技术领域本发明涉及污染物采样技术领域，尤其涉及一种水体和底泥有机污染物的被动采样装置及其使用方法。
背景技术：
目前，河流及其底泥污染极其严重，有机污染是其中最重要的污染来源之一。污染物质的自由溶解状态是其在环境中迁移、分配以及在生物体中累积的主要状态，也是污染物是否具有生物效应的重要因素。因此对于水体和底泥中污染物自由溶解态浓度的测定尤为重要。传统的测定水体和底泥中有机污染物的技术有很多，例如液-液萃取、固相萃取、索氏提取等，但是这些技术大多测定的是有机污染物的总浓度，而并非测定自由溶解态有机污染物。被动采样技术的基本原理是基于被检测物质从样本到被动采样器的自由流动，该自由流动的驱动力是被检测物质在两个不同相之间的化学势能不同。与传统富集方法相比，被动采样技术具有灵敏度高，操作容易，费用低，可原位提取和富集等优点。被动采样膜是应用微孔聚合物做成的膜，环境中只有自由溶解态有机物分子可以穿过微孔，扩散进入膜内进而被富集，因此膜被动采样技术能够用于测定自由溶解态有机污染物的浓度。所以，将被动采样膜应用于水体和底泥中有机物的测定，对于有机污染物原位富集提取及其环境生态效应评价均具有很高的应用价值。目前，现有技术中的被动采样膜技术应用的膜-水分配系数Kpew大多来自于文献，然而此系数随着被动采样膜自身性质“如：厚度等”的变化而变化，并且膜的富集平衡时间也随之不同。为此，迫切需要提供一种科学有效的测定被动采样膜的相关参数的方法。
技术实现要素：
本发明的实施例提供了一种水体和底泥有机污染物的被动采样装置及其使用方法，以实现有效地测定水体和底泥有机污染物的被动采样膜的相关参数。本发明提供了如下方案：根据本发明的一个方面，提供了一种水体和底泥有机污染物的被动采样装置，包括：水体有机物被动采样装置、底泥有机物被动采样装置、不锈钢丝和浮漂，所述水体有机物被动采样装置、底泥被动采样装置分别通过所述不锈钢丝和所述浮漂相连。进一步地，所述水体有机物被动采样装置包括：不锈钢丝圈和条带状LDPE膜，单层的所述条带状LDPE膜的穿在不锈钢丝圈上，采样完毕后，取下所述条带状LDPE膜，用于检测。进一步地，所述底泥有机物被动采样装置包括：不锈钢垫片、不锈钢压片和条状LDPE膜，所述条状LDPE膜固定于所述不锈钢垫片和所述不锈钢压片中间，采样完毕后，割取所述条状LDPE膜，用于检测。进一步地，所述不锈钢垫片为中空长方体结构，所述不锈钢垫片的中空长方体结构长8cm，宽2cm，所述不锈钢垫片长12cm，宽8cm，厚5mm，所述不锈钢垫片距离外边缘1cm以内凹陷3mm厚，所述不锈钢垫片的底部为楔形。进一步地，所述不锈钢压片为中空长方体结构，所述不锈钢压片长10cm，宽6cm，厚3mm，所述不锈钢压片的中空长方体结构长8cm，宽2cm。进一步地，所述条状LDPE膜长10cm，宽4cm，采样完毕后，用刀片割取所述不锈钢压片的中空部分的条状LDPE膜，用于检测。根据本发明的另一个方面，提供了一种水体和底泥有机污染物的被动采样装置的使用方法，包括：步骤1，选取用于水体和底泥有机污染物的被动采样装置的LDPE膜，通过实验室试验测定所述LDPE膜的富集动力学系数Ke和膜富集平衡时间T；步骤2，根据所述LDPE膜的富集动力学系数Ke计算出所述LDPE膜的膜-水分配系数Kpew；步骤3，将所述LDPE膜浸泡于丙酮：正己烷＝1:1的混合液中，将浸泡了所述LDPE膜的混合液振荡设定24h时间后，倒弃混合液，将所述LDPE膜重新浸泡于新的丙酮：正己烷＝1:1的混合液中，再振荡设定24h时间后，倒弃混合液，重复执