[发明专利]一种大气细颗粒物中多环芳烃及其衍生物的提取和分析方法

说明书

本发明公开了一种大气细颗粒物中多环芳烃及其衍生物的提取和分析方法，首先通过二氯甲烷超声提取大气细颗粒物中多环芳烃及其衍生物，超声后提取液过0.45μm滤膜，氮气吹干后定容，运用傅里叶变换离子回旋共振质谱仪结合大气压光致电离源在正离子模式下采用直接进样方式进行分析测定。相较于传统的GC‑MS分析方法在细颗粒物的分析测定中常常会忽略分子量大、低挥发性和不挥发性的多环芳烃，本方法可提供快速、简便的多环芳烃及其衍生物的测定，为大分子多环芳烃及其氧化和硝化衍生物的定量和毒性效应研究提供技术支持，同时通过对大气气溶胶中多环芳烃尤其是一些被忽略的难挥发大分子部分，有助于全面判断和综合评估多环芳烃对人类健康的危害。

技术领域

本发明属于大气持久性有机污染物检测领域，涉及一种大气细颗粒物中多环芳烃(PAHs)(包括七环及以上的大分子多环芳烃)及其衍生物(氧化OPAH和硝化NPAH衍生物)的提取并通过高分辨质谱傅里叶变换离子回旋共振质谱仪串联大气压光致电离源进行分析测定。

背景技术

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbon，PAHs)是指由两个或两个以上的苯环以链状、角状或串状构成的稠环有机化合物。具有持久性、生物累积性、半挥发性、内分泌干扰效应、部分具有致癌、致畸、致突变效应，被国际癌症研究机构(InternationalAgency for Research on Cancer,IARC)列为可能的人类致癌物。PAHs是大气中丰度最高的一类有毒有机污染物，华北地区大气中PAHs的平均浓度是220±14ng/m³。已有相关研究表明PAHs的吸入会导致肺癌患病率的增加、男性精液质量降低以及DNA损伤。毒理学研究也表明，颗粒物对癌症相关转录通路的干扰效应就是由其中的PAHs引起的。苯并芘因为其高致癌性以及广泛存在于环境中，常被用来作为人类PAHs暴露的指示标志物。大气中的PAHs主要来源于矿石燃料和生物质的不完全燃烧，因此PAHs的来源较为广泛可以来源于家庭、工业、运输、意外燃烧源以及自然过程，其中人为源被认为是主要来源。

PAHs的衍生物也受到越来越多的关注，如氧化的(OPAH)和硝化的(NPAH)多环芳烃，因为它们的细胞毒性、免疫毒性和致癌性，其中由于其直接作用的致突变性尤为引人注意。PAHs的衍生物主要来源于燃烧过程的一次排放。另外，PAHs可在空气中与大气氧化剂(例如OH，NO₃，N₂O₅和O₃)发生均相或非均相反应，生成OPAH和NPAH。一些研究发现大气细颗粒物的弱极性提取物(可能含有OPAH和NPAH)比非极性化合物提取物(含有 PAHs)有更高的直接诱变性，表明NPAH和OPAH在大气环境中可能带来更多的毒性危害比 PAHs。但是相较于PAHs，它们的氧化和硝化衍生物可获得的信息仍然比较少。

PAHs及其衍生物对大气环境的致癌性和致突变性具有显著的贡献，同时PAHs在燃烧过程中痕量产生，可作为燃料燃烧的示踪剂和一些大气气溶胶反应过程的分子标志物。因此， PAHs及其衍生物是大气环境中一类非常受关注的有毒污染物。对于PAHs的浓度、分布及来源的研究已经有很多，并且美国环保署EPA列出16种需优先控制的多环芳烃在大气中的浓度通常为1-30ng/m³之间，然而这些PAHs仅占大气细颗粒物的0.1％。仍然存在多种PAHs，例如大分子PAHs及氧化和硝化的PAHs，未被检测出，在常规的GC-MS分析测试中这些物质因其难挥发或不挥发常常被忽略掉，同时这些未被检测出的PAHs的毒性效应未知。傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FT-ICR MS)因其具有超高分辨能力、高质量准确度、高扫描速度等性能，已经被广泛应用于石油成分分析、生命科学蛋白大分子结构测定、催化反应监控与产物分析等研究中。FT-ICR MS在大气细颗粒组分研究中也具有广阔的应用前景，可以提供更为全面的有机化合物组分和结构信息，为探索一次气溶胶和二次气溶胶不同组分发生的大气化学反应机制提供数据支持。

发明内容