有機(jī)化合物的測(cè)定

顆粒物中的有機(jī)組分很復(fù)雜，但受到普遍重視的是多環(huán)芳烴，如蒽、菲、芘等，其中不少物質(zhì)具有致癌作用。例如，3，4-苯并芘（簡(jiǎn)稱(chēng)苯并（a）芘或BaP）就是環(huán)境中普遍存在的一種強(qiáng)致癌物質(zhì)，為目前顆粒物中主要測(cè)定的有機(jī)化合物，在此僅介紹這種物質(zhì)的測(cè)定。

BaP主要來(lái)自含碳燃料及有機(jī)物熱解過(guò)程。煤炭、石油等在無(wú)氧加熱裂解過(guò)程中，產(chǎn)生的烷烴、烯烴等經(jīng)過(guò)脫氫、聚合，可產(chǎn)生一定數(shù)量的苯并（a）芘，并吸附在煙氣飄塵上散布于大氣中；香煙煙霧中也含3，4-苯并芘。

表3－12 火焰原子吸收分光光度計(jì)工作條件

測(cè)定苯并（a）芘的主要方法有熒光分光光度法、高壓液相色譜法、紫外分光光度法等。在測(cè)定之前，需要先進(jìn)行提取和分離。

1.多環(huán)芳烴的提取方法

顆粒物中的多環(huán)芳烴常用索氏提取器提取，其提取原理將在第六章介紹。提取苯并（a）芘選用環(huán)己烷為提取劑，將提取器置于98±1℃的水浴堝中連續(xù)回流提取8h。根據(jù)提取液顏色深淺，取全部或?qū)⑵涠ㄈ莺笕∵m量于K-D濃縮器中，在70—75℃的水浴上減壓濃縮至近干。濃縮管用苯洗兩次，每次3—4滴，繼續(xù)濃縮至0.05mL，供下一步進(jìn)行紙層析分離。

還可以用真空充氮升華法提取多環(huán)芳烴，其裝置示于圖3－53（圖略）。將采塵濾膜放在燒瓶?jī)?nèi)，連接好各部件，把系統(tǒng)內(nèi)抽成真空后充入氮?dú)猓⒎磸?fù)幾次，以除去殘留氧。用包著冰的紗布冷卻升華管，然后開(kāi)啟電爐加熱至300℃，保持0.5h，則多環(huán)芳烴升華并在升華管中冷凝，待冷卻后，用注射器噴入溶劑，洗出升華物，供下步分離。

2.多環(huán)芳烴的分離

多環(huán)芳烴提取液中包括它們的各種同系物，欲測(cè)定某一組分或各組分，必須進(jìn)行分離，常用的分離方法有紙層析法、薄層層析法等。

（1）紙層析法：該方法是選用適當(dāng)?shù)娜軇趯游鰹V紙上對(duì)各組分進(jìn)行分離。例如，分離苯并（a）芘時(shí)，先將苯、乙酸酐和濃硫酸按一定比例配成混合溶液，用其浸漬濾紙條后，將紙條用水漂洗、晾干，再用無(wú)水乙醇浸漬，晾干、壓平，制成乙酰化濾紙。將提取濃縮后的樣品溶液點(diǎn)在離濾紙下沿3cm處，用冷風(fēng)吹干，掛在層析缸中，沿插至缸底的玻璃棒加入甲醇、乙醚和蒸餾水（體積比為4：4：1）配制的展開(kāi)劑，至濾紙下沿浸入1cm為止。加蓋密封層析缸，放于暗室中進(jìn)行層析。在此，乙?；噭楣潭ㄏ?，展開(kāi)劑為流動(dòng)相，試樣中的各組分經(jīng)在兩相中進(jìn)行反復(fù)多次分配，按其分配系數(shù)大小依次被分開(kāi)，在濾紙條的不同高度處留下不同組分的斑點(diǎn)。取出濾紙條、晾干，將各斑點(diǎn)剪下，分別用適當(dāng)溶劑溶解各組分，即得到樣品溶液。

（2）薄層層析法：薄層層析法又稱(chēng)薄板層析法。它是將吸附劑如硅膠、氧化鋁等均勻地鋪在玻璃板上。用毛細(xì)管將樣品溶液點(diǎn)在距下沿一定距離處，然后將其以10°-20°的傾斜角放入層析缸中，使點(diǎn)樣的一端浸入展開(kāi)劑中（樣點(diǎn)不能浸入），加蓋后進(jìn)行層析。在此，吸附劑是固定相，展開(kāi)劑是流動(dòng)相，樣點(diǎn)上的各組分經(jīng)溶解、吸附、再溶解、再吸附多次循環(huán)，在層析板不同位置處留下不同組分的斑點(diǎn)。取出層析板，晾干，用小刀刮下各組分斑點(diǎn)，分別用溶劑加熱洗脫，即得到各組分的樣品溶液。區(qū)分同一層析濾紙或?qū)游霭迳喜煌唿c(diǎn)所分離的組分有兩種比較簡(jiǎn)單的方法，一是若斑點(diǎn)有顏色或在特定光線(xiàn)照射下顯顏色，可根據(jù)不同組分的特有顏色辨認(rèn)；另一種方法是在點(diǎn)樣的同時(shí)，將被測(cè)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液點(diǎn)在與樣點(diǎn)相隔一定距離的同一水平線(xiàn)上，則與標(biāo)樣平行移動(dòng)的斑點(diǎn)就是被測(cè)組分的斑點(diǎn)。這種方法不僅能辨認(rèn)試樣中的被測(cè)組分，還能對(duì)其進(jìn)行定量測(cè)定。

