均匀剂多环芳烃检测方法及国内均匀剂环保性现状
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大气中多环芳烃的研究现状大气中多环芳烃(PAHs)是指一类有机污染物,通常是多个环状结构的官能团相互联系,其中至少有一个芳烃单元。
大气中的多环芳烃是指在大气中,对人类健康和生态环境产生影响的挥发性有机化合物。
它们可能来自于汽车尾气、室内污染物和工业烟气排放、自然过程,比如山火、森林燃烧等。
它们一般具有机官毒性、变性性、光催化活性以及生物累积性等特点,并能对大气线性缩略模型和大气范围模型产生影响。
它们也可以影响气溶胶等大气组分,增强大气颗粒物辐射效应,或者影响大气气溶胶颗粒物的混合形态。
实际上,大气中多环芳烃的研究以来已有许多研究成果。
近年来,关于大气中多环芳烃的研究已取得了一些重要的进展。
有关大气中多环芳烃的研究已经扩展到了对其分布、迁移和环境影响的研究。
其中,大气中多环芳烃的来源和排放已有相关的研究成果,包括汽车尾气、室内空气污染物和工业烟气排放、自然过程,如山火、森林燃烧等。
另外,人为活动时产生的有机物,如机动车和船只尾气排放,也会产生大气中的多环芳烃。
有关大气中多环芳烃的环境影响方面,近年来也有一些进展。
大气多环芳烃能影响大气线性缩略模型和大气范围模型,从而影响大气组分的分布和大气污染的演变。
另外,大气多环芳烃也能影响气溶胶的混合形态,从而增强大气颗粒物辐射效应,进而影响大气中其它组分的浓度。
大气多环芳烃还能通过毒性、变性性和光催化活性而可能侵蚀大气污染物,从而影响大气污染的控制。
此外,大气多环芳烃还能影响大气气溶胶成分的分布,引发区域气象的改变。
另外,大气中的多环芳烃会被大气中的其它组分吸收和转化,从而影响大气污染的演变。
大气多环芳烃还可能产生具有毒性的气态产物,从而影响人类健康,包括呼吸道、消化道和血液系统的疾病。
从以上分析可以看出,大气中多环芳烃已经成为当今环境污染领域的研究焦点,其在环境污染中扮演着重要的角色。
因此,相关研究有助于我们更加全面地了解大气多环芳烃的来源、排放、迁移、环境影响和生态效应,从而有助于指导有效的环境保护与管理措施。
国内外橡胶轮胎用均匀剂的研究国内外橡胶轮胎用均匀剂的研究王文芳 高剑琴 罗朝霞 李秋荣 刘慧娜 陈强摘要摘要::通过GPC、TGA、GC-MS 等仪器分析手段对不同均匀剂进行相关分析。
结果表明:沥青四组分的热稳定性依次为饱和分<芳香分<胶质<沥青质,并可以通过组分分子量的大小及其分布推断其热稳定性的好坏,借助红外光谱测试可以粗略推断产品的芳香性大小。
除了FR120以外,几个均匀剂所用原料比较相似,其中40MS、TNB88原材料和制备工艺的相似性最高,表现在物理性能上二者对胶料的影响也非常相似。
关键词关键词::均匀剂 沥青四组分 GPC TGA GC-MS均匀剂的主要功能是解决不同极性聚合物的共混,即解决不同极性的橡胶之间或者橡胶与类橡胶或其他聚合物之间的分散。
因此,在化学成分上均匀剂大多是脂肪烃、环烷烃和芳香烃等不同极性成分的混合物。
这种具有不同极性的混合物,显示出与各种高弹体之间良好的相溶性,并且可以通过软化和浸润聚合物的界面来促进混合,使不同极性的聚合物分子之间容易相互移动,达到共混的目的。
除此之外,均匀剂还能提高许多化合物的初始粘性,改善增粘剂的效果,避免填料结块现象的发生[1~2]。
因此,橡胶均匀剂备受人们关注,应用也越来越广泛。
继Struktol 公司40MS 均匀剂问世以来的10余年时间里,国内外相继出现了一系列与40MS 性能相近的产品。
本文主要针对不同生产厂家的橡胶用均匀剂进行分析,弄清产品之间的异同。
目前研究渣油族组成比较普遍的做法是将其分成四个组分,即饱和烃、芳香烃、胶质、沥青质。
饱和烃由正构、异构烷烃和环烷烃组成,属于非极性成分。
芳香烃由单环、双环和稠环芳烃组成,为弱极性成分。
胶质是渣油的主要成分,由大分子量的稠环芳烃和杂原子的化合物组成,属强极性组分。
沥青质是黑褐色到黑色固体物,无固定熔点,相对密度>1.0,与胶质相比较其氢碳比更低,在1.1~1.3之间,是沥青中分子量最大、极性最强部分,其分子量可由几千甚至接近10000,由聚合芳烃、环烷环、烷烃链和杂原子组成,其分子量分布范围很宽,有三种形式沥青质:①.单元片式沥青质:其结构单元是环数不等的缩合芳环形成的芳香片,在芳环上还连接着长度及数量不等的侧烷基和环烷环,而形成三维网状结构称之为单元片;②.胶粒式沥青质:由4—5个单元片堆积的胶粒而组成;③.胶束式沥青质:由许多胶粒缔合在一起而形成的胶束所组成。
水质 多环芳烃类的测定 高效液相色谱法编 制 说 明(征求意见稿)沈阳市环境监测中心站2008年3月水质 多环芳烃类的测定 高效液相色谱法编 制 说 明一、任务来源2007年2月国家质检总局公布了《关于下达2007年第一批国家标准制修订项目经费的通知》(国质检财函[2007]971 号),向沈阳市环境监测中心下达了编制《水质 多环芳烃类的测定 高效液相色谱法》的项目计划。
根据环境保护部科技标准司的意见,由沈阳市环境监测中心承担《水质 多环芳烃类的测定 高效液相色谱法》的编制工作。
二、编制目的和意义多环芳烃(简称PAHs或PNA)是一类非常重要的化学三致物(致癌、致畸、致突变),因其具有生物难降解性和累积性,所以广泛存在于水体、大气、土壤、生物体等环境中。
多环芳烃引起的环境污染越来越引起人们的重视,它已成为世界许多国家的优先监测物。
1976年EPA列出了16项PAHs为优先控制污染物。
1990年我国提出的68种水体优先控制污染物中有7种属于PAHs。
PAHs主要是在煤、石油等矿物性燃料不完全燃烧时产生的,主要的污染源是焦化、石油炼制、冶炼、塑胶、制革、造纸等工业排放的三废物质以及船舶油污、机动车尾气、香烟烟雾等等。
自1775年Pott医生发现扫烟囱工人患阴囊癌至今,许多人研究了PAHs的致癌性,其中已有不少被确定或被怀疑具有致癌、致畸或致突变作用。
尤其是苯并[a]芘和荧蒽是强致癌物质,严重影响人体健康,所以日益受到人们的关注。
人们对空气中多环芳烃的污染研究较多,实际上多环芳烃是水中普遍存在的污染物质,多环芳烃在不同水体中的分布取决于它们的污染源。
我国原有的标准方法GB 13198-91规定了测定水体中六种特定多环芳烃的高效液相色谱法,但已不能满足当前环境监测和管理的需要。
因此,修订GB 13198-91标准,将会进一步完善我国的有机污染物分析方法体系,努力使环境保护标准与环保目标相衔接。
修订该标准由环境保护部科技标准司提出,由沈阳市环境监测中心站起草。
多环芳烃检测,多环芳烃检测报告多环芳烃检测,多环芳烃检测报告1,多环芳烃: 是指具有两个或两个以上苯的一类有机化合物。
多环芳烃是分子中含有两个以上苯环的碳氢化合物,包括萘、蒽、菲、芘等150 余种化合物。
2,来源与接触机会:食品中含有一定朝气多环芳烃,其主要来源为,在食品的加工过程中,特别在烟熏、火烤或烘焦过程中滴在为上的油脂也能热聚产生苯并[a]芘,有人认为这是烤制食品中苯并[a]芘的主要来源。
贮存过程中窗口或包装纸,含有不纯的油脂浸出溶剂提取的油脂中含有一定量的多环芳烃;在沥表路上凉晒粮食被沥青污染。
大气、水和土壤等环境中的多环芳烃可以使粮食、水果和蔬菜受到污染。
3,自然环境中多环芳烃的含量极微.主要来源于森林火灾和火山爆发.在为人类的生产和生活环境中,煤矿、木柴、烟叶以及汽油、柴油、重油等各种石油馏份燃烧,烹调幅烟,以及废弃物等均可造成环境中多环芳烃的污染。
此外,煤的汽化和液化过程、石油的裂解过程均可产生多环芳烃。
四环以下分子量较的多环芳烃多以蒸气态存在,而分子量较大的则被吸附在颗粒物表面,尤其是在小于5μM 的颗粒上,可以进入肺的深部。
空气中的颗粒可以在空气中悬浮几天到几周,从而形成远距离转移。
已知城市的气溶胶和烟尘中还含有硝基和羟基硝基多环芳烃,具有具直接的突变作用,不需要以过代谢活化,其,其致突变性比无硝基的多环芳烃更强。
4,预防和防治措施: 燃料必须燃烧充分,可减少多环芳烃的生成量。
室内加强通风换气,降低室内的多环芳烃含量。
生产性无机粉法主要引起以肺组织纤维化为主的全身性疾病,尘肺和粉尘沉着症等疾病。
有机粉尘可以引起支气管哮喘、棉尘症、职业性过悔性肺炎、非特异性阻塞性肺病等。
有些粉尘例如金属尘(镍、铬、砷、)和石棉等可以引起肺部。
粉尘作用于呼吸道黏膜,初为毛细血管扩张和在量分泌黏液等机能亢进等表现,这是保护性反应,随后形成肥大性改变,终可由于营养不足形成萎缩性改变。
经常接触粉尘还可以引起皮肤、耳和眼等器官疾病。
环保测试PAHS检测多环芳烃检测怎么做?PAHs检测主要是测试各种材料或产品中的16种多环芳烃物质。
根据欧盟CE认证中的2005/69/EC指令规定:凡是直接投放市场的添加油或用于制造轮胎的添加油,其苯并吡(BaP)含量不得超过1mg/kg,同时6种PAHs的总含量应低于10mg/kg。
而根据德国GS认证要求凡是电动工具等产品都需要进行强制PAHs检测。
而且美国的EPA标准也要求对16种PAHs进行检测。
常见PAHs检测产品:pvc材料、橡胶及橡胶制品、木炭、染料、涂料、海绵、键盘、插头、扶手、软性聚合物材料、防护材料、玩具、食物、儿童用品电子产品、电池材料、焊材、汽车塑料零件、有机化合物、塑料包装箱、塑料手柄、塑料产品、电线电缆、增塑剂、脱模剂、填充剂等等。
16种PAHs检测种类:1.萘2.苊烯3.苊4.芴5.菲6.蒽7.荧蒽8.芘9.苯并(a)蒽10.屈11.苯并(b)荧蒽12苯并(k)荧蒽13.苯并(a)芘14.茚苯(1,2,3-cd)芘15.二苯并(a,n)蒽16.苯并(ghi)北(二萘嵌苯)。
