污泥中多环芳烃分析方法的综述

当代生态农业 2012年第３、４期

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污泥中多环芳烃分析方法的综述

付毓 孙红杰

（大连民族学院环境与资源学院，大连116600）

摘要：多环芳烃是列于美国EPA 黑名单上的一组优先污染物，一般指2个或2个以上苯环以稠环形式相连的化合物，如萘、蒽、菲等，由于其特殊的结构，具有致癌、致畸、致突变作用，而且广泛的存在于环境当中，种类繁多且难降解，对人类的危害很大，所以对环境中多环芳烃的测定及分析引起人们的关注，分析测定环境中的多环芳烃越来越重要，本文对污泥中多环芳烃的分析测定方法进行了系统的综述 关键词：污泥；多环芳烃；分析方法 作者简介：付毓（1991-），女，汉，环境工程专业2009级本科生。 通讯作者：孙红杰（1973-），女，辽宁抚顺人，讲师，研究方向为水污染控制工程。E-mail: sunhongjie@

多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs ）大都是无色或淡黄色的结晶，个别颜色较深，具有强疏水性，结构稳定，很难降解，主要来源于煤、石油、木材、烟草、有机高分子化合物等有机物的不完全燃烧[1]

，因此人类的外环境如大气、土壤和水中都不同程度地含有苯并[α]芘等多环芳烃。PHAs 在水体中的浓度很低,土壤中PHAs 的浓度比水中浓度高出几个数量级。随着近年煤炭、石油的开发利用，环境中的多环芳烃在逐年增加，因此越来越多人开始研究环境中的PHAs ，本文系统阐述了污泥中PHAs 的萃取、纯化、定性定量分析方法。

1 萃取

萃取利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中

而提取出来的过程。多环芳烃的萃取方法有很多种，主要有振荡萃取、索氏抽提器萃取、超声波萃取等。要从样品中萃取PAHs 主要使用溶剂萃取,为此要求萃取剂对PAHs 的溶解度要大。

地表水中的PAHs 一般用氯仿、苯、环己烷等作萃取剂,振荡萃取出来。用二氯甲烷作溶剂时，也有用超声波进行萃取的。此外，也可以将地表水中的PAHs 吸附在聚氨基甲酸酣饱沫上，然后放在索氏提取器中，用二甲亚矾萃取,萃取液加水，再用环己烷进行反萃取。从过滤水中得到的浮游物等样品，多用苯、环己烷－乙醚（4:1）、二氛甲烷等溶剂在索氏提取器中萃取[2] ，本课题组经过四年的跟踪研究表明，对污泥中的多环芳烃的萃取用超声萃取，超声萃取主要是主要通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目

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标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固--液萃取分离。污泥样品自然风干后研磨，用100目筛后准确称取1.000g 于100ml 锥形瓶中，向锥形瓶中加入2.000g 无水硫酸钠和1.000g 铜粉，向锥形瓶中加入30ml 正己烷－二氯甲烷（体积比为1∶1） 混合溶剂，封口，超声萃取30分钟，该方法简单且萃取效果好，其中美国EPA 公布的16种PHAs 优先污染物的加标回收率61.45%- 114.44%[3]

。

2 纯化

纯化，即由多种物质的聚集体，通过物理、化学或生物方面的方法作用，变成一类或一种物质的过程。环境样品中有很多物质，纯化的目的是去除样品中干扰分析PHAs 的杂质，纯化的方法主要有柱层析法和薄层层析法（TLC ）。本实验小组对污泥样品的提纯主要采用柱层析法，柱层析法的吸附剂主要有硅胶和氧化硅，经过这些吸附剂可有效的去除样品中的干扰分析多环芳烃的杂质。层析柱下端放入少量脱脂棉做支柱填料,加入0.3g 左右石英，用3ml 正己烷润湿柱子，准确称取2.0g 硅胶，3.0g 无水硫酸钠与少量正己烷于烧杯内制成匀浆，湿法填装层析柱；进样时，用10ml 正己烷润湿柱子，使用胶头滴管移取经过萃取浓缩样品溶液，沿层析柱缓慢进样，弃去淋洗液（速度1-2ml/min ）；分别加入40ml 正己烷-二氯甲烷（1:1）混合试剂洗脱样品，洗脱液收集到一锥形瓶中；将洗脱液转移到旋转蒸发仪上旋转蒸发至干，用正己烷将样品定容至2ml 待用[4-7]。该方法对污泥中干扰分析多环芳烃的杂质去除效果好，而且简单、廉价，是常用的纯化方法。

