环境中的二恶英及其检测技术

环境中的二噁英及其检测技术

李博文

应化0908

200961209

1二噁英的危害

二噁英已被世界卫生组织确定为一种致癌物质。它的毒性和氯化芳烃相似，其表现症状为：体重减轻、胸腺萎缩，免疫系统受损，肝损伤，氯痤疮，皮肤病变，组织发育不全或过度增长，以及畸形、突变等。人类短期接触高剂量的二噁英，可能导致皮肤损害，肝脏功能改变，长期接触则会牵涉到免疫系统、发育中的神经系统、内分泌系统以及生殖功能的损害。二恶英类的毒性因氯原子的取代数量和取代位置不同而有差异，含有1-3个氯原子的被认为无明显毒性；含4-8个氯原子的有毒，其中2,3,7,8-四氯代二苯-并-对二恶英（2,3,7,8-TCDD）是迄今为止人类已知的毒性最强的污染物，国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物；如果不仅2,3,7,8位置上被4个氯原子所取代，其他4个取代位置上也被氯原子取代，那么随着氯原子取代数量的增加，其毒性将会有所减弱。由于环境二恶英类主要以混合物的形式存在，在对二恶英类的毒性进行评价时，国际上常把各同类物折算成相当于2,3,7,8-TCDD的量来表示，称为毒性当量（Toxic Equivalent Quangtity，简称TEQ）。为此引入毒性当量因子（Toxic Equivalency Factor，简称TEF）的概

念，即将某PCDDs/PCDFs的毒性与2,3,7,8-TCDD的毒性相比得到的系数。样品中某PCDDs或PCDFs的质量浓度或质量分数与其毒性当量因子TEF的乘积，即为其毒性当量（TEQ）质量浓度或质量分数。而样品的毒性大小就等于样品中各同类物TEQ的总和。

二恶英中以2，3，7，8-四氯-二苯并-对-二恶英（2，3，7，8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,2，3，7，8-TCDD)的毒性最强，只要一盎司（28.35克），就可以杀死100万人，相当于氰化钾（KCN）的1000倍，这是迄今为止化合物中毒性最大且含有多种毒性的物质之一，因此对它研究也最多。

2二噁英的结构

肪组织中。二恶英是一种含Cl的强毒性有机化学物质,在自然界中几乎不存在,只有通过化学合成才能产生,是目前人类创造的最可怕的化学物质,被称为“ 地球上毒性最强的毒物” 。

3二噁英的来源

大气环境中的二恶英90%来源于城市和工业垃圾焚烧。含铅汽油、煤、防腐处理过的木材以及石油产品、各种废弃物特别是医疗废弃物在燃烧温度低于300-400℃时容易产生二恶英。聚氯乙烯塑料、纸张、氯气以及某些农药的生产环节、钢铁冶炼、催化剂高温氯气活化等过程都可向环境中释放二恶英。二恶英还作为杂质存在于一些农药产品如五氯酚、2，4，5-T等中。城市工业垃圾焚烧过程中二恶英的形成机制仍在研究之中。目前认为主要有三种途径：1.在对氯乙烯等含氯塑料的焚烧过程中，焚烧温度低于800℃，含氯垃圾不完全燃烧，极易生成二恶英。燃烧后形成氯苯，后者成为二恶英合成的前体；2.其他含氯、含碳物质如纸张、木制品、食物残渣等经过铜、钴等金属离子的催化作用不经氯苯生成二恶英。3.在制造包括农药在内的化学物质，尤其是氯系化学物质,象杀虫剂、除草剂、木材防腐剂、落叶剂（美军用于越战）、多氯联苯等产品的过程中派生。

大气中的二恶英浓度一般很低。与农村相比，城市、工业区或离污染源较近区域的大气中含有较高浓度的二恶英。一般人群通过呼吸途径暴露的二恶英量是很少的，即估计为经消化道摄入量的1%左右，约为0.03pgTEQ(kg•d)。在一些特殊情况下，经呼吸途径暴露的二恶英量也是不容忽视的。有调查显示，垃圾焚烧从业人员血中的二恶英

含量为806pgTEQ/L，是正常人群水平的40倍左右。排放到大气环境中的二恶英可以吸附在颗粒物上，沉降到水体和土壤，然后通过食物链的富集作用进入人体。食物是人体内二恶英的主要来源。经胎和哺乳可以造成胎儿和婴幼儿的二恶英暴露。

4 二噁英的检测

色谱法

色谱法有气相色谱法、液相色谱法、胶束电动色谱法、质谱法和及联用技术。色谱学方法是目前国际认可的检测二嗯英类化合物分析的标准方法，主要以高分辨气相色谱与高分辨质谱(HRGC／HRMS)联用技术为主。20世纪60年代起人们开始使用气相色谱测定实际样品的检测法该方法可以分为内标法、外标法和同位素稀释法。与内标法和外标法相比，同位素稀释法具有检出限低、选择性好、特异性强，还可以分离该类物质的同分异构体等很多优点，能消除内标法和外标法响应同所带来的误差。但是其样品前处理复杂，样品测试周期长，对操作人员要求高，检测成本高的缺点。另外，检测的方法必须使用标准物质，但目前还有部分标准物质国内外都没有l1 。全球只有少数实验室具备二嗯英检测能力，1996年我国建立第一个二嗯英研究实验室。世界上某些国家建立了自己的检测方

生物检测法

生物检测法(B D M s)[2o-2。J是依据二嗯英的毒性作用机制，基于一些关键生物分子(如受体、酶等)识别二嗯英类物质的结构特征，或细胞或生物体对二嗯英类物质的特殊反应能力。最早建立的生物检测

方法是在20世纪70年代，通过荧光定量来检测被二嗯英诱导

产生的多环芳烃酶活力的增加。2000年美国环保局规定了生物筛选方法；2001年美国食品及药品管理局把该方法应用到食品中的二嗯英的检测。2002年7月欧盟将利用细胞和利用试剂盒的生物检测法作为筛

选方法。2004年日本国土交通省首次公布了河流及湖泊底泥二嗯英检测中采用生物检测技术并于2005年发布二嗯英检测的生物分析方法

的检测细节。生物学检测方法虽不能检测二嗯英类化合物的各个成分，但它简便、快速、费用低，并且能更准确地反映二嗯英类化合物对生物体当前以及潜在的作用。由于生物检测方法在灵敏度和精确度上较传统方法稍低，适合于大量样品的筛选和快速半定量检测。免疫学方法

免疫法鲫是从二嗯英的致毒机理出发，当二嗯英类化合物与细胞接触时，首先会与细胞内的芳香烃受体相结合，然后转移到细胞内。二嗯英类化合物在体内和芳香烃受体结合，结合的紧密程度决定其毒性水平。因芳香烃受体是二嗯英类化合物发挥毒性作用机制的基础物质，它的被活化程度与该物质毒性一致。用芳香烃受体法测定的是二嗯英与芳香烃受体的结合程度，通过芳香烃活化程度的测定来间接的表达二嗯英的TEQ。芳香烃受体是TEQ的生物学基础，所以用芳香烃受体法更适用于健康评价。2002年美国食品及药品管理局规定把酶免疫分析法用于土壤中的二嗯英测定。常见的方法有EROD细胞培养法、荧光素酶法、EIA酶免疫法、时间分析荧光免疫法(D E L F I A)和通讯

基因检测法等，DELFIA是目前最先进的免疫方法。免疫法具有简便快