二噁英类范文

二噁英类范文（精选3篇）

二噁英类 第1篇

1 化学检测法

1.1 低分辨率色谱/质谱联用 (GC/LRMS)

本方法为较早的检测二噁英的方法, 采用低分辨率GC/MS分析, 是后续方法的发展基础, 如美国EPA613、8280等。该法虽具有仪器安装占地空间小、价格便宜, 操作简单和普及率高等优点, 但灵敏度较低, 易受干扰导致定量值偏高, 当每克样品中二噁英浓度低于pg/g水平时, 就无法获得可靠的检测结果[2]。因此, 该方法仅能够用于分析二噁英类物质含量较高的土壤、底泥、飞灰、燃油、蒸馏残渣和废水等样品。

1.2 高分辨率色谱/质谱联用 (HRGC/HRMS)

本方法是目前国际上公认检测二噁英的标准方法, 最早由美国环保提出, EPA1613现已成为各国检测二噁英的经典方法, 我国也以此为基础制定了行业标准 (HJ/T 77-2001) , 采用高分辨气相色谱/高分辨质谱 (HRGC/HRMS) 联用技术能够有效地防止试样中杂质对测定结果的影响, 可用于测定液态、固态、气态和生物样品中四至八氯代二苯并二噁英 (PCDDs) 及二苯并呋喃 (PCDFs) 。

分析程序主要包括样品采集, 提取浓缩, 纯化, 色谱分析, 数据处理等。

1.2.1 采样

样品的取样量由样品类型、污染水平和方法的检测限而定。各国对采样程序都单独编制了标准方法。

1.2.2 提取浓缩

提取浓缩是样品预处理的第1步, 也是极为关键的一步。为了准确定量, 1613法在提取前定量加入17种13C-PCDD/Fs样作为内标。EPA1613以及我国的HJ/T 77-2001均采用索氏提取作为二噁英类物质的主要提取方法, 应用于从底泥、土壤、飞灰和食品样品等基体中提取此类化合物。目前, 超声波提取、热提取、加速溶剂提取等方法也受到广泛的关注, 古月玲等[3]对二噁英类化合物不同的提取方法进行了比较, 表明几种提取方法均可以有效地提出二噁英, 加速溶剂提取法的提取效率要比其他方法高一些, 且此方法消耗的试剂少, 提取时间短, 但是初期投资高, 在资金允许的情况下, 加速溶剂提取法是一种较好的提取二噁英的方法。

1.2.3 纯化

EPA1613中二噁英的纯化主要由3根色谱柱组成, 即:多层酸化硅胶柱、氧化铝柱和弗罗里土柱。多层酸化硅胶柱主要用于除去组织样品中的类脂和非持久性污染物, 氧化铝和弗罗里土用于除去非极性干扰物, 还可用来去除氯代二苯醚。采用多个填充柱进行样品净化, 不仅耗时、溶剂用量大, 且纯靠人工控制, 容易给检测引入人为误差。20世纪80年代末期由Smith等提出的基于活性炭分离方法的自动化样品净化系统开始商品化, 经过改进发展成为目前由美国FMS公司推出的Power Prep系统, 在二噁英分析领域中的应用已经十分广泛, 整个净化过程由计算机按设定程序控制进行, 大大提高了分析速度。净化后要加入含13C-1, 2, 3, 4-TCDD回收率内标。

1.3 气相色谱与串联质谱联用 (GC/MS/MS)

由上述可知, HRGC/HRMS存在预处理过程非常复杂、仪器要求高、检测成本昂贵等缺陷, 单纯采用已经无法满足目前的检测控制要求, 寻找简便可靠的补方法已经成为当务之急。

串联质谱 (MS/MS) 是20世纪70年代初发明的质谱技术, 它从复杂的一级质谱中选择1个或几个特定的母离子进行二次分裂, 对产生的离子碎片进行检测得到二级质谱图[4]。二级质谱能够排除与目标化合物母离子不相同的离子, 大大增强了抗干扰能力, 具有非常高的选择性和灵敏度。

丁罡斗等[5]采用GC/MS/MS法与HRGC/HRMS法同时检测食品样品中的二噁英类物质结果表明, 二级质谱的测定值与高分辨质谱测定值之间有较高的相关性, 且采用GC/MS/MS法对样品的前处理更为简单。

