專利名稱：一種模擬植物積累空氣中有機(jī)污染物的天然材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境過程的模擬材料的開發(fā)和應(yīng)用，尤其一種模擬植物積累空 氣中有機(jī)污染物的天然材料。
技術(shù)背景農(nóng)產(chǎn)品安全問題己經(jīng)引起了政府和社會的廣泛關(guān)注。2006年，國家農(nóng)業(yè)部 編制的《全國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測體系建設(shè)規(guī)劃》中特別強(qiáng)調(diào)建立農(nóng)產(chǎn)品 質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測體系的重要性，包括農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)(包括農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè) 投入品)和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的安全監(jiān)測和評價。良好的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境才可以生產(chǎn)出 健康的農(nóng)產(chǎn)品。然而，日趨嚴(yán)重的大氣污染問題，特別是持久性有機(jī)污染物污 染，使農(nóng)產(chǎn)品中的有機(jī)污染物的殘留濃度升高，對農(nóng)產(chǎn)品安全特別是蔬菜水果 和糧食的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，影響農(nóng)產(chǎn)品出口加工貿(mào)易和危害人群健康。因此， 準(zhǔn)確預(yù)測和評價空氣中有機(jī)污染對農(nóng)產(chǎn)品的影響顯得尤為重要，是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量 的安全檢驗(yàn)檢測體系中的重要內(nèi)容。植物角質(zhì)層是植物接觸、吸收、積累、遷移、轉(zhuǎn)化環(huán)境中有機(jī)污染物的第 一道屏障，對有機(jī)污染物在環(huán)境-植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化和農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)起 關(guān)鍵作用。有機(jī)污染物在植物角質(zhì)層上的吸附作用及跨膜過程是非常典型的表 生行為，對多環(huán)芳烴(PAHs)等有機(jī)污染物的遠(yuǎn)距離輸送、區(qū)域與全球循環(huán)、歸 趨行為產(chǎn)生重要影響。植物種類繁多，不同種類的植物角質(zhì)層在組成和性質(zhì)方面都存在差異。角 質(zhì)層的異質(zhì)性使得不同種類的植物對有機(jī)污染物的吸收和積累是不同的，使得 相應(yīng)的評價變得復(fù)雜而難以操作。因此需要尋找科學(xué)合理的模型材料評價植物 對有機(jī)污染物的吸收和積累。目前通常采用可提取的脂肪(soluble lipids)含量 來預(yù)測植物對有機(jī)污染物的積累狀況，然而大量的研究表明，此方法預(yù)測的植 物對有機(jī)污染物的積累量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)際情況。我們最近的研究發(fā)現(xiàn)，植物吸收 積累有機(jī)污染物的重要部位為角質(zhì)層中的聚合脂肪(polymeric lipids)而不是可 提取性脂肪。至今未見植物積累空氣中有機(jī)污染物的天然模擬材料的報道。本 發(fā)明專利旨在通過改性植物角質(zhì)層，提取植物角質(zhì)層中的聚合脂肪作為模型材 料來評價植物對有機(jī)污染物的積累。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種模擬植物積累空氣中有機(jī)污染物的天然材料。模擬植物積累空氣中有機(jī)污染物的天然材料包括如下步驟1) 用化學(xué)或生物酶解的方法分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩20 濯目；2) 用有機(jī)溶劑在50 7(TC下處理1-6小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟質(zhì)組分；3) 用1 6 mol/L的鹽酸于IO(TC水浴處理3-6小時后，去除其中糖類組分， 過濾，用水洗至中性，干燥。所述的植物角質(zhì)為植物葉面或果皮的角質(zhì)。植物葉面角質(zhì)為松針角質(zhì)、冬青角質(zhì)或茶葉角質(zhì)。果皮角質(zhì)為西紅柿角質(zhì)、蘋果角質(zhì)或青椒角質(zhì)。化學(xué)方法為在2-4 g.U1的草酸和8-16 g丄—1的草酸銨溶液中，在40-90。C下攪拌5-24 h。生物 酶解方法為在pH值為2-4條件下，用質(zhì)量百分比濃度分別為2-5%的果膠酶 和纖維素酶浸泡植物角質(zhì)，酶解處理l-3天，分離植物角質(zhì)層。果膠酶和纖維素 酶溶液的體積比例為1: 1-1:4。有機(jī)溶劑為氯仿、甲醇或它們的混合溶劑。本發(fā)明的主要成分是植物角質(zhì)層中的聚合性脂肪，利用該材料可模擬植物 角質(zhì)層吸收積累空氣中有機(jī)污染物；該模擬材料容易實(shí)現(xiàn)再生循環(huán)使用。該模 擬材料可用作被動采樣器，大范圍地監(jiān)測植物積累空氣中有機(jī)污染物的情況， 評價有機(jī)污染物的區(qū)域遷移過程，緯度分布或不同海拔分布等等；同時，該模 擬材料可用于檢控農(nóng)產(chǎn)品吸收積累空氣中有機(jī)污染物的情況，為科學(xué)評價由空 氣中有機(jī)物污染引起的農(nóng)產(chǎn)品安全問題。