大气中苯并(a)芘的测定方法
苯并〔a〕芘是多环芳香烃类化合物,又名3,4-苯并芘,简称Bap,分子式C20H12;分子量253.23;沸点475℃;熔点179℃;相对密度1.351。3,4-苯并芘纯品为无色或微黄色针状结晶,在水中溶解度较小,易溶于苯、氯仿、乙醚、丙酮、环己烷、二甲苯等有机溶剂。在苯中溶解呈蓝色或紫色荧光,在浓硫酸中呈桔红色并伴有绿色荧光。3,4-苯并芘是环境中普遍存在的对动物致癌性很强的一种物质,主要是含碳燃料及有机物热解过程中的产物。煤炭、石油等在无氧加热裂解过程中产生的烷烃、烯烃,经过脱氢、聚合,常可产生一定数量的3,4-苯并芘。工厂烟气中的悬浮颗粒物上吸附有3,4-苯并芘,散布在大气,一部分降落到水面和陆地上,从而污染水源和土壤。炼焦、化工、染料等工厂排出的工业废水中以及熏制食品、香烟烟雾中均含有3,4-苯并芘。
3,4-苯并芘对动物具有局部和全身的致癌作用,对猴子反复皮下注射可在局部形成肿瘤,从气管反复滴注可形成肺癌,在小鼠身上涂抹可使小鼠诱发皮肤癌。流行病学调查认为人的肺癌与环境中3,4-苯并芘的含量之间有着极为密切关系。虽然目前各国尚无公认3,4-苯并芘的最高容许浓度,但通过动物试验和现场调查提出了一些建议,例如:
车间空气中3,4-苯并芘最高容许浓度为0.14μg/m3; 居民区大气最高容许浓度为10-3μg/m3。
飘尘上有机物的组分异常复杂,仅其中多环芳烃(简称PAH)就有几百种之多。测定3,4-苯并芘的方法很多,主要是将3,4-苯并芘与其他多环芳烃分开,常用的有柱层、纸层、薄层、气相色谱、高压液相色谱、气质联机等一系列分离体系。其中以气相色谱法分离PAH尤为重要。
利用气相色谱法分离迅速、效能高,再与薄层层析结合起来,可以迅速判断提取物中某些PAH的存在。特别是用毛细管色谱与质谱及核磁共振谱联用,从城市悬浮颗粒物、烟草焦油及汽车废气中,可分离出100多种PAH,极大地发挥了气相色谱的分离效能。
用高压液相色谱法分离PAH比气相色谱法具有以下优点:工作温度低(<80℃)对被分离的各组分可以完整地收集起来,再进一步的用紫外或荧光光谱分析。色谱柱是十八烷基硅烷(ODS)化学键为固定相。被检样品在注入分离柱前,最好先经过薄层作初步分离,除去其中混杂的烷烃、烯烃、杂环等化合物,以减轻分离柱的负担,此种方法可以和薄层层析联用,是一种快速鉴定PAH较好的方法。
柱层、纸层和薄层层析法,所需设备简单、操作容易,易于掌握和推广。但是,柱层析法和纸层析法所需时间长,分离效果较差,无法排除PAH异构体之间的干扰,使之不能精确定量。为了改进分离效果,可以先经过柱层析,再在乙酰化纸上进行分离。乙酰化纤维素薄层分离同分异构体效果较其他薄层为好。采用两种吸附剂(如氧化铝和40%乙酸的乙酰化纤维素)混合制板,进行双向展开,第一向用正烷+苯
(9+1),第二向用甲醇+乙醚+水(4+4+1)。这时可以将干扰3,4-苯并芘的几种干扰物分离,进行几种主要PAH的定量测定。 因苯并〔a〕芘是多环芳香烃类化合物,气相色谱-质谱法被广泛采用。 执行标准:
1、环境空气 苯并[a]芘的测定 高效液相色谱法 GB/T 15439-1995 样品采集:崂应2031型 智能大流量TSP(PM10)采样器 2、固定污染源排气中苯并(a)芘的测定 高效液相色谱法HJ/T 40-1999
样品采集:崂应3012H型 自动烟尘(气)测试仪
3、环境空气和废气 气相和颗粒物中多环芳烃的测定气相色谱-质谱法 HJ646-2013
空气样品采集:崂应2033B型 环境空气挥发性有机物采样仪 废气样品采集:崂应3075型 智能烟气有机物采样仪
4、气相和颗粒物中多环芳烃的测定高效液相色谱法 HJ647-2013 备注:“环境空气和废气 气相和颗粒物中多环芳烃的测定气相色谱-质谱法 HJ646-2013”此方法被广泛采用。
附录A:高效液相色谱法测定环境空气中苯并芘。 一、高效液相色谱法〔1〕 (一)原理
空气中颗粒物中的多环芳烃被采集在玻璃纤维滤纸上,经索氏提取或真空升华后,用高效液相色谱分离测定,以保留时间定性,峰高或峰面积定量。 (二)仪器
(1)大流量采样器见第十二章第一节总悬浮颗粒物大流量采样称量法。
(2)索氏提取器容量60ml。 (3)升华管见图6-9。
(4)真空升华装置 见图6-10。
(5)浓缩器及浓缩瓶 见图6-11
(6)微量注射器 10μl、20μl,刻度应校正。 (7)离心机 4000rpm。 (8)离心管 5ml,刻度应校正。
(9)高效液相色谱仪 附荧光检测器或紫外检测器。 (三)试剂
(1)玻璃纤维滤纸规格见第十二章第一节总悬浮颗粒物。滤纸需作预处理,方法是将滤纸不重叠地放在高温炉中,经500℃灼烧30min,保存备用。
(2)色谱柱 内径4mm,长20cm不锈钢柱,内装YWG-CH型微粒硅胶粒子(10μm),塔板数为30000/m,柱压不超过5MPa。 (3)苯 重蒸馏。 (4)甲醇 重蒸馏。 (5)环己烷 重蒸馏。