土壤中多氯聯(lián)苯(PCBs)的檢測與被PCBs污染土壤的修復技術

袁一方

摘要：多氯聯(lián)苯( PCBs)系一組化學性質極其穩(wěn)定的氯代芳烴類化合物，也是重要的內分泌干擾物,已成為全球性的重要污染物之一.而土壤是多氯聯(lián)苯的最主要的歸趨之一，土壤中的多氯聯(lián)苯會通過植物富集和生物放大作用進入食物鏈，更大程度的影響到人類的健康，所以對土壤中PCBs的含量有效實用的測定方法以及被污染土壤的修復的研究就變得非常重要。本文主要介紹了幾種PCBs的實用檢測技術與土壤修復技術。

本文主要從三個部分進行介紹：第一部分的介紹了多氯聯(lián)苯（PCBs）的危害和污染現(xiàn)狀；第二部分主要講了目前常用的土壤中PCBs的檢測技術；第三部分介紹了多種被PCBs污染的土壤的修復技術。

關鍵詞： 多氯聯(lián)苯( PCBs)土壤 檢測修復

中圖分類號： Q938 文獻標識碼： A

0 前言

多氯聯(lián)苯是十九世紀八十年代首先從煤焦油萃取物中分離出的，并于二十世紀二十年代開始商業(yè)合成。這種化合物在二十世紀被廣泛運用于工業(yè)變壓器和電容器。然而，早在1933年人們就發(fā)現(xiàn)了多氯聯(lián)苯具有毒性。

動物實驗表明，PCBs對皮膚、肝臟、胃腸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)的病變甚至癌變都有誘導效應。PCBs的急性毒性很低，但是人類如果長時間暴露在低劑量環(huán)境中就可能導致氯痤瘡、其它缺乏或增生反應、內分泌紊亂、肝中毒、生殖系統(tǒng)中毒以及致癌作用。最典型的PCBs公害事件就是19世紀六七十年代發(fā)生在日本九州、四國等地區(qū)的“米糠油事件”，總計患病者5000多人,其中死亡人數(shù)達百余人，很多人患上不同程度的惡性腫瘤，實際受害者超過1萬人。

PCBs可以通過工業(yè)廢物排放、密封存放點滲漏、垃圾堆放場瀝濾液滲漏、含PCBs 的城市垃圾焚燒和工業(yè)焚燒及大氣的干濕沉降等途徑,進入土壤沉積物環(huán)境［7］,約占環(huán)境PCBs 總量的97 %。PCBs越來越多的進入土壤，土壤中的多氯聯(lián)苯通過植物富集和生物放大作用進入食物鏈，更大程度的影響到人類的健康，具有潛在的致癌生物效應。所以監(jiān)測土壤中PCBs的含量、研究土壤中PCBs的去除方法使被污染土壤得以修復成為擺在科學工作者面前的一大課題。

多氯聯(lián)苯的檢測技術

多氯聯(lián)苯的檢測技術主要有化學方法和生物方法。其中常用的化學分析方法有氣相色譜 (GC)法［1］和氣相色譜/質譜( GC /MS)法等。生物分析技術則是利用生物對PCB s的某些特征反應以實現(xiàn)對環(huán)境中PCB s的檢測,主要包括生物傳感器檢測法、表面胞質團共振( SPR)檢測、以Ah受體為基礎的生物分析法和酶聯(lián)免疫檢測法。

1.1 化學分析檢測技術

1. 1. 1氣相色譜法(GC)

氣相色譜分析法是一種分離測定多組分混合物極其有效的分析方法,它基于不用的物質在相對運動的兩相中具有不同的分配系數(shù),當這些物質隨流動的氣體移動時,就在兩相之間進行反復多次分配,使原來分配系數(shù)只有微小差異的各組分得到很好的分離,依次送入檢測器測定,達到分離各組分的目的。GC法適用于分析環(huán)境樣品中PCBs,并以其快速高效、操作簡單、價格低廉倍受人們關注。

安瓊,董元華,王輝等人［2］采用配雙柱-雙微池電子俘獲檢測器( GC/μ-ECD)的氣相色譜儀測定了長江三角洲典型地區(qū)農田土壤中多氯聯(lián)苯殘留狀況。

1. 1. 2 氣相色譜- 質譜法(GC - MS)

氣相色譜法對多組分混合物具有高效分離性能,質譜法具有優(yōu)越的結構鑒定和靈敏、準確的定量能力,將兩者結合起來,并用計算機控制操作條件,處理和解析獲得的信息,使之成為復雜環(huán)境樣品中微量和痕量組分強有力的定性、定量方法。目前,在化學分析中常用GC /MS作為PCB s最后的確定性檢測手段。