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明旨在通過改性植物角質(zhì)層，提取植物角質(zhì)層中的聚合脂肪作為模擬 材料來評價植物對有機(jī)污染物的積累情況；同時評價天然模擬材料回收再生利用方法。 實(shí)施例1取西紅柿角質(zhì)層，在4g七"的草酸和16g丄"的草酸銨溶液中，在4(TC下攪 拌24h，分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩20目；用氯仿和甲醇的混 合溶劑在7(TC下處理2小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟質(zhì)組分；接著用6mol/L的 鹽酸去除其中糖類組分，于10(TC水浴處理3小時后，過濾，用水洗至中性，干 燥后制成天然模型材料(主要組分為聚合脂肪)NMM-1。 實(shí)施例2蘋果角質(zhì)層，在4 g1/1的草酸和16 g丄'1的草酸銨溶液中，在4(TC下攪拌24 h，分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩20目；用氯仿和甲醇的混合溶 劑在70。C下處理2小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟質(zhì)組分；接著用6mol/L的鹽酸 去除其中糖類組分，于10(TC水浴處理3小時后，過濾，用水洗至中性，干燥后 制成天然模型材料(主要組分為聚合脂肪)NMM-2。取西紅柿角質(zhì)層，在4g七"的草酸和16g七"的草酸銨溶液中，在9(TC下攪拌5h，分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩100目；用氯仿、甲醇或它們的混合溶劑在5(TC下處理6小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟質(zhì)組分；接著用3 mol/L的鹽酸去除其中糖類組分，于10(TC水浴處理6小時后，過濾，用水洗至 中性，干燥后制成天然模型材料(主要組分為聚合脂肪)NMM-3。J 取蘋果柿角質(zhì)層，在4 g七"的草酸和16 g丄"的草酸銨溶液中，在9(TC下攪 拌5h，分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩100目；用氯仿、甲醇或它 們的混合溶劑在5(TC下處理6小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟質(zhì)組分；接著用3 mol/L的鹽酸去除其中糖類組分，于10(TC水浴處理6小時后，過濾，用水洗至 中性，干燥后制成天然模型材料(主要組分為聚合脂肪)NMM-4。 實(shí)施例5取西紅柿角質(zhì)層，在2%的果膠酶和2%纖維素酶的作用下，其體積比為l: 1，控制pH2值下酶解3天，分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩20目； 用氯仿、甲醇或它們的混合溶劑在7(TC下處理2小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟 質(zhì)組分；接著用6mol/L的鹽酸去除其中糖類組分，于IO(TC水浴處理3小時后， 過濾，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料(主要組分為聚合脂肪)NMM-5。 實(shí)施例6取西紅柿角質(zhì)層，在5%的果膠酶和5%纖維素酶的作用下，其體積比為l: 4，控制pH4值下酶解l天，分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩20目； 用氯仿、甲醇或它們的混合溶劑在7(TC下處理2小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟 質(zhì)組分；接著用6mol/L的鹽酸去除其中糖類組分，于IO(TC水浴處理3小時后， 過濾，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料(主要組分為聚合脂肪)NMM-6。 實(shí)施例7取西紅柿角質(zhì)層，在5%的果膠酶和5%纖維素酶的作用下，其體積比為l: 1，控制pH 2值下酶解1天，分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩100 目；用氯仿、甲醇或它們的混合溶劑在5(TC下處理6小時，脫除植物角質(zhì)層中 的蠟質(zhì)組分；接著用3 mol/L的鹽酸去除其中糖類組分，于10(TC水浴處理6小 時后，過濾，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料(主要組分為聚合脂肪) 雨M網(wǎng)7。 實(shí)施例8取蘋果的角質(zhì)層，在5%的果膠酶和5%纖維素酶的作用下，其體積比為l:1，控制pH 2值下酶解3天，分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩100 目；用氯仿和甲醇的混合溶劑在7(TC下處理6小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟質(zhì) 組分；接著用3 mol/L的鹽酸去除其中糖類組分，于IO(TC水浴處理6小時后， 過濾，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料(主要組分為聚合脂肪)NMM-8。實(shí)施例9取松針角質(zhì)層，在4g丄"的草酸和16g丄"的草酸銨溶液中，在4(TC下攪拌 24 h，分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩20目；用氯仿和甲醇的混合 溶劑在7(TC下處理2小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟質(zhì)組分；接著用6mol/L的鹽 酸去除其中糖類組分，于10(TC水浴處理3小時后，過濾，用水洗至中性，干燥 后制成天然模型材料(主要組分為聚合脂肪)NMM-9。 