室内空气中多环芳烃的污染分析及形态分布

PAGE20PAGE22实验六室内空气中多环芳烃的浓度水平及形态分布多环芳烃（PolycyclicAromaticHydrocarbons，PAHs)是指两个以上苯环以稠环形式相连的化合物。它是环境中广泛存在的一类有机污染物，是石油、煤炭等化石燃料及木材、烟草等有机质在不完全燃烧时产生的，具有致癌性、致畸性和致突变性。在已知的1000多种致癌物中，PAHs占1/3以上。PAHs的存在形态及分布主要受其本身物理化学性质、气温以及其它共存污染物如飘尘、臭氧等影响。空气中PAHs主要以气态、颗粒态（吸附在颗粒物上）两种形式存在，但在一定条件下两者间可以相互转化。空气中PAHs可以与臭氧、氮氧化物和硝酸等反应，生成致癌活性或诱变性更强的化合物。人们绝大部分时间在室内生活或工作。一方面室外空气中的PAHs会进入室内；另一方面室内本身也有不少PAHs的污染源，如抽烟、采暖、烹调等。因此，室内空气PAHs污染往往比室外更严重，对人体健康有很大的影响。一、实验目的掌握室内空气中气态、颗粒态PAHs样品采集、提取、分析方法。掌握高效液相色谱仪的测定原理及使用方法。分析评价室内空气中PAHs的浓度水平及形态分布。二、实验原理室内空气中PAHs的污染现状分析包括样品的采集，前处理及浓度测定。本实验用XAD-2和玻璃纤维滤膜分别采集空气中气态、颗粒态PAHs；用二氯甲烷作萃取剂，超声提取样品中PAHs，氮气吹干浓缩样品中PAHs；采用梯度淋洗结合可波长切换荧光检测器的高效液相色谱法测定样品中痕量PAHs的峰高或峰面积，以外标法进行定量。通过测定分析，评价室内空气中PAHs的污染水平及形态分布。三、仪器和试剂1.仪器高效液相色谱仪：带荧光检测器或紫外检测器。小体积气体采样泵。超声清洗器。电动离心机。比色管：10mL、25mL。离心管：10mL。移液管：10mL、25mL。采样管：自制。XAD-2：用甲醇在65℃下恒温回流洗净至无PAHs。(10)玻璃纤维滤膜：Ф25mm，使用前用二氯甲烷洗净。(11)过滤器：0.22µm。(12)密封膜。2.试剂(1)PAHs标准储备液：芴、菲、蒽、1-甲基芘、芘、荧蒽、苯并(e)芘、屈、苯并(a)芘均为200µg/mL。(2)PAHs标准工作液：根据HPLC的灵敏度及样品的浓度配制。(3)二氯甲烷、乙氰：分析纯，经重蒸，0.22µm过滤器过滤后使用。(4)甲醇：色谱纯，使用前经0.22µm过滤器过滤，超声脱气。(5)二甲亚枫：分析纯。(6)高纯氮气。(7)重蒸水：使用前经0.22µm过滤器过滤，超声脱气。四、实验步骤1.采样点选择选三个学生寝室作为采样点：一号点设在吸烟的学生寝室；二号点设在不吸烟的学生寝室；三号点设在寝室外的窗台上（关闭窗门）。ΦΦ25mm玻璃纤维滤膜XAD-2图6-1采样装置图2.PAHs样品的采集依次在玻璃采样管中放入塑料垫圈、金属网、2.0gXAD-2、海绵、0.5gXAD-2、金属网，压牢；把玻璃纤维滤膜放入采样头中用垫圈密封好；用乳胶管把采样头、采样管连接起来（见图6-1）。采用低噪声、小体积采样泵同时采集气态、颗粒态PAHs，即分别用Ф25mm玻璃纤维滤膜、XAD-2采集气态、颗粒态PAHs；采集时间为24h，流量为0.50L/min，采样泵的高度为离地面1.5m3.样品的预处理(1)气态PAHs：采样后的XAD-2转移至20mL二氯甲烷和乙氰的混合液（V二氯甲烷:V乙氰=3:2）中，超声提取30min，移取10mL上清液至10mL试管中，加入30µL二甲基亚砜，用高纯氮气吹干浓缩，加入970µL乙氰稀释至1.0mL。经0.22µm过滤器过滤，然后用HPLC进行分析。(2)颗粒态PAHs：采样后的玻璃纤维滤膜剪碎后加入10mL二氯甲烷，超声提取20min，离心分离，取5mL上清液至10mL试管中，加入30µL二甲基亚砜，用高纯氮气吹干浓缩，加入970µL乙氰稀释至1.0mL。经0.22µm过滤器过滤，然后用HPLC进行分析。4.样品的测定色谱柱：Wakosoil5C-184.6Φ×250mmAR色谱柱，Supelco5C-184.6Φ×250mm预柱；柱温：40℃PAHs的HPLC自动分析系统由两个高压输液泵、荧光/紫外检测器、自动进样器、控制界面、计算机等组成（见图6-2）。由教师根据色谱测定条件调好仪器，表6-1、6-2分别列出了HPLC-荧光检测器测定9种PAHs的流动相和检测器条件，以备参考。将处理好的样品放入自动进样器中（根据编号顺序自动进样），样品中PAHs先用短预柱浓缩，用主柱进行分离，用甲醇-水作流动相进行梯度淋洗；同时用程序化荧光或紫外检测器测定，荧光激发波长及发射波长或紫外测定波长可根据相应PAHs的保留时间而变，从而选择最佳的波长进行测定。样品分析全过程及数据处理均由计算机控制完成。输液系统输液系统进样系统检测器数据记录计算机控制预柱废液主柱六通阀图6图6-2HPLC结构示意图表6-1测定9种PAHs流动相线性梯度时间/min甲醇/%水/%六通阀切换*0.05050On5.57030Off16.0802020.0851525.0901030.095535.095540.0100045.0100050.05050*六通阀切换的时间随待测物的性质而定。表6-2PAHs荧光测定条件编号PAHs时间/min激发波长/nm发射波长/nm1芴5.52623152菲18.82503703蒽21.62544004荧蒽25.22874605芘26.633639461-甲基芘32.53363947屈33.82703608苯并(e)芘36.92853859苯并(a)芘38.52964045.工作曲线的绘制以峰高（或峰面积）为纵坐标，PAHs浓度为横坐标，绘制每一种多环芳烃的工作曲线。多环芳烃的浓度范围应根据HPLC的灵敏度及样品的浓度而定。五、数据处理按各PAH的回归方程（以峰高或峰面积定量）计算其气态、颗粒态中PAH浓度，总PAH浓度，气、固两态所占的比例，及各PAH在总量中所占的比例。数据填在表6-3中。表6-3实验数据记录表记录项目气态PAHs颗粒态PAHs计算过程空气采样体积V/m3采样时间×流量测定峰高(峰面积)仪器测定值溶液测定浓度Ci/ng·ml-1由工作曲线查得空气中PAH浓度/ng·m-3Ci×2/V空气中PAH总浓度Ci总/ng·m-3Ci气态+Ci颗粒态气、固态PAH所占比例/%Ci气态/Ci总，Ci颗粒态/Ci总i种PAH在总量中所占比例/%Ci总/C总表中，Ci气态、Ci颗粒态分别是空气中i种PAH在气态、颗粒态中的浓度；i种PAH总浓度Ci总=Ci气态+Ci颗粒态；i种PAH在气态、颗粒态中所占比例分别为Ci气