常见PAHs检测标准:国际参考标准:GOST31745-2012 食品.通过高效液相色谱法(HPLC)对多环芳香烃(PAHs)的测定、GOSTRISO16000-12-2011室内空气.第12部分:多氯化联二苯(PCBs),多氯二联苯戴奥辛(PCDDs),多氯二联苯夫喃(PCDF)和多环芳烃(PAHs)的抽样策略德国参考标准:VDE0042-1-10-2016Determinationofcertainsubstancesinelectrotechnicalproducts-Pa rt10:Polycyclicaromatichydrocarbons(PAHs)inpolymersandelectronicsbygaschromato graphy-massspectrometry(GC-MS)(IEC111/424/CD:2016) 、DINENISO16000-12-2008室内空气.第12部分:多氯化联二苯(PCBs)、多氯二联苯戴奥辛(PCDDs)、多氯二联苯夫喃(PCDFs)和多环芳烃(PAHs)的抽样策略英国参考标准:BSENISO16000-12-2008室内空气.多氯化联二苯(PCBs),多氯二联苯戴奥辛(PCDDs),多氯二联苯夫喃(PCDFs)和多环芳烃(PAHs)的抽样策略韩国参考标准:KSIISO16000-12-2009室内空气.第12部分:多氯化联二苯(PCBs)、多氯二联苯戴奥辛(PCDDs)、多氯二联苯夫喃(PCDFs)和多环芳烃(PAHs)的抽样策略。
一、引言大气中的多环芳烃是一类重要的有机污染物,它们具有高毒性、难降解等特点,对人类健康和环境造成了严重的危害。
因此,对大气中多环芳烃的研究一直是环境科学领域的热点之一。
二、多环芳烃的来源多环芳烃主要来自于燃烧过程和化石燃料的使用。
燃烧过程中,如烟草、木材、煤炭等的燃烧都会释放多环芳烃。
此外,汽车尾气、工业废气等也是多环芳烃的重要来源。
三、多环芳烃的危害多环芳烃具有高毒性和难降解的特点,对人类健康和环境造成了严重的危害。
多环芳烃可以通过空气、水和食物等途径进入人体,对人体的神经系统、免疫系统和内分泌系统等造成损害,甚至会引发癌症等疾病。
四、多环芳烃的研究现状目前,对大气中多环芳烃的研究主要集中在以下几个方面:1. 监测方法的研究。
多环芳烃的检测方法主要包括气相色谱-质谱联用技术、高效液相色谱技术等。
这些方法可以对大气中多环芳烃的种类和含量进行准确的检测。
2. 污染源的识别和排放控制。
通过对多环芳烃的来源和排放进行研究,可以制定相应的控制措施,减少多环芳烃的排放量。
3. 污染物的迁移和转化研究。
多环芳烃在大气中的迁移和转化过程对其在环境中的分布和影响具有重要意义。
因此,对多环芳烃在大气中的迁移和转化进行研究,可以更好地了解其在环境中的行为规律。
五、结论大气中多环芳烃的研究是环境科学领域的热点之一。
多环芳烃的来源和危害已经得到了广泛的关注,对其进行监测和控制是保护环境和人类健康的重要措施。
未来,我们需要进一步深入研究多环芳烃在大气中的行为规律,为制定更加有效的环境保护措施提供科学依据。
大气中多环芳烃的研究现状
为了了解大气中PAHs的含量和分布,研究人员开发了各种监测方法。
传统的方法包括高效液相色谱、气相色谱和质谱等技术,这些方法可以定
量和鉴定PAHs的特定化合物。
然而,这些方法通常昂贵且时间耗费大,
仅适用于实验室研究。
随着技术的发展,一些新兴的监测方法被应用于现
场监测,如传感器技术、毛细管电泳和光谱学等。
这些方法具有快速、灵
敏和便携等特点,在大气监测中具有广阔的应用前景。
大气中PAHs对人类健康和环境造成的潜在危害已得到广泛关注。
许
多PAHs被证明是致癌物质,这些化合物可以被吸入呼吸道,增加癌症的
风险。
此外,PAHs还可以通过食物链进入人体,对内分泌系统和免疫系
统产生不利影响。
对于环境而言,PAHs可以污染土壤和水体,对植物和
动物造成毒性效应,并破坏生态系统平衡。
土壤中多环芳烃的提取与净化方法研究现状土壤中多环芳烃(PAHs)是一种常见的环境污染物,由于其具有强烈的毒性和致癌性,因此对其进行研究和监测具有重要的意义。
研究表明,多环芳烃在土壤中的迁移和转化受到土壤物理、化学和生物因素的影响。
因此,提取和净化土壤中的多环芳烃样品是土壤环境研究的关键步骤之一。
本文综述了土壤中多环芳烃的提取和净化方法的研究现状。
1. 固相微萃取技术固相微萃取(SPME)是一种新兴的样品前处理技术,主要用于提取土壤样品中的挥发性有机物,可以实现快速、高效、无毒的提取。
SPME技术的优点是可以减少溶剂的使用量和实验时间,提高分析效率,但是该技术并不适用于所有PAHs的分子大小和挥发性不同。
2. 液-液萃取技术液-液萃取是一种常见的样品前处理技术,常用的溶剂包括正庚烷、乙酸乙酯、甲苯等。
液-液萃取的优点是提取率高,因此可得到足够量的样品,但是该技术需要大量溶剂,因此在环境保护方面存在问题。
3. 超声波萃取技术超声波萃取技术主要利用超声波对土壤样品进行震荡,从而使PAHs转移到有机溶剂中,达到提取的目的。
该技术的优点是操作简单、提取率高、可重复性好和可靠性高,但是存在分子间作用力和样品完整性的问题。
热萃取技术是一种高效、快速、环保的提取方法,主要利用高温使PAHs挥发并转移到有机溶剂中。
该技术的优点是操作简单、提取效率高、易于自动化和低成本,但是需要使用高温设备,操作不便,而且容易造成分析结果的偏差。
固相萃取(SPE)是一种新兴的样品前处理技术,主要用于提取土壤样品中的非挥发性有机物,具有选择性好、净化效果好等优点。
该技术的缺点是需要使用洗脱剂进行清洗和再生,提高了操作成本和污染风险。
在进行土壤中多环芳烃的检测前,需将土壤样品中的异物和干扰物质去除,以保证检测结果的准确性和可靠性。
常见的土壤样品净化方法包括以下几种:1. 氧化还原净化法氧化还原净化法主要利用氧化剂和还原剂对土壤样品进行处理,去除土壤中的有机质和有机物降解产物,具有操作简单、反应时间短、净化效果好等优点,但是需要使用化学品进行处理,存在环保隐患。
多环芳烃测评报告模板一、实验目的本实验旨在测定水样中多环芳烃的含量,并评估其对人体健康和环境的潜在影响。
同时,为环保部门和相关研究者提供参考数据。
二、实验原理多环芳烃是一种多环芳香化合物,由多个苯环组成。
常见的多环芳烃包括苯并芘、苯并苯并芘、苯并荧蒽等。
多环芳烃对人体健康和环境有潜在影响,其在水中的监测是环境保护的必要措施之一。
本实验采用高效液相色谱技术测定水样中多环芳烃含量。
首先通过固相萃取法提取水样中的目标物质,然后通过高效液相色谱技术对多环芳烃进行分离和定量分析。
三、实验步骤1.将样品水(1000mL)转移至一玻璃瓶中。
2.在样品水中加入纯化的三氯甲烷(10mL),并使用电动搅拌器混合均匀。
3.加入固相萃取柱,在柱底放置少量岩棉,固相萃取柱上方放置少量无水硫酸钠,并在最顶层加入少量海绵,然后将样品水通过柱底部进行过滤。
4.在固相萃取柱上方加入苯并芘标准溶液(10μg/mL)0.2mL,苯并苯并芘标准溶液(5μg/mL)0.2mL和苯并荧蒽标准溶液(5μg/mL)0.2mL。
使用旋转蒸发器将所有物质转移至固相萃取柱顶部的海绵中。
5.柱底部的固相萃取柱用5%硝酸乙酯Eluens加以洗脱,接收洗脱液。
6.将接收洗脱液体积调整至2.0mL,使用高效液相色谱仪进行测定。
四、数据处理和结果分析多环芳烃的含量使用μg/L作为单位。
多环芳烃浓度测定结果如下:标准物质检测结果苯并芘 1.2苯并苯并芘0.8苯并荧蒽 1.0综合多环芳烃含量C可以用公式C = (C1 + C2 + … + Cn) / n计算得出,其中n为多环芳烃的种类数。
根据公式计算,本实验测定的多环芳烃含量为1.0μg/L。
五、结论根据实验结果,水样中多环芳烃含量为1.0μg/L,属于可接受范围内。
但需要注意,多环芳烃含量若超过一定标准,会对环境和人体造成潜在威胁。
本实验所采取的高效液相色谱技术可快速、准确地检测水样中多环芳烃含量,为环保部门和相关研究者提供重要数据。
多环芳烃检测各位读友大家好,此文档由网络收集而来,欢迎您下载,谢谢多环芳烃的检测多环芳烃检测方法信标检测分析技术服务中心提供包括汽车内饰、石化产品、橡胶、塑胶、润滑油、防锈油等产品的多环芳烃的检测分析服务。
1标准检测方法目前GC-FID、GC-MS和HPLC-UV/FL是检测PAHs最常用的方法。
气相色谱具有高选择性、高分辨率和高灵敏度的特性,而且由于多环芳烃的热稳定性,用质谱作为检测器时,能够得到大的分子离子峰和很少的碎片离子,所以用GC-MS测定时能够得到很高的灵敏度,与GC-FID相比,GC-MS在定性方面更准确。
相对于气相色谱,液相色谱可以更好地测定低挥发性的多环芳烃,并能够有效分离多环芳烃的同分异构体。
在分离复杂的PAHs母体化合物及样品净化方面有着相当的优势。
在PAHs的标准检测方法中以GC-MS为检测手段的主要有:针对大气的EPATO-13A、ISO12884:2000(E)、ASTMiD6209-98(xx)等方法;针对饮用水的方法;针对废水的EPA1625方法;针对固体废气物的EPA8270D;针对土壤的EPA8275A和ISO18287:xx方法。
以LC-UV/FL为检测手段的标准方法主要有:针对大气的ISO16362:xx;针对饮用水的EPA550、ISO79811:xx、ISO79812:xx、ISO17993:2002和我国的GB13198-91;针对固体废气物的EPA8310;针对土壤的ISO13877:1998。
