POPs监测与分析

POPs是持久性有机污染物（PersistentOrganicPollutants）的简称。POPs持久存在于环境中，通过长距离传输和食物链积聚，对人类健康及环境造成不利影响的化学物质。POPs的持久性能在水体、土壤和底泥等环境中存留数年时间，即使15年内停止使用POPs，最早也要到未来第七代人体内才不会检测出来。POPs具有高脂溶性和低水溶性，能蓄积在食物琏中，对较高营养等级的生物（尤其人类，因为人类处于食物链的最顶端）造成影响。其容易通过周围媒介富集到生物体内，并通过食物链的生物放大作用达到中毒浓度。POPs对人类健康和生态系统产生毒性影响，对肝、肾等脏器和神经系统、内分泌系统、生殖系统等有急性和慢性毒性。其物质具有致癌性、生殖毒性、神经毒性、内分泌干扰特性等，并且由于持久性，这种危害一般都会持续一段时间。POPs具有迁移性，其物质因具有半挥发性，能够以蒸气形式存在或者吸附在大气颗粒物上，可在大气环境中作远距离迁移，但不会永久停留在大气中，可重新沉降在地球上，这一特性使得在全球的每一个角落包括大陆、沙漠、海洋和南北两极地区都可监测到它们的存在。POPs的检测技术主要分为以下三类：二噁英类污染物检测、内分泌干扰物检测以及PCB多氯联苯检测。其中最主要的是二噁英类污染物检测。二噁英（Dioxin）全称分别是多氯二苯并-对-二噁英（polychlorinateddibenzo-p-dioxin简称PCDDs）和多氯二苯并呋喃（polychlorinateddibenzofuran简称PCDFs）。其中由2个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环为多氯二苯并二恶英（PCDDs），由1个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环为多氯二苯并呋喃（PCDFs）。每个苯环上都可以取代1～4个氯原子，从而形成众多的异构体，其中PCDDs有75种异构体，PCDFs有135种异构体。自然界的微生物和水解作用对二噁英的分子结构影响较小，因此，环境中的二噁英很难自然降解消除。此类物质中最毒者四氯二苯-p-二恶英(Tetrachlorodibenzo-p-dioxinTCDD)的毒性相当于氰化钾（KCN）的1000倍以上，砒霜（As2O3）的900倍，只需几十皮克（1g=1×1012pg）就可以使豚鼠死亡。二噁英具有热稳定性（800℃以上才会被降解，1000℃以上才能破坏其结构）、低挥发性（地面可以持续存在）、脂溶性（经脂质发生转移和生物富集在食物琏中迁移）以及环境中稳定性高（不易降解，半衰期为9年，因而可在环境中持续存在）等特性。其分析属于超痕量、多组分分析，分析测定必须具备有效的采样技术、定量提取和净化技术、异构体的高效分离定性定量、良好的质量管理等技术条件，同时，由于浓度差异以及采样和前处理方法差异，对于不同来源的样品（环境空气、环境水体、烟道气等）相应有不同的分析测定方法。目前二噁英类物质的检测方法主要分为两类：化学仪器分析方法和生物检测方法。化学仪器分析方法包括:1.HRGC/HRMS（分辨率在10000以上的高分辨率色谱/质谱联用仪）的超痕量分析方法。其被认可为二噁英标准检测方法，具有灵敏度高，能同时检测多个离子等优点，但却存在分析操作复杂，成本高等缺点。2.GC/HRMS（气相色谱法/质谱联用仪）法，此方法可保证灵敏度，简化前处理步骤，缩短检测时间，降低检测成本。3.HRGC/LRMS法，此方法可极大降低在检测仪器方面的投入，适用于检测二噁英浓度较高的污染源样品和污染较重的土壤样品。生物检测方法均是通过对芳香烃（Ah）受体活化程度的测定来间接表达二噁英的TEQ（国际毒性当量，ToxicEquivalentQuantity），包括:1.EROD细胞培养法。二噁英与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DNA片段即二噁英响应因子（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。通过测定EROD酶的活性，了解二噁英激活Ah受体的能力，进而获得测试样品中二噁英的TEQ。2.萤光素酶方法。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（利用专利的基因技术改造细胞株进行检测的一种生物检测方法，该细胞株可因芳香烃受体被激活而通过萤光素酶表达）系统萤光素酶诱导活性与二噁英的毒性系数相对应，最终测定的结果也是TEQ。3.EIA酶免疫方法。该方法根据鼠单克隆抗体DD3与二噁英结合的特点而建立的竞争抑制酶免疫方法。4.DELFIA（Dissociation-enhancementLanthanideFluoroImmunoassay）荧光免疫分析法。利用生物基因技术选择出合适的抗原键合铕离子（Eu3+）与样品中二噁英竞争单克隆抗体，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，高效地发出荧光。螯合物最终用此方法分析，其荧光强度与二噁英的TEQ成反比。对已经排放到环境中的污染物进行有效治理十分必要。POPs的治理方法主要包括物理化学法、生物法和焚烧法。其中，生物法时间长，物理技术易造成二次污染，化学技术费用高，加之环境中有机污染物的复杂性和多样性，单纯一种方法往往达不到预期目的。因此，考虑几种技术的联合使用，如把物理技术作为预处理或生物修复技术作为后处理手段与其他处理方法结合，产生高效、经济的联用技术，这也是POPs治理技术的一个发展趋势。