吳瞻英等人 ［3］用氣相色譜-質譜儀(美國熱電公司) 對土壤樣品中的多氯聯(lián)苯做了檢測。

1.1.3 液相色譜法（HPLC）

為了鑒定和定量地監(jiān)測PCBS,文獻已報道了不少分析方法, 其中帶有電子捕獲鑒定器的氣相色譜法是最常用的方法。但是電子捕獲鑒定器對含氯原子不同的PCBS, 具有不同的靈敏度, 環(huán)境樣品中的PCBS, 由于來源不同, 氯化程度也不盡相同因而用帶有電子捕獲鑒定器的氣相色譜法進行對環(huán)境樣品中的PCBS分析是很復雜且難以定量。對于環(huán)境樣品, 一般只要求確定PCBS總的量時可采用液相色譜法。

范答、朱仁康［4］采用高效液相色譜法, 選擇適當條件, 使含氯相同的PCBS異構體在同一位置出一主峰, 并根據(jù)峰高定量。該方法在測定土壤中的PCBS 時, 由于干擾少, 不易吸附和熱分解而明顯地優(yōu)于GC法，此法操作簡便, 準確度高、精密度好, 土壤中其它雜質基本不干擾測定，適用于土壤中PCBS總量確定。

1. 2生物分析技術

生物檢測技術［1］簡便、快速、特異性好,不僅可測定環(huán)境樣品中PCBs的總含量,還可對PCBs的毒性及生物活性進行測定,特別適合于大批量樣品的篩查及常規(guī)的環(huán)境檢測。

1. 2. 1生物傳感器測定法

生物傳感器測定法是利用生物分子優(yōu)良的分子識別功能,結合切換功能以測定有機污染物的檢測方法。該方法是利用生物體與待測物質具有良好的選擇反應的生物分子進行測定,隨著反應的進行,生物分子及其反應生成物的濃度發(fā)生變化,通過轉換器轉變?yōu)榭蓽y定的電信號,從而達到選擇性測定PCBs的目的,具有簡單、經(jīng)濟和快速等優(yōu)點。

圖1 生物傳感器工作原理示意圖

1. 2. 2表面胞質團共振檢測

表面胞質團共振檢測( SPR)是將生物分子固定在傳感器的尖部,將含有與該生物分子發(fā)生反應PCBs的試樣加在傳感器的尖部,用SPR檢測出傳感器尖部兩個分子間的結合及解離情況,從而達到定量檢測PCB s分子的目的。這種利用生物分子與PCBs相互作用的檢測手段不僅靈敏度高,而且操作簡便、快速,當樣品量很少時還可實現(xiàn)流動性測定。

1. 2. 3以Ah受體為基礎的生物分析法

PCBs是脂溶性物質,其毒性機理是作為芳香烴受體(Ah受體)的持續(xù)興奮劑,直接通過細胞后,可與胞漿中的Ah受體結合,產(chǎn)生活化的受體--配體復合物,轉移至細胞核中與核內DNA 的特殊序列——二惡英反應序列結合,引起基因轉錄的改變,從而迅速誘導7 - 乙氧基- 異吩惡唑酮- 鄰- 脫乙基酶( EROD) 的生成。通過檢測生物細胞產(chǎn)生EROD的多少,可對樣品中PCBs的總含量進行間接測定。

該方法相對而言具有快速簡單、靈敏度高等優(yōu)點,可以應用到Ah 受體效應物質的篩選中。但此方法存在著相應值偏低、背景值較高、色氨酸類物質顯示微弱的Ah受體效應等缺點。

1. 2. 4酶聯(lián)免疫檢測法

酶聯(lián)免疫吸附試驗( EL ISA)是將抗原- 抗體反應的高度特異性與酶對底物的高效催化作用有效地結合起來,通過酶分解底物產(chǎn)生有色物質(也可作用于熒光底物,使之產(chǎn)生熒光) ,肉眼觀察顏色深淺或酶標儀測定光密度值(OD) ,以反映抗原或抗體的含量。

本法靈敏度高,可檢測可溶性抗原或抗體, 也可檢測組織或細胞表面特異性抗原。在對共面PCBs檢測方面已經(jīng)建立了較為成功的EL ISA方法。

生物分析法能方便地測定PCBs的總量和毒性［6］，無法區(qū)分環(huán)境樣品中PCBs的組分,也無法對其代謝產(chǎn)物進行詳細的分析 。因此如果將生物檢測與分析化學方法配合使用,可節(jié)省大量的時間、人力和財力,并有可能實現(xiàn)PCBs的常規(guī)性檢測。