1.4 采用替代指标进行测定

人们在长期的研究中发现在垃圾焚烧过程中可以产生大量的氯苯, 并且由实验证明氯苯是形成PCDDs/PCDFs的重要前体[6,7];还有研究发现氯苯总量与二噁英类物质的总毒性当量 (TEQ) 之间存在很好的相关性[8], 氯苯可以采用XAD2树脂或2, 6-二苯基对氯化次苯颗粒状多孔聚合物 (Tenax GC) 等吸收。这就可以较简便地通过测定氯苯总量间接地得到二噁英类物质的含量。但该方法目前仍处于研究阶段, 并没有得到广泛的应用, 主要是因为采用通常的吸附剂, 不能充分吸收烟尘中的氯苯, 同时被吸收的氯苯在分析前的蒸发和浓缩过程中会有一定量的损失, 从而造成最终检测结果偏低。目前对于此方法的研究热点主要集中在吸收条件的选择和预处理过程, 如Kato等[9]利用水和二甘醇 (2∶3) 作为吸收液, 采用Na2SO4干燥, Sep-pak硅胶柱预处理, 35 ℃条件下使用氮气吹干后, Cl4-6BZs能得到较好的保留。

2 生物检测法

二噁英检测领域中化学检测法无疑占有主导地位, 但如上所述, 化学检测法存在预处理困难、检测周期长、要求高、费用昂贵等一系列的问题, 近10年来, 生物科学的快速发展, 使灵敏经济的生物检测应用于二噁英类物质成为可能。

大量科学研究表明, 二噁英穿过细胞膜, 进入生物细胞内与多环芳烃受体AhR结合, 受体配体复合物进入细胞核与核内AhR转运蛋白结合形成异二聚体, 此复合物能与二噁英反应元件 (DRE) 结合, 专一性地诱导细胞色素P 450 (如CYP1A1, CYP1A2) , 且二噁英毒性效应与对P450的诱导以及与DRE的结合之间具有很好的一致性[10]。二噁英的生物检测法就是以此为基础建立起来的。

2.1 酶活力诱导法 (EROD)

EROD法是最早建立的二噁英生物检测方法。EROD (7-乙氧基-异吩恶唑酮-脱乙基酶) 是CYP1A1的表达产物, 正常环境下, 活性相对较低, 但在外来某些特定化学污染物如二噁英的诱导下, 活性异常增高[11]且EROD由于易于检测, 可成为检测二噁英类污染物的有效工具。徐盈[12]利用HRGC/HRMS测试法和EROD生物测试法分别对鸭儿湖地区环境样品中的二噁英类化合物同时进行测定, 结果表明, 2种方法所测得的TEQ值十分相近。Zacharewski等[13]报道, 这种生物测试法所测得的二噁英类化合物的TEQ值往往会比化学分析法所获得的数值高数倍, 原因是由于是试验样品提取液中的其他酶诱导化合物的存在, 因此样品提取液的有效分离纯化是利用本法对环境样品中PCDD/F进行定量的关键。此种生物测试法可以作为HRGC/HTMS化学分析法的很好补充。

2.2 荧光素酶报告基因法 (CALUX)

CALUX法首先需要利用基因工程技术构建一个含有哺乳动物细胞的细胞色素P 450基因 (CYP1A1) 和萤不虫萤光素酶基因的稳定的细胞株系 (含Ah受体传导途径的各个部件) 作为检测系统。检测时将待测物加入该检测系统, 在CO2孵育箱中培养一定时间, 如待测物中含有二噁英物质, 则可激活细胞色素P450基因 (CYP1A1) 和荧光素酶基因合成荧光素, 且荧光素酶诱导活性和二噁英的毒性系数相对应。张志仁等[14]证实, CALUX法检测二噁英类化学物质要明显优于EROD法, 尤其适用于大量样品的筛选和半定量测定;金一和等[15]研究表明, 在人体脂肪组织和母乳表样品中二噁英检测实验中荧光素酶方法与标准方法 (HRGC/HRMS) 相比, 结果具有显著的相关关系。该法与HRGC/HRMS法比较需要样品量少, 前处理过程简单, 对分析实验室环境质量无特殊要求, 现已成为唯一得到EPA推荐使用的二噁英生物学检测方法。

