一种针对生活垃圾填埋场渗漏的地下水中全氟-多氟化合物溯源方法与流程

本发明涉及环境保护，具体涉及一种针对生活垃圾填埋场渗漏的地下水中全氟-多氟化合物溯源方法。

背景技术：

1、全氟-多氟化合物作为一类新污染物，具有高热稳定性和化学稳定性，在环境中会持久存在。研究表明，全氟-多氟化合物进入环境会对微生物生态、人体健康造成潜在威胁。然而，在近几十年，全氟-多氟化合物广泛应用于如灭火剂生产、氟化工、电镀等行业以及各种消费品生产中，且大部分含有全氟-多氟化合物的残渣和消费品在使用寿命结束后会成为固废被处理处置。填埋目前是我国生活垃圾处理处置的主流工艺之一。

2、生活垃圾中约含有50％～70％的有机物，其在存储和填埋过程中会有大量有机物释放，除一部分可通过分解、降解或被垃圾堆体吸附滞留，其余大部分进入填埋场渗滤液中，从而导致填埋场是其周围环境有机污染的一个重要的源头和汇。研究表明，与市政污水以及天然水体相比，填埋场渗滤液中全氟-多氟化合物的检出浓度相对更高、种类更繁多，并且其还可通过渗漏等方式进入到周边环境。例如，研究表明全氟-多氟化合物会以原型或代谢产物的形式在填埋场土壤中累积或通过淋滤作用进入地下水。因此，垃圾填埋场渗滤液被认为是地下水中全氟-多氟化合物的重要污染来源之一。

3、然而，现有研究揭示填埋场周围的有机污染特征具有复杂性和多变性，导致对填埋场周围环境有机污染进行溯源分析的研究难度较大，并且大多数研究仅定性地判定环境中有机污染的来源，对定量计算各类源贡献的研究较为缺乏。同时，考虑到地下水作为重要的饮用水源，其全氟-多氟化合物的污染治理受到广泛关注。申请号为cn114544894a的专利分析了正定矩阵因子分解模型的可行性，但对地下水中全氟-多氟化合物源解析的不确定性未进行研究。其次，申请号为cn11751904a的专利对地下水中抗生素进行了溯源，但抗生素以不同的形态存在时，其理化性质会影响测定结果，而全氟-多氟化合物有较强的稳定性，能准确进行溯源。因此，开发和提供生活垃圾填埋场渗漏的地下水中全氟-多氟化合物的溯源方法，对于合理实施环境保护措施和污染治理具有重要的指导意义和应用价值。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种针对生活垃圾填埋场渗漏的地下水中全氟-多氟化合物溯源方法。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、提供一种针对生活垃圾填埋场渗漏的地下水中全氟-多氟化合物溯源方法，其包括以下步骤：

4、s1、收集和预处理填埋场地下水样品；

5、s2、测定地下水样品中全氟-多氟化合物种类和浓度；

6、s3、基于正定矩阵因子分解模型pmf，通过拟合优度分析方法对正定矩阵因子分析模型的全氟-多氟化合物定量源解析进行不确定性分析，量化模型结果误差，得到最佳环境污染物源解析。

7、进一步地，步骤s1的方法具体为：

8、选定溯源区域，收集溯源区域的信息，采集溯源区域的地下水样，样品采集后，避光条件下密封保存于棕色玻璃采样瓶内，调ph＝2～4。

9、进一步地，步骤s2通过高效液相色谱串联质谱法对地下水样品中全氟-多氟化合物含量进行测定并分析，得到分析数据。

10、进一步地，步骤s2的方法具体包括以下子步骤：

11、s2-1、在0.2～0.5l样品中加入50μl内标使用液；

12、s2-2、将固相萃取柱安装在固相萃取装置上，依次加入4ml0.1％的氨水/甲醇溶液、4ml甲醇和4ml纯水，在添加溶剂过程中始终保持柱头湿润；

13、s2-3、用4ml、25mmol/l乙酸铵水溶液淋洗固相萃取柱；

14、s2-4、将固相萃取柱低温干燥后，依次用4ml甲醇和4ml氨水/甲醇溶液淋洗，用15ml聚丙烯离心管收集淋洗液；

15、s2-5、将收集到的淋洗液在氮气吹干仪上用氮气浓缩，用甲醇定容至1ml，通过0.22μm滤膜后装于1.5ml棕色进样瓶，4℃保存，用高效液相色谱串联质谱法进行分析。

