摘要: 苯系物（BTEX）在许多有机化工厂中被广泛使用，使其很容易通过各种途径进入环境中，对水体、土壤以及空气等造成严重污染。由于其对人体以及生物体的危害较大，已被列入我国环境优先污染物黑名单，对环境中苯系物的监测亦引起了人们的高度重视。近年来，海上事故不断发生，尤其是危险化学品泄漏和溢油，对海洋生物和自然资源造成了严重损害。海洋监测执法在事故应急处理及责任追究的过程中，需要准确判定有害化学品组分以及污染源，因此，开展沿海泄漏苯系物的快速测定及溯源技术的研究是非常必要的，在我国也有广泛的需求。其对于合理地解决法律纠纷、建立海洋环境管理法律法规以及完善海面危险化学品应急系统具有重要的实际意义。
关键词：海水，苯系物，顶空萃取，固相微萃取，GC-MS，诊断比值，溯源
一、 苯系物简介
苯系化合物（BTEX）是苯及其衍生物的总称，是一类易挥发的单环芳香族碳氢化合物。苯系物在环境中常见的有苯、甲苯、乙苯、二甲苯（对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯）、异丙苯、苯乙烯和三甲苯等苯类化合物。常温下，苯系物是具有特殊芳香气味的无色液体，易燃，极易挥发，有毒性，蒸汽有爆炸性等。其能与醇、酮、醚、二硫化碳和四氯化碳等有机溶剂互溶，微溶或不溶于水。苯系物是一类广泛存在环境中的典型毒性强且挥发性也较强的化合物，对空气、水环境以及水源可造成污染，严重危害环境，因此，有必要建立简便快速的分析方法对环境中苯系物的含量进行监测。作为天然资源宝库的海洋而言，通过对其环境中的苯系物进行监测以及来源鉴别，可以及时地发现人类活动对海洋环境造成的危害，将污染尽可能地消除于源头，及时制定相应措施，将危害以及损失降至最低。
二、苯系物的用途
苯系物是苯及其衍生物的统称，是染料、塑料、合成橡胶、纤维、药物和农药的重要原料、中间体和有机溶剂，广泛应用于石油化工、医药、农药、塑料、制革等行业[1]。苯系物是一类重要的化工原料，在我国工业污染源调查的17个重点行业中，在15个行业中苯系物都是作为产品或原料使用的。苯和甲苯由于有减轻爆震的作用，因此常被用作汽油添加剂。早在1950年代四乙基铅开始使用之前，所有抗爆剂都是苯系物。现在随着无铅汽油的推广应用，苯系物又被重新启用，势必会引起环境中苯系物的含量有所增加。苯在工业上最重要的用途作为化工原料，其主要的用途是制取乙苯；甲苯还可硝化生产硝基甲苯，作为燃料原料；乙苯可用于生产苯乙烯。1,2,3-三甲苯（又称连三甲苯）作为重要的精细化工原料，其主要来源是催化重整的C9重芳烃，通常用来生产苯胺染料、聚酯树脂、醇酯树脂及苯三酸等精细化工品[2]。1,2,4-三甲苯（偏三甲苯）是蒽醌法生产双氧水的理想溶剂，是高档汽车漆、特种漆的优良溶剂1,3,5-三甲三甲苯）是精细化工的基础原料，广泛用于制造均三甲苯胺，2,4,6-三甲基-3,5-二氨基苯硫酸（M酸），均苯三酸，均苯三酮，抗氧化剂330，高效低毒除草剂、萜醇以及染料、农药、医药的中间体等[3]。
三、环境中苯系物的研究进展
芳香烃中的苯系物是一类用途广泛、用量大的化合物。它们可通过各种途径进入环境中，造成对水体、土壤和大气的污染，其污染几乎遍及全球的各个角落。其极大地威胁着人类的健康并对生态环境造成严重的破坏。因此，对环境中苯系物的检测研究存在各个领域。
1）水体中苯系物的研究
