[发明专利]测定大气颗粒物中酞酸酯的系统及方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及环保监测实验方法及设备，尤其是测定大气颗粒物中酞酸酯的系统及方法

【背景技术】

邻苯二甲酸酯(Phthalic acid esters或Phthalate esters)缩写为PAEs，又名酞酸酯，是邻苯二甲酸形成的酯的统称，是环境激素类物质之一。带有微弱的特殊性气味，常温下不易挥发，呈无色油状粘稠液体，一般难溶于水，易溶于有机溶剂。当被用作塑料增塑剂时，一般指的是邻苯二甲酸与4～15个碳的醇形成的酯。PAEs是塑料中不可缺少的一种改性添加剂，其含量有时可达到最终产品的50％。在塑料制品中，酞酸酯并未聚合到塑料的基质中，与塑料分子间没有严密结合的化学键，而是由氢键或范德华力连结，彼此保持各自独立的化学性质，容易缓慢地从塑料制品向环境介质中释放，导致PAEs在空气、水和土壤中广泛分布。我国多个湖泊、河流、城市水体中均检出PAEs存在，在一些城市饮用水中也检出微量PAEs。空气中酞酸酯的污染近年来也有较多报道。

大气中的酞酸酯类污染物的量一般是多环芳烃的几倍。其主要来源为工业生产、喷涂涂料、燃油和煤的不完全燃烧、焚烧塑料垃圾和农用薄膜等。PAEs类物质具有致突变、致癌和致畸性及较强的生物富集作用，可通过呼吸、饮食和皮肤接触直接进入人和动物体内，尤其附着在细颗粒物PM2.5中的酞酸酯更容易进入人体内，通过呼吸道深入到肺泡而干扰人体正常生理机能。目前酞酸酯已成为全球性的有机污染物，1997年世界野生动物基金会(WWF)列出的68种具有环境激素作用的物质中包括8种PAEs，美国环保局(USEPA)将6种PAEs列入了12种优先控制的污染物名单，我国也将邻苯二甲酸二甲脂、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯这3种列为优先控制的污染物。

邻苯二甲酸脂类的挥发性小，只有分子量较小的邻苯二甲酸脂类可以挥发的形式进入大气，大多数的邻苯二甲酸脂类主要附着在空气中的颗粒物或液滴上，因此，邻苯二甲酸脂类在空气中主要以气溶胶的形式存在，但也有少量PAEs以气态形式存在。对于气态的PAEs，常用的采样方法主要有溶液吸收法、固体吸附剂法、纤维滤膜法等，固体吸附剂常用富集材料包括XAD-2、Tenax、聚氨基甲酸乙酯泡沫(PUF)等；对于气溶剂形式存在的PAEs，常用的采样方法为滤膜收集法，滤膜材质包含了玻璃纤维滤膜、石英纤维滤膜、铝箔滤膜等。石英滤膜可以经受900℃高温，玻璃纤维的耐热温度为400～500℃，石英滤膜和玻璃纤维滤膜均可以通过加热去除滤膜上存在的有机杂质，减少对PAEs采集和分析的干扰，并且采样时通气阻力小，采样效率高，是目前采集气溶胶中PAEs的主要材料。

PAEs所采用的前处理方法较为复杂，一般要经过提取、浓缩、提纯等步骤，提取方法主要为索氏提取法、微波萃取法、超声提取法、加速溶剂萃取、传统液液萃取法等。PAEs为痕量有机污染物，在环境中广泛存在，已有研究表明，测定过程中实验室环境、前处理手段等会对测定带来误差，测定方法的本底值会对结果有较大的影响，PAEs测定过程中污染来源多为有机溶剂、除水用的无水硫酸钠、固相萃取柱等造成。

由于大气基质比较复杂，一般要在上机测定以前对待测组分进行净化，常用的净化方法有氟罗里硅土、C18柱、硅胶、硅胶/氧化铝净化。通过净化可以有效去除样品中的杂质，但不仅增加了操作步骤，而且溶剂消耗量大、回收率不高。

近年来关于环境空气颗粒物中PAEs的研究使用的仪器方法主要是气相色谱法、气相色谱-质谱法、高效液相色谱法、液相色谱-质谱法。气相色谱质谱法定性能力较强，检出限低，是目前最为成熟、应用最广泛的监测方法。

综上所述，萃取过程溶剂用量偏多、萃取时间长，也有违环保法规对实验室使用有机溶剂的诸多限制，因此迫切需要开发新的固体样品前处理及进样技术，以适应新的环保工作要求。最接近的现有技术中，采用石英滤膜采集颗粒物，以二氯甲烷为提取液，用超声提取法萃取，氮吹浓缩，最后用气相色谱串联质谱(GC/MS)分析测定。此技术方案必须用到有机溶剂和专用前处理设备，在有机溶剂上，需要用5-30ml二氯甲烷，在前处理设备上，要用到超声萃取仪、氮吹仪，而且操作步骤繁琐，溶剂转移需要2次以上，超声提取步骤需要20-60min，氮吹至3-6ml耗时也较长，整个前处理流程耗时、耗力，有机溶剂对环境不友好且对人体有伤害。

【发明内容】

本发明提供了测定大气颗粒物中酞酸酯的系统及方法，用以解决酞酸酯在实验室分析测试过程中容易引入污染的问题。