二噁英，没有想象中可怕！ 第2篇

二噁英其实没那么可怕，人们长期以来谈之色变，甚至还将其妖魔化，归根到底，不过是对其了解不够。

有环境就有二噁英

二噁英遍布在日常生活的各个角落，无处不在，小到人的血液、海鲜，大到生物生存的环境都有。二噁英并不是一种单一物质，而是二噁英类（Dioxins）的一个简称，包括210个成员，但非常稳定，熔点较高，极难溶于水却可溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质。

可以说，有环境就有二噁英，但在环境中二噁英的浓度太低太低了，人类的身体，从消化道、呼吸道甚至皮肤接触等都会把二噁英吸收进入体内。但事实上，二噁英有80%～90%都是通过食物进入人体的。动物性食物是二噁英存在人类体内的主要来源，其中鱼、家畜、家禽占的比例很高。空气中也有二噁英，但是因为含量低，所以靠人类皮肤摄入的可能性较低，这是一个不那么重要的进入途径。

人类都很怕二噁英，特别是通过焚烧垃圾生成的二噁英。其实，如果人类不喜欢，那就防止二噁英的产生！如果垃圾燃烧充分，二噁英是不会被生产出来的，所以就该改进工艺，让垃圾在焚烧炉内充分燃烧，这样二噁英就不会跑出来祸害环境了。一般来说，炉内温度低于723摄氏度时，就会产生二噁英。而在这个范围之外，则不会产生。

不是说超过二噁英管制就一定有害，而是有可能存在风险。人类的限值设定也是为了最大限度地防范潜在风险。迄今为止，还没有人类因为二噁英中毒致死报告，也没有人类确定因为我而致癌的报告。唯一一个因为二噁英中毒的案例是乌克兰前总统尤先科遭人投毒，体内血清中的含量超过正常水平50000倍，脸部皮肤变得“千疮百孔”。但经过治疗，他基本恢复健康面容，体内的二噁英含量也恢复到正常水平。

在重复中得到结果

二噁英的污染防控，做好检测是关键。

走进广东省环境监测中心二噁英实验室，实验员在默默地重复着手上的步骤，看到记者的到来，二噁英实验室赵金平博士放下手中工作为我们介绍起二噁英检测的情况，让公众更加了解这种神秘的物质。

据了解，二噁英实验室目前的日常分析检测，基本上都自省内的监督性检测采集来的样品。

从采样到分析，二噁英检测都有自己的一套专门设备，像是采样用的烟枪、富集系统等等。赵博士表示，目前监测中心的采样设备，主要购自美国、意大利等发达国家，这套设备包括树脂、滤筒等零件。其中，树脂可吸附气相的物质，而滤筒则用来采集颗粒相的物质。通过这些采样设备，人们便可将收集到的物质带回二噁英实验室进行处理分析。

分析，是二噁英检测中的重点也是难点。“我们的分析步骤，总的来说可分为八步，从第一步的抽提，到第二步的浓缩，接下来硫酸净化、硅胶氧化铝净化、碳柱净化、再浓缩，到定容，都是环环相扣的，得成功完成这些才能进行最后的上机分析。”虽然步骤听起来蛮简单，但每一步都不能出差错，要做到操作熟、动作快，才能比较成功地得出最后的数据。

相比其他物质的检测分析，二噁英的分析检测十分昂贵，“现在分析一个样，价钱可以是一万五到两万的价格，贵在哪呢？就我们实验室来说，讲究“人、机、料、法、环”这五方面的。”

“就人员来说，不单单要求高学历的，就拿我来说吧，一开始接手二噁英分析检测，是经过一段时间的培训才回到实验室的。所以说，前期的培养很重要，基础要求较高，一般来说都要进行几个月培训，若前期有过Pops（持久性有机污染物）的操作上手就比较快。”

此外，二噁英检测的耗材十分昂贵、小到标样针，大到超声波清洗仪、旋转蒸发仪，还有最后的分析仪器，都是专用的、一对一的，连高浓度和低浓度的处理设备都是分开使用的。“我们现在使用的机子单论价格就要400万，是目前我们中心最贵的仪器了。”赵博士透露。

