1、环境中多环芳烃的研究进展摘要：多环芳烃（PAHs）是一类已被证实具有难降解性， “三致”作用且易在生物体内富集的碳氢化合物，它广泛存在于大气、水、动植物和土壤中。本文论述了多环芳烃的性质和来源，研究了它在各介质中的迁移转化，着重阐述了它的监测分析方法的研究进展，包括预处理方法，各种仪器监测以及生物监测的原理及方法，也论述了环境中多环芳烃的降解方法，涉及到物理降解、化学降解以及微生物降解。 关键词：PAHs 来源 迁移 仪器监测 生物监测 微生物降解 一、多环芳烃的定义、性质及来源 多环芳烃从广义上说上讲是指分子中含有 2 个或 2 个以上苯环的化合物，而狭义的多环芳烃是指若干个苯环稠合在一起或
2、是由若干个苯环和环戊二烯稠合在一起组成的稠环芳香烃类1。它是煤、石油、木材、烟草、有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物。 它是最早发现且数量最多的致癌物，也是环境中最早发现且数量最多的致癌物。目前已经发现的致癌性多环芳烃及其衍生物已超过 400 种，每年排放到大气中的多环芳烃约几十万 t2。美国环保局提出的 129 种“优先污染物”中，多环芳烃类化合物有 16 种。 多环芳烃具有强疏水性，其水溶性随分子量的增加而减小。但是当溶液中存在其它有机化合物时，它们可与这些有机物形成胶体，使水溶性发生很大的变化；另外，由于其由两个或两个以上苯环构成，结构稳定，不易被降解，且随分子量
3、的增加降解性降低，故具有强吸附性，此外它还具有难降解性、毒性以及生物蓄积性，多环芳烃最突出的特性是具有强致癌性、致畸性及致突变性，当 PAHs 与-N02、-0H、-NH2 等发生作用时，会生成致癌性更强的 PAHs 衍生物。另外，PAHs 很容易吸收太阳光中可见（400-760nm）和紫外（290-400nm）区的光。对紫外辐射引起的光化学反应尤为敏感。另外可在其生成、迁移、转化和降解过程中，可直接通过呼吸道、皮肤、消化道进入人体和动物体，并且可以间接通过食物链的放大作用进入人体和动物，又由于其亲脂性及难降解性，易在生物体内蓄积，对人体及动物健康产生危害。 环境中的 PAHs 除极少量来源于
4、生物体（某些藻类、植物和细菌）内合成，森林草原自然起火，火山喷发等自然本底外，绝大部分由人为活动污染造成，主要来自于两方面：首先是煤 、石油和木材及有机高分子化合物的不完全燃烧，即热解成因3。随着生活水平的提高及基础设施的完备，交通污染源也逐渐成为多环芳烃污染非常重要的一部分；此外，我国是燃煤大国，在北方城市，使用煤炉取暖的情况很普遍，而在煤炉排放的废气中，致癌性 PAHs 浓度可达 1000ug/m3，另外，家庭炉灶每年所产生的 PAHs 的含量也相当多，以居室厨房内做饭时由于欠氧燃烧产生的为例，其中 BaP 含量可达 559ug/m3，超过国家卫生标准近百倍；在食品制作过程中，若油炸时温度
5、超过 200C 以上，就会分解放出含有大量PAHs 的致癌物；吸烟所引起的居室环境的污染，已引起国内外的关注，至今已鉴定出 150 种以上的 PAHs 存在于香烟的焦油中。在雪茄烟的烟雾中 PAHs 浓度范围为 8-12ug/支。 二、多环芳烃在环境中的迁移 PAHs 最初的形态大多数为气态的，部分冷却后形成颗粒物或吸附在颗粒物上，随着颗粒物的飘动发散在环境各处，通过沉降和降水冲洗作用而污染地面水和土壤，植物在生长过程中会从中吸收、转化并富集PAHs，植物腐烂后，PAHs 又回到土壤中，同时 PAHs 也可以通过食物链在动物体内累积，严重危害人类健康。具体说来多环芳烃主要存在于大气、水体、土壤
