二恶英目前最热门的测试方法(中国科学院广州化学研究所分析测试中心)

中国科学院二噁英分析中心李主任---189********二噁英类污染物检测目前二噁英类物质的检测方法有哪些？一、化学仪器分析方法HRGC/HRMS GC/HRMS HRGC/LRMS二、生物检测方法RROD细胞培养法荧光素酶方法 EIA酶免疫方法 DELFIA荧光免疫法HRGC/HRMS方法1、采用HRGC/HRMS（分辨率在1万以上的高分辨率色谱/质谱联用仪）的超痕量分析方法。

优点：（1）灵敏度高；（2）能同时监测多个离子。

（3）是被多个发达国家认可的二噁英标准检测方法，如美国的EPA。

缺点：（1）分析操作复杂；（2）样品前处理过程非常复杂，分析样品所需时间周期长（通常为10-20d）；（3）设备投入成本和运行费用高昂；（4）购买同位素标准物质等消耗品费用高；（5）检测费用高昂。

（一个样品需900-1800美元）；（6）监测只能在专业实验室进行，而建造二噁英检测实验室需要几百万美元。

GC/HRMS和HRGC/LRMS使用GC/HRMS法可保证灵敏度，简化前处理步骤，缩短检测时间，降低检测成本，但仍需在专业实验室中完成；使用HRGC/LRMS法可极大降低在检测仪器方面的投入，但当每克样品中二恶英浓度低于pg/g水平时，却无法获得可靠的检测结果。

因而HRGC/LRMS法仅适用于检测二恶英浓度较高的污染源样品和污染较重的土壤样品。

例如，美国的EPA 8280方法可检测出土壤、底泥、飞灰和燃油等样品中含4～8个氯的二恶英化合物，不能用于检测如食品等二恶英含量较低的样品。

生物检测方法目前建立的生物学检测方法均是通过对Ah受体活化程度的测定来间接表达二恶英的TEQ。

EROD细胞培养法二噁英与Ah受体结合活化后，被Ah受体核转位因子（ARNT）转移到细胞核内，活化的核内基因是特异性DNA片段即二噁英相应因子（DRE）。

启动发挥毒性的基因并增加其转录，从而激活EROD酶的活性。

所以通过测定EROD酶的活性，可以了解二噁英激活Ah 受体的能力，进而获得测试样品中二噁英的TEQ。

荧光素酶方法该方法是将萤火虫荧光素酶作为报告基因结合到控制转录的DRE上，制备成质粒载体并转染H4llE大白鼠肝癌细胞系（含Ah受体转导途径的各个部件）。

以此构成的CALUX荧光素酶诱导活性与二噁英的毒性系数相对应，最终测定的结果也是TEQ（毒性当量）EIA酶免疫方法该方法是根据鼠克隆抗体DD3与二噁英结合的特点而建立的竞争仰制酶免疫方法。

使用酶竞争配合物（HRP）和样品中二噁英共同竞争有限的DD3抗体的特异性结合位点，以一系列不同浓度的2,3,7,8-TCDD为标准物质，做出2,3,7,8-TCDD标样与对应样品的剂量—效应曲线，样品中二噁英毒性强度以计算出的TCDD毒性等价浓度间接表示。

最终通过测定DD3与HRP螯合物的荧光强度来获取二噁英的TEQ。

螯合物的荧光强度与二噁英的TEQ成反比。

DELFIA荧光免疫法DELFIA（Dissociation-enhancement Lanthanide Fluoro Immunoassay）法属于时间分辨荧光免疫分析法。

该方法利用生物基因技术选择出合适的抗原键合铕离子与样品中二恶英竞争单克隆抗体，待免疫反应完全后加入荧光增强液,使铕离子从抗原中解离下来，进入增强液,形成胶束，高效地发出荧光。

