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二噁英检测解决方案

发布日期:2019/12/17 11:38:39

医学界已证实长期食用二噁英类污染的食品可能致癌或引起慢性病,二噁英对人类的毒性超常见之症状为氯痤疮、损害肝脏与免疫系统、影响酵素的运作功能、消化不良及肌肉、关节疼痛、孕妇易致流产与产下畸型儿、男性荷尔蒙减少现象、雌性化、色素沈着、多毛症、增加皮肤脆弱性、出疹、出水泡、视力受损及胆硬脂血症。

概述: 

二噁英类(Dioxins)是由多氯代二苯并-对-二噁英(polychlorinateddibenzo-p-dioxins,简称PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(polychlorinateddibenzofurans,简称PCDFs)两大类化合物组成。PCDDs是由2个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环,PCDFs是由1个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环,每个苯环上都可以取代1-4个氯原子(见下图),从而形成众多的同类物,其中PCDDs有75种同类物,PCDFs有135种同类物,所以,二噁英类包括210种同类物,是首批被列入《斯德歌尔摩公约》的12种持久性有机污染物之一。目前研究最为充分的是17种2,3,7,8位被氯原子取代的二噁英类同类物,包括7种四至八氯代二苯并-对-二噁英以及10种四至八氯代二苯并呋喃。其中,2,3,7,8-四氯代二苯并-对-二噁英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo[b,e][1,4]-dioxin,2,3,7,8-TCDD)是目前所有已知的二噁英类中毒性最强的单体。

国外对于二噁英类的定义更为宽泛,某些共面结构的多氯联苯(coplanarpolychlorinatedbiphenyles, Co-PCBs)在化学结构、生化和毒理学毒性方面与2,3,7,8-TCDD十分相似,被称为“二噁英类PCBs(dioxin-likePCBs)”。世界卫生组织(WHO)把12种共面的多氯联苯也作为二噁英类来对待,日本、美国等发达国家的标准中二噁英类实际包含三个组成部分:多氯代二苯并-对-二噁英(PCDDs)、多氯代二苯并呋喃(PCDFs)和共面多氯联苯(Co-PCBs)。

二噁英类非常稳定,熔点较高,极难溶于水,可以溶于大部分有机溶剂,是无色无味的脂溶性物质,非常容易在生物体内积累,自然界的微生物和水解作用对其影响很小,环境中的二噁英很难自然降解消除。

来源:

二噁英类常以微小的颗粒存在于大气、土壤和水中,排放源有很多,包括化工冶金工业、垃圾焚烧、造纸以及生产杀虫剂等产业。

各类生活垃圾、危废、医疗废物在焚烧过程中所产生废气、飞灰和底灰以及与氯相关的行业生产,诸如化工、农药、纸浆漂白等相关行业,均可能产生二噁英有机污染物,其中垃圾焚烧不完全时可大量地产生二噁英的排放。自1999年比利时发生动物饲料二恶英污染事件后,二恶英更是倍受瞩目,一时成为全球范围的热点。垃圾焚烧厂烟气中二恶英的排放和监测,比以往任何时候都更受关注。大多数生活垃圾焚烧企业在建设和运行阶段,都会面临周边公众的二恶英恐慌和抵制。要建设生活垃圾焚烧厂,就不能也无法回避二恶英问题。

垃圾焚烧炉排放的二噁英类物质在过去几十年内得到了很好的控制,目前许多国家和地区,钢铁工业已经取代垃圾焚烧成为最主要的二噁英工业污染源。钢铁行业二恶英污染主要来自铁矿石烧结和电弧炉炼钢过程,含氯杂质在冶炼过程中受到过渡金属催化剂的作用,产生二恶英类副产物。

上世纪80年代,瑞典和美国先后在造纸厂排出的废水中发现了此类物质。此后科学家们证明纸浆和纸制品中也存在二恶英,证实了造纸工业是二恶英类污染物的一个重要来源。许多研究表明,二恶英在造纸工业中主要存在于制浆漂白过程、外部添加剂、含氟漂白纸浆制品和造纸厂废水处理的污泥中。

