GB T 27853-2011 化学品.水-沉积物系统中好氧厌氧转化试验.pdf
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1、道昌ICS 13.300;13.020.40 A 80 和国国家标准圭七-、中华人民GB/T 27853-2011 7-沉积物系统中好氧厌氧转化试验化学晶Chemicals-Aerobic and anaerobic transformation in aquatic sediment systems test 2012-08-01实施2011斗2-30发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检痊总局中国国家标准化管理委员会伪防码数G/T 27853-2011 目次前言.1 引言.n l 范围2 规范性引用文件3 术语和定义4 受试物信息.2 5 试验原理6 参比物质-7 试验方法概述. 8 试
2、验程序9 质量保证与质量控制10 数据与报告.8 附录A(资料性附录)好氧和厌氧测试系统说明.10 附录B(资料性附录)气体流式培养试验装置图例附录c(资料性附录)生物计培养装置图例12附录D(资料性附录)试验容器中的添加剂量计算示例u参考文献.14 GB/T 27853-2011 目。吕本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准与经济合作与发展组织(OECD)化学品测试导则No.308(2002年)(水-沉积物系统中好氧和厌氧转化)(英文版)的技术内容相同。本标准做了下列结构和编辑性修改:一一将计量单位改为我国法定计量单位;一一为与现有标准系列一致,将标准名称改为化学品水-沉
3、积物系统中好氧厌氧转化试验); 删除原OECDNo. 308(2002年)引言的资料性部分;原文受试物资料部分对六个理化指标给出了参考的测试方法。其中五个指标的八个测试方法有对应的我国国家标准:GB/T 21845(化学品水溶解度试验、GBjT21851(化学品批平衡法检测吸附/解吸附试验、GBjT21852(化学品分配系数(正辛醇水)高效液相色谱法试验、GBjT21853(化学品分配系数(正辛醇-水)摇瓶法试验、GBjT21855(化学品与pH有关的水解作用试验、GBjT22052(用液体蒸汽压力计测定液体的蒸汽压力和温度关系及初始分解温度的方法、GBjT22228 (工业用化学品固体及液体
4、的蒸汽压在1。一1Pa至105Pa范围内的测定静态法上GBjT22229(工业用化学品固体及液体的蒸汽压在1。一3Pa至1Pa范围内的测定蒸汽压平衡法。这八个我国标准与OECD化学品测试导则No.104 (蒸汽压、OECD化学品测试导则No.112 (水中解离常数一起作为本标准的规范性引用文件。本标准由全国危险化学品管理标准化技术委员会(SACjTC251)提出并归口。本标准起草单位:环境保护部化学品登记中心、环境保护部南京环境科学研究所、上海市检测中心、上海市环境科学研究院、沈阳化工研究院安全评价中心、中国化工经济技术发展中心。本标准主要起草人:刘纯新、杨力、周红、石利和j、刘济宁、殷浩文、
5、杨娟、黄星、朱江、王晓兵。I GB/T 27853-2011 51 -=同化学品通过直接使用、喷洒飘移、径流、下水道排水、废物处理以及工业、城市或农业废水和大气沉降等方式进入浅层或深层地表水。本测试导则描述了一种用于评价有机化合物在水-沉积物系统中的好氧和厌氧转化的实验室测试方法。直接应用于水体或通过上述途径进入水环境中的化学品均应开展这些研究。天然水-沉积物系统的上层水相一般是好氧的,而表层沉积物可能是好氧的也可能是厌氧的,但深层沉积物则通常厌氧。本文涵盖了好氧及厌氧试验中上述所有可能。好氧测试模拟了好氧沉积物层上部的好氧水体,在该好氧沉积物层的下部是梯度厌氧层。厌氧测试模拟了完全庆氧的水-
6、沉积物系统。如果环境条件出现明显的偏离,例如使用完整沉积物柱状样品或己处于受试物暴露下的沉积物,则应用其他的方法叩开展试验。H 化学品水-沉积物系统中好氧厌氧转化试验GB/T 27853-20门1 范围本标准规定了化学品水-沉积物系统中好氧厌氧转化试验的术语和定义、受试物信息、试验原理、参比物质、试验方法概述、试验程序、质量保证与质量控制、数据与报告。本标准适用于低挥发性或元挥发性的、水溶性或非水溶性的、能够被精确测定的所有化学品(包括放射性标记物或非放射性标记物)。本标准适用于评价化学品在淡水及沉积物中的转化,也适用于河口/海水体系。本标准不适用于在水中具有易挥发性,且本试验条件下无法在水和
