环境中多环芳烃前处理和分析方法

第３卷第１期　２０１１年２月　环境监控与预警　

Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｆｏｒｅｗａｒｎｉｎｇ　

・监测技术・　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—６７３２．２０１１．０１．００４　

环境中多环芳烃前处理和分析方法　孟凡生　，陈晶　，王业耀　（１．中国环境科学研究院，北京１０００１２；２．北京科技大学土木与环境工程学院，北京１０００８３）　

摘要：多环芳烃（ＰＡＨｓ）是一类广泛存在于大气、水体、土壤、沉积物中的持久性有机污染物，对环境和生物体存在较大危　害。介绍了国内外部分水体巾ＰＡＨｓ的污染状况，对液态和同体ＰＡＨｓ的主要前处理方法和分析方法进行了比较和归纳．　展望了环境样品中ＰＡＨｓ的前处理和分析方法的发展方向。　关键词：多环芳烃；前处理；分析；方法　中图分类号：０　６５８．２，０　６５７．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—６７３２（２０１１）－Ｏｌ一００１２—０５　

Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｆ　Ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ　Ａｒｏｍａｔｉｃ　Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ　（ＰＡＨｓ）ｉｎ　ｔｈｅ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　

ＭＥＮＧ　Ｆａｎ－ｓｈｅｎｇ　，ＣＨＥＮ　Ｊｉｎｇ　一，ＷＡＮＧ　Ｙｅ—ｙａｏ　（１．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００１２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｉｖｉｌ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｈｏｏｌ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ）　

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ　ａｒｏｍａｔｉｃ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ（ＰＡＨｓ）ａｒｅ　ａ　ｃｌａｓｓ　ｏｆ　ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ　ｗｈｉｃｈ　ｗｉｄｅｌｙ　ｅｘｉｓｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｔｍｏｓ．　ｐｈｅｒｅ，ｗａｔｅｒ，ｓｏｉｌ　ａｎｄ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ｈａｚａｒｄｏｕｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｂｉｏｔａ．Ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ＰＡＨｓ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｓｏｍｅ　ｒｉｖｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｌｉｑｕｉｄ　ａｎｄ　ｓｏｌｉｄ　ＰＡＨｓ　ａｒｅ　ｓｙｓ—　ｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ａｎｄ　ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，Ｓｏｍｅ　ｃｏｍｍｅｎｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ａ］ｓｏ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ　ａｒｏｍａｔｉｃ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ（ＰＡＨｓ）；ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ａｎａｌｙｓｉｓ；ｍｅｔｈｏｄｓ　

多环芳烃（Ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ　Ａｒｏｍａｔｉｃ　Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ，　ＰＡＨｓ）是指由２个或２个以上苯环连在一起的，在　环境中较为稳定的一类持久性有机污染物，主要来　自人工合成，如化石燃料燃烧、机动车尾气、石油提　炼、垃圾焚烧等　，普遍存在于大气、水、土壤和沉　积物中。ＰＡＨｓ虽然在环境中的含量很低，但人们　能够通过大气、水和食物摄取并在体内富集，是引　起癌症的主要因素，世界各国对其在环境中的含量　作出严格的限制。世界卫生组织拟定饮用水中苯　并［ａ］芘最高质量浓度为０．７　Ｉ，ｚｇ／Ｌ　；美国ＥＰＡ　将萘、荧蒽、苯并［ａ］芘等ｌ６种ＰＡＨｓ确定为环境　优先控制污染物，要求总量小于０．２　ｔｘｇ／Ｌ　；中国　将７种多环芳烃列为优先控制污染物，规定饮用水　中苯并［ａ］芘的质量浓度应小于０．０１　Ｉ，ｚｇ／Ｌ　。　ＰＡＨｓ的分布特征、污染水平和生态风险评价已成　为当前环境领域的热门话题，而选择适当的分析测　定方法，是完成上述工作的重要前提条件。在此介　绍部分水体中ＰＡＨｓ的污染水平，并对当前主要的　ＰＡＨｓ前处理和检测方法进行对比归纳，为今后　一１２一　ＰＡＨｓ的污染控制和治理工作提供技术支持。　１　ＰＡＨｓ污染水平　ＰＡＨｓ具有疏水性、水溶性低等特点，通过大　气沉降、地表径流和污水排放等途径进入水体后，　很快被悬浮颗粒物、沉积物和生物体吸收，难以发　生化学反应和生物降解，导致在水体中持久存在。　多数国家已开展相关研究工作（表１）。　表１显示，国内外水体中均可检出ＰＡＨｓ。对　沉积物中的ＰＡＨｓ进行生态风险评价发现，厦门　湾、加拿大基提马特港和松花江沉积物中的ＰＡＨｓ　可能对生物产生毒性作用，其他水体表层沉积物中　ＰＡＨｓ具有一定的潜在生态风险，但不会产生急性　毒性效应　。　

收稿日期：２０１０—０７－０４；修订日期：２０１０－０７—２７　基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项项目　（２００９ＺＸ０７２０７—００１）。　作者简介：孟凡生（１９７９一），男，助理研究员，博士，从事水环境污　染控制与修复研究。　第３卷第１期　孟凡生等．环境中多环芳烃前处理和分析方法　２０１１年２月　水体中ＰＡＨｓ的污染Ｅｔ趋严重，对水生生物和　人体健康已构成了一定的威胁，引起各国研究人员　的普遍关注。而研究ＰＡＨｓ的污染状况，必须以准　

