大气中多环芳烃的检测分析

周 俊，陈 相，姬明晓

（上海威正测试技术有限公司，上海201619）

1 引言

人们生存离不开大自然环境，随着人们生活水平的不断提高，人们对自然环境保护意识、大气环境治理意识也在不断提高。多环芳烃是造成大气污染的主要污染物之一，它能通过呼吸道、消化道和皮肤等途径被人体吸收，与其它大气污染物结合能出现致癌物质，对人体健康威胁比较大，被列为首要控制的有机污染。大气中多环芳烃来源主要是除了自然界的火山、植被或者尘埃的物质外，大多数都是来源于生活性的污染，特别是烟尘、供暖或者烹调等活动。省会及发达城市，汽车越多，排放量越大，燃油燃烧释放出含有多环芳烃的汽车尾气，成为大气、土壤和水环境多环芳烃主要来源之一。

2 多环芳烃概述

2.1 多环芳烃的种类

多环芳烃是一种在大气中分布广泛的有机污染物，是一种有毒的化合物，对生物的危害就是它能够直接参与机体的代谢循环，容易产生基因突变等问题。在大气污染中，多环芳烃带来的危害是巨大的，如果多环芳烃的数值较高，就是造成人类生存的环境充满了有毒物质，不利于人类的生存和生物的繁衍。多环芳烃对生物机体的污染是直接的，传播的渠道也是多重的，是对健康威胁很大的污染源。目前，发现有200多种多环芳烃，其中有相当部分具有致癌性。多环芳烃融入空气、水、土壤中，多环芳烃存在的部位和数量是根据环境的变化而变化的，如果一个区域造成多环芳烃的数值较高，具有产生多环芳烃的行为或者操作较多，就会增加多环芳烃的存在数量，例如汽车尾气排放较高、农业作物燃烧量不充分等。多环芳烃的存在随着工业和农业的不断发达，会更多地存在于大气环境中，对环境带来一定的危害。生物毒性试验已表明多种多环芳烃具有致畸、致癌和致突变效应，在多达1 000多种致癌物质中，多环芳烃就占有三分之一以上，是典型的化学致癌物。

经科学家研究，将化学致癌物分为三类。第一类是直接致癌物，致癌物质不经过体内代谢活化就有致癌作用的直接致癌物。第二类是间接致癌物，这种物质必须经过体内代谢活化才具有致癌作用的间接致癌物。第三类是助致癌物，本身不致癌，对致癌有促进作用的助致癌物。具有反应活性多环芳烃与二氧化氮等常规大气污染物反应生成新物质具有致癌物。近年来，在危害方面的集中表达就是多环芳烃的致癌性。

2.2 多环芳烃的来源

多环芳烃的来源分为多种途径，多环芳烃的生成既有自然界的原因，也有人为性的生活因素。其来源是物质物理性质与化学性质的变化。一种是自然源。主要包括燃烧，比如森林草原燃烧、火山喷发等，生物合成，比如沉积物成岩过程、生物转化过程和焦油矿坑内气体，未开采的煤、石油也含有大量的多环芳烃。一种是人为源。主要是含碳、氢有机物的不完全燃烧或高温裂解。人为源主要来自于工业工艺过程、缺氧燃烧、垃圾焚烧和填埋、食品制作及直接的交通排放和同时伴随的轮胎磨损、路面磨损产生的沥青颗粒等。当前环境污染，人为源是主要多环芳烃的来源。在热分解过程中，空气或氮气都能形成相同种类的多环芳烃，绝大多数有机化工材料，比如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙乙烯、醋酸纤维、聚酰胺的燃烧都能产生多环芳烃。在有机物热分解中，形成多环芳烃的机理可由两个过程进行推论。一是不完全燃烧或热裂解而形成的多环芳烃。二是碳化过程或形成矿物油与煤的过程。燃料在适量氧存在下燃烧，燃烧产物为水、二氧化碳和少量附带物多环芳烃。当处于不完全燃烧过程中，产生微小缺氧空间，不能完全燃烧，这样就形成多环芳烃。