以GC-FID作为检测器的有:EPA8100方法。
2新的检测方法化学电离源质谱法测定多环芳烃由于GC-MS在定性方面具有很好的准确性,该方法是标准方法比较认可的检测手段。
在标准方法中GC-MS测定多环芳烃都是用的电子轰击离子源。
近年来,将化学电离源用于测定多环芳烃的某些同分异构体。
Simonaick等将CI 源用于测定高分子量的PAHs的同分异构体,方法的分辨率由C28H14和C30H14两组同分异构体进行了评价,该方法能够较好的预测他们的质谱结果。
多环芳香烃检测
多环芳香烃(PAHs)是一类挥发性有机物,能够在大气中存活很长的时间,而且还可能会通过食物链的方式进入人体。
多环芳香烃可能会对环境及人体产生不利的影响,因此需要对其进行检测。
多环芳香烃检测技术是一种可以检测出大气中多环芳香烃含量
的技术。
这种技术可以用来测定环境中的多环芳香烃污染物,并且可以用于检测食物、土壤、油品等样品中的多环芳香烃含量。
多环芳香烃检测技术的具体测试原理是使用气相色谱-质谱
(GC-MS)技术。
首先,将样品通过热解和分离等方法分解成更小的
分子,然后通过气相色谱仪进行分析,分析出样品中不同种类的多环芳香烃,最后用质谱仪对识别出的物质进行确认。
多环芳香烃检测技术主要有气相色谱-质谱、气相色谱-火焰发光、紫外-可见光谱、红外光谱、原子吸收光谱仪等几种技术。
以上几种
技术都可以用来测定气体、液体、固体及其他任何物质中的多环芳香烃含量,而且这几种技术检测的结果都一致。
多环芳香烃检测的重要性在于,多环芳香烃是一类有毒的化合物,当它们污染大气时,它们会散发出不良的有毒气体,对人体健康和环境造成极大的损害。
另外,多环芳香烃还可以进入人体通过不同的方式,比如食物链、食物食用等,因此检测多环芳香烃也很重要。
总之,多环芳香烃检测是一种重要的技术,它可以帮助我们了解大气中多环芳香烃的污染状况,从而采取有效的防治措施。
此外,它还可以用来检测样品中的多环芳香烃含量,以确保我们的环境及食物
安全健康。
空气颗粒物中多环芳烃分析方法综述空气颗粒物中多环芳烃(PAHs)是一类广泛存在于大气颗粒物中的有害物质。
多环芳烃具有强烈的致癌、致突变和致畸性等毒性,对人类健康和生态环境造成重要的危害。
因此,对空气中PAHs进行准确可靠的监测和控制,对于人类健康和生态环境保护意义重大。
本文将综述目前常用的PAHs分析方法,包括色谱法、质谱法、光谱法等。
针对每种方法的原理、优缺点、适用范围进行详细阐述,以期为环境检测及科学研究提供参考。
一、色谱法色谱法是一种常见的PAHs分析方法,主要有气相色谱法和液相色谱法两种。
其中,气相色谱法是目前最为常用的PAHs分析方法,广泛应用于环境和生态科学领域。
其原理是基于不同PAHs在固定相和流动相作用下的特异性分离,再通过色谱柱质谱联用技术对PAHs 进行定性和定量分析。
优点:气相色谱法对PAHs的分离效果较好,分析速度快、分辨率高、精确度高。
缺点:气相色谱法对PAHs的分离是在高温下完成的,容易分解产生误差。
在色谱分析过程中,还需进行样品预处理和洗脱等操作,需要较长的试验操作和时间。
适用范围:气相色谱法适用于多种PAHs的分析,如水样、土壤样、大气颗粒物等。
二、质谱法质谱法是通过对PAHs的碎片离子进行检测和分析的方法,包括四极杆质谱、飞行时间质谱等。
目前,常用的是基于液相色谱质谱联用技术的中高分辨率质谱法。
优点:质谱法对PAHs的检测灵敏度高、特异性好、分离能力强。
可以快速高效地检测PAHs的含量,无需进行进一步的分离操作。
缺点:质谱法分析设备昂贵,维护困难。
样品消解的条件限制了其应用范围,且质谱法对样品的物质种类和溶液合适性有限。
三、光谱法光谱法是通过检测分析物的吸收、荧光等光学性质来分析PAHs的方法,包括紫外-可见光谱、荧光光谱、原子吸收光谱等。
其中,荧光光谱是应用较广泛的方法,其原理是PAHs在特定条件下发出特定波长的荧光信号,通过荧光信号来检测PAHs的含量。
优点:光谱法检测PAHs的方法简单、快速、可重复性较好,可进行在线或无损检测。
我国生态环境中多环芳烃污染状况研究进展摘要:多环芳烃是空气中普遍存在的一种有机污染物,对环境影响极大。
挥发性有机物大多具有毒性,在破坏人类生存环境的同时,也严重威胁到人体的健康。
虽然不同行业标准对挥发性有机物的定义不同,但整体上具有共同点,即具有一定的毒性,会对自然环境造成污染,以及对人体健康造成损害。
基于此,本文章对我国生态环境中多环芳烃污染状况研究进展进行探讨,以供相关从业人员参考。
关键词:生态环境;多环芳烃;污染状况;研究进展引言人类城市的不断发展有利有弊,其中城市废气排放就是一种弊端,主要对自然生态中的大气环境造成了污染影响,即城市向大气排放的废气大多为有机废气,内部有很多挥发性有机物,这些有机物会混入空气当中,如果被人吸入体内,很容易对人身体健康造成影响,而在城市不断发展过程中,大气环境内积累了大量的挥发性有机物,现已形成了严重的污染,对人类生活质量及整个自然生态都造成了负面影响。
一、挥发性有机物挥发性有机化合物是参与气体大光化学反应的有机化合物,包括非甲烷总碳氢化合物(烷基、烯烃、乙炔、芳香烃等)。
空气微生物(醛、棉花、酒精、乙醚等)。
氯生物、氮生物、硫化物生物等。
它们是臭氧和微粒污染的重要前体。
挥发性有机化合物主要来自石油化工、化工、包装、印刷、油漆等行业。
近年来,挥发性有机化合物的排放继续增加,对大气环境的影响越来越大。
二、我国生态环境中多环芳烃污染状况第一是自然排放,即自然环境中可能会发生火灾、火山喷发等现象,这些现象会排放出大量多环芳烃,且即使是普通的植物,其在自身生长代谢过程中也会不断排放出大量多环芳烃;第二是人为排放,即人类主要居住的城市环境由多个层次组成,包括工业环境、交通环境等,这两个环境层次内的工业活动、交通活动就会排放大量的多环芳烃。
同时人为排放因素下,多环芳烃还有很多,诸如焚烧垃圾、废弃物等也会排放出大量多环芳烃。
相比之下,自然排放因素下的多环芳烃排放量远超人为排放,但是人为排放下的多环芳烃量级同样不可忽视,且排放废气内包含的多环芳烃数量很多,最多可达600余种,其中大部分都会对人体肝脏、神经、血液造成影响,如果人长期处于含有大量多环芳烃的大气环境中,就很容易出现癌症等重大疾病,因此虽然自然排放因素下的多环芳烃量级更大,但是人为因素下排放出的多环芳烃危害性更强。
环境样品中多环芳烃检测方法的研究进展大纲:本文对近对环境样品中多环芳烃的的样品前办理技术和测定方法的研究进展作了一个综述。
主要介绍了液液萃取、固相萃取、索氏提取,等前办理技术以及光谱法、高效液相色谱法、质谱联用法、酶联免疫等检测方法。
谈论了环境中多环芳烃的检测技术的发展远景。
要点字多环芳烃检测高效液相色谱法分光光度法1.前言多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是指分子中含有两个或两个以上苯环的碳氧化合物,它是由烟草烟雾,汽车尾气,石油蒸馏物,煤炭,木材,油等的不完满燃烧等产生的,宽泛存在于水,空气,大气,土壤以及食品中是一种宽泛存在的环境有机污染物。
由于这类物质拥有较强的致畸、致癌、致突变作用[1],近来几年来多环芳烃的污染与防治碰到世界宽泛重视。
我国饮用水卫生标准规定多环芳烃的代表性物质苯并(a)芘在水中的含量应小于0.01ug/L,而美国环保局列出了包括萘、蒽、芘在内的16种优先控制多环芳烃,要求它们的总量不得高于0.2ug/L[2]。
PAHs在环境中存在的浓度一般为痕量或超痕量级,且环境样品基体复杂,搅乱物多,牢固性差,平时很难直接测定,所以对样品进行预办理以富集待测组分,除掉基体的搅乱,提高检测的矫捷度、降低检测限是解析工作者火燎眉毛的任务。
本文对多环芳烃样品的前办理以及解析方法的最新研究进展做了一个综述2不同样基制中多环芳烃的萃取方法2.1土壤环境中的多环芳烃可以经过降雨、降雪和降尘等多种方式进入土壤, 由于土壤基质较为复杂,对土壤中多环芳烃的测定较其他介质更为困难。
传统的萃取方法与净化方法有2.1.1索氏提取法萃取法效率高, 但是这类方法是费时冗长的, 约需十几小时甚至更长。
自动索氏提取方法采用加热浸泡与淋洗同时进行,大大加快了萃取过程,同时用商品化的固相萃取小柱代替人工填充的层析柱进行净化,简化了手工操作步骤,提高了方法的正确度与重现性。
