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废气二噁英类监测分析方法
2004-4-5国家环境分析测试中心
二噁英类(Dioxins)是对由2个或1个氧原子联接2个有氯原子取代
的苯环而构成的芳香族有机化合物的统称,包括多氯二苯并-对-二噁
英(Polychlorinateddibenzo-p-dioxins,简称PCDDs)和多氯二苯
并呋喃(Polychlorinateddibenzofurans,简称PCDFs)。
二噁英类不仅可以引起免疫系统损害和生殖障碍,还被认为具有很强
的致癌性。二噁英类有210种同类物/异构体,各异构体的毒性与所
含氯原子的数量及氯原子在苯环上取代位置有很大关系。含1~3个氯
原子的异构体被认为无明显毒性;含4~8个氯原子的化合物毒性显
著,其中毒性最强的是2,3,7,8-四氯二苯并-对-二噁英
(2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin,简称2,3,7,8-TCDD或
TCDD)。
二噁英类是一类非常稳定的亲油性固体化合物,其熔点较高,分解温
度大于700℃,极难溶于水,可溶于大部分有机溶剂,所以二噁英类
容易在生物体内积累。自然界的微生物降解和水解作用对二噁英类的
分子结构影响较小,故难以自然降解。
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二噁英类最初是在化工产品的副产物中发现的,其中最著名的是美
国曾在越南战争中大量使用的被称为橙剂(AgentOrange)的脱叶剂,
后来陆续发现了其他来源,如废物焚烧炉、金属冶炼、纸浆加氯漂白
过程、燃煤或燃油火力发电厂等的高温过程等,另外森林失火也被认
为可能是PCDDs的自然来源之一。
由于环境二噁英类主要以混合物形式存在,在对二噁英类的毒性进
行评价时,国际上常把不同组分折算成相当于2,3,7,8-TCDD的量来
表示,称为毒性当量(ToxicEquivalents,简称TEQ)。样品中某PCDDs
或PCDFs的浓度与其毒性当量因子TEF的乘积之和,即为样品中二噁
英类的毒性当量TEQ。
二噁英类的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,必须具备有效的采样技术、从样品中提取出10-12~10-15
量级的二噁英类、从粗提取液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技术以及安全防毒实验条件等。分析仪器多采用
高分辨气相色谱/高分辨质谱联用仪(HRGC/HRMS)。
本方法是在欧洲、美国和日本标准方法的基础上,结合我们的实际工
作经验制定的。主要用于固定污染源废气中的二噁英类采样、分析,
并规定了质量管理措施和目标。
1原理
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分别用滤筒和吸附树脂收集废气中的烟尘和气态二噁英类,用有机
溶剂提取样品中的二噁英类,经过多级净化,分离去除大量的干扰物
质,最后将二噁英类浓缩在少量的有机溶剂中,用高分辨气相色谱/
高分辨质谱联用仪对2,3,7,8-位有氯取代的二噁英类异构体以及四
氯~八氯取代的PCDDs和PCDFs同系物进行定性和定量分析。方法检
出限取决于所使用的分析仪器的灵敏度、样品中的二噁英类浓度以及
干扰水平等多种因素。当废气采样量为2m3(标况)时2,3,7,8-TCDD
的最低检出限为0.001ng/m3(S/N15)。
2仪器
2.1采样装置
(1)采样管:采样管材料为硼硅酸盐玻璃或石英玻璃,当废气温度高
于500C时,应使用带冷却水套的采样管。采样嘴的内径应不小于4mm,
精度为0.1mm,弯曲角度应为不大于30度的锐角。采样管内表面应
光滑流畅。
(2)滤筒:石英或玻璃纤维滤筒,要求对粒径大于0.3m颗粒物的阻留
效率超过99.95%(穿透率小于0.05%)。使用之前的处理方法有两种,
①分别用丙酮和甲苯超声清洗30min,然后真空干燥。②石英纤维滤
筒可以在马弗炉中加热600℃处理6h。处理后的滤筒密封保存。从
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