行上述浸泡、振荡、倒弃混合液的处理过程三次，使所述LDPE膜无有机物附着；步骤4，将所述步骤3最后得到的LDPE膜放入通风厨风干；步骤5，将风干后的LDPE膜固定于水体和底泥有机污染物的被动采样装置中，水体有机物被动采样装置、底泥被动采样装置分别通过所述不锈钢丝和所述浮漂相连；步骤6，将步骤5的水体和底泥有机污染物的被动采样装置放置于采样点上，底泥有机物被动采样装置插到底泥中，浮漂浮于水面以上，以作为采样点标记；步骤7，放置步骤1所测得富集平衡时间T后，取出采样点上的水体和底泥有机污染物的被动采样装置，将水体有机物被动采样装置、底泥被动采样装置中的LDPE膜取出。进一步地，所述方法还包括：对取出的LDPE膜先用蒸馏水冲洗，再用擦镜纸擦干净LDPE膜的表面后，将LDPE膜放入15mL的洗脱瓶中，在所述洗脱瓶中加入10mL的正己烷：丙酮＝1:1的混合液进行洗脱，至少洗脱3次，使所述LDPE膜上所富集有机物洗脱完毕，并将洗脱液用胶头滴管吸置于60mL的棕色瓶中。进一步地，所述的通过实验室试验测定所述LDPE膜的富集动力学系数Ke和膜富集平衡时间T包括：步骤1.1，配置含有0.005mol/LCaCl2与200mg/LNaN3的背景溶液；步骤1.2，将待测有机物用正己烷：丙酮＝1:1混合液为溶剂溶解稀释，将溶解稀释后的待测有机物用微量进样针加入到200mL所述背景溶液中，使得待测有机物浓度为100μg/L；步骤1.3，在步骤1.2得到的待测有机物中加入0.1g干净的LDPE膜，再进行封盖处理，置于摇床分别振荡5，10，30，60，90，120天；步骤1.4，在相应的振荡时间之后取出LDPE膜，先用蒸馏水冲洗，再用擦镜纸擦干净LDPE膜表面后，将LDPE膜放入15mL的洗脱瓶中，在所述洗脱瓶中加入10mL的正己烷：丙酮＝1:1的混合液进行洗脱，至少洗脱3次，使所述LDPE膜上所富集有机物洗脱完毕；步骤1.5，将所述洗脱瓶中的洗脱液氮吹浓缩至1mL，用气相色谱-质谱联用仪测定所述洗脱液中的有机物含量；步骤1.6，以富集时间t为横坐标，富集时间t对应的膜富集量Cpe,t为纵坐标，做关于Cpe,t的关系曲线，根据关系曲线中的稳定点的坐标，得到富集平衡时间T和平衡膜富集量Cpe,e，稳定点的横坐标为富集平衡时间T，稳定点的纵坐标为平衡膜富集量Cpe,e；步骤1.7，以富集时间t为横坐标，lg(Cpe,e—Cpe,t)为纵坐标，做关于lg(Cpe,e—Cpe,t)-t的关系曲线，求关系曲线的斜率，根据公式：lg(Cpe,e-Cpe,t)＝lgCpe,e-Ket/2.303计算得到富集动力学系数Ke。进一步地，所述的根据所述LDPE膜的富集动力学系数Ke计算出所述LDPE膜的膜-水分配系数Kpew包括：所述LDPE膜-水分配系数Kpew的计算公式为：Kpew＝Cpe,t/Cw(1-e-ket)其中Cw为平衡时水中有机物的浓度，通过减差法算出，t为设定的富集时间。由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的水体和底泥有机污染物的被动采样装置将水体和底泥有机污染物采样结构一体化，可同时提取富集其中自由溶解态有机污染物，对于其环境生态效应评价均具有很高的应用价值。