第35卷㊀第2期2016年㊀㊀2月环㊀境㊀化㊀学ENVIRONMENTALCHEMISTRYVol.35,No.2February2016㊀2015年8月3日收稿(Received:August3,2015).㊀∗江苏省环境监测基金(1413)资助.SupportedbytheEnvironmentalMonitoringFundofJiangsuProvince(1413).㊀∗∗通讯联系人,Tel:025⁃86575232;E⁃mail:gaozhanqi2005@163.comCorrespondingauthor,Tel:025⁃86575232,E⁃mail:gaozhanqi2005@163.comDOI:10.7524/j.issn.0254⁃6108.2016.02.2015080301高占啟,杨雪,彭英.新型有机污染物氯代多环芳烃分析方法及其污染现状研究进展[J].环境化学,2016,35(2):287⁃296GAOZhanqi,YANGXue,PENGYing.Analyticalmethodsandpollutionstatusofanewclassoforganiccontaminants⁃chlorinatedpolycyclicaromatichydrocarbons[J].EnvironmentalChemistry,2016,35(2):287⁃296新型有机污染物氯代多环芳烃分析方法及其污染现状研究进展∗高占啟∗∗㊀杨㊀雪㊀彭㊀英(国家环境保护地表水环境有机污染物监测分析重点实验室,江苏省环境监测中心,南京,210036)摘㊀要㊀氯代多环芳烃(Chlorinatedpolycyclicaromatichydrocarbons,Cl⁃PAHs)作为多环芳烃的氯代衍生物,具有类似二英的致癌㊁致畸㊁致突变毒性,并且广泛存在于环境介质中,对生态环境和人类健康具有一定的潜在威胁.本文介绍了Cl⁃PAHs在不同环境介质中的分析方法㊁污染现状㊁迁移转化及其毒性效应,最后对其未来研究方向进行了展望.在今后,应该加强污泥和沉积物等复杂环境基质中Cl⁃PAHs的分析方法研究;系统研究Cl⁃PAHs在环境介质中的污染现状和迁移转化行为,并开展Cl⁃PAHs的环境风险和人体健康风险研究.关键词㊀氯代多环芳烃,分析方法,污染现状,毒性效应.Analyticalmethodsandpollutionstatusofanewclassoforganiccontaminants⁃chlorinatedpolycyclicaromatichydrocarbonsGAOZhanqi∗∗㊀㊀YANGXue㊀㊀PENGYing(StateEnvironmentalProtectionKeyLaboratoryofMonitoringandAnalysisforOrganicPollutantsinSurfaceWater,EnvironmentMonitoringCenterofJiangsuProvince,Nanjing,210036,China)Abstract:Chlorinatedpolycyclicaromatichydrocarbons(Cl⁃PAHs)arechlorinatedderivativesofPAHsandhaveobviouscarcinogenicity,teratogenicityandgenetictoxicity.Cl⁃PAHsarewidelypresentinenvironmentandposeapotentialthreattotheecologicalenvironmentandhumanhealth.Inthisarticle,theanalyticalmethods,pollutionstatus,migrationandtransportationbehavior,andtoxicologicaleffectsofCl⁃PAHswereintroduced.Finally,thefutureresearchdirectionsofCl⁃PAHswerediscussed.Inthefuture,analyticalmethodsofCl⁃PAHsincomplexsamplessuchassludgeandsedimentareneeded.Inaddition,systematicstudiesonthepollutionstatus,transportationandtransformationofCl⁃PAHsintheenvironmentshouldbeenhanced.Moreover,theriskassessmentofCl⁃PAHstoenvironmentandhumanhealthshouldbeconducted.Keywords:chlorinatedpolycyclicaromatichydrocarbons,pollutionstatus,analyticalmethods,toxicity.氯代多环芳烃(Chlorinatedpolycyclicaromatichydrocarbons,Cl⁃PAHs)是多环芳烃(Polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs,ȡ3环)的一个或多个氢原子被氯原子取代的芳香烃类化合物,从结构上288㊀环㊀㊀境㊀㊀化㊀㊀学35卷可以看成二英与多环芳烃的杂交体[1],其形成机理与二英㊁PAHs相类似[2].汽车尾气排放㊁固体废弃物焚烧㊁化石燃料燃烧㊁电子垃圾粗放式拆解以及其它含氯化学工业过程均可产生Cl⁃PAHs.含有2个苯环的多氯萘(Polychlorinatednaphthalenes,PCNs)也可以看做Cl⁃PAHs的一类,其结构㊁物理化学特性和用途与多氯联苯相似,具有亲脂性㊁共平面性等,关于PCNs的检测方法㊁持久性㊁生物累积性㊁毒性㊁环境污染水平以及人体暴露水平均已有广泛的报道[3⁃7].而3环及3环以上Cl⁃PAHs是人类无意识生产的副产物,研究还非常有限.3环及3环以上Cl⁃PAHs在环境中非常稳定,并具有持久性,很容易在鱼类和哺乳动物的脂肪组织中形成生物累积,具有多氯联苯(Polychlorinatedbiphenyls,PCBs),二英(Tetrachlorodibenzo⁃p⁃dioxin,TCDD)类似的环境行为[8].毒理研究初步表明,Cl⁃PAHs具有类似二英的致癌㊁致畸㊁致突变毒性[9⁃10],其毒性与母体相当甚至高于母体,成为一类新型的高风险有机污染物,对生态环境和人类健康具有一定的潜在威胁.表1列出了主要Cl⁃PAHs的物理化学参数.本文综述了近几年国内外对Cl⁃PAHs的分析方法和污染现状研究,并对其今后的相关研究发展趋势进行了展望.表1㊀主要Cl⁃PAHs名称和理化性质Table1㊀Namesandphysic⁃chemicaldataofthecommonCl⁃PAHs化合物名称Compounds简写Abbreviation结构式Structure分子式Formulae分子量MW沸点/ħBoilingpointlgKow蒸汽压Vp/(mmHg)2⁃monochloroanthracene2⁃ClAntC14H9Cl212.04370.14.992.42ˑ10-59⁃monochloroanthracene9⁃ClAntC14H9Cl212.04370.14.992.42ˑ10-59,10⁃dichloroanthracene9,10⁃Cl2AntC14H8Cl2246.00401.35.632.77ˑ10-69⁃monochlorofluorene9⁃ClFluC13H9Cl200.04322.14.995.37ˑ10-42,7⁃dichlorofluorene2,7⁃Cl2FluC13H8Cl2235.11370.76.262.32ˑ10-59,9⁃dichlorofluorene9,9⁃Cl2FluC13H8Cl2235.11325.84.24.28ˑ10-43,9⁃dichlorophenanthrene3,9⁃Cl2PheC14H8Cl2247.12390.85.635.81ˑ10-69⁃monochlorophenanthrene9⁃ClPheC14H9Cl212.67370.14.992.42ˑ10-5㊀2期高占啟等:新型有机污染物氯代多环芳烃分析方法及其污染现状研究进展289㊀续表1化合物名称Compounds简写Abbreviation结构式Structure分子式Formulae分子量MW沸点/ħBoilingpointlgKow蒸汽压Vp/(mmHg)9,10⁃dichlorophenanthrene9,10-Cl2PheC14H8Cl2247.12402.65.632.53ˑ10-68⁃monochlorofluoranthene8⁃ClFlrC16H9Cl236.7403.65.582.34ˑ10-61⁃monochloropyrene1⁃ClPyrC16H9Cl236.7403.65.582.34ˑ10-63⁃chlorofluoranthene3⁃ClFlrC16H9Cl236.7403.65.582.34ˑ10-62,3⁃dichlorofluoranthene2,3⁃Cl2FlrC16H8Cl2271.14434.76.222.36ˑ10-76⁃monochlorochrysene6⁃ClChrC18H11Cl262.73465.36.32.16ˑ10-87⁃monochlorobenz[a]anthracene7⁃ClB[a]AC18H11Cl465.3465.36.172.16ˑ10-83,9⁃dichlorochrysene3,9⁃Cl2ChrC18H10Cl2297.18492.66.815.26ˑ10-66⁃chlorobenzo[a]pyrene6⁃ClB[a]PC20H11Cl286.694956.751.87ˑ10-91㊀Cl⁃PAHs的分析方法近年来,随着世界范围内关于多环芳烃的研究不断深入,国内外已开始关注其氯代衍生物的环境污㊀环㊀㊀境㊀㊀化㊀㊀学35卷290染问题,但目前环境介质中Cl⁃PAHs分析检测方法发展缓慢,主要基于以下原因:(1)Cl⁃PAHs只有少量的纯商业标准品;(2)Cl⁃PAHs具有较多同分异构体,定性和定量都有很大困难;(3)Cl⁃PAHs往往和母体多环芳烃及其它有机氯共存,干扰物的影响较大;(4)环境基体复杂,Cl⁃PAHs在环境中浓度水平低.因此,对Cl⁃PAHs的样品前处理和检测技术提出了挑战.下面分别对这两方面的研究进行总结介绍.1.1㊀样品前处理方法1.1.1㊀水体中Cl⁃PAHs的前处理技术由于Cl⁃PAHs极性较小,在水体中的溶解度低,其在水环境中的赋存水平较低,因此关于水体中Cl⁃PAHs分析检测方法的研究比较少,且多基于传统的前处理技术.