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当我们再次细说二恶英检测...
2019-06-05
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二恶英,分析检测人员必定耳熟能详。是多氯二苯并对二恶英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)这两大类化合物的通称。PCDDs有75种异构体,PCDFs有135种异构体,共有210种化合物。这些异构体的毒性因结构不同而存在差异,美国环保局确认特别有毒的二恶英类物质有30种,其中PCDDs 7种,多氯二苯呋喃PCDFs 10种。在所有的异构体中,毒性*强的是2,3,7,8-四氯代双苯并二恶英(TCDD),其毒性相当于氰化钾的1000倍以上,是目前发现的无意识合成的副产品中毒性*强的化合物,被称为“地球上*强的毒物”。据报道,只要28.35 g TCDD,就能将100万人置于死地。


二恶英是非常稳定的亲脂性固体有机物,熔点较高,分解温度大于700℃,极难溶于水,容易在生物体内累积。二恶英蒸汽压极低,因而其存在于大气气溶胶颗粒物上。

为了进一步限制二恶英的排放,从2016年1月1日起,生活垃圾焚烧行业执行新的标准(GB 18485-2014 《生活垃圾焚烧污染控制标准》),所有生活垃圾焚烧炉烟气中二恶英的排放限值由之前的1.0ng TEQ/m3降低到0.1ng TEQ/m3。


那么,二恶英(dioxin)我们又该如何检测呢?


检测方法比较

化学仪器分析方法

在200余种异构体中分离出17种有明显毒性的二恶英?,分别测定其浓度或含量。将浓度或含量乘以每种二恶英的毒性因子(TEF)就可以得到总毒性当量(TEQ)。该方法的一般程序包括采样、提取、净化、定性定量。

1.1.采样?
样品的取样量由样品类型、污染水平和方法的检测限而定。各国对采样程序都单独编制了标准方法。

1.2?提取
为?了测定提取净化效率和校正分析丢失,首先加入17种13C-PCDD/Fs采样内标和37Cl-2,3,7,8-TCDD净化内标。溶剂选择和提取步骤取?决于样品类型和净化方法,如在处理废弃物焚烧飞灰时溶剂选取石油醚/甲苯/二氯甲苯,在处理脂肪样品时溶剂选取二氯甲烷/己烷。提取步骤一般包括溶解、振?荡、混匀和萃取。索氏萃取是传统的提取方法,广泛应用于检测飞灰、鱼、牛乳和脂肪组织样品中的二恶英。目前,超临界流体萃取装置(SFE)、加压加热型的?高速溶剂萃取装置(ASE)和微波萃取方法也用于提取样品中的二恶英,并有大量对比实验证明了这些方法的有效性[3,4]。

1.3净化?
为?了除去大量干扰物质,目前大多采用色谱法进行净化。色谱法通常将分配处理柱和色谱柱串联使用,包括酸或碱处理、硅胶柱、氧化铝柱、佛罗里柱和活性炭柱的二?次净化,具体操作因样品类型和基质性质而异。目前,一些实验室正在开发一次性多层柱(如微型氧化铝柱)和HPLC净化方法来简化净化过程。净化后要加入?15种13C-PCDD/Fs定量内标和2个13C标记的用于确定色谱保留时间的内标[5]。

1.4 定性定量?
通常定性检测采用2类不同极性的色谱柱。首先用非极性或弱极性固定相将氯原子取代数相同的二恶英化合物分为1组,然后用极性固定相分离其中的异构体,*后?通过对17?种标记的和未标记的标准样品实施比较,获取保留时间。定量检测主要采用选择离子监测技术(SIM),以13C稳定同位素为内标,根据测量目的用质量校正程?序校正质谱模式、分辨率(M/?M=10,000以上,10%谷峰)等,并储存质量校正结果。对氯不同取代程度的异构体分别定量。仪?器可选择高分辨质谱仪(HRMS)、四级杆低分辨质谱仪(LRMS)。


