为了提高固体核磁共振测定的精确度,土壤样品在进行核磁共振分析前先用氢氟酸(HF)进行预处理。
预处理方法如下:称量8克土壤样品于100mL塑料离心管中,加50mLHF(体积分数10%)溶液,摇床上振荡1h(25℃,200r/min),离心机上3800 r/min离心5min,弃去上清液,残余物继续用HF溶液处理。共重复处理8次,摇床时间依次是:第1-4次1h,第5-7次12h,最后1次24h。
处理过后的残余物用蒸馏水清洗后以除去其中的HF溶液,方法如下:加50mL蒸馏水,振荡10min,离心5min(3800r/min),去掉上清液,整个过程重复4次。残余物在40℃的烘箱中烘干,过60目筛后置于密室袋中,备NMR上机测定。
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土壤样品的光谱特征使用傅立叶变换红外吸收光谱进行分析。将干燥的样品与干燥的KBr(样品:KBr = 1:80的比例)在玛瑙研钵中汇合均匀并研磨至粉末状(粒度 < 2 μm),压成透明薄片。用傅立叶变换红外光谱仪(Spectrum 100; PerkinElmer, MA, USA)扫描测定并记录其光谱。光谱数据进一步用Omnic 8.3软件(Thermo Nicolet Corporation, USA)分析。
根据前人的研究,我们选择了4个波峰区域来分析土壤C官能团特征并计算峰面积比:alkyl-C(2985 - 2820 cm-1);aromatic C=C(1800 - 1525 cm-1); O-alkyl-C(1185 - 915 cm-1) and aromatic CH(855 - 740 cm-1)(Pengerud et al., 2013)。
基于峰面积比,我们计算了土壤SOM的疏水性指数(HI,alkyl-C/SOC)和芳香度指数(AI,alkyl-C/O-alkyl-C)去表征SOM的稳定性(Hou et al., 2021; Wagai et al., 2013; Budge et al., 2011)。
采样-预处理-测试-分子式校正-分子式匹配-数据处理
预处理方法:顶空、吹脱捕集、液液萃取、固相萃取、树脂吸附分离、超滤、反渗透
固相萃取:固相萃取法利用固体吸附剂吸附液体中的目标化合物,再洗脱或解吸附,实现目标化合物的分离和富集。
称取20g新鲜土壤样品,加适量硅藻土研磨,放入萃取池,加20ug替代物(对三联苯-D14和2-氟联苯),用丙酮-二氯甲烷进行加压流体萃取。萃取液真空浓缩至1mL,转换溶剂为正己烷,铜粉脱硫,无水硫酸除水,硅酸镁柱净化,正己烷洗脱,氮吹浓缩,加20ug内标(苊-D10、菲-D10、䓛-D12、苝-D12、萘-D8),用二氯甲烷定容至1.0mL,待测。
另取20g样,在105℃下烘干,测含水率。
标准曲线绘制:
分别取适量多环芳烃和替代物标准标准溶液于进样瓶中,加20ug内标,二氯甲烷定容至1mL,配制成系列标准溶液。
仪器条件:
称取过2mm筛的风干土壤5g于250mL烧杯中,加入50mL饱和氯化钠溶液,磁力搅拌30min。静置3h,悬浮上清液倒入250mL烧杯。改用50mLZnCl2(密度约1.6g/cm3)浮选一次,磁力搅拌30min,静置3h,上清液倒入前述250mL烧杯。
将250mL烧杯中液体用不锈钢滤膜抽滤,收集滤膜,加30mL过氧化氢,超声10min, 60℃加热24h。收集溶液,用不锈钢滤滤膜抽滤,收集滤膜,晾干备用。
将滤膜放入烧杯,加有机溶剂,超声10min,溶剂浓缩至1mL。取50uL至80uL裂解样品杯,通风橱内挥干,加CaCO3稀释剂2mg,少量玻璃棉覆盖,待测。
校准曲线绘制
称取以CaCO3稀释剂为基质的微塑料标准物质(12种微塑料),0.1mg、0.5mg、1mg、2mg、4mg,加入至裂解样品杯中,少量玻璃棉覆盖,配制成标准系列。
样品经盐酸酸化去除无机碳,通过石墨自动制样系统(Aeon-CEGS 12X)制备成石墨,合成的石墨压靶后通过AMS(1.0MV, 3SDH-1 UAMS)分析其Δ14C值。全过程通过无烟煤标样(GSB06-2103-2007,ZMB093)进行本底控制,插入标准样品NBS Oxalic acid II(SRM-4900C)和IAEA-C7进行质量控制,系统14C本底在5.0万年以上,Δ14C测试精度小于3‰。