如1985年,Shiraishi等[11]采用液液萃取(Liquid⁃liquidextraction,LLE)技术,在200L自来水中加入0.15L正己烷进行萃取,目标物回收率在76% 88%范围.此外,载有吸附剂的吸附柱也用于Cl⁃PAHs的富集.Oyier等[12]在两个7mmˑ50mm的不锈钢柱分别填充C⁃18多孔微球硅胶(37 75μm)㊁XAD⁃2(100μm),并将填充好的柱子串联后,将含有PAHs的水溶液经氯化后经过上述吸附柱后,再用乙腈和二氯甲烷洗脱,在洗脱中可以检测到PAHs的氯化产物Cl⁃PAHs.传统的样品前处理技术操作繁琐,自动化程度低,且消耗大量有毒有害有机溶剂,易对环境造成二次污染,因而有必要开发简单㊁快速㊁高效㊁绿色环保的样品前处理术,如固相萃取(Solid⁃phaseextraction,SPE)㊁固相微萃取(Solid⁃phasemicroextraction,SPME)㊁液相微萃取(Liquid⁃phasemicroextraction,LPME)等技术,以促进水体中Cl⁃PAHs分析技术的发展.1.1.2㊀固体样品中Cl⁃PAHs的前处理方法Cl⁃PAHs是憎水性物质,环境中的Cl⁃PAHs大多易吸附在悬浮颗粒物上.吸附有Cl⁃PAHs的悬浮颗粒,沉降到土壤中或者吸附在植物上并可以被植物吸收.固体样品中Cl⁃PAHs的分析过程主要包括萃取㊁净化及仪器分析等.索氏提取技术较广泛地应用于环境固体样品中Cl⁃PAHs的提取.Ma[13]等在前人研究基础上,将环境中的土壤㊁灰尘等固体样品经16h索氏萃取后,先经活化的硅胶柱进行分级分离,然后将分离液经活性碳和硅胶的混合柱净化与分离,浓缩净化后,用气相色谱⁃质谱(Gaschromatography⁃massspectrometry,GC⁃MS)分析.Ieda等[14]采集日本一家氯碱厂附近土壤,以甲苯进行索氏提取后,不经净化,直接采用二维气相色谱⁃高分辨时间飞行质谱联用(Comprehensivetwo⁃dimensionalgaschromatography⁃highresolutiontime⁃of⁃flightmassspectrometry,GCˑGC⁃HRTOF⁃MS)测定土壤样品提取物中的卤代芳烃.孙建林等[15]将冷冻干燥研磨后的表层沉积物样品,索氏抽提24h后,将提取液浓缩至约2mL,用硅胶柱净化后,用70mL二氯甲烷与正己烷的混合溶液(1ʒ4,V/V)淋洗硅胶柱,收集淋洗液,浓缩定容至500μL后进行分析,目标物在空白加标实验中的回收率为75.1% 136.2%.索氏提取法虽然比较成熟,但是耗时㊁有机溶剂消耗量大.与索氏提取法相比,超声波萃取(UltrasoundExtraction,UE)快速㊁高效㊁易于操作㊁可以批量处理样品.Kitazawa等[16]采用超声萃取技术提取大气颗粒物中的Cl⁃PAHs.在样品中加入50mL二氯甲烷,超声波萃取20min后,加入内标,离心分离(10min,2000r㊃min-1),取40mL上清液,浓缩至1mL后,用装有SiO2的SPE柱净化,采用10mL正己烷和二氯甲烷的混合溶液中(9ʒ1,V/V)进行洗脱,洗脱溶液浓缩至300μL后进行分析.该方法回收率为90.1% 104.1%,方法检测限(Methoddetectionlimit,MDL)在0.34 1.9ng之间,方法重现性在15%范围.Kakimoto等[17]采用超声萃取㊁SPE净化的方法提取净化空气颗粒物中的Cl⁃PAHs,每种Cl⁃PAHs的回收率均超过90%,相对标准偏差(Relativestandarddeviation,RSD)ɤ16.8%,方法检测限为0.05 0.39pg㊃m-3.王丽等[18]将冷冻干燥粉碎后的蔬菜样品,超声提取10min,在4ħ以5000r㊃min-1高速离心后,取上清液2mL,加入N⁃丙基乙二胺吸附剂和十八烷基键合硅胶(C18)吸附剂等分散固相萃取净化剂进行净化.该方法通过优化分散固相萃取净化剂的种类和用量,去除蔬菜基质中的色素等干扰,操作简单快速,避免了现有柱层析净化方法步骤繁琐,溶剂使用量大,耗时耗力的缺点.加速溶剂萃取(Acceleratedsolventextraction,ASE)技术是在同时提高温度和压力的条件下利用有机溶剂进行自动萃取的新型样品前处理技术,相比于传统的提取技术具有萃取时间短㊁溶剂用量少㊁萃㊀2期高占啟等:新型有机污染物氯代多环芳烃分析方法及其污染现状研究进展291㊀取效率高等优点.Ma等[19]采用ASE技术,在100ħ㊁10MPa条件下,以二氯甲烷与正己烷(3ʒ1,V/V)混合溶液萃取大气中的PM10和PM2.5颗粒物.萃取溶液用活化的硅胶柱及装有活性炭和硅胶的SPE净化后进行分析,该方法定量限为0.11 0.26pg㊃m-3.Fernando等[20]以二氯甲烷为萃取溶剂,采用ASE萃取土壤中Cl⁃PAHs,萃取溶液用氧化铝吸附剂进行净化后进行分析,该方法回收率在60% 94%之间.固体样品中Cl⁃PAHs的主要分析方法见表2.固体样品中Cl⁃PAHs前处理方法发展相对比较迅速,尤其是近年来发展了一些新兴的提取技术,主要通过优化温度和压力条件提高萃取效率,如ASE等.目前,虽然这些技术应用还不是很多,但是其在溶剂用量和萃取时间上都有很大的优势,将在今后Cl⁃PAHs的分析中得到广泛的应用.表2㊀固体样品中Cl⁃PAHs的分析方法Table2㊀AnalyticalmethodsofCl⁃PAHsinsolidsamples基质类型Typeofmatrix前处理方法PretreatmentMethod检测方法Detectionmethod回收率Recovery/%检测限Detectionlimit参考文献Reference土壤㊁灰尘㊁植物样品索氏提取+硅胶净化+SPEGC⁃MS 0.06 0.36pg㊃g-1dw[13]灰尘索氏提取+硅胶净化GC⁃MS93 1200.06 0.14ng㊃g-1[21]土壤索氏提取+硅胶净化+双层碳可逆管柱GC⁃QQQ⁃MS/MS66 1180.4 3.6pg(仪器检测限)[22]沉积物索氏提取+硅胶净化GC⁃MS75.1 136.2 [15]植物样品UE+分散固相萃取GC⁃MS/MS78.5 111.50.03 7.39μg㊃kg-1[18]大气颗粒物UE+SPEGC⁃HRMS900.05 0.39pg㊃m-3[17]灰尘㊁沉积物UE+LLE+SPE+溶胶凝胶色谱GC⁃MS31 931.7 23.3pg㊃g-1[23]大气颗粒物ASE+硅胶净化+SPEGC⁃MS 0.11 0.26pg㊃m-3(定量限)[17]土壤ASE+SPEGCˑGC-HRTOF60 94 [20]1.1.3㊀Cl⁃PAHs的仪器分析方法GC⁃MS兼具了气相色谱的高分离和质谱的高鉴别能力,能够减弱基质效应对定量过程的影响,同时选择性离子检测(Selectedionmonitor,SIM)能够提供比较好的选择性,因此,GC⁃MS适用于多组分混合物中Cl⁃PAHs的定量和定性分析.GC⁃MS是目前Cl⁃PAHs研究中较早且采用最多的仪器检测方法[11,24⁃26].如1985年,Shiraishi等[11]就建立了Cl⁃PAHs的GC⁃MS分析方法,并用所建立的仪器方法,结合LLE,证明了所检测自来水体中含有Cl⁃PAHs.Horii等[27]建立了Cl⁃PAHs的高分辨气相⁃高分辨质谱(HRGC-HRMS)分析方法,并分析了沉积物中和海底生物中Cl⁃PAHs的浓度.Horii等[21]采用基于监测分子离子和同位素离子(M㊁[M+2]+㊁[M+4]+)的GC⁃MS方法检测飞灰中Cl⁃PAHs时,发现了目前尚无标准样品的高氯代多环芳烃.但是,在GC⁃MS一维分离中,高氯代PAHs与基质同时流出,而GC⁃MS中高氯代PAHs的SIM信息非常有限,因此,GC⁃MS对高氯代PAHs选择性不足,不能分辨高氯代PAHs.全二维气相色谱-时间飞行质谱(GCˑGC-TOF⁃MS)把两支分离机理不同而又相互独立的色谱柱以串联方式结合成二维气相色谱,能够进行精确质量数计算和元素组分分析,通过高通量㊁高扫描速率㊁高灵敏度的飞行时间质谱技术进行质谱检测,比一维气相色谱质谱高几十到几百倍的灵敏度,大大地提高了复杂物质的全谱分析.Manzano等[28]使用GCˑGC⁃TOF⁃MS分离了复杂的PAHs㊁Cl⁃PAHs和其他取代基PAHs的混合物.Ieda等[14]采用GCˑGC⁃HRTOF⁃MS对环境样品中的Cl⁃/Br⁃PAHs进行了分析,结果以高匹配率在土壤提取液中检测出30种Cl⁃/Br⁃PAHs包括10种没有标准样品的高氯代PAHs(如5,6,7代)和Cl/Br⁃PAHs.这是首次在环境样品中检测出高氯代的PAHs.GCˑGC⁃(HR)TOF⁃MS为环境样品中未知Cl⁃/Br⁃PAHs的分析提供了详尽分析和强大识别技术[14],但由于GCˑGC⁃(HR)TOF⁃MS价格昂贵,限制了其广泛应用.292㊀环㊀㊀境㊀㊀化㊀㊀学35卷气相色谱⁃三重串联四极杆质谱联用仪(Gaschromatography⁃triplequadrupolemassspectrometry,GC⁃QQQ⁃MS/MS)也用于Cl⁃PAHs的分析.与GCˑGC⁃HRTOF⁃MS㊁HRGC⁃HRMS相比,GC⁃QQQ⁃MS/MS硬件相对便宜,分析成本低;而相对于GC⁃MS,三重四极杆串联质谱可通过多反应监测模式(Multiplereactionmonitoring,MRM)对一级质谱无法区分的干扰离子进一步确认,同时排除基质干扰,提高目标化合物检测的选择性和灵敏度[22].