格4.6mm×50mm填料为由60％重量的60-80目的担体硅藻土和40％重量的60-80目的土壤颗粒；将预定的填料按每次装填8mm长度分成若干等份，将欲装填的色谱柱加长到适当长度，即将50mm柱加长到56mm，装填7次。
装填前，填料按配比充分混匀；采用液压装填系统将定量的填料装填到预定高度的色谱柱中，装填后去掉加长部分6mm，以保证每部分装填的压力和质量一致。
土壤柱的堆密度为0.8-1.81g/cm3，纯水为流动相时柱压保持在1000-4000psi。
实施例2装填不锈钢填充柱2填充柱规格6mm×72mm填料为由30％重量的60-80目的担体硅藻土和70％重量的60-80目的土壤颗粒；将预定的填料按每次装填9mm长度分成若干等份，装填8次。
装填前，填料按配比充分混匀；采用液压装填系统将定量的填料装填到预定高度的色谱柱中。
土壤柱的堆密度为0.8-1.81g/cm3，纯水为流动相时柱压保持在1000-4000psi。
实施例3装填不锈钢填充柱3填充柱规格10mm×100mm填料为由100％重量的60-80目的土壤颗粒；将预定的填料按每次装填8mm长度分成若干等份，将欲装填的色谱柱加长到适当长度，即将100mm柱加长到104mm，装填13次。
装填前，填料按配比充分混匀；采用液压装填系统将定量的填料装填到预定高度的色谱柱中，装填后去掉加长部分4mm，以保证每部分装填的压力和质量一致。
土壤柱的堆密度为0.8-1.81g/cm3，纯水为流动相时柱压保持在纯水为流动相时柱压保持在1000-4000psi。
实施例4装填不锈钢填充柱4填充柱规格10mm×100mm填充土壤3.008g硅藻土和4.512g欧洲标准土4(EUROSOIL 4)
填充方法同实施例3土壤柱的堆密度为0.96g/cm3，纯水为流动相时柱压保持在纯水为流动相时柱压保持在1000-4000psi。
实施例5装填不锈钢填充柱5填充柱规格5mm×50mm填充土壤1.016g 60-80目的欧洲标准土壤3(占80％重量)和0.254g60-80目的硅藻土(占20％重量)将预定的填料按每次装填8mm长度分成若干等份，将欲装填的色谱柱加长到适当长度，即将50mm柱加长到56mm，装填7次。
装填前，填料按配比充分混匀；采用液压装填系统将定量的填料装填到预定高度的色谱柱中，装填后去掉加长部分6mm，以保证每部分装填的压力和质量一致。
土壤柱的堆密度为1.30g/cm3，纯水为流动相时柱压保持在纯水为流动相时柱压保持在1000-4000psi。
实施例6装填不锈钢填充柱6填充柱规格5mm×50mm填充土壤0.512g硅藻土和0.768g欧洲标准土1(EUROSOIL 1)装填方法同实施例5。
土壤柱的堆密度为1.31g/cm3，纯水为流动相时柱压保持在纯水为流动相时柱压保持在1000-4000psi。
实施例7装填不锈钢填充柱7
填充柱规格5mm×50mm填充土壤0.528g硅藻土和0.792g欧洲标准土5(EUROSOIL 5)装填方法司实施例5。
土壤柱的堆密度为1.35g/cm3，纯水为流动相时柱压保持在纯水为流动相时柱压保持在1000-4000psi。
实施例8装填不锈钢填充柱8填充柱规格5mm×50mm填充土壤0.475g硅藻土和0.475g腐殖酸。
填料方法同实施例5。
土壤柱的堆密度为0.87g/cm3，纯水为流动相时柱压保持在纯水为流动相时柱压保持在1000-4000psi。
实施例9装填不锈钢填充柱9填充柱规格10mm×50mm填充土壤5.82g欧洲标准土2(EUROSOIL 2)填料方法同实施例5。
土壤柱的堆密度为1.48g/cm3，纯水为流动相时柱压保持在纯水为流动相时柱压保持在1000-4000psi。
本发明所提供的土壤色谱柱的重复性和稳定性与土壤柱的装填质量存在密切关系。此外，装填好的土壤柱需要使用Mill-Q水长时间老化外，必要时还需要使用甲醇老化。现有的研究表明，甲醇老化土壤柱对实验结果影响极小，可以忽略不计(Environ.Sci.Technol.1985，19975-979)。另外，每次实验后，应用甲醇冲洗土壤色谱柱30min以上，然后用相应的流动相平衡后方可使用。土壤柱液相色谱测定的8种农药5次进样保留时间的最大标准残差小于1.1％，8种农药在两根柱子上保留时间的相对误差小于5.8％。
实施例10 实施4所制作的土壤柱液相色谱柱测定的一种农药的典型色谱图。如图1所示，被测化合物的色谱图。
仪器操作参数为填充土壤1.016g 60-80目的EUROSOIL 3#标准土壤和0.254g60-80目的硅藻土色谱柱规格5mm×50mm流动相Milli-Q超纯水流速0.2ml/min柱温30℃色谱泵两台Waters 515泵检测器Waters 2487紫外检测器灵敏度AUF＝1.000检测使用被测化合物的最大吸收波长。
权利要求
1.一种土壤色谱柱装填方法，其特征在于一填充柱，由0-60％重量的60-80目的担体和40-100％重量的60-80目的土壤或腐殖酸分次装填而成。
2.如权利要求1所述的装填方法，其特征在于将预定的填料按每次装填一定的长度分成若干等份，也可以将欲装填的色谱柱加长到适当长度，使每次装填量和装填高度一致，采用液压装填系统将定量的填料装填到预定高度的色谱柱中，装填后去掉加长部分，以保证每部分装填的压力和质量一致。
3.如权利要求1所述的装填方法，其特征在于装填后土壤柱的堆密度为0.8-1.81g/cm3。
4.如权利要求1所述的装填方法，其特征在于纯水为流动相时柱压保持在1000-4000psi。
5.如权利要求1所述的装填方法，其特征在于采用5-15cm的不锈钢填充柱，柱径4.6-10mm。
全文摘要
本发明公开了一种土壤色谱柱的装填方法，采用5－15cm的不锈钢填充柱，柱径4.6－10mm，土壤液相色谱柱由0－60％重量的60－80目的担体(硅藻土)和40－100％重量的60－80目的土壤分次装填而成，装填后土壤柱的堆密度为0.8－1.81g/cm
文档编号G01N30/00GK1465975SQ02132530
公开日2004年1月7日 申请日期2002年7月4日 优先权日2002年7月4日
发明者梁鑫淼, 张青, 倪余文, 陈吉平, 许峰, 王伟敏, 苏凡 申请人:中国科学院大连化学物理研究所