除此之外，本装置易操作和布置，可重复使用，并且造价不高，有很高的灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的一种水体和底泥有机污染物被动采样装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种底泥被动采样装置的侧视图；图3为本发明实施例提供的一种底泥有机物被动采样装置中的不锈钢垫片的结构示意图；图4为本发明实施例提供的一种底泥有机物被动采样装置中的不锈钢压片的结构示意图；图中：1为浮漂，2为水体有机物被动采样装置中的条带状LDPE膜，3为水体有机物被动采样装置中的不锈钢丝圈，4为底泥有机物被动采样装置中的不锈钢垫片，5为底泥有机物被动采样装置中的不锈钢压片，6为底泥有机物被动采样装置中的中空长方体结构(条状LDPE膜)，7为不锈钢丝。具体实施方式下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。本发明根据河流及其底泥有机污染监测的需求，提供了一种同时适用于水体和底泥有机污染物的被动采样装置，本装置使用操作简易，造价便宜，灵敏度高，可同时提取富集水体及沉积物中有机污染物的自由溶解态有机污染物，为其中有机污染物的生物有效性评价提供了可靠的基础。实施例一本发明实施例提供的一种水体和底泥有机污染物的被动采样装置的结构示意图如图1所示，包括：浮漂1，水体有机物被动采样装置中的条带状LDPE(Lowdensitypolyethylene，低密度聚乙烯)膜2，水体有机物被动采样装置中的不锈钢丝圈3，底泥有机物被动采样装置中的不锈钢垫片4，底泥有机物被动采样装置中的不锈钢压片5，底泥有机物被动采样装置中的中空长方体结构(条状LDPE膜)6，不锈钢丝7。水体有机物被动采样装置、底泥被动采样装置分别通过不锈钢丝7和浮漂相连。水体有机物被动采样装置包括：不锈钢丝圈3和条带状LDPE膜2，单层的条带状LDPE膜2的穿在不锈钢丝圈3上，采样完毕后，取下所述的条带状LDPE膜2，用于检测。图2为本发明实施例提供的一种底泥被动采样装置的侧视图，图3是底泥有机物被动采样装置中的不锈钢垫片的结构示意图，图4是底泥有机物被动采样装置中的不锈钢压片的结构示意图。底泥有机物被动采样装置包括：不锈钢垫片4、不锈钢压片5和条状LDPE膜6，不锈钢垫片4为中空长方体结构，不锈钢垫片4长12cm，宽8cm，厚5mm，不锈钢垫片4距离外边缘1cm以内凹陷3mm厚，不锈钢垫片4的底部为楔形，不锈钢垫片的中空长方体结构(条状LDPE膜)6长8cm，宽2cm，不锈钢压片5为中空长方体结构，长10cm，宽6cm，厚3mm，中空长方体结构(条状LDPE膜)6长8cm，宽2cm，固定于不锈钢垫片4和不锈钢压片5中间，采样完毕后，用刀片割取不锈钢垫片中空部分6的LDPE膜，用于检测。本发明实施例将水体和底泥有机污染物采样结构一体化，可同时提取富集其中自由溶解态有机污染物，对于其环境生态效应评价均具有很高的应用价值。除此之外，本装置易操作和布置，可重复使用，并且造价不高，有很高的灵敏度。实施例二该实施例提供了一种水体和底泥有机污染物被动采样装置进行被动采样的方法，包括如下的处理步骤：步骤1，选取用于水体和底泥有机污染物的被动采样装置的LDPE膜，通过实验室试验测定LDPE膜的富集动力学系数Ke以及膜富集平衡时间T，具体测定方法为：1.1，配置含有0.005mol/LCaCl2与200mg/LNaN3的背景溶液；1.2，将待测有机物的标准品用正己烷：丙酮＝1:1混合液为溶剂溶解稀释，将溶解稀释后的待测有机物用微量进样针加入到200mL上述背景溶液中得到有机物，该有机物浓度为100μg/L；1.3，在上述有机物中加入0.1g干净的LDPE膜，再进行封盖处理，置于摇床分别振荡5，10，30，60，90，120天；1.4，在相应的振荡时间之后取出LDPE膜，先用蒸馏水冲洗，再用擦镜纸擦干净LDPE膜表面后，将LDPE膜放入15mL的洗脱瓶中，在所述洗脱瓶中加入10mL的正己烷：丙酮＝1:1的混合液进行洗脱，至少洗脱3次，使所述LDPE膜上所富集有机物洗脱完毕；1.5，将所述洗脱瓶中的洗脱液氮吹浓缩至1mL，用气相色谱-质谱联用仪测定所述洗脱液中的有机物含量。