6、及生物体中。 三、环境中多环芳烃的监测 多环芳烃的监测可以分为两类，一类是仪器监测，另一类是生物监测。前者是定量的对大气、水体、土壤或沉积物中的 PAHs 进行检测，以此了解环境汇总多环芳烃的污染状况，而后者则是通过检测生物体内多环芳烃的含量，继而定性的对多环芳烃污染做出健康风险评估，生物监测需要借助物理化学监测的分析仪器及方法，但相比之下后者更加能反映多环芳烃对环境的危害程度。 1.仪器监测 多环芳烃的仪器监测分为四个步骤：第一步为样品采集，对于不同形态的样品采集方法也不一，如采集沉积物时一般使用抓斗式或箱式采样器采集表层样品，而采水样是则用采水器，大气的采样较为复杂，有溶液吸收法、纤维滤膜
7、法、固体吸附剂法、惯量撞击法、低温浓缩法4。溶液吸收法适合于气态样品的小容量采集；低温浓缩采样一般使用干冰，采样后用热解析将 PAHs 提取出来，因为需使用干冰，不太适于野外和长时间采样；当前使用最多的是以纤维滤膜法采集气态和颗粒物中的PAHs。 第二步为多环芳烃的提取，目前较有效的提取方法有五种，最经典的是索式提取法，它提取效率高，也是 EPA 环境空气测定的标准提取方法之一；超声萃取法是利用超声波辐射产生的强烈空化效应、机械振动、扰动效应等多级效应加速目标成分进入溶剂，促进提取的进行，它操作简单，速度较快，一般只需要几分钟到几十分钟，对 PAHs 的提取也有较好的回收率；而微波萃取是利用微
8、波来加速溶剂对固体样品中待测组分的萃取过程，它也具有操作简便，速度快等优点，并且萃取效率高，溶剂用量少；加速溶剂萃取是通过升高温度和压力增加物质溶解度，以提高提取效率和加快提取速度，通过升高温度和压力增加物质溶解度，以提高提取效率和加快提取速度，ASE 效率高，选择性好，溶剂用量少，基体影响小，对不同的提取条件，使用方便，自动化程度高，主要缺点也是仪器成本较高。最后超临界流体萃取提取法是近年来发展起来的新技术，超临界流体的性质介于气体与液体之间，既有液体的高密度又有气体的高扩散性，能够渗透到固体内部溶解被测组分，无毒、无污染且化学惰性的 CO2 是常用的超临界流体，它特别适用于萃取极性弱的脂溶
9、性有机污染物。 第三步为净化浓缩，通用的净化方法是柱层析法，SPE 发展于 70 年代初期，是净化和富集相结合的方法，特别适用于水样样品。其原理基本上与液相色谱相仿，是一个柱色谱分离过程，被萃取的组份用少量的溶剂洗脱。它不仅用于除去干扰组份，净化样品，还可达到富集、浓缩的作用。所用有机溶剂量少，时间短，既可作为单纯样品的制备技术（离线分析） ，也可作为其它分析仪器的进样技术依线分析5。在处理多环芳烃时，可使平面的和非平面的分子得到分离。缺点是回收率不高，吸附剂易堵塞孔径。固相微萃取既可用于液样的预处理，也可用于固态和气态样品的预处理，发展于 90 年代初期。由于集采样、萃取、浓缩和进样为一体，很快便得到了广泛地运用，尤其适用于气相色谱和高效液相色谱的样品预处理过程中。 它不是把待测物全部分离出来，而是通过待测物在固定相和水相之间的平衡分配来达到目的，具有操作简便、快速，不需用溶剂洗脱，易于实现在线分析直接与气相色谱联用等优点6。缺点是价格较贵石英纤维（萃取头）易碎，聚合物涂层性质不稳定易产生样品携带等。其中应用最为广泛的方法是硅胶柱层析法。