和其他的方法不一样，二噁英检测是用同位素稀释法，所以他的价格远远高于其他的检测项目，从分析使用的设计，到树脂、滤筒、氧化铝等材料，无疑都是最好的，基本都是级别最高的农残级材料，而且买来的试剂都会先浓缩一万倍再使用。“我们实验室能做到匹克级，一些比较普通的分析检测，无法胜任二噁英的检测。”

硬件设备过硬，而分析结果如何，就看实验员了。全省的监督性检测样，二噁英相对于其他来说，采样控制比较严，一年这300个左右的样，从采样到上机都要求很高，每一步都要求做到精确，且环环相扣。

二噁英的检测在所有pops中最复杂耗时最长，就提取这一步骤而言，就要花将近24小时的时间，“按照标准，需要16个小时，但为了萃取充分，我们都是提取24小时，浓缩一个样品大概要40分钟，浓硫酸的添加要达到4、5次，才能过滤掉些杂质得到澄清的样。”整个过程下来，一批样，大概6～8个，一般需要差不多4天，而且还是在全部材料都准备好的情况下。“要是到这个步骤你这些东西没准备好，那你是一个星期都做不完的。”

二噁英的数据处理比较复杂，也更需要经验，一个个目标物比对，从接到一个样到最后出数据至少得半个月时间。参照标准，有些样品各个目标物分离出来会好些，分析数据也比较顺利，若发现两个目标物连一起，分不出来，得不出结果，就要重新做。这样重复再重复的操作，也算是在不断熟练中让结果更精准些。

从枯燥中寻找乐趣

“实验室的每一步都枯燥得像复制一样。”

不过，实验虽然枯燥无味，但还是可以从中获得一些乐趣。从操作失败到成功、从不熟练到操作娴熟，这个不断进步的过程已经能给人带来许多欢愉。“以前做硅胶柱铝中有穿透现象，样本8厘米的氧化铝，8厘米全部都变了色，如果做得好的话，至少有一点是不变色的，这样才能上机。现在熟练了，就比较少遇到这种情况。”

据赵博士透露，监测中心的这个二噁英实验室也是从2011年才开始组建起来的。“2011年我来到中心，当时只有这台分析的机子，还是刚刚装好的。经过一段时间的培训，回来后我们添加仪器和其他设备，然后才逐渐成立起这个实验室，这个实验室也是全国第一个自筹资金建立的省级检测实验室，其它的都是一些国家级的。”

四年来。监测中心的二噁英分析每年都要参加国际比对，大家就分到的样品进行分析，最后进行交流。“国外的话，目前是日本做的比较好，他们垃圾焚烧的二噁英含量是非常低的。大家都知道，日本在垃圾处理这一方面做得很好，因此他们的二噁英分析，发展到现在，很多以前做二噁英研究的专家已经转行了，因为已经达到一定的高度，已经不需要太多专家来研究。”

垃圾焚烧相对于垃圾填埋其实是更环保的，不会占土地的空间，也不会对土壤造成污染，当然，前提是技术要把好关。“我们的监督性监测得到的结果会反馈给企业，全省现在有二十几家垃圾焚烧企业被抽查过，如果达不到要求就须责令他们整改。”

QCM生物传感器检测二噁英类物质 第3篇

二噁英(dioxin)是由2个或1个氧原子联接2个被氯取代的苯环组成的三环芳香族亲脂性固体有机化合物,其性质非常稳定难以自然降解,它是无意识合成副产品中毒性最强的化合物[1]。二噁英中研究最多也是最典型和毒性最强的物质为2,3,7,8-四氯代二苯并二噁英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,2,3,7,8-TCDD)。

目前国际公认的检测二噁英类化学物质的标准方法是高效气相色谱-质谱联用(HRGC/HRMS)技术[2],但是该法检测过程复杂、对仪器设备和人员的技术要求很高且检测成本极大,因此在大量样品筛检方面的应用十分有限。生物测定的分析方法已经证实其特异性的高通量筛选和在许多环境样品定量分析中的价值,针对二噁英类物质的生物测定方法有:放射免疫法和酶免疫分析法。Harrison和Carlson分别用试管和微孔板法,检测2,3,7,8-TCDD,检测限分别是100 pg和25pg[3]。亲和型生物传感器是目前研究较多的检测痕量环境污染物的方法,它是一种比ELISA (酶联免疫吸附法)更为方便的检测方法,并不需要二次标记抗体。