1.6，以富集时间t为横坐标，富集时间t对应的膜富集量Cpe,t为纵坐标，做关于Cpe,t-t的关系曲线，根据关系曲线中的稳定点的坐标，得到富集平衡时间T和平衡膜富集量Cpe,e，稳定点的横坐标为富集平衡时间T，稳定点的纵坐标为平衡膜富集量Cpe,e；1.7，以富集时间t为横坐标，lg(Cpe,e—Cpe,t)为纵坐标，做关于lg(Cpe,e—Cpe,t)-t的关系曲线，求关系曲线的斜率，根据公式：lg(Cpe,e-Cpe,t)＝lgCpe,e-Ket/2.303得到富集动力学系数Ke。步骤2，通过将步骤1得到的LDPE膜的富集动力学系数Ke代入公式：Kpew＝Cpe,t/Cw(1-e-ket)其中Cw为平衡时水中有机物的浓度，可通过减差法算出，t为设定的富集时间，从而求得本次野外采样的LDPE膜的膜-水分配系数Kpew；步骤3，将本次采样所用的LDPE膜浸泡于丙酮：正己烷＝1:1的混合液中，置于摇床上，慢速振荡设定24h后，倒弃溶液，并加入新的上述丙酮和正己烷混合液，重复上述步骤3次，使LDPE膜无有机物附着；步骤4，将步骤3的洗好的LDPE膜放入通风厨风干；步骤5，将步骤4的LDPE膜固定于水体有机物被动采样装置、底泥有机物被动采样装置上，水体有机物被动采样装置和底泥被动采样装置分别与不锈钢丝7相连，即得被动采样装置；步骤6，将步骤5的采样装置放置于所设采样点，底泥有机物被动采样装置插到底泥中，浮漂浮于水面以上，以作为采样点标记；步骤7，放置步骤1所测得富集平衡时间T后，取出步骤6的被动采样装置，将LDPE膜取出，先用蒸馏水冲洗，再用擦镜纸擦干净膜表面，放入15mL的洗脱小瓶中，加入10mL步骤3的正己烷：丙酮＝1:1的混合液进行洗脱，至少洗脱3次，以保证所述LDPE膜上所富集有机物全部洗脱，并将洗脱液用胶头滴管吸置于60mL的棕色瓶中。本实施例考虑到膜厚度等因素对膜的平衡时间以及膜-水分配系数等参数的影响，据此提供了一种膜的平衡时间、膜-水分配系数的计算方法，既保证了采样过程的效率，也保证了计算结果的准确度。综上所述，本发明实施例提供的水体和底泥有机污染物的被动采样装置将水体和底泥有机污染物采样结构一体化，可同时提取富集其中自由溶解态有机污染物，对于其环境生态效应评价均具有很高的应用价值。除此之外，本装置易操作和布置，可重复使用，并且造价不高，有很高的灵敏度。本发明实施例克服了相关应用方面的不足，还提供了一种水体和底泥有机污染物被动采样方法，该方法考虑到被动采样膜的厚度等因素对膜的平衡时间、膜-水分配系数的影响，为实际应用过程相关系数的计算提供了简便的测定方法，提高了被动采样的效率和精度。从使用方法来看，考虑到膜厚度等因素对膜的平衡时间以及膜-水分配系数等参数的影响，据此提供了一种膜的平衡时间、膜-水分配系数的计算方法，既保证了采样过程的效率，也保证了计算结果的准确度。本发明实施例的低密度聚乙烯被动采样膜(简称LDPE膜)在柔韧性、抗折叠等方面具有无以比拟的优势。本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。