螯合物最终用时间分辨荧光法分析，其荧光强度与二恶英的TEQ 成反比。

通过上图我们可以看出各种二噁英检测方法有优略性，我国现用的二噁英检测方法是HRGC/HRMS方法。

图中我们可以看出这种检测方法精准度可以达到0.01pg/g（中国国家标准为0.5pg/g）属于最优越的检测方法。

但是相对的这种方法的前处理期也是最长且最复杂的，投入的资金也相对很多。

而且HRGC/HRMS方法必须在专业实验室中进行检测，所以前期必须要建设专业实验室，可谓相当耗费财力。

而我们的荧光素酶法检测二噁英可谓相当方便、快捷也同样符合国家标准的0.5pg/g的精准度。

多层二噁英分级检测体系第一级：低成本、快速的生物检测方法可应用于一般食品检测和环境监测，如定量筛选大规模的污染源样品等。

第二级：一般的化学仪器分析包括GC/HRMS法和HRGC/LRMS法，可应用于对筛选出的样品进行较高精度的检测。

第三级：建立几个符合国际标准的二恶英专业检测实验室，完成对二恶英检测的权威认证分有2,7-DCDD的土壤中加入Fe3+-H2O2（类似芬顿试剂），30min内DCDD几乎完全降解，降解的中间产物包括4-氯-邻苯二酚，与担子菌对DCDD的代谢途径较为类似。

化学降解的优势在于见效快、经济实用，但在实际应用中应注意一些强氧化性化学试剂对土壤理化性质、生态环境的影响。

（3）物理处理将土壤中的二噁英直接提取出来也可以实现土壤的净化。

Hashimoto等用亚临界水萃取（subcritical water extraction）方法，300℃、5h内从土壤中萃取出99.4%的二噁英，同时证明在萃取过程中二噁英发生降解。

Kieatiwong 等用橄榄油萃取出土壤中91%的二噁英。

除了萃取，浮选方法也被用于处理飞灰沉降引起的土壤二噁英污染。

但物理方法只是把二噁英从土壤中转移出来，要彻底清除二噁英还须结合紫外线照射等其他方法。

（4）生物转化与生物修复目前人们已经成功地从二噁英污染土壤中分离到多种降解菌株，这些微生物主要是假单胞菌(Pseudomonas)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、丛毛单胞菌(Comamonas)以及白腐真菌(white rotfungi)等。

Widada等将一株假单胞菌定期接种到2,3-DCDD污染的土壤中，14天后几乎所有的2,3-DCDD被降解Rosenbrock等将白腐真菌接种到二噁英污染的土壤中获得了50%的矿化率。

生物修复也可以与其他方法结合起来以实现更好的修复效果。

Kao等先使用芬顿试剂（Fe2+-H2O2）对泥浆进行氧化预处理，使其中的TCDD转化为更易发生生物降解的物质，然后转移到生物反应器中进行生物降解。

生物修复具有低耗、高效和环境友好的特点，是近年来得到广泛重视的一种土壤修复手段。

随着更多的高效降解菌株的分离，降解条件的探索，生物修复将在土壤二噁英污染治理方面发挥重要的作用。

【2】五、二噁英排放标准与环境质量标准由于二噁英的强危害性,为了控制二噁英类物质的排放,许多国家都采取了强有力的措施,并制定了严格的垃圾焚烧排放标准。

由表1可见,我国垃圾焚烧二噁英排放限值比国外要高。

欧美国家许多大中型城市,早在20世纪80年代就陆续开展了空气中的二噁英背景值调查研究,并先后制定了二噁英空气质量标准,而我国目前尚未制定相关空气质量标准。

某些国家二噁英空气质量标准值具体见表2。

本文中,生活垃圾焚烧炉二噁英排放限值采用《生活垃圾焚烧污染控制标准》GB18485-2001中的1.0ng/m3,大气环境影响评价时参照0.60pg/m3。

【3】六、二噁英对人体健康的影响1、二噁英是一类脂溶性的化合物,极易在生物体内的脂肪组织中富集。

二噁英通过食物链进入人体后,最长可在人体内积累7年以上,对人体的许多器官和中枢、免疫和生殖系统等造成广泛伤害。

最近的研究表明，二噁英还是一种典型的内分泌干扰物,不仅对接触的人体有影响,同时还会使他们孕育的后代产生畸形。

【5】2、二噁英在生物体内易于蓄积并随生物链不断浓缩。

实验表明，很低浓度的二噁英就能让动物有致死效应。

通过对职业暴露者和工业受害者的人体毒性效应数据分析得知：ＰＣＤＤｓ和ＰＣＤＦｓ暴露可引起皮肤痤疮、忧郁、头痛、失眠、失聪、体重减轻、胸腺萎缩等症状，并具有长期效应，如免疫系统损伤、染色体损伤、心力衰竭、致畸、致癌、致突变等。