16、进一步地，步骤s3的方法具体包括以下子步骤：

17、s3-1、根据全氟-多氟化合物种类和浓度数据，计算数据的不确定度值；

18、s3-2、将全氟-多氟化合物的浓度数据和对应的不确定度值输入到正定矩阵因子分解模型pmf中；

19、s3-3、在非负约束条件下，将样本浓度数据矩阵分解为因子贡献和剖面矩阵，利用分解结果和相关信息确定来源。

20、进一步地，得到全氟-多氟化合物种类和浓度数据后，计算数据的不确定度值，将全氟-多氟化合物的浓度数据和对应的不确定度值以txt、csv或excel工作簿(.xls或.xlsx)文件形式输入到epapmf5.0软件中；在非负约束条件下，将样本浓度数据矩阵(x)分解为因子贡献(g)和剖面矩阵(f)，有助于检索到更多物理上可解释的因子，利用分解结果和相关信息可以确定来源。

21、pmf模型的计算方法如下：

22、

23、其中，xji为样品j中全氟-多氟化合物i的浓度，gjp为样品j中因子p的浓度，fpi为全氟-多氟化合物i中因子p的比例，eji为样品j中全氟-多氟化合物i浓度的建模误差，k为因子的数量；

24、因子贡献率和剖面由最小化目标函数q得出；基于不确定性uji，pmf模型解决方案使目标函数q最小化；

25、

26、其中，n为样品数，m为全氟-多氟化合物数，uji为样品j中全氟-多氟化合物i的不确定度；uji计算公式为：

27、

28、其中，σi为全氟-多氟化合物i浓度的相对标准偏差，mdl为方法检出限。

29、利用模型对输入数据进行预处理分析。根据信噪比计算和不确定性程度，输入数据被划分为“强”、“弱”或“坏”。仿真过程中的不确定性通常是通过消除“坏”的物种，将其排除在最终的源分析仿真之外而达到最小化。

30、指定要执行的基础运行的数量(“number of runs”)(取值范围为1～999之间的整数。推荐的运行次数是20次，这将允许对q的变化进行评估、模型应拟合的因素数目(“number of factors”)(取值范围为1～999之间的整数。选择的因素的数量将取决于用户对影响样本的来源、样本数量、采样时间分辨率和物种特征的理解)和迭代次数(“seednumber”)，在上述参数被指定后，按下“运行”(“run”)按钮在“基础运行”模式下运行。

31、当“基本运行”完成后，根据拟合优度参数q值判断拟合程度，对具有最低q值且收敛的结果进行分析，确定源因子的数量，每种因子中所具有以及因子与研究区域内已知的潜在源之间的相关性，最终确定污染来源。

32、本发明的有益效果为：

33、1.本发明借助正定矩阵因子分解模型(positive matrix factorization model，pmf)，通过拟合优度分析方法对正定矩阵因子分析模型的全氟-多氟化合物定量源解析进行不确定性分析，量化模型结果误差，得到最佳环境污染物源解析方案；

34、2.相比从受污染水体下游和上游涉污企业排口采集水样、结果分析对比的传统溯源方法，本发明通过模型参数校准和验证，全面客观的识别出生活垃圾填埋场渗漏的地下水中全氟-多氟化合物的来源，从而突破了地下水中全氟-多氟化合物快速、准确溯源的技术限制。