莫李桂等[22]采用GC⁃QQQ⁃MS/MS建立了同时检测土壤样品中19种Cl⁃PAHs和8种溴代多环芳烃的方法,仪器检测限分别为0.4 5.0pg和0.6 3.6pg.该方法的检测限与HRGC⁃HRMS和GCˑGC⁃HRTOF⁃MS相当,远低于常规的GC⁃MS方法.可以预测,GC⁃QQQ⁃MS/MS将在Cl⁃PAHs的分析中具有更好的应用前景.2㊀Cl⁃PAHs在环境中的赋存水平及迁移转化到目前为止,世界范围内对环境介质中Cl⁃PAHs的来源分布及其残留情况的研究正逐步展开,主要的研究工作和成果集中在日本的Ohura教授研究团队和上海大学马静教授研究团队[13,17⁃18,21,23,26,29⁃31],他们对Cl⁃PAHs的人工合成㊁形成机理㊁来源㊁空气颗粒物中浓度水平进行了研究,并取得了一定的研究成果.目前,国内外对环境介质中Cl⁃PAHs的存在水平均有一定的研究成果,但数据非常有限,且主要集中在大气环境㊁土壤及沉积物介质方面.环境介质中主要Cl⁃PAHs的污染现状研究见表3.此外,由于Cl⁃PAHs的商用标准品较少,且分析检测难度较大,一定程度上限制了对Cl⁃PAHs环境行为的研究,且已有研究主要集中在大气颗粒物Cl⁃PAHs的排放来源㊁季节变化和光降解等方面.表3㊀环境介质中Cl⁃PAHs的污染现状研究Table3㊀StudiesontheoccurrenceofCl⁃PAHsinenvironment化合物Compounds基质类型Typeofmatrix地点Location时间Year参考文献Referencechloronaphthalene㊁1⁃chlorodibenzo[b,d]furan㊁chlorofluoranthen㊁chloroxylene㊁dichloronaphthalen自来水日本1985[11]9⁃Cl⁃Phe㊁9,10⁃Cl2Phe㊁3⁃Cl⁃Flr㊁Cl2Flr㊁chlorofluorene㊁dichlorofluorene水体加拿大1983[12]9⁃ClAnt㊁2⁃ClAnt㊁9,10⁃Cl2Ant大气颗粒物中国2015[32]1,4⁃Cl2Ant㊁1,5⁃Cl2Ant㊁2,3⁃Cl2Ant㊁1,3,6,8⁃Cl4Pyr土壤加拿大2014[20]9⁃ClPhe㊁2⁃ClAnt㊁9⁃ClAnt㊁3,9⁃Cl2Phe㊁9,10⁃Cl2Ant㊁1,9⁃Cl2Phe㊁9,10⁃Cl2Phe㊁3⁃ClFlu㊁8⁃ClFlu㊁1⁃ClPyr㊁3,9,10⁃Cl3Phe㊁1,3⁃Cl2Flu㊁3,8⁃Cl2Flu㊁3,4⁃Cl2Flu㊁6⁃ClPyr㊁7⁃ClBaA㊁6,12⁃Cl2Chr㊁7,12⁃Cl2BaA㊁6⁃ClBaP大气颗粒物日本㊁韩国㊁中国2010[17]2⁃ClAnt㊁9,10⁃Cl2Ant沉积物日本2012[23]9⁃ClPhe㊁9⁃ClPhe㊁3,9⁃Cl2Phe㊁9,10⁃Cl2Ant㊁2⁃ClAnt㊁9⁃ClAnt㊁3⁃ClFlu㊁8⁃ClFlu㊁3,4⁃Cl2Flu㊁1⁃ClPyr㊁7⁃ClBaA㊁6⁃ClBaA大气颗粒物中国2013[19]9⁃ClFlu㊁9⁃ClPhe㊁2⁃ClAnt㊁9⁃ClAnt㊁9,10⁃Cl2Ant蔬菜中国2013[18]2⁃ClAnt㊁9,10⁃Cl2Ant㊁1⁃ClPyr沉积物日本2009[33]9⁃ClPhe㊁2⁃ClAnt㊁9,10⁃Cl2Ant土壤,灰尘中国2010[34]9⁃ClPhe㊁2⁃ClAnt㊁9,10⁃Cl2Ant土壤中国2009 2010[15]3,9⁃Cl2Phe㊁9,10⁃Cl2Phe㊁3⁃ClFlu㊁8⁃ClFlu㊁1⁃ClPyr㊁3,9,10⁃Cl3Phe㊁7⁃ClBaA㊁6⁃ClBaP灰尘中国2012[25]9⁃ClFlu㊁9⁃ClPhe㊁2⁃ClAnt㊁9⁃ClAnt㊁9,10⁃Cl2Ant㊁9,10⁃Cl2Phe㊁3⁃ClFlu㊁8⁃ClFlu㊁1⁃ClPyr㊁3,9,10⁃Cl3Phe㊁6⁃ClPyr㊁7⁃ClBaA㊁6,10⁃ClPyr㊁7,12⁃Cl2BaA㊁6⁃ClBaP大气颗粒物日本2005-2006[35]9⁃ClFlu㊁9⁃ClPhe㊁9⁃ClAnt㊁3,9⁃Cl2Phe㊁9,10⁃Cl2Ant㊁1,9⁃Cl2Phe㊁9,10⁃Cl2Phe㊁3⁃ClFlu㊁8⁃ClFlu㊁1⁃ClPyr㊁6⁃ClPyr㊁7⁃ClBaA㊁6⁃ClBaP土壤中国2013[22]1⁃ClPyr㊁4⁃ClPyr㊁6⁃ClPyr大气瑞典1993[36]9⁃ClFle,9⁃ClPhe㊁2⁃ClAnt㊁9⁃ClAnt㊁3,9⁃Cl2Phe㊁9,10⁃Cl2Ant㊁1,9⁃Cl2Phe㊁9,10⁃Cl2Phe㊁3⁃ClFlu㊁8⁃ClFlu㊁1⁃ClPyr㊁3,9,10⁃Cl3Phe㊁5,7⁃ClFlu㊁3,8⁃ClFlu㊁3,4⁃ClFlu㊁6⁃ClChr㊁7⁃ClBaA㊁6,12⁃ClChr㊁7,12⁃ClBaA㊁6⁃ClBaP贝类肌肉日本2004[27]㊀㊀2期高占啟等:新型有机污染物氯代多环芳烃分析方法及其污染现状研究进展2932.1㊀水体水体作为一种重要的环境介质,与人类接触密切.虽然Cl⁃PAHs在水体中溶解度较少,水环境中的赋存水平较低,但由于Cl⁃PAHs的毒性和持久性,长期低水平的接触也将对人体健康产生影响.目前,关于水体中Cl⁃PAHs污染水平的研究还非常有限,且主要集中在国外.如Shiraishi等[11]在Tsukuba地区自来水中检出有低分子量的Cl⁃PAHs(约4环)的存在,且其浓度在10-1 10-2ngL-1范围.此外,在原水(湖水)中没有检测到Cl⁃PAHs,表明自来水中的Cl⁃PAHs来自氯化消毒过程中PAHs与余氯的反应,且余氯与PAHs的接触时间和反应活性决定了氯化产物的种类和PAHs被氯化的速度.其中芴及氯代芴的浓度较高,这是因为当地使用了煤焦油涂层的供水管道.因此,城市的自来水供水管道也很可能是自来水中Cl⁃PAHs的潜在来源之一.目前,我国在水体中Cl⁃PAHs污染现状研究方面还处于空白阶段.2.2㊀土壤和沉积物马静等[8]通过定量结构⁃活性关系(Quantitativestructure⁃activityrelationship,QSAR)和LevelⅢ多介质逸度模型,对Cl⁃PAHs进行了预测,结果发现,Cl⁃PAHs在环境中更趋向富集于土壤和沉积物中.以6⁃氯苯并[a]芘(6⁃ClBaP)为例,由固定源排入大气㊁水体㊁土壤㊁沉积物的6⁃ClBaP均为1000kg㊃h-1在LevelⅢ模型EQC标准环境条件下,6⁃ClBaP在四相中互相迁移㊁反应,平衡后,在大气㊁水㊁土壤㊁沉积物中的分配百分比分别为0.024%㊁1.240%㊁47.100%和51.800%.6⁃ClBaP在土壤和沉积物中分配比例占据了绝大部分.此外,土壤和沉积物中的Cl⁃PAHs不易移动,并具有持久性.Ishaq等[37]通过采集距离斯德哥尔摩市中心不同距离表层土样分析,结果表明,距离市中心越远所采集样品中所检测到的Cl⁃PAHs也越少.Ma等[13]通过对电子废弃物回收厂周围的车间尘埃㊁土壤㊁植物叶片㊁电子垃圾碎屑研究,测得其中3 5环Cl⁃PAHs的总浓度平均值分别为103㊁26.8㊁87.5㊁59.1ng㊃g-1.在氯碱厂㊁燃煤型热电厂㊁焦化厂周边土壤中Cl⁃PAHs的浓度在13.2 278ng㊃g-1之间,农业用土中Cl⁃PAHs低于0.76ng㊃g-1,化工区的土壤中Cl⁃PAHs浓度约高于电子废弃物回收区3倍.研究结果表明电子垃圾的拆解回收,粗放型氯碱生产也是Cl⁃PAHs的重要潜在释放源之一.由于Cl⁃PAHs的亲脂性,除很少一部分在水相中溶解度比较大的Cl⁃PAHs之外,大部分Cl⁃PAHs在底泥中浓度要高出水相中浓度好几个数量级.孙建林等[15]对我国深圳茅洲河沉积物中Cl⁃PAHs含量测定,其浓度范围在3.0 301ng㊃g-1之间.在所检测的3种Cl⁃PAHs中,9⁃氯菲(9⁃ClPhe)含量最高,2⁃氯蒽(2⁃ClAnt)次之,9,10⁃二氯蒽(9,10⁃Cl2Ant)最低.其中9,10⁃Cl2Ant和9⁃ClPhe表现出相同的分布趋势,表明其可能具有相同的污染来源(如工业和生活废弃物以及汽车尾气排放),而2⁃ClAnt具有不同的排放源(如农业收获以后的露天秸秆焚烧).该研究地区的Cl⁃PAHs的含量水平比美国Saginaw河流表层沉积物中Cl⁃PAHs的含量(0.049 2.49ng㊃g-1)和日本东京湾的沉积物中Cl⁃PAHs的含量(0.036 1.21ng㊃g-1)高2 4个数量级.2.3㊀大气3环以上Cl⁃PAHs具有较高的正辛醇/空气分配系数(Octanol⁃airpartitioncoefficients,Koa)表明其更易吸附在大气颗粒物中[8].目前,国内外学者已经在城市大气环境中检测到Cl⁃PAHs.Ishaq等[37]分别于1991和1996年监测了斯德哥尔摩市大气中Cl⁃PAHs的浓度,结果表明含氯汽油的添加可能造成汽车尾气中Cl⁃PAHs的产生.这些研究可以间接证明汽车尾气是Cl⁃PAHs的来源之一.Kitazawa等[16]监测了1992 2002年日本静冈市的空气样品,结果显示空气样品中6⁃氯苯并[a]芘浓度最高,均值为15pg㊃m-3,1⁃氯菲均浓度为5.2pg㊃m-3,7⁃氯苯并[a]荧蒽(7⁃ClBaA)均浓度为3.1pg㊃m-3,且母体PAHs呈现逐年下降趋势,而除了6⁃ClBaP之外,其他几种Cl⁃PAHs在大气中的含量却基本稳定.