近年来,基于运用检测抗原和抗体结合所引起质量变化的石英晶体微天平来检测环境污染物的方法得到广泛报道,QCM的理论基础是Sauerbrey方程Δfm=-2.3Δm/A[4]。对于AT切型石英晶体的质量响应型石英晶体微天平,在适当的条件下,晶体振动频率移动Δf与在晶体表面沉积的质量变化Δm之间呈简单的线性关系。但运用抗原和抗体结合原理的QCM亲和型生物传感器存在一定的缺陷,抗原和抗体的结合具有很强的特异性,针对不同检测物质需要不同的抗体,因此本研究用芳香烃受体(AhR)代替抗体来检测2,3,7,8-TCDD。2,3,7,8-TCDD的致毒机理是进入细胞内首先跟芳香烃受体发生可逆性结合,因此可以利用这一性质来达到检测二噁英目的。目前用芳香烃受体结合QCM来检测2,3,7,8-TCDD的方法在国内外还没有相关报道,我们研制出对2,3,7,8-TCDD有高灵敏度的动态石英晶体微天平检测系统,引进2,3,7,8-TCDD的竞争物(α-萘乙酸),让竞争物跟大分子蛋白质(牛血清蛋白)偶联,偶联物跟与2,3,7,8-TCDD竞争芳香烃受体上的结合位点,通过检测石英晶体微天平频率的变化,达到检测2,3,7,8-TCDD的目的。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

循环伏安法实验应用CHI440A电化学分析仪;AT切面石英芯片,基频8M;CHI400A石英晶体微天平(上海辰华仪器有限公司);HL-2D定时数显恒流泵(上海沪西分析仪器厂有限公司);2,3,7,8-TCDD标准品(美国Chemservice公司);芳香烃受体购买于Enzo Biochem公司;α-萘乙酸;牛血清白蛋白;磷酸盐缓冲液(PBS),10mmol/L,pH 7.4;吐温20;牛血清白蛋白(BSA),美国Amresco公司生产;1-(3.二甲氨基丙基);3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC.HCL);N.羟基琥珀酰亚胺(NHS)上海共价生化有限公司生产;硫辛酸;铁氰化钾;氯化钾;实验用的药品都是分析纯级,实验用水都是超纯水。

1.2 牛血清蛋白跟竞争物的偶联

取1.2510-5 M竞争物,溶于400μL的二甲基甲胺中,用羟基琥珀酰亚胺脂(NHS)来活化。取1.710-5M EDC和2.510-5 M NHS加入含有竞争物溶液中。取5 mg BSA用硼酸盐缓冲液(0.1 M pH 9.4)溶解,配制成10 mg/mL的溶液备用。此溶液在0～5℃下搅拌一夜,保证BSA完全溶解。用二甲基甲胺跟上述溶液配制成体积浓度为5%的溶液,用10μL的注射器,每30～60min一次,将含有活化的竞争物加入到配制好的BSA溶液中。加好后,用搅拌器在室温下搅拌一夜。将上述溶液转移到纤维素透析管中,分别置于0.5 L的含10mL的异丙醇的磷酸盐缓冲液中,透析2天。再将其置于0.5 L的磷酸盐缓冲液中移去残留的异丙醇。最终得到含有5mg/mL BSA的偶联物。