7、/或沉积物中保留的化学品。本标准不适用于模拟流水(如河流)及开放式的海域。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。衡法GB/T 21845化学品水溶解度试验GB/T 21851化学品批平衡法检测吸附/解吸附试验GB/T 21852 化学品分配系数(正辛醇-水)高效液相色谱法试验GB/T 21853 化学品分配系数(正辛醇-水)摇瓶法试验GB/T 21855 化学品与pH有关的水解作用试验GB/T 22052 用液体蒸汽压力计测定液体的蒸汽压力和温度关系及初始分解
8、温度的方法GB/T 22228 工业用化学品固体及液体的蒸汽压在10一1Pa至105Pa范围内的测定静态法GB/T 22229 工业用化学品固体及液体的蒸汽压在10-3Pa至1Pa范围内的测定蒸汽压平OECD化学品测试导则No.104蒸汽压CVapourPressure) OECD化学品测试导则No.1l2水中解离常数CDissociationConstants in W ater) 3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1 受试物test substance 任意物质,包括母体物质或相关转化产物。3.2 转化产物transformation products 由受试物经生物和非生物
9、转化生成的所有物质,包括CO2和结合残留物中的产物。3.3 结合残留物bound residues 经提取之后仍以母体物质或者代谢产物的形式存在于土壤、植物以及动物中的化合物。提取方法GB/T 27853-2011 不能在本质上改变化合物结构。结合的性质在一定程度上可通过改变提取方法和分析技术来确定。例如,可通过此种方法鉴别出共价键、离子键、吸附结合以及诱导效应。结合残留物的形成通常会使生物有效性和生物利用度显著减少IJ。3.4 3.5 3.6 3. 7 好氧转化(氧化)aerobic transformation (oxidizing) 有分子氧存在时发生的反应问。厌氧转化(还原)anaer
10、obic transformation (reducing) 元分子氧存在时发生的反应3J。天然水natural waters 从池塘、江河、溪流的水面取得的地表水。沉积物sediment 被水自然沉积下来并构成水体一个边界的矿物和有机物的混合物,后者含有高分子化合物,并且碳、氮含量高。3.8 矿化mineralisation 一种有机化合物的完全降解,在好氧状态下变为COa和H20,在厌氧状态下变为C凡、CO2和H20。注:本标准的试验条件下,当使用放射性标记的化合物时,矿化作用即为分子的彻底降解,在该过程中标记的碳原子被定量地氧化或还原,释放出相当量的14C02或14CH.。3.9 半衰期
11、half.唰Iife,to. 5 当转化能够用一级反应动力学定律描述时,受试物转化50%所用时间。注:受试物质半衰期与其初始浓度元关。3. 10 3. 11 3. 12 50%衰减时间disappearance time 50 ,DT 50 受试物质浓度减少到初始浓度50%所用的时间。75%衰威时间disappearance time 75, DT75 受试物质初始浓度减少75%所用的时间。90%衰捕时间disappearance time 90 ,DT90 受试物质初始浓度减少90%所用的时间。4 受试物信息4. 1 受试物信息包括:a) 水中溶解度(GB/T21845)IOJ; b) 有机
12、溶剂中的溶解性;c) 蒸汽压(GB/T22052、GB/T22228、GB/T22229和OECDNo. 104)和亨利常数;d) 正辛醇-水分配系数(GB/T21853和GB/T21852)叫;2 GB/T 27853-2011 e) 吸附系数CKd,Kr或Koc,GB/T 2185 1)10J ; f) 水解性CGB/T21855)IOJ; g) 解离常数CpK.,OECD112)口。;h) 化学结构及同位素标记位置(适用于已标记化合物)。注:宜说明上述参数测定所对应的温度。4.2 其他信息包括:a) 受试物对微生物的毒性数据、快速和/或固有生物降解性数据以及土壤中好氧和厌氧转化数据;b)
13、 受试物及其转化产物在水和沉积物中的定性和定量分析方法(包括提取与纯化方法,见9.2)。5 试验原理在实验室可控条件下(恒定的温度、避光),分别在好氧和厌氧水-沉积物测试系统(具体情况参见附录A)中加入一定量受试物,培养一定时间后,通过对水相和沉积物相中转化产物的定性及定量分析,测定受试物和主要转化产物在水中、在沉积物中的浓度,检测受试物在水-沉积物系统中、在沉积物中的转化率;检测受试物和/或受试物转化产物矿化速率及恒温暗培养(避免藻华等干扰)期间在两相间的分布,确定to.S、DTso、DT7S及DTg。值。数据认可范围内可确定to.S、DTso、DT7S及DTgo值,但不可外推至实验周期以外