3.苯并（a）芘的測(cè)定

（1）乙酰化濾紙層析-熒光分光光度法：將采集在玻璃纖維濾膜上的顆粒物中苯并（a）芘及有機(jī)溶劑可溶物質(zhì)在索氏提取器中用環(huán)己烷提取，再經(jīng)濃縮，點(diǎn)于乙?；癁V紙上進(jìn)行層析分離，所得苯并（a）芘斑點(diǎn)用丙酮洗脫，以熒光分光光度法測(cè)定。當(dāng)采氣體積為40m³時(shí)，該方法*低檢出濃度為0.002μg/100m³。

多環(huán)芳烴是具有π—π電子共軛體系的分子，當(dāng)受適宜波長(zhǎng)的紫外光照射時(shí)，便吸收紫外光而被激發(fā)，瞬間又放出能量，發(fā)射比入射光波長(zhǎng)稍長(zhǎng)的熒光。以383nm波長(zhǎng)的光激發(fā)苯并（a）芘，測(cè)定其在402、405、408nm波長(zhǎng)處發(fā)射熒光強(qiáng)度（F4₄₀₂、F₄₀₅、F₄₀₈），用以下兩式分別計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和樣品的相對(duì)熒光強(qiáng)度（F）及大氣顆粒物中BaP的含量。

式中：F₂——樣品斑點(diǎn)洗脫液相對(duì)熒光強(qiáng)度；

F₀——空白點(diǎn)洗脫液相對(duì)熒光強(qiáng)度；

F₁——標(biāo)準(zhǔn)樣斑點(diǎn)洗脫液相對(duì)熒光強(qiáng)度；

M——標(biāo)準(zhǔn)樣斑點(diǎn)中BaP量（μg）；

R——提取液總量和點(diǎn)樣量之比值；

V_n——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的采樣體積（m³）。

（2）高壓液相色譜法：高壓液相色譜（HPLC）是在氣相色譜基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，所用流動(dòng)相是液體。當(dāng)流經(jīng)色譜柱時(shí)，受到的阻力大，需要用高壓泵輸送，故得此名。這種方法的突出優(yōu)點(diǎn)是可分離、分析沸點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性差、分子量大于400的有機(jī)化合物，并具有分離效能好、靈敏度高、測(cè)定速度快等特點(diǎn)，是分離、分析芳香烴類(lèi)化合物的理想方法。

典型高壓液相色譜流程示于圖3－55（圖略）。流動(dòng)相貯槽中的載液經(jīng)脫氣、在混合槽混合后，用高壓泵打入色譜柱。試液從進(jìn)樣口注入載液系統(tǒng)，帶入色譜柱進(jìn)行分離。分離后的各組分依次進(jìn)入檢測(cè)器，將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)放大送入記錄儀記錄各組分的色譜峰。

為提高分離效果和分離速度，常以?xún)煞N或兩種以上極性不同的溶劑作流動(dòng)相，按照一定程序連續(xù)地改變?nèi)軇┑呐浔?，使其極性強(qiáng)度按一定規(guī)律（線(xiàn)性的或階梯式的）變化。具有這種功能的部件稱(chēng)為梯度洗脫裝置。高壓液相色譜法常使用的檢測(cè)器有紫外-可見(jiàn)吸光光度檢測(cè)器、示差折光檢測(cè)器、熒光檢測(cè)器等。

測(cè)定顆粒物中BaP的方法是將采集在玻璃纖維濾膜上的顆粒物中的BaP于索氏提取器內(nèi)用環(huán)己烷連續(xù)加熱提取，提取液應(yīng)呈淡黃色，若為無(wú)色，則需進(jìn)行濃縮；若呈深黃或棕黃色，表示濃度過(guò)高，應(yīng)用環(huán)己烷稀釋后再注入高壓液相色譜儀測(cè)定。色譜柱將試液中的BaP與其他有機(jī)組分分離后，進(jìn)入熒光檢測(cè)器測(cè)定。熒光檢測(cè)器使用激發(fā)光波長(zhǎng)340nm（或363nm），發(fā)射光波長(zhǎng)452nm（或435nm）。根據(jù)樣品溶液中BaP峰面積，BaP標(biāo)準(zhǔn)峰面積及其濃度、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的采樣體積計(jì)算大氣顆粒物中BaP的含量。當(dāng)采氣體積40m³，提取濃縮液為0.5mL時(shí)，方法*低檢出濃度可達(dá)2.5×10^-5μg/m³。