环境水体中多环芳烃类污染物及其分析方法

环境水体中多环芳烃类污染物及其分析方法

裴秀

（西北师范大学化学化工学院兰州730070）

摘要：随着科学技术和经济的高速发展，环境问题日益受到人们的关注。我国水资源严重短缺，水资源的安全问题尤其重要。为了有效控制水污染，水体质量的检测任务也就很艰巨。有机污染物分布广、组成复杂，分离和测定是研究的难点。多环芳烃(PAHs)是水体中持久性有机污染物的主要成分之一，PAHs类污染物不仅污染最广，致癌性强，而且持久稳定，因此常被作为水中污染物的典型代表。多环芳烃的检测方法主要有气相色谱法、高效液相色谱法以及荧光法等。

关键词：多环芳烃，气相色谱，高效液相色谱，荧光

Pollutants and their analysis methods of polycyclic aromatic hydrocarbons in environmental water

Pei Xiu

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Northwest Normal University, Lanzhou

730070)

Abstract:With the rapid development of science and technology and economy, environmental issues have become an increasing concern. Serious water shortage and security issues of water resources are particularly important in China. In order to effectively control water pollution, water quality monitoring will be very difficult because of widely distribution, complex composition, difficult separation and determination of organic pollutants. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are the main components of the persistent organic pollutants in water body. They are widely spread and carcinogenic, long-lasting and stable. Thus they are typical representative contaminants in water. Gas chromatography, high performance liquid chromatography and fluorescence spectrometry are usually employed for the detection of PAHs.

Keywords:Polycyclic aromatic hydrocarbons, gas chromatography, high performance liquid chromatography, fluorescence

1. 多环芳烃化合物

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是煤、石油、木材、烟草、有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，是重要的环境和食品污染物。迄今已发现有200多种PAHs，其中有相当部分具有致癌性，如苯并[a]芘、苯并[a]蒽等。PAHs广泛分布于环境中，可以在我们生活的每一个角落发现，任何有有机物加工废弃，然烧或使用的地方都有可能产生PAHs，例如炼油厂、炼焦厂、橡胶厂和火电厂等任何一家排放烟尘的工厂，各种交通车辆排放的尾气中、煤气及其他取暖设施甚至居民的炊烟中等，据美国对八个洲大气成分的分析显示工业区大气中的PAHs比农业业区高10多倍，PAHs污染物已成为环境污染物中极重要的物质。PAHs 是一种高致癌的物质。现在德国政府强制规定所以在德国政府出售的电动工具必须经过检验其中不含有过量的PAHs，要进入德国市场的电动工具必须通过专业的检验机构的检测。

1.1 PAHs化合物的种类

1、NAP—Naphthalene萘

2、ANY—Acenaphthylene苊烯

3、ANA—Acenaphthene苊

4、FLU—Fluorene芴

5、PHE—Phenanthrene菲

6、ANT—Anthracene蒽

7、FLT—Fluoranthene荧蒽

8、PYR—Pyrene芘

9、B[a]A—Benzo[a]anthracene苯并[a]蒽

10、CHR—Chrysene屈

11、B[b]F—Benzo[b]fluoranthene苯并[b]荧蒽

12、B[K]F—Benzo[k]fluoranthene苯并[k]荧蒽

13、B[a]P—Benzo[a]pyrene苯并[a]芘

14、IPY—Indeno[1,2,3-cd]pyrene茚苯[1，2,3-cd]芘

15、DBA—Dibenzo[a,h]anthracene二苯并[a,n]蒽

16、BPE—Benzo[g,h,i]perylene苯并[g,h,i]北（二萘嵌苯）

1.2 PAHs的特性

1.2.1 持久性

PAHs通过各种环境介质(大气、水、生物体等)能够长距离迁移并长期存在于环境中, 进而对人类健康和环境带来严重的危害。由于PAHs的水溶性极小，它们在土壤中的降解和生物可利用性受到严重限制，由于其具有较高的辛醇-水分配系数, 易于分配到环境中疏水性有机物中, 因此在生物体脂类中易于富集浓缩, 有较高的生物富集因子(BCF)。

1.2.2 “三致”作用

PAHs类化合物具有强烈的致突变作用(mutagenesis)、致癌作用(carcinogenesis) 和致畸作用(teratogenesis), 简称“三致”作用。PAHs对动植物的生长都有明显的影响。多PAHs落在植物叶片上, 使其变色、萎缩、卷曲、直至脱落, 影响植物的正常生长和结果。PAHs对动物的影响也较严重，对小白鼠有全身反应。当PAHs质量浓度为0.01mg/L 时, 小白鼠条件反射活动有显著变化。

PAHs的致癌性已被人们研究了200多年。早在1775年，英国医生波特就确认烟囱清洁工阴囊癌的高发病率与他们频繁接触烟灰(煤焦油)有关，然而直到1932年，最重要的PAHs—苯并芘才从煤矿焦油和矿物油中被分离出来，并在实验动物中发现有高度致癌性。PAHs的种类很多，其致癌活性各有差异。

苯并芘是一种较强的致癌物，主要导致上皮组织产生肿瘤，如皮肤癌、肺癌、胃癌和消化道癌。用含25μg/kg苯并芘的饲料饲喂小鼠140d，除使小鼠产生胃癌外还可诱导其白血球增多和产生肺腺瘤；每周三次摄入100mg的苯并芘，有超过60%的大鼠发生皮肤肿瘤；当剂量降为3mg时，大鼠皮肤肿瘤的发生率下降到约20%；当剂量恢复到10mg后，皮肤肿瘤的发生率又可急剧上升至近100%。因此，大鼠皮肤肿瘤与苯并芘有明显的量效关系。1973年，沙巴特等人的研究表明，苯并芘除诱导胃癌和皮肤癌外，还可引起食管癌、上呼吸道癌和白血病，并可通过母体使胎儿致畸。随食物摄入人体内的苯并[α]芘大部分可被人体吸收，经过消化道吸收后，经过血液很快遍布人体，人体乳腺和脂肪组织可蓄积苯并芘。人体吸收的苯并芘一部分与蛋白