联合国环境规划署(UNEP)编制了二噁英和呋喃排放识别和量化标准工具包,共列出了9大类主要源类别,且每一大类别中分别包括若干子类别:

1 废物焚烧:如城市固体废物、危险废物、医疗废物、下水道污泥的焚烧;

2 铁和有色金属生产:如铁矿石烧结、焦炭生产、钢铁铸造、铜、铝、铅、锌、镁的生产;

3 供热和发电:如化石燃料电厂、生物质电厂等;

4 矿物制品生产:如水泥、石灰、砖、玻璃、陶瓷的生产、沥青混合;

5 交通运输:如柴油发动机、四冲程发动机、二冲程发动机、重油燃料发动机;

6 露天焚烧过程:如生物质燃烧、焚烧燃烧或火灾;

7 化学品和消费品生产和使用:如纸浆造纸生产、化学工业、石油工业、纺织生产、制革;

8 混杂过程:生物质干燥、焚尸炉、熏蒸室、干洗、吸烟;

9 处置:如填埋和倾废、污水处理、露天泼水、堆肥、废油处理(非加热型);

危害:

二噁英类污染物是一类具有强烈致癌、致畸、致突变(三致作用)的有毒物质,它的毒性是氰化物的130倍、砒霜的900倍,有“世纪之毒”之称。

二噁英类还具有强烈的内分泌干扰毒性,对人类健康具有极大的危害。能够引起雌性动物卵巢功能障碍,起到抑制雌激素的作用,使雌性动物不孕、胎仔减少、流产等;能够引起雄性动物的精细胞减少、成熟精子退化、雄性动物雌性化等。

二噁英类有明显的免疫毒性,可引起动物胸腺萎缩、细胞免疫与体液免疫功能降低等。

二噁英类还能引起皮肤损害,在暴露的实验动物和人群身上可观察到皮肤过渡角化、色素沉着以及氯痤疮等的发生。

二噁英类染毒动物可出现肝脏肿大、实质细胞增生与肥大现象,严重时可导致变性和坏死。

二噁英类危害的另一个特点是它的长期性和隐匿性,在表现出明显的症状之前有一个漫长的潜伏过程,它还可能影响受害者的子孙后代。

根据动物实验与流行病学研究的结果,1997年国际癌症研究机构(IARC)将2,3,7,8-TCDD确定为Ⅰ类人类致癌物。

色谱分析:

二噁英类的分析测定被视为现代有机分析的难点,它要求超微量多组分定量分析,分析仪器多采用气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)。测定环境二噁英类必须具备的技术条件包括:有效的采样技术、从样品中提取出10-12~10-15量级的二噁英类、从初步的粗提物中分离去除其它有机物、分离出与二噁英类性质接近的其它氯代芳香族有机物、高效分离二噁英类异构体、可靠定性和准确定量以及安全防毒的实验条件等。

中国、美国、日本和欧洲均制定了环境二噁英类的排放标准和有关监测分析方法标准,而且针对不同基质或对象(来源)的样品有不同的二噁英类标准分析方法,这主要是因为基质不同的二噁英类样品其前处理方法可以有很大的不同。

现代分析方法采用分辨率10000以上的高分辨质谱仪(HRMS),精确测量目标化合物的两个离子,获得特异性相应。使用17种以上的同位素标记二噁英类作为内标物质,采用稳定性同位素稀释法,可以对全部17种2,3,7,8-位氯代异构体准确定量,大大提高了分析灵敏度和准确性。以各个目标化合物的毒性当量因子(TEF)与测得的含量相乘后累加,得到二噁英及其类似物的毒性当量(TEQ)。这些二噁英类分析方法在使用同位素标记化合物作为内标物质、液-液萃取和索氏提取、硅胶柱净化、HRGC/HRMS定性和定量等方面的技术路线基本是一样的。

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