實(shí)施例10取茶葉的角質(zhì)層，在4g丄"的草酸和16g丄"的草酸銨溶液中，在90。C下攪 拌5h，分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩100目；用氯仿和甲醇的混 合溶劑在6(TC下處理6小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟質(zhì)組分；接著用3 mol/L 的鹽酸去除其中糖類組分，于10(TC水浴處理6小時后，過濾，用水洗至中性， 干燥后制成天然模型材料(主要組分為聚合脂肪)NMM-IO。 實(shí)施例11取松針角質(zhì)層，在2%的果膠酶和2%纖維素酶的作用下，其體積比為l: 1， 控制pH2值下酶解3天，分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩20目； 用氯仿、甲醇或它們的混合溶劑在7(TC下處理2小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟 質(zhì)組分；接著用6mol/L的鹽酸去除其中糖類組分，于IO(TC水浴處理3小時后， 過濾，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料(主要組分為聚合脂肪) NMM-ll。 實(shí)施例12取冬青角質(zhì)層，在5%的果膠酶和5%纖維素酶的作用下，其體積比為l: 4， 控制pH2值下酶解2天，分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩100目； 用氯仿、甲醇或它們的混合溶劑在5(TC下處理6小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟 質(zhì)組分；接著用3 mol/L的鹽酸去除其中糖類組分，于IO(TC水浴處理6小時后， 過濾，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料(主要組分為聚合脂肪)NMM-12。 實(shí)施例13本例考察天然模擬材料的再生方法。將使用后的天然模擬材料NMM-1 NMM-12通過氯仿和甲醇的混合溶劑提取被積累的有機(jī)污染物，測定其濃度； 而解吸后的模型材料可重復(fù)利用。
權(quán)利要求
1.一種模擬植物積累空氣中有機(jī)污染物的天然材料，其特征在于包括如下步驟1)用化學(xué)或生物酶解的方法分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩20～100目；2)用有機(jī)溶劑在50～70℃下處理1-6小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟質(zhì)組分；3)用1～6mol/L的鹽酸于100℃水浴處理3-6小時后，去除其中糖類組分，過濾，用水洗至中性，干燥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬植物積累空氣中有機(jī)污染物的天然材 料，其特征在于所述的植物角質(zhì)為植物葉面或果皮的角質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模擬植物積累空氣中有機(jī)污染物的天然材料， 其特征在于所述的植物葉面角質(zhì)為松針角質(zhì)、冬青角質(zhì)或茶葉角質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模擬植物積累空氣中有機(jī)污染物的天然材料， 其特征在于所述的果皮角質(zhì)為西紅柿角質(zhì)、蘋果角質(zhì)或青椒角質(zhì)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬植物積累空氣中有機(jī)污染物的天然材 料，其特征在于所述的化學(xué)方法為在2-4 g丄—1的草酸和8-16 g丄—1的草酸銨溶 液中，在40-90。C下攪拌5-24h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬植物積累空氣中有機(jī)污染物的天然材 料，其特征在于所述的生物酶解方法為在pH值為2-4條件下，用質(zhì)量百分比 濃度分別為2-5%的果膠酶和纖維素酶浸泡植物角質(zhì)，酶解處理1-3天，分離植 物角質(zhì)層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種模擬植物積累空氣中有機(jī)污染物的天然材 料，其特征在于所述的果膠酶和纖維素酶溶液的體積比例為1: 1-1:4。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬植物積累空氣中有機(jī)污染物的天然材料， 其特征在于所述的有機(jī)溶劑為氯仿、甲醇或它們的混合溶劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模擬植物積累空氣中有機(jī)污染物的天然材料，其制備方法如下1)利用化學(xué)或生物酶解的方法分離植物外表面的角質(zhì)層，干燥粉碎，過篩20～100目；2)用有機(jī)溶劑在50～70℃下處理1-6小時，脫除植物角質(zhì)層中的蠟質(zhì)組分；3)用1～6mol/L的鹽酸于100℃水浴處理3-6小時后，去除其中糖類組分，過濾，用水洗至中性，干燥后制成天然模型材料。該天然材料可做植物吸收積累空氣中有機(jī)污染物特別是持久性有機(jī)污染物的模擬介質(zhì)；吸附在模擬材料上的有機(jī)污染物可用有機(jī)溶劑萃取后，分析測定有機(jī)物的積累量，而解吸后的模擬材料可以循環(huán)使用。該模擬材料可用于研究大氣環(huán)境中有機(jī)污染物的區(qū)域分布情況，以及評價積累于農(nóng)產(chǎn)品中的有機(jī)污染物的健康風(fēng)險。
文檔編號B01J20/30GK101234334SQ20071015643
公開日2008年8月6日 申請日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者朱利中, 李云桂, 陳寶梁 申請人:浙江大學(xué)