土壤中多氯聯(lián)苯(PCBs)的檢測與被PCBs污染土壤的修復(fù)技術(shù)

袁一方

摘要：多氯聯(lián)苯( PCBs)系一組化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定的氯代芳烴類化合物，也是重要的內(nèi)分泌干擾物,已成為全球性的重要污染物之一.而土壤是多氯聯(lián)苯的最主要的歸趨之一，土壤中的多氯聯(lián)苯會(huì)通過植物富集和生物放大作用進(jìn)入食物鏈，更大程度的影響到人類的健康，所以對土壤中PCBs的含量有效實(shí)用的測定方法以及被污染土壤的修復(fù)的研究就變得非常重要。本文主要介紹了幾種PCBs的實(shí)用檢測技術(shù)與土壤修復(fù)技術(shù)。

本文主要從三個(gè)部分進(jìn)行介紹：第一部分的介紹了多氯聯(lián)苯（PCBs）的危害和污染現(xiàn)狀；第二部分主要講了目前常用的土壤中PCBs的檢測技術(shù)；第三部分介紹了多種被PCBs污染的土壤的修復(fù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞： 多氯聯(lián)苯( PCBs)土壤 檢測修復(fù)

中圖分類號(hào)： Q938 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

0 前言

多氯聯(lián)苯是十九世紀(jì)八十年代首先從煤焦油萃取物中分離出的，并于二十世紀(jì)二十年代開始商業(yè)合成。這種化合物在二十世紀(jì)被廣泛運(yùn)用于工業(yè)變壓器和電容器。然而，早在1933年人們就發(fā)現(xiàn)了多氯聯(lián)苯具有毒性。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，PCBs對皮膚、肝臟、胃腸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)的病變甚至癌變都有誘導(dǎo)效應(yīng)。PCBs的急性毒性很低，但是人類如果長時(shí)間暴露在低劑量環(huán)境中就可能導(dǎo)致氯痤瘡、其它缺乏或增生反應(yīng)、內(nèi)分泌紊亂、肝中毒、生殖系統(tǒng)中毒以及致癌作用。最典型的PCBs公害事件就是19世紀(jì)六七十年代發(fā)生在日本九州、四國等地區(qū)的“米糠油事件”，總計(jì)患病者5000多人,其中死亡人數(shù)達(dá)百余人，很多人患上不同程度的惡性腫瘤，實(shí)際受害者超過1萬人。

PCBs可以通過工業(yè)廢物排放、密封存放點(diǎn)滲漏、垃圾堆放場瀝濾液滲漏、含PCBs 的城市垃圾焚燒和工業(yè)焚燒及大氣的干濕沉降等途徑,進(jìn)入土壤沉積物環(huán)境［7］,約占環(huán)境PCBs 總量的97 %。PCBs越來越多的進(jìn)入土壤，土壤中的多氯聯(lián)苯通過植物富集和生物放大作用進(jìn)入食物鏈，更大程度的影響到人類的健康，具有潛在的致癌生物效應(yīng)。所以監(jiān)測土壤中PCBs的含量、研究土壤中PCBs的去除方法使被污染土壤得以修復(fù)成為擺在科學(xué)工作者面前的一大課題。

多氯聯(lián)苯的檢測技術(shù)

多氯聯(lián)苯的檢測技術(shù)主要有化學(xué)方法和生物方法。其中常用的化學(xué)分析方法有氣相色譜 (GC)法［1］和氣相色譜/質(zhì)譜( GC /MS)法等。生物分析技術(shù)則是利用生物對PCB s的某些特征反應(yīng)以實(shí)現(xiàn)對環(huán)境中PCB s的檢測,主要包括生物傳感器檢測法、表面胞質(zhì)團(tuán)共振( SPR)檢測、以Ah受體為基礎(chǔ)的生物分析法和酶聯(lián)免疫檢測法。

1.1 化學(xué)分析檢測技術(shù)

1. 1. 1氣相色譜法(GC)

氣相色譜分析法是一種分離測定多組分混合物極其有效的分析方法,它基于不用的物質(zhì)在相對運(yùn)動(dòng)的兩相中具有不同的分配系數(shù),當(dāng)這些物質(zhì)隨流動(dòng)的氣體移動(dòng)時(shí),就在兩相之間進(jìn)行反復(fù)多次分配,使原來分配系數(shù)只有微小差異的各組分得到很好的分離,依次送入檢測器測定,達(dá)到分離各組分的目的。GC法適用于分析環(huán)境樣品中PCBs,并以其快速高效、操作簡單、價(jià)格低廉倍受人們關(guān)注。

安瓊,董元華,王輝等人［2］采用配雙柱-雙微池電子俘獲檢測器( GC/μ-ECD)的氣相色譜儀測定了長江三角洲典型地區(qū)農(nóng)田土壤中多氯聯(lián)苯殘留狀況。

1. 1. 2 氣相色譜- 質(zhì)譜法(GC - MS)

氣相色譜法對多組分混合物具有高效分離性能,質(zhì)譜法具有優(yōu)越的結(jié)構(gòu)鑒定和靈敏、準(zhǔn)確的定量能力,將兩者結(jié)合起來,并用計(jì)算機(jī)控制操作條件,處理和解析獲得的信息,使之成為復(fù)雜環(huán)境樣品中微量和痕量組分強(qiáng)有力的定性、定量方法。目前,在化學(xué)分析中常用GC /MS作為PCB s最后的確定性檢測手段。