3 大气中多环芳烃的检测分析

3.1 多环芳烃检测分析的多样性

对多环芳烃的发现与检测一直是近年来环境保护重点研究的问题，多环芳烃的检验检测技术随着对多环芳烃的了解而逐渐加深，只有明确多环芳烃的实际来源和危害，对其组成结构有明确的认识，才能够更好地进行分析和检测，明确检测的方法。在现有的分析检测方法中，先后运用了色谱分析技术中的多种类型，如纸色谱或者凝胶渗透色谱等技术。高效液相色谱法（例如高效液相色谱—紫外检测和高效液相色谱—荧光检测法）、气相色谱—氢火焰离子化检测（GC－FID）、气相色谱质谱随着对多环芳烃的认知范围扩大，对多环芳烃的检测分析方法也开始逐渐升级，技术升级的主要目的就是对多环芳烃的充分了解，能够更加规避分析过程中的矛盾，使检验检测技术能够更好地为环境保护做出贡献。在检测技术升级方面，已经开始有了微波辅助溶剂萃取技术或者超临界流体等分析技术，这些技术能够增加检测分析的准确性，而且能够对多种物质进行检测，有利于对多环芳烃的认知扩大，使检验检测工作更具现实性。无论是哪种检验方法，最终的目的都是能够制定出更优化的环境保护技术，以利于减少多环芳烃的危害程度。

在气象色谱检测方法的前提下，液相色谱能够发挥更加全面的作用，能够实施多种物质的检测，对于检测工作的针对性是一种提高方式。

紫外—可见分光光度法（UV－Vis）、红外光谱法（IR）是新的多环芳烃检测方法，在灵敏度和专属性都有很大提升，不过可见分光光度法很少单独用于检测多环芳烃，通常作为高效液相色谱的检测器，结合荧光分析法进行分析。在采用分光光度法时，要针对不同时期的测定进行各种方法的选择，如紫外分光光度法的应用要选择白昼时间，而荧光分光光度法要针对物质的特性。采用的方法要与实际测量环境相适应，不要产生方法与分析物质的分离情况。分光光度法的灵敏性高，而且专属性强，同时，具有一定的通用性，分光光度法是近年来应用比较广泛的方法，在多环芳烃的检验检测中起到了重要的作用。大气中多环芳烃的检测分析，需要掌握精度的原则，没有准确度检测工作就无法实现高效运行。各种方法的应用都要与环境和检测范围相适应，要把方法与检测结果进行对比，从而找到适当的方法进行物质分析。光度分析法在检测中灵敏度较高，能够对大气中的多环芳烃的检测，具有良好的鉴别能力。

3.2 酶联免疫生物技术检测方法

利用酶联免疫法测定多环芳烃是生物技术检测的主要方法。酶联免疫生物技术是新方法中的典范，其方法的优势就是能够实现检测分析的多样性。酶联免疫生物技术是将合成的多环芳烃抗原点与硝酸纤维素膜相连接，使用封闭液封闭硝酸纤维素膜的抗原位点，这样多环芳烃的目标物，就会发生物质之间的反应，如果多环芳烃的目标物浓度较低，结合后多环芳烃的抗体就越多，信号就会越强烈，检测结果就会越清晰。生物技术检测具有很多优势，能够对不同的数值进行完整的记录与分析，而分析结果更加与实现情况相接近，而且这种方法能够进行半定量检测。酶联免疫生物技术运用的是化学发光原理，利用感光信号强度和显影技术以及分析软件，可以实现对多环芳烃检测的数值确定。生物技术是近年来科学技术领域的重要成果，生物技术应用在环境保护方面，是生物技术产生社会价值和经济价值的重要应用。

3.3 电化学免疫传感检测技术

主要是以多环芳烃的特异性抗体固定在电极表面，电化学免疫传感检测主要是通过电气传感元件引起电极式的免疫化学反应，根据物质浓度的转变进行判断，以电信号检测多环芳烃的定量。

4 结语

大气中多环芳烃数量和种类增多，对人类健康威胁越来越大，人们的关注度也越来越高，从20世纪90年代以来，研究机构也日益增多，对于多环芳烃的检测方法也不断进步。针对环保问题日益突出，科学技术领域对环境保护的技术研究逐渐加强。多环芳烃带来的大气问题，是当前突出的环境矛盾，要实施根本性的治理不仅要在日常环境保护上做出努力，更要把对多环芳烃的研究放在首位，以科学的结论指导对多环芳烃的具体操作。环境保护是未来工业发展的重要支撑，没有环境保护就无法实现工业生产的高速持续发展，而工业生产或者人民生活，也要把环境保护放在首位。

[1]张树才，张 巍，王开颜，等.北京东南郊大气TSP中多环芳烃的源解析[J].环境科学学报，2007（3）.

[2]李昌平，司 蔚.可吸入颗粒物中多环芳烃的分布特征与来源解析[J].环境科技，2010（6）.

[3]邓 琼.成都东郊大气颗粒物（TSP）中多环芳烃（PAHs）的污染研究[D].成都：成都理工大学，2010.

[4]高佳琦.深圳市大学城大气颗粒物（PM－2.5），污染特征分析及源解析[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.

[5]张爱军，毕新慧，盛国英，等.广州市大气污染源中多环芳烃、正构烷烃含量及特征[J].安徽农业科学，2010（24）.