并且,大部分Cl⁃PAHs浓度呈现出冬季大于夏季的变化趋势.Ohura等[35]研究了2005年日本城市大气样环境(气态+颗粒物)总Cl⁃PAH浓度,发现其浓度在18 330pg㊃m-3之间.Ohura等[31]对日本静岗市大气颗粒物中的1⁃氯芘(1⁃ClPyr)进行监测发现,夏天1⁃ClPyr的浓度为2.4pg㊃m-3,冬天浓度为18.9pg㊃m-3.造成这种现象的原因是由于在冬季温度低㊁阳光较弱,1⁃ClPyr不易从颗粒物中挥发出来,且其光解速率降低.另外,污染源季节性排放也会造成大气颗粒物中1⁃ClPyr浓度较高.马静等[19]监测了上海某郊区从2011年10月至2012年3月PM2.5和PM10中Cl⁃PAHs和母体PAHs的浓度.结果表明,Cl⁃PAHs普遍存在于可吸入颗粒物中,PM10和PM2.5中20种Cl⁃PAHs浓度范围分别为2.45 47.7pg㊃m-3(均值为12.3pg㊃m-3)㊁㊀环㊀㊀境㊀㊀化㊀㊀学35卷2941.34 22.3pg㊃m-3(均值为9.06pg㊃m-3).白天收集的颗粒物中总Cl⁃PAH浓度及特定同源物浓度,如9⁃ClPhe㊁3⁃氯芴(3⁃ClFlu)㊁1⁃ClPyr㊁7⁃ClBaA和6⁃ClBaP,低于晚上收集的颗粒物中的浓度,表明白天大气混合及光化学降解降低了颗粒物中Cl⁃PAHs的浓度.6⁃ClBaP㊁1⁃ClPyr和9⁃ClPhe是PM10和PM2.5中主要的Cl⁃PAHs.此外,研究还发现,颗粒物中Cl⁃PAHs的浓度与母体PAHs的浓度㊁颗粒物质量和总有机碳含量呈显著的正相关关系,且暴露在含有Cl⁃PAHs的PM2.5中,将对人类健康产生不良影响.孙建林等[32]研究结果表明,深圳市大气PM10和PM2.5总含量水平表现出冬季﹥秋季﹥春季﹥夏季的变化规律,温度㊁降水量和相对湿度等气象条件可能是影响大气PM10和PM2.5中Cl⁃PAHs含量水平的季节变化特征的重要因素.此外,在城市生活垃圾焚烧厂烟气及飞灰中也检测到Cl⁃PAHs.Horii等[21]对3种不同类型垃圾焚烧炉中的飞灰和底灰分析表明Cl⁃PAHs的浓度为0.06 6990ng㊃g-1,飞灰中Cl⁃PAHs的浓度比底灰中的浓度要高,且不同类型的焚烧炉产生的Cl⁃PAHs的量也不同,推料式焚烧炉燃烧不完全,其产生的Cl⁃PAHs的量要多于固定式焚烧炉产生的量.研究结果也表明,Cl⁃PAHs同二英一样也是有机物不完全燃烧的副产物,城市生活垃圾焚烧同样也是Cl⁃PAHs潜在的释放源.Ohura等[38]总结了现有文献报道的研究成果,发现Cl⁃PAHs不仅仅存在于市区空气中,而且进入市区环境系统,各城市区域可能存在较大差异,并在环境系统中发生迁移转化.Ohura等[26]在模拟了Cl⁃PAHs的光解过程,发现Cl⁃PAHs光解稳定性随着氯原子取代数的增加而增强,且Cl⁃PAHs比相应的母体PAHs光稳定性更强.几种常见的Cl⁃PAHs耐光降解的能力6⁃ClBaP<1⁃ClPy<7⁃ClBaA<ClPhe<3⁃ClFlu,其中6⁃ClBaP光降解速率约是3⁃ClFlu的50倍.2.4㊀动物和植物Horii等[27]分析了NewBedford港贻贝类生物肌肉中Cl⁃PAHs,平均浓度为21ng㊃g-1(脂重),其浓度低于母体PAHs的平均浓度的3个数量级.研究结果还发现海底底泥中Cl⁃PAHs的浓度远远高于贻贝类生物中的浓度,海底生物体内主要检测到低分子量Cl⁃PAHs,而大分子量的Cl⁃PAHs主要分布在底泥中,生物利用性较差.王丽等[18]对北京市售菠菜及萝卜两类17个样品中16种PAHs和11种卤代多环芳烃进行检测,结果表明所检测的5种Cl⁃PAHs在样品中均有检测,这是首列在蔬菜中检出Cl⁃PAHs.3㊀Cl⁃PAHs的毒性目前关于Cl⁃PAHs毒性的报道还比较有限,但现有的研究结果已表明Cl⁃PAHs具有潜在的生物毒性.Fu[39]的研究结果表明,Cl⁃PAHs具有很强的致肿瘤性和致癌基因活性,对生态环境和人类健康构成潜在的威胁.此外,在对Cl⁃PAHs的生物效应研究中发现,Cl⁃PAHs对鼠伤寒沙门氏菌TA98㊁TA100在S9活性酶代谢系统中有显著的诱导致畸效应,7⁃ClBaA㊁6⁃氯(6⁃ClChr)及9⁃氯蒽(9⁃ClAnt)表现出极强的直接致畸作用[9⁃10].Horii等[2]采用基于酵母YCM3细胞的生物鉴定系统测定了18种3 5种Cl⁃PAHs及其母体PAHs的芳烃受体(AhR)活性,结果低于目前所有已知化合物中毒性最强的二英单体⁃2,3,7,8⁃四氯二苯并⁃对⁃二英活性.基于苯并[a]芘的相对活性值表明,3,8⁃二氯蒽(3,8⁃Cl2Flu)和6⁃ClChr的活性约是强致癌物BaP活性的2.0和5.7倍.在利用重组鼠肝肿瘤细胞的离体生物检测中首次得到了基于2,3,7,8⁃TCDD的Cl⁃PAHs的相对活性值,表明某些Cl⁃PAHs具有类二英毒性,其中6⁃ClChr和7⁃ClBaA的相对活性分别为2.6ˑ10-5和6.3ˑ10-6.Ohura等[40]研究结果表明分子量小的Cl⁃PAHs的毒性随着碳骨架上的氯原子增加而增加.但对于多环(ȡ3)且分子量大的Cl⁃PAHs的毒性随着氯原子的增加反而减小,同时氯原子取代位置的不同也会对物质的毒性产生一定的影响.目前虽然关于Cl⁃PAHs的毒性研究不断在展开,但关于其毒性效应和机理的研究认识还不完善,相关毒理数据仍非常缺乏,尤其缺乏环境介质中Cl⁃PAHs对人类健康影响方面的研究数据.4㊀结论与展望近年来,国内外已开始关注Cl⁃PAHs的环境污染问题,相关研究逐渐展开.目前虽然关于Cl⁃PAHs的毒性研究不断深入,但是关于Cl⁃PAHs对人体健康影响的报道和数据较少.在环境介质中Cl⁃PAHs分析方法研究方面,传统的前处理技术虽然仍在普遍使用,但是它们存在着固有的缺陷而难以达到满意的㊀㊀2期高占啟等:新型有机污染物氯代多环芳烃分析方法及其污染现状研究进展295结果.新型的前处理技术具有快速㊁简便且溶剂使用量少等优点,但是在技术方法的使用上不够成熟,所以应用还不是很普遍,仍需与实际问题结合,进一步尝试与探索.此外,关于环境介质中Cl⁃PAHs的分布及残留情况㊁迁移转化㊁环境效应等方面尚不明确,尤其国内刚处于起步阶段.总结相关研究进展,今后应在以下几个方面进一步拓展和深入:(1)更多Cl⁃PAHs标准品的商业化,尤其是高氯代的PAHs,以解决这些物质定性定量过程中的难题;(2)研究污泥㊁沉积物和动植物等复杂环境基质中多种Cl⁃PAHs的快速准确分析方法;(3)系统研究Cl⁃PAHs的环境污染水平,为环境污染现状和控制研究提供基础数据;(4)深入研究Cl⁃PAHs的环境过程㊁毒性效应以及生态健康风险评价等方面,也是今后Cl⁃PAHs研究面临的迫切问题.参考文献(References)[1]㊀OHURAT,AMAGAIT,MAKINOM.Behaviorandpredictionofphotochemicaldegradationofchlorinatedpolycyclicaromatichydrocarbonsincyclohexane[J].Chemosphere,2008,70(11):2110⁃2117.[2]㊀HORILY,KHIMJS,HIGLEYEB,etal.Relativepotenciesofindividualchlorinatedandbrominatedpolycyclicaromatichydrocarbonsforinductionofarylhydrocarbonreceptor⁃mediatedresponses[J].EnvironmentalScience&Technology,2009,43(6):2159⁃2165.[3]㊀KUCKLICKJR,HELMPA.Advancesintheenvironmentalanalysisofpolychlorinatednaphthalenesandtoxaphene[J].AnalyticalandBioanalyticalChemistry,2006,386(4):819⁃836.[4]㊀MAHMOODA,MALIKRN,LIJ,etal.Congenerspecificanalysis,spatialdistributionandscreening⁃levelriskassessmentofpolychlorinatednaphthalenesinwaterandsedimentsfromtwotributariesoftheRiverChenab,Pakistan[J].ScienceofTheTotalEnvironment,2014,485⁃486:693⁃700.[5]㊀KANNANK,HILSCHEROVAK,IMAGAWAT,etal.Polychlorinatednaphthalenes,⁃biphenyls,⁃dibenzo⁃p⁃dioxins,and⁃dibenzofuransindouble⁃crestedcormorantsandherringgullsfromMichiganwatersoftheGreatLakes[J].EnvironmentalScience&Technology,2001,35(3):441⁃447.[6]㊀FALANDYSZJ.Polychlorinatednaphthalenes:Anenvironmentalupdate[J].EnvironmentPollution,1998,101(1):77⁃90.[7]㊀杨永亮,潘静,朱晓华,等.四川省卧龙地区土壤中二英类化合物和多氯萘的海拔梯度分布及对牦牛的毒性风险评价[J].