1. 研究目的与意义
| 微囊藻毒素(Microcystins,MCs)是蓝藻和绿藻水华所产生的危害最为严重的一类毒素，也是淡水水体富营养化后污染范围最广的藻毒素。据调查，我国25%的饮用水来源于水库和湖泊，因此水源中大量繁殖的蓝藻已严重威胁到人类的健康。MCs的主要靶器官为肝脏，高剂量会引起急性中毒，导致肝细胞肿胀、坏死、甚至死亡；低浓度MCs在体内的长期暴露可导致肝癌。在结构上，MCs是具有生物活性的七肽单环毒素，至今已发现80余种结构极为相似的异构体，其中Microcystin-LR(MC-LR)是天然水体中检出频率最多且含量最丰富的MCs类型。由于因MCs引起的中毒事件屡有报道，世界各国和相关国际组织都制定了饮用水中MCs的限制标准，世界卫生组织(WHO)所推荐的饮用水标准为MCs质量浓度不高于1.0μg/L。我国在2006 年颁布的生活饮用水规范参照WHO标准,将MC-LR的上限标准定为1.0g/L由此可见,对水环境中MCs的检测和控制变得越来越重要,建立一种MCs的高选择性富集及精确分析方法是分析工作者所面临的新挑战。 样品前处理是整个分析过程中非常重要的一部分。磁性固相萃取(MSPE)以磁性或可磁化的材料作为吸附剂,是在液-固相色谱理论基础上发展起来的一种新型固相萃取技术。磁性颗粒可以很容易地通过外加磁场从待测体系中分离和收集,避免了烦琐的过滤或离心过程。因其突出的特点和潜在的应用价值,近年来MSPE技术受到分析工作者的广泛关注,特别是在痕量污染物萃取分离领域有令人瞩目的成果。活性炭是一种利用生物有机物质(如焦炭、木材、坚果壳、石油焦等)制备的具有发达孔隙结构和大比表面积的人工炭材料制品。作为一种典型的吸附剂，因其具有优良的吸附性能，且化学性质稳定、机械强度高、耐酸碱、耐热、不溶于水和有机溶剂、可再生性强，已被广泛应用于水和废水、废气处理等各个方面。 茶籽壳是我国主要的油料作物和传统的出口农产品，每年约产生450万吨茶籽外壳，这些茶籽外壳大部分直接焚烧，少部分被用作饲料和燃料，造成了资源的极大浪费。近些年来，随着农村经济的发展和能源供应的改善，农民对茶籽外壳的燃烧利用逐渐减少。以农业废弃物茶籽壳为原料，经过一定处理得到磁性茶籽壳活性炭，用磁性茶籽壳活性炭处理了微囊藻毒素，研究了其对目标分析物的吸附效果，考察了pH、吸附剂用量、吸附时间等对吸附效果的影响，对其吸附动力学及吸附热力学行为进行了探讨，旨在为农林废弃物处理水体富营养化的应用提供理论依据。 本研究通过对多采样点的环境水体中微囊藻毒素残留进行分析,初步判断当地的农业生产类型和水质保护方案
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2. 研究内容和预期目标
| 本课题主要研究内容： 磁性活性炭用于吸附环境水体中的微囊藻毒素： 1)通过微波辅助合成实验材料，考察茶籽壳粉末与Fe3O4的比例、茶籽壳的目数、活化剂浓度、浸渍比（H3PO4质量/茶籽壳粉末质量）、微波功率等因素的影响，用亚甲基蓝和微囊藻毒素测定活性炭的吸附能力，然后在最优条件下制备最佳实验材料。 2) 使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、BET比表面积测定仪、BJH孔径分布测定仪对实验材料进行表征，确定材料的表面形态、微观结构、表面官能团、比表面积、孔隙度和孔径分布等。 3) 探究磁性固相萃取的影响因素，对所需的萃取条件（磁性活性炭的用量、萃取时间、样品pH、离子强度、洗脱液的体积、洗脱时间等）进行优化。 4 4)测定水体中微囊藻毒素的含量。 本课题预期目标： 1) 1) 确定最合适的茶籽壳粉末与Fe3O4的比例、茶籽壳的目数、活化剂浓度、浸渍比（H3PO4质量/茶籽壳粉末质量）、微波功率、微波加热时间等因素。 2) 2)使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、BET比表面积测定仪、BJH孔径分布测定仪对实验材料进行表征，确定材料的表面形态、微观结构、表面官能团、比表面积、孔隙度和孔径分布等。 3) 3) 确定最佳萃取条件（磁性活性炭的用量、萃取时间、样品pH、离子强度、洗脱液的体积、洗脱时间等） 4)利用高效液相色谱质谱联用仪测定水体中微囊藻毒素的含量。 |