3 定性定量分析

适用于PHAs 的定性、定量的分析方法有气相色谱法、质量碎片法、高速液体色谱法等。作为PHAs 的定性、定量分析的方法常用紫外吸收法、萤光法、质谱法。气相色谱法虽然具有能快速分离、定量的优点，但是对PHAs 的定性则困难。紫外吸收法要求所测试溶液中PHAs 的绝对量为微克量级，所以其缺点是灵敏度不高。最近有的学者把快速分离PHAs 的气相色谱和现在灵敏度最高的质谱有机的结合起来,形成GC-MS 测定多环芳烃的方法，本实验对分离纯化后的污泥中多环芳烃的分析就是采用该方法，色谱柱为SE-54型高分辨率弹性石英毛细管柱，柱长30.00 m ，内径0.25 mm ，膜厚0.25μm 。载气为高纯氮气，恒定柱流量0.88ml/min ，尾吹流速20 ml/min ；柱前压85.6 kPa ；色谱进样口采用分流模式，分流比为10:1；进样口温度280℃；检测器温度280℃；柱温采用的程序升温：在100℃保持1 min ，以5℃/min 升至280℃，保持30min 。进样量1μl 。质谱（MS ）条件：EI 电离方式，电离能70eV 。检测器温度为280℃。电子倍增器电压为1.4 kV 。全扫描测定方式的扫描范围（质荷比，即离子的质量与所带电荷的比值）为100-400 amu 。进样量1μl ，用全扫描方式对16种PAHs 进行扫描，测得其总离子流（TIC ）图，然后根据各PAHs 的保留时间和质谱图确定各待测化合物。该条件下测定结果具有良好的线性范围、相关系数。

4 结束语

随着人们生活水平的提高，人们更加关注环境变化带给人的影响，多环芳烃作为一

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种公认的优先污染物越来越受到更多人的重视，由于其致癌致畸作用，且难降解，所以研究出适合的分离、纯化及分析方法很重要，今后多环芳烃的分析测定将向着更高效、更准确的方向发展。 参考文献

［1］莫测辉，蔡全英，吴启堂等.城市污泥中有

机污染物的研究进展[J].农业环境保护,2001,20（4）： 273-276.

［2］松岛，肇 杉本弘司，樱井信夫等.水环境

中多环芳烃的分析方法[J].环境料学丛刊2001,20（4）：273-276.

［3］孙红杰，赵轶男，安晓雯等.超声萃取-

GC/MS 法测定污泥生态稳定化中多环芳烃.大连海事大学学报.2010.8:117-119． ［4］Yubo Cui, Zhiqian GUO, Hongjie Sun.

Sludge Stabilization Performance During Three Years Ecological Treatment[C].12th

Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress, Aug 4 -6, 2008, Dalian, China.

［5］Y. B. Cui, X. H. Wu, Zh. Sh. Liu, J. Zh. Liu,

Y. Z. Lin. Ecological Stabilization of Wastewater Sludge from CAST Process[J]. Water Science and Technology, 2008, 58（10）: 1911-1915.

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［7］Yubo Cui, Hongjie SUN, Tingliang Jiang,

Zhiqian GUO. Plant Performance in Wastewater Sludge Ecological Stabilization [C]. 12th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress, China: Dalian,2008-08-04.

Research of Analytical Methods of PHAs in the Sludge

Fu Yu, Sun Hongjie

（Environment and Resources Institute, Dalian Nationalities University, Dalian 116600, China ）

Abstract: PAHs are listed as a set of priority pollutants on the U.S. EPA blacklist, generally referring to two or more benzene rings connected to the form of a fused ring compound, such as naphthalene, anthracene, phenanthrene, etc. Because of its special structure, carcinogenic, teratogenic, mutagenic effects, wide distribution in the environment, wide range of biodegradability, and great harm to the human, the determination and analysis of PAHs in the environment is paid much attention. The paper synchronizes aromatic hydrocarbons, purification, quantitative analysis in the sludge extraction systematically and lists examples of individual methods. Keywords: sludge, polycyclic aromatic hydrocarbons, and analytical methods