全二维气相色谱-飞行时间质谱测定PBAT生物降解膜中挥发性有机物

采用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合全二维气相色谱-飞行时间质谱技术(GC×GC-TOF MS)对聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)生物降解膜中主要挥发性有机物(VOCs)进行分析测定,并考察了萃取纤维头类型、平衡温度、平衡时间、萃取时间对HS-SPME在生物降解膜中VOCs测定的影响。结果显示:以聚二甲基硅氧烷-二乙烯基苯-碳分子筛羧乙基(PDMS-DVB-CAR)为萃取头、80℃下分别平衡与萃取目标物10 min与40 min,在进样口260℃条件下解析3 min后进GC×GC-TOF MS分析,采用基质谱数据库与结构谱图等定性,内标法定量,生物降解膜中共检出55种VOCs,按结构可分为苯系物、萘、醛酮、醇、酯、茚、胺、酚、其它类共9类。相比常规一维气相色谱,全二维气相色谱可有效分离生物降解膜中的同系物、异构体及干扰物质,获得准确的定性结果。方法的日内和日间相对标准偏差(RSD)均不高于19%,表现出较好的稳定性和可重复性。对不同厂家(A、B、C、D)PBAT生物降解膜中的55种VOCs进行检测并多元统计分析,主成分分析结果显示,PBAT A与PBAT B样品重叠,VOCs差异较小,PBAT A+B、PBAT C与PBAT D有明显差异,VOCs差异较大,表明同类型不同来源的生物降解膜中具有不同的物质组成。热图分析显示,PBAT D中的苯系物与PBAT A+B中的萘、胺类、酚类化合物含量较高,而PBAT C中的VOCs普遍偏低。由此表明建立的HS-SPME结合GC×GC-TOF MS检测方法具有准确可靠、简单、快速等优点,对PBAT生物降解膜的安全评价及使用具有一定的参考价值。

地膜降解特征对不同土壤水分和温度条件的响应

以2种PBAT生物降解膜(生物降解膜1、生物降解膜2)和普通PE膜作为研究材料,采用室内培养试验,结合扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)技术,探讨其在不同土壤水分和温度条件下的降解特征。结果表明,在20%土壤含水量,20℃、40℃、20℃(12 h)和40℃(12 h)昼夜交替(20℃/40℃)3种不同土壤温度条件下培养90 d,20℃/40℃土壤温度时普通PE膜、生物降解膜1、生物降解膜2的失重率最高,分别达2.89%、11.91%、8.33%。在20℃土壤温度,15%、20%、25%、30%4种不同土壤含水量条件下,PE膜降解程度无明显差异;生物降解膜1在土壤含水量为30%时失重率最高,为5.36%;生物降解膜2在土壤含水量为25%时失重率最高,为6.46%。依据FTIR图,推测培养90 d后2种生物降解膜发生了诺里什Ⅰ型反应,在20℃/40℃土壤温度下2种生物降解膜烃键伸缩振动明显,代表分子链断裂。SEM显示生物降解膜降解加深的形貌特征变化趋势符合基质掉落—裂纹/小穿透性孔洞—大面积裂纹/大穿透性孔洞的规律。由此得出,PBAT生物降解膜的降解程度明显高于PE膜,高温湿润的土壤环境有利于PBAT生物降解膜的降解。