确、可靠的分析手段为前提。因此，ＰＡＨｓ的分析　方法成为学者们普遍关注的焦点。　

表１　国内外部分水体中ＰＡＨｓ污染状况　

注：分析方法一栏中，ｗ代表水相分析方法，Ｓ代表悬浮物／沉积物分析方法。　２　ＰＡＨｓ分析前处理方法　自然环境中ＰＡＨｓ的质量浓度很低，大概为　１Ｏ　～ｌ０一ｇ／Ｌ，且由于基体的复杂性和大量共存　物干扰，样品的前处理成为整个分析过程中的重要　组成部分，也成为当代环境分析中的一个前沿　课题。　２．１　液态样品ＰＡＨｓ前处理方法　２．１．１　液液萃取　液液萃取（１ｉｑｕｉｄ－ｌｉｑｕｉｄ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ＬＬＥ）是比　较经典、最常用的一种萃取方式。根据待测物质在　有机相和水相溶解度的不同进行多次分配，达到分　离富集的目的。适用于工业废水等污染物含量较　高的样品前处理，不需要特殊的仪器设备，操作简　单。但在应用过程中易产生乳化现象和大量有机　废液，且劳动强度大、重现性差、误差较大、检出　限高。　２．１．２　固相萃取　固相萃取（ｓｏｌｉｄ　ｐｈａｓｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ＳＰＥ）是２０世　纪８０年代后期发展起来、建立在传统液液萃取基　础上的前处理方法，利用固体吸附剂将液体样品中　的目标化合物吸附，与样品基体和干扰化合物分　离，然后用洗脱液洗脱或用热解吸的方法解析被测　物质，达到分离和富集目标化合物的目的　。该　方法适用于洁净水体和废水中半挥发性／难挥发有　机物前处理，与ＬＬＥ相比，ＳＰＥ使用有机溶剂量　少，无乳化现象产生，便于野外采样，重现性好。但　也存在流速较慢，易堵塞的缺点。　针对ＳＰＥ小柱存在的问题，发展了固相萃取　圆盘技术。采用盘状结构的薄膜为萃取载体，由　于截面积增大，可以采用较高的流量，大大缩短　了富集时间，富集水样量可由柱萃取１　Ｌ提高到　１０　Ｌ，提高富集倍数。但目前固相圆盘萃取主要　存在萃取过程中易发生短流，萃取膜片种类少等　问题。　２．１．３　固相微萃取　固相微萃取技术（ｓｏｌｉｄ　ｐｈａｓｅ　ｍｉｃｒｏ．ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．　ＳＰＭＥ）是在ＳＰＥ的基础上结合顶空分析（Ｈｅａｄ—　ｓｐａｃｅ）建立起来的，由加拿大Ｗａｔｅｒｌｏｏ大学的　ＰＡＷＬＩＳＺＹＮ等在２Ｏ世纪９Ｏ年代初提出的一种新　型的适用于挥发性／半挥发性有机物的前处理方　法。集采样、萃取、浓缩和进样于一体，具有分析时　问短、灵敏度高、无需有机溶剂等特点。但萃取头　成本高、易耗损，不适合批量样品前处理　。　上述几种方法的对比见表２。　第３卷第１期　孟凡生等．环境中多环芳烃前处理和分析方法　２０１１年２月　２．２　固体样品ＰＡＨｓ前处理方法　由于ＰＡＨｓ具有疏水性强，辛醇一水分配系数　高，沉积物一水分配系数高等性质，因此在土壤、沉　积物、颗粒物中的含量较高，相应地提出一系列适　合于固体样品中ＰＡＨｓ的前处理方法，如索氏提　取、超声提取、加速溶剂萃取等（表３）。　２．２．１　索氏提取　索氏提取（ｓｏｘｈｌｅｔ　ｅｘｔｒａｃｔｉ’ｏｎ，ＳＥ）是从固相　（土壤、底泥、颗粒物）中提取ＰＡＨｓ的最经典常用　方法（ＵＳ　ＥＰＡ　３５４１），不需要特殊的仪器设备，适　用于各种固体样品中有机化合物的提取，具有较高　的回收率，经常被用于其他方法的验证。但因其操　作繁琐、提取时问长、消耗有机溶剂量大，又提出了　一些更为快速、环保的固体样品前处理技术。　２．２．２超声萃取　超声萃取（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ＵＥ）是一种较　为简单、快速的固体样品前处理技术，它利用超声　波辐射产生的强烈空化效应、机械振动，加速目标　化合物进入萃取溶剂。整个萃取过程操作简单、快　速，可实现多个样品同时处理，有机溶剂用量少。　ＰＩＮＯ　Ｖ利用超声波提取海洋沉积物中的ＰＡＨｓ，平　均回收率８６．７％～１０６．６％　。　２．２．３　加速溶剂萃取　加速溶剂萃取（ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ　ｓｏｌｖｅｎｔ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，　ＡＳＥ）是近年来发展起来的一种样品前处理技术，　在提高温度和压力的条件下，加快待测物质在溶剂　中的溶解度，进而提高溶剂对物质的提取效率。与　传统的索氏提取法相比，ＡＳＥ具有萃取速度快、有　机溶剂使用量少、自动化程度高等优点，已广泛地　应用于固体和半固体样品前处理工作中，美国ＥＰＡ　已建立用ＡＳＥ进行前处理的有机物分析方法（ＵＳ　ＥＰＡ　３５４５）。王潇磊等对ＡＳＥ提取土壤中多环芳烃的　效果进行了验证，温度８０～１１０ｏＣ，压力６　８９５—１３　７９０　ｋＰａ均适用于提取土壤中多环芳烃　。　

表３　固体样品中多环芳烃前处理方法对比　

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