【6】七、如何抑制二噁英的产生1、垃圾焚烧中二噁英形成的控制要抑制垃圾焚烧处理过程中产生的二噁英,必须做到以下几点:保持炉内温度在1000℃以上, 烟气停留时间>2s,保持烟气中含氧比在6%以上,可将所有的有机物燃尽;抑制HCl、CuO、CuCl2的产生,尽量不燃烧含氯有机化合物,不使Cu氧化;尽可能充分燃烧以减少烟气中的含碳量;在烟气净化阶段采用急冷办法避开二噁英再合成的温度250～450℃;采用袋式除尘器以搜捕二噁英颗粒。

（1）焚烧前控制垃圾预处理在垃圾进入焚烧炉之前,采用垃圾分选技术,分选出垃圾中铁、铜、镍等过渡金属;减少含氯有机物的量,从源头减少垃圾焚烧二噁英生成的氯来源。

（2）焚烧过程控制抑制二噁英生成在垃圾燃烧过程中,控制燃烧条件,控制二噁英的炉内生成;采用垃圾熔融气化法(1000℃以上)遏制二噁英的生成条件(如图1)。

将煤与垃圾混合燃烧,利用煤中硫来抵制二噁英生成;在垃圾燃烧过程中添加脱氯剂实现炉内低温脱氯,将部分气相中的氯转移到固相渣中,从而减少二噁英的炉内再生成和炉后再合成。

炉内加钙脱氯的效果与碳酸钙质量、钙氯比以及反应温度有关,文献报道,CaO在600～800℃可以将60%～80%的HCl固成为CaCl2。

（3）焚烧后控制烟气净化处理:在低温状态下提高除尘器的效率。

采用急冷的方法降低洗涤烟气温度,即可以抑制二噁英的再合成,同时又能除去HCl、SO2烟尘等污染物(如图2)。

用布袋除尘器能够去除吸附在灰尘上的二噁英(如图2)。

雾状活性炭粉末吸附法。

活性炭在常温时对二噁英等平面构造的芳香族碳氢化合物有吸附性,降尘前喷雾状活性炭粉末,能够去除二噁英(如图2)。

用催化剂分解二噁英,Skimodaira在其设计的设备中将含有二噁英的焚烧炉飞灰在<250℃的环境里,与O3、半导体物催化剂拌匀,在紫外线照射下,二噁英被分解掉而不会重新生成。

(5)纳米管清除二噁英。

美国密执安大学的一项研究表明,多壁碳纳米管清除二噁英效果远高于1991年以来欧盟和日本使用的碳原子呈六方晶系排列的物质,使二噁英的苯环与纳米管表面强烈反应所需纳米管可以从甲烷和廉价的铁镍催化剂制备。

【5】2、二噁英污染源防治对策1)开展二噁英重点排放源的环境监督监测工作。

对有经济实力的二噁英重点排放企业，强制要求企业委托检测机构进行年度监测，对排放量较大但经济能力较弱的企业，建议由国家和政府投资对其产生的二噁英实施年度性监测，并将数据上报地方环保部门备案。

2)将二噁英纳入环境影响评价制度。

在环境影响评价文件中，建议考虑二噁英的削减和控制，逐步将二噁英作为主要特征污染物与其他常规污染物共同纳入控制指标。

通过该项制度的引导与制约，对于重点控制行业的新、改、扩建项目，鼓励其配备削减二噁英排放装置或统筹考虑二噁英减排需要，优化工程设计，实现常规污染物(二氧化硫、氮氧化物、粉尘、重金属等)与二噁英的协同减排。

3)建立一支持久性有机污染物的监管队伍，加大执法力度。