课题组简介

  离子色谱与新型污染物分析研究组致力于用先进的色谱分析方法和纳米材料等新技术研究和解决新型污染物的环境问题,主要包括新型污染物的高效样品前处理和色谱分析方法;新型污染物在环境中的存在、迁移转化和归趋;新型纳米材料的制备及其对污水和空气中污染物的高效去除。

  (1)新型污染物分析方面,在保持对离子色谱、液相色谱及其与质谱联用技术重视和技术优势的同时,高度重视异构体和同位素色谱-质谱技术在污染物环境行为和溯源中的应用研究、新型未知污染物高分辨质谱筛查识别技术研究、污染物的环境转化和生物转化产物的色谱-质谱分析研究和纳米、介孔、多级有序结构复合材料作为样品分离富集处理介质的研究。建立了无机阴阳离子、有机酸、有机胺、氨基酸、糖类、全氟/多氟化合物、抗生素、防腐剂、合成香料、有机磷酸酯、硅氧烷、多环芳烃、挥发/半挥发性物质等在极性、水溶性、挥发性方面差异较大的众多化学物质的分析方法和技术平台。开发了基于Orbitrap HR-MS、GC-QTOF/MS和FT-ICR-MS等技术的,以各种环境介质和生物样本中新型全氟/多氟化合物和有机硅类化学品以及它们的环境和生物降解转化产物为代表的典型新型污染物的非目标/可疑目标筛查识别方法。形成了在离子/液相色谱及其与质谱联用研究,无机阴阳离子、有机酸、有机胺、氨基酸、糖类、饮用水消毒副产物、全氟/多氟化合物、硅氧烷和各种取代硅氧烷分析方法研究方面的优势。协助有关行业职能部门建立了饮用水消毒副产物的国家或者行业标准分析方法,参加了全氟化合物和甲基硅氧烷分析的国际比对,结果优秀。

  (2)在新型污染物环境行为研究方面,重点围绕北京周边区域、小清河和大庆油田等典型区域,开展全氟/多氟化合物、有机硅类化学品、有机磷酸酯等新型有机污染物污染水平和特征研究;既关注母体污染物的研究,也关注其环境和生物降解转化产物的研究;在研究思路方法上更加重视室外现场观察和室内实验模拟的结合和模型方法的使用;研究内容方面尽可能地从污染现状、特征、迁移转化向生物累积和人体暴露风险拓展。

  全氟/多氟污染物(PFASs)研究方面,较系统地开展了我国典型区域PFASs污染研究,首次在远离工业排放的青藏高原地区湖泊的生物样本中检出PFOS的存在,揭示了PFOS远距离传输的可能性;在典型生产和使用地区开展的重点区域污染研究阐明了短链PFASs的环境归趋及短链替代现象的显现;阐述了水体PFOA异构体的组成及空间分布特征可作为有效的溯源手段使用;利用高分辨质谱(HR-MS)技术首次在环境样品中识别了几种环形PFASs的六元和五元环异构体,揭示了PFASs的环形/线性构型也是影响PFASs环境归趋和生物富集能力的重要因素;在生物样品中识别了新型氯代多氟醚化合物F-53B,证明F-53B比PFOS具有更高的生物富集和人体累积能力,在我国具有库存PFASs高污染的区域识别鉴定了5类42种新型PFASs,包括单氢取代全氟羧酸、多氢取代全氟羧酸、单醚全氟羧酸、多醚全氟羧酸和单氯取代全氟羧酸等,并开展了这些新型PFASs的环境行为、生物富集和人体暴露研究。

  甲基硅氧烷研究方面,基于高分辨质谱技术,在国际上较早地研究了城市污水处理厂和生活垃圾填埋场中二甲基硅氧烷的排放特征、迁移和降解(水解、羟基化)机制;评估了有机硅生产/使用工业人群甲基硅氧烷的暴露途径、血液负荷及衰减机制;阐明石油开采、造纸等工业生产过程中自由氯引起的甲基硅氧烷的氯转化行为,揭示了氯代硅氧烷相较母体更强的环境持久性;识别了环境介质中甲基硅氧烷的改性产物 – 苯基和三氟丙基硅氧烷等,比较了其与甲基硅氧烷在迁移、降解和生物累积等方面的差异性特征。

  (3)新型复合纳米材料方面,以典型污染物的富集、吸附和催化降解为目标,注重对新型碳材料、氧化物、框架型多孔材料以及它们的复合纳米材料的研究;用现代谱学技术、表面技术和理论化学方法研究相关机理,实现理论指导下的有目的可控制备;研究这些新型材料的宏量化廉价制备,以器件化为桥梁实现与传统处理技术的结合,探索纳米材料技术方法的环境应用。

  在国际上较早提出用碳纳米管作为固相萃取的填料直接富集环境中有机污染物的新思路,开始了纳米材料环境分析应用的新领域;研制了一系列磁性复合纳米材料,并将其用于砷、氟、抗生素、苯酚等有机无机污染物的吸附、富集萃取及高级氧化降解去除;对纳米金属氧化物材料进行功能调控,增加纳米材料吸附剂抗环境介质干扰能力,实现水样中有机污染物的选择性富集;设计了几种可对污染物提供多种作用方式的金属有机框架、共价有机框架及其复合材料,并从分子水平对材料结构和性能进行调控,最终实现对污染物的高效吸附和高级氧化去除。

  

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