大氣中多環芳烴的檢測分析

周 俊，陳 相，姬明曉

（上海威正測試技術有限公司，上海201619）

1 引言

人們生存離不開大自然環境，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對自然環境保護意識、大氣環境治理意識也在不斷提高。多環芳烴是造成大氣污染的主要污染物之一，它能通過呼吸道、消化道和皮膚等途徑被人體吸收，與其它大氣污染物結合能出現致癌物質，對人體健康威脅比較大，被列為首要控制的有機污染。大氣中多環芳烴來源主要是除了自然界的火山、植被或者塵埃的物質外，大多數都是來源于生活性的污染，特別是煙塵、供暖或者烹調等活動。省會及發達城市，汽車越多，排放量越大，燃油燃燒釋放出含有多環芳烴的汽車尾氣，成為大氣、土壤和水環境多環芳烴主要來源之一。

2 多環芳烴概述

2.1 多環芳烴的種類

多環芳烴是一種在大氣中分布廣泛的有機污染物，是一種有毒的化合物，對生物的危害就是它能夠直接參與機體的代謝循環，容易產生基因突變等問題。在大氣污染中，多環芳烴帶來的危害是巨大的，如果多環芳烴的數值較高，就是造成人類生存的環境充滿了有毒物質，不利于人類的生存和生物的繁衍。多環芳烴對生物機體的污染是直接的，傳播的渠道也是多重的，是對健康威脅很大的污染源。目前，發現有200多種多環芳烴，其中有相當部分具有致癌性。多環芳烴融入空氣、水、土壤中，多環芳烴存在的部位和數量是根據環境的變化而變化的，如果一個區域造成多環芳烴的數值較高，具有產生多環芳烴的行為或者操作較多，就會增加多環芳烴的存在數量，例如汽車尾氣排放較高、農業作物燃燒量不充分等。多環芳烴的存在隨著工業和農業的不斷發達，會更多地存在于大氣環境中，對環境帶來一定的危害。生物毒性試驗已表明多種多環芳烴具有致畸、致癌和致突變效應，在多達1 000多種致癌物質中，多環芳烴就占有三分之一以上，是典型的化學致癌物。

經科學家研究，將化學致癌物分為三類。第一類是直接致癌物，致癌物質不經過體內代謝活化就有致癌作用的直接致癌物。第二類是間接致癌物，這種物質必須經過體內代謝活化才具有致癌作用的間接致癌物。第三類是助致癌物，本身不致癌，對致癌有促進作用的助致癌物。具有反應活性多環芳烴與二氧化氮等常規大氣污染物反應生成新物質具有致癌物。近年來，在危害方面的集中表達就是多環芳烴的致癌性。

2.2 多環芳烴的來源

多環芳烴的來源分為多種途徑，多環芳烴的生成既有自然界的原因，也有人為性的生活因素。其來源是物質物理性質與化學性質的變化。一種是自然源。主要包括燃燒，比如森林草原燃燒、火山噴發等，生物合成，比如沉積物成巖過程、生物轉化過程和焦油礦坑內氣體，未開采的煤、石油也含有大量的多環芳烴。一種是人為源。主要是含碳、氫有機物的不完全燃燒或高溫裂解。人為源主要來自于工業工藝過程、缺氧燃燒、垃圾焚燒和填埋、食品制作及直接的交通排放和同時伴隨的輪胎磨損、路面磨損產生的瀝青顆粒等。當前環境污染，人為源是主要多環芳烴的來源。在熱分解過程中，空氣或氮氣都能形成相同種類的多環芳烴，絕大多數有機化工材料，比如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙乙烯、醋酸纖維、聚酰胺的燃燒都能產生多環芳烴。在有機物熱分解中，形成多環芳烴的機理可由兩個過程進行推論。一是不完全燃燒或熱裂解而形成的多環芳烴。二是碳化過程或形成礦物油與煤的過程。燃料在適量氧存在下燃燒，燃燒產物為水、二氧化碳和少量附帶物多環芳烴。當處于不完全燃燒過程中，產生微小缺氧空間，不能完全燃燒，這樣就形成多環芳烴。

3 大氣中多環芳烴的檢測分析

3.1 多環芳烴檢測分析的多樣性

對多環芳烴的發現與檢測一直是近年來環境保護重點研究的問題，多環芳烴的檢驗檢測技術隨著對多環芳烴的了解而逐漸加深，只有明確多環芳烴的實際來源和危害，對其組成結構有明確的認識，才能夠更好地進行分析和檢測，明確檢測的方法。在現有的分析檢測方法中，先后運用了色譜分析技術中的多種類型，如紙色譜或者凝膠滲透色譜等技術。高效液相色譜法（例如高效液相色譜—紫外檢測和高效液相色譜—熒光檢測法）、氣相色譜—氫火焰離子化檢測（GC－FID）、氣相色譜質譜隨著對多環芳烴的認知范圍擴大，對多環芳烴的檢測分析方法也開始逐漸升級，技術升級的主要目的就是對多環芳烴的充分了解，能夠更加規避分析過程中的矛盾，使檢驗檢測技術能夠更好地為環境保護做出貢獻。在檢測技術升級方面，已經開始有了微波輔助溶劑萃取技術或者超臨界流體等分析技術，這些技術能夠增加檢測分析的準確性，而且能夠對多種物質進行檢測，有利于對多環芳烴的認知擴大，使檢驗檢測工作更具現實性。無論是哪種檢驗方法，最終的目的都是能夠制定出更優化的環境保護技術，以利于減少多環芳烴的危害程度。