14、。6 参比物质用光谱和色谱方法定性及定量分析转化产物时宜使用参比物质。7 试验方法概述7. 1 仪器设备及试剂试验中可能需要下列设备和试剂za) 试验一般采用玻璃容器(如瓶、离心管),但如果受试物信息(如正辛薛-水分配系数,吸附数据等)表明受试物可能附着于玻璃壁上时,应更换为其他材料的容器(如特氟龙)。b) 典型气体流式培养试验装置参见附录B的图B.1;静态密闭生物计培养瓶装置参见附录C的图C.1。供气装置应能够在空气和氮气之间进行切换;出气口应具备收集挥发性产物的密闭容器1I.13J。c) 仪器的规格应满足8.1.1试验的要求。培养容器的数量根据取样的次数确定。d) 化学分析仪器,总有机碳分
15、析仪CTOC)、气相色谱仪CGC)、高效液相色谱仪CHPLC)、薄层色谱仪CTLC)、质谱仪CMS)、气相色谱质谱联用仪CGC-MS)、高效液相色谱质谱联用仪CHPLCMS)和核磁共振仪CNMR)等用于受试物及转化产物化学分析的仪器设备,以及用于检测放射性同位素示踪标记、非标记受试物及反同位素稀释法的试验系统。e) 液闪仪和氧化燃烧分析仪。f) 测定水溶解氧、氧化还原电位、电导率、粒度分布、碱度、硬度、盐度、N03一/P043一(比率及各自数值)的设备;测定沉积物阳离子交换量、碳酸盐、持水量、总氮和总磷的设备;分析沉积物及水中的硝酸盐、硫酸盐、生物可利用铁及其他电子受体的设备(见表1)。g)
16、底沉积物采样设备及用于理化分析、生物检测的标准实验室设备和玻璃器具。h) NaOH或KOH、H2S04、乙二醇、乙醇胶、二甲苯、石蜡、分子筛等其他合适的试剂。3 GB/T 27853-2011 7.2 水和沉积物的选择7.2. 1 好氧试验沉积物的选择通常用两种有机碳含量、质地差别比较明显的沉积物进行好氧试验7J。一种是具有较高有机碳含量(2.5%7. 5%)、细密质地的沉积物AoA的细密质地为蒙古土加粉砂(即沉积物中粒径小于50m的无机碎片)含量大于50%。另一种是含有较低有机碳(0.5%2. 5%)、粗质地的沉积物BoB的粗质地为蒙古土加粉砂含量小于50%0A与B两者有机碳含量的差异至少应
17、为2%0 蒙古土加粉砂的含量差异至少应为20%。如果受试物有可能进入海水中,则至少需要一种源自海洋的水和沉积物。选择沉积物时,还应考虑pH值等其他参数的影响。7.2.2 厌氧试验水和沉积物的选择在严格的厌氧试验中,两种沉积物(包括其相应的水相)应采自地表水体的厌氧区7J。沉积物及水相均应在厌氧条件下进行仔细处理及运输。pH值等有重要影响的其他参数,应根据受试物的性质及其他实际情况进行考虑。7.3 水和沉积物的呆集、处理与保存7.3. 1 采集位点采集位点应依据试验目的和环境进行选择。选择采集位点时,应考虑小流域及上游水域可能的农业、工业或生活污水的排放史。宜注意区分沉积物与被生活污水污染的淤泥
18、。在采集前四年内受到受试物或与其结构类似物质污染的沉积物不得用于试验。7.3.2 采集沉积物样品应采自沉积物上层5cm10 cm处,相应的水样应在相同时间、相同位点收集8.20J。庆氧研究时,沉积物及其相应水样应在元氧条件下采集和运输2日。7.3.3 水和沉积物的处理沉积物通过过滤方式与水分离,即通过孔径为2mm的筛网,利用过量采集的水通过湿筛法进行分离,之后弃除水。然后将已知量的沉积物及水按比例混合(见8.1. 1) t装人培养容器为驯化作准备(见7.4)。进行厌氧研究时,所有的处理步骤都应在无氧条件下进行26叫。7.3.4 水和沉积物的保存尽可能使用新采集的沉积物及水样,如果在采集后不能立
19、即进行试验,沉积物及水样应按7.3.3的方法过筛后一起保存,浸水(水层深度6cm 10 cm),置于暗处,4oC :l: 2 oC条件下最多可保存4周7-8.20J。好氧试验的样品应在有空气流通的环境下保存(如在敞口容器中),而庆氧试验的样品应在无氧条件下保存。在运输及保存过程中水和沉积物不得结冰,沉积物不得出现干燥现象。7.4 水和沉积物的驯化沉积物和水样在加入受试物进行试验之前,应进行一段时期的驯化。驯化就是在与正式试验完全4是GB/T 27853-2011 相同的条件下,将每种水/沉积物样品移至试验用培养容器内进行培养(见8.1)。驯化期是水相和沉积物相明显分离、系统pH、水中溶解氧浓度
20、、沉积物和水的氧化还原电位等达到稳定所用的时间。驯化期通常为l周至2周,不应超过4周。7.5 受试物标记受试物化学纯度和/或放射化学纯度应达到95%以上。可使用放射性同位素示踪原子标记或非标记的受试物来测定转化率。如果研究转化途径以及确立质量平衡,应使用标记过的物质示踪。优先推荐使用14C示踪原子作标记,也可用13C、15N, 3 H, 32 P等同位素原子作标记。尽可能地将示踪原子标记于分子最稳定的部位。例如,如果受试物质含有一个环,应将示踪原子标记在这个环上;如果受试物质含有两个或更多环,应分别标记各个环并研究评价各标记环的去向、获得转化产物形成的信息。8 试验程序8. 1 试验条件8.