随着全球工、农业的迅速发展，大量的资源遭到破坏而无法恢复，其中水资源的破坏尤为严重。人类活动产生的各种废水、污水以及垃圾的排放，使许多河流受到污染，造成可利用的淡水资源严重短缺。同时随着社会的发展，人类对物质的需求越来越多，化学品的发展尤为迅速，尤其是有毒化学品物质。这些化学物质在被生产和消耗的过程中，通过各种途径进入环境中，对环境形成危害，是水体污染的主要来源，也是水质监测的主要内容。鉴于苯系物的危害，对苯系物的检测显得尤为重要。谢秀秀等对天然水中苯系物进行了分析测定，结果表明采用顶空气相色谱法检测是可行的。有研究对地下水、生活饮用、地表水、废水以及油田废水等水体中的苯系物进行了分析测定。可见，对水体中苯系物的分析主要集中在淡水方面，而对海水中苯系物的监测相对较少。
2） 大气中苯系物的研究
挥发性有机化合物（VOCs）是大气中普遍存在的一类组成复杂、形式多样的有机类污染物[38]，许多 VOCs 具有潜在的致癌毒性，特别是苯系物。大气中的苯系物来源广泛，城市中的交通运输和石油化工，农村的燃料燃烧以及汽车尾气的排放等。因此，对大气环境中的苯系物的研究越来越受到人们的关注。李爽[39]按照国家标准《空气质量甲苯和二甲苯、苯乙烯的测定》中苯系物监测方法，分析了杭州市微环境中苯系物的含量及其造成的健康风险等。陆晓燕等对南京市不同地区大气中苯系物污染的现状、污染变化规律以及其来源进行了分析研究。
3）沉积物中苯系物的研究
苯系物是毒性很强的致癌物质，对沉积物中苯系物的检测对了解海洋污染具有重要作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆张厚勇等采用顶空-气相色谱法对沉积物或底泥中的苯系物进行分析，在 16.67~333.33 μg/L 的线性范围为，相关系数为：0.9991~0.9996，回收率在96%~l15%之间。苯系物是存在于石油矿藏中的一类重要物质，在一定条件下，沉积物中该类化合物可以作为石油地球化学勘探的指示物质。王俊奇等和王树虎等建立了胶束电动毛细管色谱法对海洋沉积物中的苯系物进行了分析，可为海洋石油勘探提供重要的依据，该方法有望成为高效的石油化探的手段之一。
4） 土壤中苯系物的研究
土壤是环境中污染物的主要归宿，因此，对土壤中常见的一类有机污染物——苯系物开展经济高效的监测方法，对了解土壤中苯系物的污染水平显得尤为重要。国外对苯系物的高效准确的监测分析方法的研究起步较早，且已采用了较多的研究方法，特别是对顶空方法尤为关注。但由于国内对土壤中苯系物的监测没有统一的规范方法，因此，开展不同方法对土壤中苯系物监测具有现实意义。国内也有环境科研人员对土壤中苯系物顶空前处理及分析方法做了研究。张慧等建立了吹扫捕集前处理测定土壤中苯系物的方法。
四、水质中有机污染物的特点和危害
水体中的有机污染物呈现污染源多,分布广泛,成分复杂,种类繁多等特点。由于大量的污染源,如肆意排放的工业废水,含有大量表面活性剂等人工合成有机化合物的生活污水,以及农业生产过程中施用的农药等,通过地表径流或经土壤渗透进入地表水和地下水,导致受纳水体有机物污染严重,且广泛分布于纵向和横向的水源体系。随着人类对水质污染认识的提高以及现代痕量分析技术的发展,科研工作者至今在原水中检测到的化学性污染物达种以上。这些污
染物种类多,各类成分复杂,主要包括有农药、多氯联苯类、多环芳烃类、酚类、邻苯二甲酸醋类、卤代脂肪烃、醚类等。
水体中的大部分有机污染物稳定性高、难于生物降解,在水中不易被净化处理,在水环境中有一定的残留。如环境中的多澳联苯（PBB）平均半衰期为年,多氯联苯半衰期达年,。水体中的有机污染物具有生物积累性,虽然其存在于水体中的浓度极低,只有甚至级,对、、等指标的贡献值也很小,但这些物质可在低浓度水平下通过食物链富集,从而对生态环境、人体健康造成严重影响的水平。
水体中的有机物多为有毒有害物质,许多有机污染物可对人体健康产生不同程度的有害影响,具有生殖与发育毒性或内分泌干扰效应等。目前在环境中,部分杀虫剂、杀菌剂和除草剂等农药及其代谢物可对生物体产生内分泌干扰作用。而除农药外,去污剂或洗涤剂中的表面活性剂,如非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚,某些氯代芳烃或氯代环烃,如二嗯英、多氯联苯等,都是常见的具有环境雌激素活性的化学物质阶。