2 生物学检测方法

目前建立的生物学检测方法均是通过对Ah受体活化程度的测定来间接表达二恶英的TEQ。

2.1 EROD细胞培养法?
二恶英与Ah受体结合活化后,被Ah受体核转位因子(ARNT)转移到细胞核内,活化的核内基因是特异性DN**段即二恶英响应因子(DRE)。启动发挥?毒性的基因并增加其转录,从而激活EROD酶的活性。所以通过测定EROD酶的活性,可以了解二恶英激活Ah受体的能力,进而获得测试样品中二恶英的?TEQ。

2.2 萤光素酶方法?
该方法是将萤火虫萤光素酶作为报告基因结合到控制转录的DRE上,制备成质粒载体并转染H4IIE大白鼠肝癌细胞系(含Ah受体传导途径的各个部件)。以此构成的CALUX系统萤光素酶诱导活性与二恶英的毒性系数相对应,*终测定的结果也是TEQ。

2.3 ?EIA酶免疫方法?
该?方法是根据鼠单克隆抗体DD3与二恶英结合的特点而建立的竞争抑制酶免疫方法。使用酶竞争配合物(HRP)和样品中二恶英共同竞争有限的DD3抗体的特异?性结合位点,以一系列不同浓度的2,3,7,8-TCDD为标准物质,作出2,3,7,8-TCDD标样与对应样品的剂量-效应曲线,样品中二恶英毒性强?度以计算出的TCDD毒性等价浓度间接表示。*终通过测定DD3与HRP螯合物的荧光强度来获取二恶英的TEQ。螯合物的荧光强度与二恶英的TEQ成反比?。

2.4 DELFIA荧光免疫法?

DELFIA(Dissociation-enhancement Lanthanide Fluoro Immunoassay)法属于时间分辨荧光免疫分析法。该方法利用生物基因技术选择出合适的抗原键合铕离子与样品中二恶英竞争单克隆抗体,待免疫反应完?全后加入荧光增强液,使铕离子从抗原中解离下来,进入增强液,形成胶束,**地发出荧光。螯合物*终用时间分辨荧光法分析,其荧光强度与二恶英的TEQ成?反比


检测复杂且成本高昂

二恶英是痕量级,检测麻烦,需要很长时间。为了采集烟道气的样品,经过严格培训的采样人员需要背着沉重的仪器爬上几十米高的烟囱,必要时得借助其他工具吊上去。采样还要耗费大量溶剂,溶剂费用也很高。

? ? ? ?取样后,将样品拿回实验室做前处理:花一天提取,花两到三天净化。前处理一般要花去60%的时间。尤其是有机的前处理特别费时,提取和净化一旦做得不好,不够清洁,数据就不准确。而采样和前处理如果做得不够规范、清洁,就得重来。?之后是用高分辨质谱分析,一台需要600万元,每月消耗上万元电费。由于实验室身处科技园区的一层,还要再安装三四十万元的装置屏蔽外界磁场干扰。仪器还需要专人操作,而能够胜任的人才很少。?繁琐的环节,药剂的消耗,进口设备的价格和折旧损耗,雇佣专业人才,实验室的电耗和折旧,人员的交通食宿,种种费用推高了检测成本。

危害

二恶英可以通过皮肤、呼吸道、消化道等途径进入人体,但通过食物特别是脂类,经消化道进入人体的量要占90%以上,它们蓄积于脂肪与肝脏,达到一定程度,便会造成许多不良影响。1988年世界卫生组织推荐二恶英类毒物的日容许摄入量(TDI)为1~4pg/kg体重。二恶英对机体影响大致归纳为以下几个方面。


1、急性毒性作用

二恶英急性中毒可致人和动物死亡。在1968年,日本曾发生多环芳烃污染米糖油事件,造成几十万只鸡和16人死亡。二恶英的这种致死作用在中毒几周后才表现出来,不像其他毒物在几小时或几天内就能表现出来,故称延迟性致死作用。

2、二恶英急性中毒对生殖系统有不良影响

对男性,二恶英可使雄性性激素水平下降,**数目减少,致**、附睾的畸形,降低性功能。



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