21、1. 1 水和沉积物用量试验在培养装置(见7.1)内进行。每个容器中沉积物最小用量为50g(以干重计)。试验用水与沉积物的体积比在3: 1至4: 1间,沉积物层为2.5cm:!:O. 5 cm。为使容器内各点的受试物浓度分布达到恒定,在保持试验容器内水柱深度与野外水深度相关性的基础上(一般假定为100cm,也可使用其他的深度)调整水和沉积物的用量。计算举例参见附录D.8. 1.2 试验温度试验温度范围在10.C 30 .C间,最适合温度为20.C土2.C。根据受试物的信息,按实际情况的需要可在较低温度进行试验(如10.C)。8.2 受试物的处理和添加8.2. 1 受试物浓度的确定受试物浓度应通
22、过预测的环境排放量来确定,并保证足以检测受试物的转化过程并鉴别转化产物的形成和降解。应保证受试物的测试浓度不影响水-沉积物系统中微生物的活性。植保化学品标签标示的最大剂量应作为其最大施用率,根据测试容器的水层表面积计算得到添加剂量。一般受试物使用一种浓度测试即可。如果受试物在较低浓度仍然有足够的分析准确度,且通过不同途径进入地表水体而导致水体中浓度明显差异,可以选择使用第二种浓度进行测试研究。当受试物浓度在测试起始接近检测限和/或达到受试物施用率的10%而主要转化产物不易被检测时,可使用更高剂量作为测试浓度(如10倍用量)。8.2.2 受试物的添如受试物宜以纯品水溶液形式加入受试体系水相中。可
23、使用振荡器配制受试物水溶液及预混合处理来保证均一性。尽量避免使用助溶剂(如丙酣、乙醇),不得己使用时,其用量不应超过溶液体积的1%(体积比),并且不得对受试系统中的微生物活性有不利影响。在添加受试物水溶液至受试体系后,轻轻搅动水相,尽可能不扰动沉积物相。不宜用受试物的制剂,因为制剂的其他组分可能会影响受试物和/或转化产物在水相和沉积物相中的分散。但受试物水溶性低时,可将受试物的制剂作为替代物。5 GB/T 27853-2011 8.3 对照组每个水沉积物系统中都应设对照组。对照组中不应加入受试物。对照组可用于在试验终止时确定沉积物中微生物的生物量以及水相和沉积物相中的有机碳含量。两组对照(即每
24、个水-沉积物系统各设一组对照)用于检测驯化期的沉积物及水中所需参数(见表1)。如果溶解受试物时使用了助溶剂,应增加两个助溶剂对照组,用于测定助溶剂对微生物活性的影响。8.4 培养按8.2配制受试物溶液并分别加入试验系统,进行避光、恒温培养。在尽可能避免搅动沉积物的情况下,通过轻柔鼓泡或在水表面通人空气或含有COz的氮气的方式进行气体交换。在采用表层通气方式时,在水体上层进行轻轻地搅拌更利于气体在水中的分散。轻度挥发化学品应在水表面进行温和搅拌的生物计培养瓶中进行测试,也可使用顶层充满空气或氮气且具备收集挥发性产物的内置小瓶的密闭容器。好氧测试中,为补充生物代谢消耗的氧气应定期交换顶空气体。可用
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