3. 研究的方法与步骤
| 研究方法及步骤 研究方法： 建立了将合成的NPs 用作磁性固相萃取(MSPE)介质，结合高效液相色谱质谱联用法测定水样品中痕量微囊藻毒素MC-LR的方法。 试剂： ① 茶籽壳 ② 磷酸（分析纯，西陇化工股份有限公司） ③ 盐酸（优级纯，永华化学科技有限公司） ④ 亚甲基蓝（指示剂，上海麦克林生化科技有限公司） ⑤ 四氧化三铁（纯度99%，上海麦克林生化科技有限公司） ⑥ 无水乙醇（分析纯，西陇科学股份有限公司） ⑦ 冰乙酸（分析纯，上海润捷化学试剂有限公司） ⑧ 甲酸（色谱纯，上海麦克林生化科技有限公司） ⑨ 甲醇（色谱纯，美国Tedia公司） ⑩ 氨水（分析纯） 仪器： BJ-800A 多功能粉碎机（德清拜杰公司） DHG-9243BS-III 电热恒温鼓风干燥箱（上海新苗公司） DZF-6090 真空干燥箱（上海一恒公司） QM-3SP2 行星式球磨机（南京南大仪器公司） CJB-S-10D 多点磁力搅拌器（河南爱博特公司） UWave-2000 多功能微波合成萃取仪（上海新仪公司） KQ-500E 超声波清洗器（昆山超声仪器公司） Master-S 超纯水机（上海和泰公司） T6新世纪 紫外可见分光光度计（北京普析公司） SK-1 快速混匀器（常州国华公司） EFAA-DC24-RT 氮吹仪（上海安谱公司） TSQ U3000 串联三重四极杆液质联用仪（美国 Thermo公司） 扫描电子显微镜 透射电子显微镜 X射线衍射仪 傅里叶红外光谱仪 BET比表面测定仪 BJH孔径分布测定仪 实验步骤： （1）微波辅助合成磁性活性炭 将茶籽壳用水洗涤除尘，在105℃下干燥3小时，然后放入粉碎机充分粉碎，然后用筛子筛得不同目数的茶籽壳粉末。将20g茶籽壳粉末与配置好的磷酸溶液按1：4的质量比浸泡24小时（放在磁力搅拌器上搅拌使浸泡充分），抽滤干净后放入鼓风干燥箱在105℃下干燥24小时，之后放入球磨仪中将颗粒研磨粉碎。将粉碎的颗粒与合适比例的Fe3O4混合均匀后放入微波合成萃取仪，在400W功率下加热40分钟，然后冷却。最后，将制得的材料用稀盐酸浸泡12小时，之后用纯水洗涤至pH为7左右，然后放入真空干燥箱在105℃下干燥12小时，获得磁性活性炭。 （2）样品的表征 使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、BET比表面积测定仪、BJH孔径分布测定仪对实验材料进行表征，确定材料的表面形态、微观结构、表面官能团、比表面积、孔隙度和孔径分布等。 （3）样品前处理 称取10mg磁性活性炭加到250ml具塞锥形瓶中，向瓶中加入100ml超纯水，并加入100μLMC-LR标准样品,用冰乙酸将溶液pH调至4，磁力搅拌使含有MC-LR的样品与磁性活性炭充分接触混合，磁力搅拌20min。在此过程中，MC-LR被吸附到磁性活性炭表面。磁搅萃取结束后，将磁铁置于样品瓶底部外侧，使吸附了MC-LR的磁性活性炭被吸附到样品瓶内侧的底部，将上清液倾斜倒出。随后加入1.5mL甲醇涡旋洗2min,用一次性注射器收集洗脱液，过0.22μm滤膜，转移至10mL离心管，如此重复洗脱三次。汇集后的洗脱液用氮气吹至近干，用 0.2mL初始流动相（5%甲醇：95%浓度为 0.1%的甲酸水）回溶，取5μL进样。 |
4. 参考文献
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5. 计划与进度安排
| 序号 | 起讫日期 | 工作内容 |
| 1 | 2022.2.25-3.10 | 查阅和研究文献资料, 完成英文翻译；
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| 2 | 3.11-3.24 | 撰写开题报告；制定实验方案，进行开题。 |
| 3 | 3.25-5. 9 | 开展实验，完成论文的各项实验研究。 其中中期检查时间暂定4月17日，分组PPT报告研究计划和进度 |
| 4 | 5.10-6.10 | 撰写和修改论文，制作答辩PPT，查重；完善修改论文 |
| 5 | 6.13（暂定） | 毕业论文答辩 |