水质中的一些有机污染物物还具有“三致”作用,即致畸作用、致突变作用、致癌作用一,。致畸作用是指通过对妊娠母体的作用,干扰胚胎正常发育,导致新生儿或刚出生的哺乳动物先天性畸形的作用。目前己经确认的致畸物有五氯酚、滴滴涕、氯丹和甲基汞等。致突变作用是指影响人或哺乳动物,使其发生基因突变、染色体数目和结构变异的作用。人或哺乳动物生殖细胞一旦发生突变,可以使妊娠过程受到影响,最终导致不孕或胚胎早期死亡等。而如果人或哺乳动物体细胞发生突变,就可能导致癌症的发生。常见的致突变物有亚硝胺类、甲醛、苯和敌敌畏等。致癌作用是指通过某些影响,最终导致人或哺乳动物患癌症的作用。致癌物是指能够诱发人或哺乳动物患癌症的物质。巧年,日本科学家通过实验证实,煤焦油可以诱发皮肤癌。亚硝酸盐、双氯甲醚是可能存在于环境中的致癌物。水质污染物中普遍认为有致癌作用的有多环芳烃、苯比花等。
以酚类化合物为例,有机污染物对环境和生物体具有极大危害性。酚类物质是原生质毒物,具有很强的毒性。这类物质对一切生物活体都有毒性作用,通过化学反应可使细胞中蛋白质变性,从而使细胞失去活性,严重时可引起深部组织损伤、坏死,直至全身中毒。酚类的危害性还体现在对神经系统的亲和力,最终可导致神经系统发生病变。酚类化合物是内分泌干扰物,具有类雌激素效应。当人和生物长期处于低剂量酚类的环境中时,容易导致内分泌系统紊乱。如壬基酚可通过多种途径,影响类固醇激素合成和代谢,最终达到干扰雄性生殖功能的目的一,习。水体中含有这类物质会产生恶臭,对饮用水的安全产生较大的影响。人体长期饮用被酚污染的水源,会出现头晕、头痛、耳鸣、失眠、呕吐、白血球下降及记忆衰退等慢性中毒症状。另外,酚类物质的毒性能使水中微生物的自然生长速度受到很大程度地抑制,同时会严重破坏水环境体系中的氧平衡,影响水环境的生态平衡,破坏生物体耐以生存的生态环境。
五、结论
苯系物是挥发性有机物中毒性最大、最重要、含量最高的一类物质，对人类健康以及环境的危害尤为严重。近年来随着海上运输船舶数量和运量的不断增加，直接影响海洋中各种化学品的含量及对海洋环境造成破坏，尤其是石油、化工品的危害最大。对沿海危险化学品的鉴别与溯源，将能够为应急措施及损害责任赔偿提供有效的依据。因此，开展沿海苯系物污染检测以及溯源技术的研究是必要的，也是我国急需的。本课题组重点建立了两种同时快速测定海水中微量苯系物的方法，并且对实际海水样品进行了监测。以典型苯系合物——甲苯为例开展了甲苯微量特征组分溯源的新技术的研究。
参考文献
[1]王小芳, 吴龙, 王菁等. 吹扫捕集与气相色谱-质谱联用法测定饮用水中苯系物. 中国卫生检验杂志, 2014, 14
[2]李杰, 刘焕宏, 陈妍等. 气相色谱法测定 C9重芳烃中连三甲苯的含量. 贵州化工, 2013, 28（2）：35~37
[3]空气中苯系物自动监测系统的研究与开发[R]. 南京：扬子石化股份公司环保研究所，2012 [4] 刘虎威. 气相色谱方法及应用[M].北京：化学工业出版社,2012
[5]GB 11890- 89,水质词汇(第3- 7部分)与分析方法[S].
[6]包志成,董金狮.气提-捕集气相色谱法测定水中芳香烃类[J].环境化学,2011 (4):33- 35.
论文作者:屈永
论文发表刊物:《基层建设》2016年24期8月下
论文发表时间:2016/12/6
标签：甲苯论文; 环境论文; 水体论文; 污染物论文; 作用论文; 方法论文; 土壤论文; 《基层建设》2016年24期8月下论文;