1.3 芳香烃受体的固定

石英晶体表面用piranha溶液(30%H2O2和98%H2SO4按照1:3的比例配制)清洗3min,接着用乙醇冲洗3遍,二次蒸馏水冲洗3次后用氮气吹干[5]。接着将石英芯片浸泡在质量浓度为0.3%硫辛酸乙醇溶液内静置12h[6]。将修饰好的石英芯片取出后用乙醇冲洗3遍,用二次蒸馏水冲洗3次,氮气吹干后放置到QCM反应池内。将0.4 M NHS和0.1 M EDC水溶液等体积混合,用流速15μL/min的蠕动泵注入反应池,1h后再用PBS缓冲液冲洗。配制含有0.005%吐温20的PBS缓冲溶液(PBST)[5],用蠕动泵把含有50μg/mL AhR的PBST缓冲液注射到反应池内,在流速15μL/min下流动10min后静置40min。之后再用PBST缓冲液冲洗3min。为防止芯片表面没有结合上抗体的位点影响实验,用蠕动泵把质量浓度是0.3%BSA的PBST缓冲溶液注入反应池,流速15μL/min,封闭没有结合的位点。30min后用PBST冲洗3min。

1.4 运用QCM检测2,3,7,8-TCDD

配置不同浓度的2,3,7,8-TCDD的PBST溶液,浓度范围是0.001～1000 ng/mL。5 mL体积的2,3,7,8-TCDD标准溶液中含有浓度为40μg/mL的BSA跟竞争物的偶联物。将混合溶液用蠕动泵注入样品池中,实时检测由于质量变化引起的频率值的变化。

2 结果讨论

2.1 用电化学实验表征SAMs

金电极上修饰的SAMs用循环伏安(CV)表征时是采用CHI440A电化学分析仪上完成的,通过检测修饰前后的循环伏安曲线来达到表征硫辛酸是否修饰在石英芯片的表面目的。

分别将未经修饰和修饰过的金电极在铁氰化钾溶液中进行循环伏安扫描,如图1所示扫描范围是从-0.2V到0.8V,扫描速率是0.1V/S,曲线a表示的是修饰前得,曲线b表示修饰之后的循环伏安曲线。通过比较a和b可以看到硫辛酸修饰后的氧化还原峰电流值变小,峰电位差变大,峰形变的不可逆。由此可以得出硫辛酸在金膜表面形成一层自组装单层膜[7]。

2.2 2,3,7,8-TCDD的校准曲线

Sauerbrey方程是在理想状态下得到的,研究表明QCM的频率响应受很多因素的影响,如液体的密度,粘度等。因此需要对本系统的QCM进行表征,验证环境对系统的影响。在所有的实验过程中,用0.02 M PBST缓冲液作为背景溶液减小由于pH值,粘度变化引起的频率变化。图2中曲线a所示为纯BSA溶液和曲线b所示含有BSA-竞争物结合物的溶液分别通入固定有AhR的石英芯片表面引起的频率变化图。单纯BSA通入所引起的频率变化很小,5～8Hz,含有BSA-竞争物的溶液由于竞争物够跟芳香烃受体结合,引起的频率变化大约为100Hz。图3所示为不同浓度的芳香烃受体所引起的频率变化值曲线,当芳香烃受体的浓度达到50μg/mL时,频率变化值趋于稳定,因此本实验芳香烃受体的浓度值为50μg/mL。图4显示的是不同浓度的2,3,7,8-TCDD跟BSA-竞争物的偶联物混合后加入到反应池后引起的频率变化值曲线,每一个点代表的是3次测量所取的平均值。校准曲线所示的浓度范围为0.001～1000 ng/mL。

曲线a是10μg/mL BSA;曲线b是通入10μg/mL竞争物跟BSA的偶联物

2.3 传感器的再生

传感片重复使用是QCM生物传感器具有实用价值的一个重要指标。芳香烃受体与二噁英及竞争物间的键合主要用一定浓度的酸、碱及高离子强度的溶液洗脱,本实验采用0.1 M HC1作洗脱液。图5显示的是含有3 ng/mL 2,3,7,8-TCDD与竞争物混合液,通入反应池后频率变化大约95Hz,用0.1 M HCl洗脱,频率值迅速增加,再通PBST缓冲液冲洗,基本回到最初位置。

3 结论

用硫辛酸形成的自组装单分子层所构建的石英晶体微天平,来检测2,3,7,8-TCDD,信号响应的范围为0.01～100ng/mL内,呈现良好的线性关系,与气-质联用技术相比较,具有快速、简单以及更适合于现场检测的特点。同时实现在一个反应池上连续动态的检测,相对于静态的石英晶体微天平,节省时间,便于操作,整个装置更加稳定。

参考文献

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