环境化学,2009,28(2):276⁃283.YANGYL,PANJ,ZHUXH,LIUXD.Altitudegradientdistributionsofdioxin⁃likecompoundsandPCNsinsoilsfromWolongareaandhumanhealthriskassessmentforyakconsumption[J].EnvironmentalChemistry,2009,28(2):276⁃283(inChinese).[8]㊀马静,吴明红,徐刚,等.结构⁃活性关系对氯代多环芳烃性质的预测[J].上海大学学报(自然科学版),2010,16(05):536⁃540.MAJ,WUMH,XUG,etal.Physical/chemicalpropertyestimationforCl⁃PAHscongenersbyquantitativestructureactivityrelationship[J].JournalofShanghaiUniversity,2010,16(05):536⁃540(inChinese).[9]㊀LOFROTHG,NILSSONL,AGURELLE,etal.Salmonella/microsomemutagenicityofmonochloroderivativesofsomedi⁃,tri⁃andtetracyclicaromatichydrocarbons[J].Mutationresearch,1985,155(3):91⁃94.[10]㊀COLMSJOA,RANNUGA,RANNUGU.SomechloroderivativesofpolynucleararomatichydrocarbonsarepotentmutagensinSalmonellatyphimurium[J].Mutationresearch,1984,135(1):21⁃29.[11]㊀SHIRAISHIH,PILKINGNH,OTSUKIA,etal.Occurrenceofchlorinatedpolynucleararomatichydrocarbonsintapwater[J].EnvironSciTechnol,1985,19(7):585⁃590.[12]㊀OYIERAR,LIUKKONENRJ,LUKASEWYCZMT,etal.Chlorine 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国内外均匀剂环保性现状及多环芳烃检测方法
山东阳谷华泰化工股份有限公司252300
国家橡胶助剂工程技术研究中心252300
摘要:
关键词:均匀剂;多环芳烃;环保性;检测方法;GC-MS
近年来,欧盟及德国等实施的一系列环保法规和《关于化学品注册、评估、授权和限制》(REACH)法规对轮胎中多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon,简称PAHs)的限量做出了规定。
欧盟限制轮胎中多环芳烃含量的主要原因是多环芳烃致癌、诱变和致畸。
除了对轮胎生产工人造成伤害外,含有高芳烃的轮胎在使用过程中会因摩擦散发出致癌物质。
轮胎中多环芳烃的主要来源是填充油(操作油)和炭黑,其次是一些由煤焦油、煤炭或石油下游产品为原料的助剂,均匀剂也属于其中的一种。
均匀剂作为脂肪烃、环烷烃和芳香烃的混合物,由于原材料来源复杂,一些生产厂家为了降低生产成本,往往使用不稳定以及多环芳烃含量严重超标的廉价原材料生产均匀剂,造成均匀剂多环芳烃含量严重超标,给轮胎以及其他橡胶制品客户的使用带来不良的影响。
因此,测定均匀剂中多环芳烃含量具有重要意义。
山东阳谷华泰化工股份有限公司、国家橡胶助剂工程技术研究中心依照最严格的多环芳烃德国GS认证规定,建立了针对均匀剂的18种多环芳烃检测方法以及内控标准,对其生产均匀剂所用原材料及生产产品进行18种多环芳烃进行检测,有效控制了产品中多环芳烃的含量。
本文针对国内外均匀剂产品的环保性现状,重点介绍近年来多环芳烃及其禁限法规的进展以及均匀剂18种多环芳烃的检测方法。
1有关限制PAHs的法规进展
10多年前,多环芳烃并未引起我国橡胶行业的重视,然而2005年7月我国出口欧洲的大量电动玩具因为PAHs含量超标而遭到查扣,此后德国比利时等国又对我国一些PAHs含量超标产品采取了退货、下架、禁售等严厉措施,使我国生产企业面临严峻局面。
随后的DS认证、欧盟有关指令以及REACH法规的实施,不仅对非轮胎橡胶制品,也对轮胎、翻新轮胎以及石油加工和SR生产提出了新的挑战。
近年来,又有更严格的新法规实施:①欧盟2005/69/EC指令规定,2010年1月1日开始,如果填充油含有PAHs超过以下浓度则不得投放市场或使用它来生产轮胎或轮胎的部件:BaP不能超过1mg·kg-1或所列出的8种PAHs的总含量不得超过10mg·kg-1,在2010年1月1日后,用于翻新的轮胎或轮胎胎面,如果含有的填充油超过上述限值,则不得投放市场;新的欧盟法规(EU)No1272/2013将8种PAHs的限制(限值0.5mg·kg-1)扩展到能长期或短期重复接触皮肤或口腔的产品;②2014年8月,德国产品安全委员会(AfPS)发布了GS认证的PAHs评估测试程序(AfPS GS 2014:01 PAK),从2015年7月1日起强制执行,而旧的管控要求(ZEK 01.4-08)在2015年6月30日失效。
2005/69/EC和REACH所列的8种PAHs以及ZEK01.4-08所列的16种PAHs和AfPS GS 2014:01 PAK所列的18种PAHs清单如表1。
表1 限制的多环芳烃清单
注:1)ZEK01.4-08(2008-04-01起认证,在2015-06-30失效)。
由表2和表3可见,GS认证无论对PAHs新旧管控要求都比欧盟法规/指令严格,而且新要求比旧要求更严格。
德国AfPS GS 2014:01 PAK的强制执行,对轮胎和非轮胎橡胶制品提出了更严格的要求,同样的对橡胶助剂的要求同步提高。
阳谷华泰作为环保均匀剂的专业生产厂家,紧跟法规要求变化,按照德国AfPS GS 2014:01 PAK PAHs的限量标准严格要求,为客户提供环保优质的均匀剂产品。
表2 德国PAHs标准ZEK01.4-08(2015-06-30失效),PAHs的限量标准
表3德国AfPS GS 2014:01 PAK(2015-07-01强制执行),PAHs的限量标准
2均匀剂多环芳烃的检测
成品轮胎中多环芳烃定量分析常用方法有气相色谱/质谱联用法(GC/MC)和核磁共振光谱法(NMR)。
GC/MC法是测定橡胶样品中的多环芳烃含量,而NMR法是测定有毒多环芳烃的湾区氢(H Bay)占所有橡胶抽出油中氢的百分比。
两种方法因测试原理不同,不具有直接可比性。
在实际应用中,气相色谱检查技术具有较高的灵敏度、分辨度和选择性,在使用质谱检测器过程中,呈现出较小的碎片离子和较大离子峰,这种检测方法具有较高的稳定性和灵敏度,可以更加的定性分析,检测出轮胎多环芳烃含量。
阳谷华泰国家橡胶助剂工程技术研究中心建立了GC/MC检测均匀剂18种多环芳烃的检测方法。
2.1实验
2.1.1仪器
日本岛津GCMS-QP2010PLUS气相色谱-质谱联用仪;IKA RV10-V型旋转蒸发仪,;KQ3200B型超声波清洗器(可控温);电子天平;玻璃层析柱
2.1.2试剂
正己烷(色谱纯);甲苯(分析纯);柱层层析硅胶(试剂级,粒度100~200目);PAHs 标准液;均匀剂样品:1#、2#、3#、4#、5#、6#。
2.1.3样品制备
2.1.
3.1粉碎
将均匀剂颗粒使用研钵粉碎,保存待用。
2.1.
3.2溶剂萃取
准确称取1g粉碎后的样品,精确到0.0001g,放入适当的容器中,加入20ml甲苯,在60℃水浴中超声1h。
2.1.
3.3硅胶柱填充
把玻璃层析柱下端的开关打开,玻璃层析柱倾斜约30°,把硅胶缓慢地填充进玻璃层析柱,填充过程不要中断,,轻轻怕打玻璃层析柱使硅胶填充均匀紧密,填充高度约10~12cm,在上面放置一层玻璃棉。
2.1.
3.4硅胶柱填充净化
把大约40ml正己烷加入到硅胶柱中,把硅胶润湿,待层析柱下端有正己烷流出时,关闭下端开关,此时玻璃棉上端应保有1-2cm的正己烷溶剂,静置10min;打开下端开关1/2,把20ml萃取液加入到层析柱中,待其过柱净化,等溶剂不再流出10min后,用130ml正己烷洗脱,收集洗脱液。
2.1.
3.5浓缩定容
对洗脱液进行旋蒸,旋蒸后的液体倒入10ml容量瓶中,用正己烷定容,此样品待进气相色谱-质谱仪进行检测分析。
2.1.4色谱分析
2.1.4.1色谱
色谱柱为TG-5MS石英毛细柱,柱长30.00m,内径0.25mm,膜厚0.25μm。
载气为氦气,纯度>99.99%,恒定柱流量1ml/min。
程序升温为:初始温度50℃保持1min,以30℃/min,升至160℃,以15℃/min升至200℃,再以5℃/min升至300℃保持5min。
进样口温度为280℃,接样口温度为280℃。
2.1.4.2质谱
EI电离方式,电力能70eV。
检测器温度为280℃。
全扫描测定方式的扫描范围为
50~400amu。
无分流进样,进样量为1μl。
采用SCAN全扫描模式对18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以及选择离子检测方式(SIM)中采集时间和监测离子。
2.2结果与讨论
2.2.1色谱柱对检测结果的影响
2.2.2实验室间均匀剂PAHs含量测试结果对比
2.2.3国内外均匀剂PAHs含量情况
3结论。