在氣象色譜檢測方法的前提下，液相色譜能夠發揮更加全面的作用，能夠實施多種物質的檢測，對于檢測工作的針對性是一種提高方式。

紫外—可見分光光度法（UV－Vis）、紅外光譜法（IR）是新的多環芳烴檢測方法，在靈敏度和專屬性都有很大提升，不過可見分光光度法很少單獨用于檢測多環芳烴，通常作為高效液相色譜的檢測器，結合熒光分析法進行分析。在采用分光光度法時，要針對不同時期的測定進行各種方法的選擇，如紫外分光光度法的應用要選擇白晝時間，而熒光分光光度法要針對物質的特性。采用的方法要與實際測量環境相適應，不要產生方法與分析物質的分離情況。分光光度法的靈敏性高，而且專屬性強，同時，具有一定的通用性，分光光度法是近年來應用比較廣泛的方法，在多環芳烴的檢驗檢測中起到了重要的作用。大氣中多環芳烴的檢測分析，需要掌握精度的原則，沒有準確度檢測工作就無法實現高效運行。各種方法的應用都要與環境和檢測范圍相適應，要把方法與檢測結果進行對比，從而找到適當的方法進行物質分析。光度分析法在檢測中靈敏度較高，能夠對大氣中的多環芳烴的檢測，具有良好的鑒別能力。

3.2 酶聯免疫生物技術檢測方法

利用酶聯免疫法測定多環芳烴是生物技術檢測的主要方法。酶聯免疫生物技術是新方法中的典范，其方法的優勢就是能夠實現檢測分析的多樣性。酶聯免疫生物技術是將合成的多環芳烴抗原點與硝酸纖維素膜相連接，使用封閉液封閉硝酸纖維素膜的抗原位點，這樣多環芳烴的目標物，就會發生物質之間的反應，如果多環芳烴的目標物濃度較低，結合后多環芳烴的抗體就越多，信號就會越強烈，檢測結果就會越清晰。生物技術檢測具有很多優勢，能夠對不同的數值進行完整的記錄與分析，而分析結果更加與實現情況相接近，而且這種方法能夠進行半定量檢測。酶聯免疫生物技術運用的是化學發光原理，利用感光信號強度和顯影技術以及分析軟件，可以實現對多環芳烴檢測的數值確定。生物技術是近年來科學技術領域的重要成果，生物技術應用在環境保護方面，是生物技術產生社會價值和經濟價值的重要應用。

3.3 電化學免疫傳感檢測技術

主要是以多環芳烴的特異性抗體固定在電極表面，電化學免疫傳感檢測主要是通過電氣傳感元件引起電極式的免疫化學反應，根據物質濃度的轉變進行判斷，以電信號檢測多環芳烴的定量。

4 結語

大氣中多環芳烴數量和種類增多，對人類健康威脅越來越大，人們的關注度也越來越高，從20世紀90年代以來，研究機構也日益增多，對于多環芳烴的檢測方法也不斷進步。針對環保問題日益突出，科學技術領域對環境保護的技術研究逐漸加強。多環芳烴帶來的大氣問題，是當前突出的環境矛盾，要實施根本性的治理不僅要在日常環境保護上做出努力，更要把對多環芳烴的研究放在首位，以科學的結論指導對多環芳烴的具體操作。環境保護是未來工業發展的重要支撐，沒有環境保護就無法實現工業生產的高速持續發展，而工業生產或者人民生活，也要把環境保護放在首位。

[1]張樹才，張 巍，王開顏，等.北京東南郊大氣TSP中多環芳烴的源解析[J].環境科學學報，2007（3）.

[2]李昌平，司 蔚.可吸入顆粒物中多環芳烴的分布特征與來源解析[J].環境科技，2010（6）.

[3]鄧 瓊.成都東郊大氣顆粒物（TSP）中多環芳烴（PAHs）的污染研究[D].成都：成都理工大學，2010.

[4]高佳琦.深圳市大學城大氣顆粒物（PM－2.5），污染特征分析及源解析[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2010.

[5]張愛軍，畢新慧，盛國英，等.廣州市大氣污染源中多環芳烴、正構烷烴含量及特征[J].安徽農業科學，2010（24）.