吳瞻英等人 ［3］用氣相色譜-質(zhì)譜儀(美國熱電公司) 對土壤樣品中的多氯聯(lián)苯做了檢測。

1.1.3 液相色譜法（HPLC）

為了鑒定和定量地監(jiān)測PCBS,文獻(xiàn)已報(bào)道了不少分析方法, 其中帶有電子捕獲鑒定器的氣相色譜法是最常用的方法。但是電子捕獲鑒定器對含氯原子不同的PCBS, 具有不同的靈敏度, 環(huán)境樣品中的PCBS, 由于來源不同, 氯化程度也不盡相同因而用帶有電子捕獲鑒定器的氣相色譜法進(jìn)行對環(huán)境樣品中的PCBS分析是很復(fù)雜且難以定量。對于環(huán)境樣品, 一般只要求確定PCBS總的量時(shí)可采用液相色譜法。

范答、朱仁康［4］采用高效液相色譜法, 選擇適當(dāng)條件, 使含氯相同的PCBS異構(gòu)體在同一位置出一主峰, 并根據(jù)峰高定量。該方法在測定土壤中的PCBS 時(shí), 由于干擾少, 不易吸附和熱分解而明顯地優(yōu)于GC法，此法操作簡便, 準(zhǔn)確度高、精密度好, 土壤中其它雜質(zhì)基本不干擾測定，適用于土壤中PCBS總量確定。

1. 2生物分析技術(shù)

生物檢測技術(shù)［1］簡便、快速、特異性好,不僅可測定環(huán)境樣品中PCBs的總含量,還可對PCBs的毒性及生物活性進(jìn)行測定,特別適合于大批量樣品的篩查及常規(guī)的環(huán)境檢測。

1. 2. 1生物傳感器測定法

生物傳感器測定法是利用生物分子優(yōu)良的分子識(shí)別功能,結(jié)合切換功能以測定有機(jī)污染物的檢測方法。該方法是利用生物體與待測物質(zhì)具有良好的選擇反應(yīng)的生物分子進(jìn)行測定,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,生物分子及其反應(yīng)生成物的濃度發(fā)生變化,通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y定的電信號(hào),從而達(dá)到選擇性測定PCBs的目的,具有簡單、經(jīng)濟(jì)和快速等優(yōu)點(diǎn)。

圖1 生物傳感器工作原理示意圖

1. 2. 2表面胞質(zhì)團(tuán)共振檢測

表面胞質(zhì)團(tuán)共振檢測( SPR)是將生物分子固定在傳感器的尖部,將含有與該生物分子發(fā)生反應(yīng)PCBs的試樣加在傳感器的尖部,用SPR檢測出傳感器尖部兩個(gè)分子間的結(jié)合及解離情況,從而達(dá)到定量檢測PCB s分子的目的。這種利用生物分子與PCBs相互作用的檢測手段不僅靈敏度高,而且操作簡便、快速,當(dāng)樣品量很少時(shí)還可實(shí)現(xiàn)流動(dòng)性測定。

1. 2. 3以Ah受體為基礎(chǔ)的生物分析法

PCBs是脂溶性物質(zhì),其毒性機(jī)理是作為芳香烴受體(Ah受體)的持續(xù)興奮劑,直接通過細(xì)胞后,可與胞漿中的Ah受體結(jié)合,產(chǎn)生活化的受體--配體復(fù)合物,轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核中與核內(nèi)DNA 的特殊序列——二惡英反應(yīng)序列結(jié)合,引起基因轉(zhuǎn)錄的改變,從而迅速誘導(dǎo)7 - 乙氧基- 異吩惡唑酮- 鄰- 脫乙基酶( EROD) 的生成。通過檢測生物細(xì)胞產(chǎn)生EROD的多少,可對樣品中PCBs的總含量進(jìn)行間接測定。

該方法相對而言具有快速簡單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),可以應(yīng)用到Ah 受體效應(yīng)物質(zhì)的篩選中。但此方法存在著相應(yīng)值偏低、背景值較高、色氨酸類物質(zhì)顯示微弱的Ah受體效應(yīng)等缺點(diǎn)。

1. 2. 4酶聯(lián)免疫檢測法

酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)( EL ISA)是將抗原- 抗體反應(yīng)的高度特異性與酶對底物的高效催化作用有效地結(jié)合起來,通過酶分解底物產(chǎn)生有色物質(zhì)(也可作用于熒光底物,使之產(chǎn)生熒光) ,肉眼觀察顏色深淺或酶標(biāo)儀測定光密度值(OD) ,以反映抗原或抗體的含量。

本法靈敏度高,可檢測可溶性抗原或抗體, 也可檢測組織或細(xì)胞表面特異性抗原。在對共面PCBs檢測方面已經(jīng)建立了較為成功的EL ISA方法。

生物分析法能方便地測定PCBs的總量和毒性［6］，無法區(qū)分環(huán)境樣品中PCBs的組分,也無法對其代謝產(chǎn)物進(jìn)行詳細(xì)的分析 。因此如果將生物檢測與分析化學(xué)方法配合使用,可節(jié)省大量的時(shí)間、人力和財(cái)力,并有可能實(shí)現(xiàn)PCBs的常規(guī)性檢測。