輪胎中多環(huán)芳烴檢測新技術(shù)

徐五通++王輝++張偉++王燕++李寧++劉俊強

摘 要：多環(huán)芳烴檢測是一種新型的檢測技術(shù)，其在輪胎檢測中發(fā)揮著非常重要的作用，通過對輪胎進行本文簡述了多環(huán)芳烴的定義、危害，詳細介紹了目前檢測多環(huán)芳烴新方法的研究進展，例如：化學電離源質(zhì)譜法、快速氣相色譜法、超高速液相色譜法、全二維氣相色譜法和全二維液相色譜法等，為開展多環(huán)芳烴檢測提供了參考。

關(guān)鍵詞：多環(huán)芳烴；檢測；方法

分子中含有多個苯環(huán)的烴類化合物稱作多環(huán)芳烴（ Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，簡稱PAHs）。PAHs是一類有較強惰性的碳氫化合物，比較穩(wěn)定，廣泛地存在于環(huán)境當中，它們發(fā)生反應(yīng)時，保留它們的共軛環(huán)狀體系，通過親電敬代反應(yīng)，形成衍生物，有很強的吸附性，能夠吸附在各種載體上。多環(huán)芳烴具有較高的脂溶性，容易導(dǎo)致突變、畸形和致癌，長時間保留在生物體內(nèi)，難以降解，嚴重危害自然生態(tài)環(huán)境和人類健康，并且多環(huán)芳烴廣泛存在于染料、防銹油、潤滑油、塑膠、橡膠、石油產(chǎn)品等。近年來，世界輪胎市場競爭日益激烈，我國輪胎出口貿(mào)易形勢更加嚴峻。歐盟頒布的多環(huán)芳烴檢測指令以及相關(guān)限制、授權(quán)和評估法規(guī)，對輪胎多環(huán)芳烴含量做出了明確規(guī)定，因此我國應(yīng)高度重視輪胎多環(huán)芳烴檢測技術(shù)，深入開展輪胎中多環(huán)芳烴的檢測方法研究，對于推動我國輪胎行業(yè)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 常見多環(huán)芳烴檢測方法比較

多環(huán)芳烴檢測技術(shù)主要采用HPLC-UV/FL、GC-MS和GC-MS等檢測方法。在實際應(yīng)用中，氣相色譜檢測技術(shù)具有較高的靈敏度、分辨度和選擇性，在使用質(zhì)譜檢測器過程中，呈現(xiàn)出較小的碎片離子和較大離子峰，這種檢測方法具有較高的穩(wěn)定性和靈敏度，可以更加的定性分析，檢測出輪胎多環(huán)芳烴含量。同時，液相色譜檢測技術(shù)也是一種重要的檢測技術(shù)，和氣相色譜相比，其可更加準確的檢測輪胎中多環(huán)芳烴的含量，由于多環(huán)芳烴具有低揮發(fā)性，利用液相色譜檢測技術(shù)，可將多環(huán)芳烴中的異構(gòu)體分子有效分離出來，因此在液相色譜檢測技術(shù)在凈化有機物樣品、分離母體化合物等方面有著重要優(yōu)勢。

2 輪胎多環(huán)芳烴檢測技術(shù)

2.1 化學電離源質(zhì)譜檢測技術(shù)

根據(jù)歐盟多環(huán)芳烴含量檢測標準，輪胎多環(huán)芳烴檢測技術(shù)應(yīng)具有較高的準確性，可定性分析輪胎多環(huán)芳烴含量，化學電離源質(zhì)譜檢測是一種國際上比較認可的檢測技術(shù)，根據(jù)多環(huán)芳烴檢測標準方法，通過電子轟擊離子源。當前，多環(huán)芳烴同分異構(gòu)體檢測多采用化學電離源進行檢測，相關(guān)標準中指出，使用化學電離源檢測多環(huán)芳烴同分異構(gòu)體，通過兩組C39H12和C30H13的對照結(jié)果，科學評價多環(huán)芳烴異構(gòu)體，準確預(yù)測輪胎多環(huán)芳烴含量。同時，還可應(yīng)用MS-GC測定多環(huán)芳烴的異構(gòu)體，檢測結(jié)果表明，和NH3相比，使用二甲醚作為輪胎多環(huán)芳烴檢測的反應(yīng)氣，其分離效果更加明顯。

2.2 氣相色譜檢測技術(shù)

快速氣相色譜檢測技術(shù)，是一種分析速度較快的檢測方法，最主要的優(yōu)勢是采用這種檢測方法，可在很短的時間里獲得輪胎多環(huán)芳烴的含量檢測報告和樣品信息，在實際應(yīng)用中，快速氣相色譜檢測主要利用微型柱，這種微型柱膜厚0.1μm、管徑0.1mm、苯基5%，作為一種重要的分離樁，在檢測輪胎多環(huán)芳烴時，比普通檢測柱可縮短55%以上的時間，并且檢測結(jié)果準確度較高，多環(huán)芳烴檢測效果較好。

2.3 超高速液相色譜檢測技術(shù)

超高速液相色譜檢測技術(shù)和快速氣相色譜檢測技術(shù)的工作原理是類似的，超高速液相色譜檢測技術(shù)利用柱壓超過450bar的高壓泵和細顆粒填料，填料粒徑應(yīng)小于3μm，超高速液相色譜檢測技術(shù)具有較高的分辨率、檢測速度等優(yōu)點，在不同環(huán)境中具有良好的適應(yīng)性，因此獲得快速發(fā)展。但是這種檢測技術(shù)對于檢測設(shè)備的精度要求較高，受到硬件設(shè)備的限制，無法大規(guī)模使用。對輪胎采用超高速液相色譜檢測技術(shù)，使用3.2×40 mm的C20色譜柱和1.8μm細粒徑，可在五分鐘內(nèi)檢測出輪胎的多種代謝物和BaP，并且采用APCI化學源進行輪胎多環(huán)芳烴液相色譜檢測，檢測限能可達0.25 ng/μL。

2.4 全二維氣相色譜檢測方法

全二維氣相色譜檢測技術(shù)采用串聯(lián)方式將分離機理相互獨立、各不相同的兩個色譜柱合成一個二維氣相色譜，調(diào)制器設(shè)置在兩個色譜柱之間，通過調(diào)制器發(fā)揮傳送、捕集的作用，采用全二維氣相色譜檢測技術(shù)測定輪胎多環(huán)芳烴含量，第一維氣相色譜分離柱采用20m×0.20mm×0.20μm二苯基聚硅氧烷，作為一個檢測常規(guī)柱，第二位氣相色譜分離柱采用2m×0.3mm×0.3μm二甲基聚硅氧烷。利用全二維氣相色譜檢測技術(shù)和超臨界流體檢測輪胎的多環(huán)芳烴含量，和普通的氣質(zhì)檢測、氣相檢測方法相比，全二維氣相色譜檢測技術(shù)的準確性較高。從輪胎多環(huán)芳烴含量定量角度來分析，由于各種檢測技術(shù)的分辨率不同，例如，使用GC-FID檢測輪胎多環(huán)芳烴含量，這種檢測方法比全二維氣相色譜檢測技術(shù)的測定值更高，這主要是由于某些共萃物對于色譜檢測有干擾影響，全二維氣相色譜檢測具有更強的分離性能。

2.5 全二維液相色譜檢測技術(shù)

全二維液相色譜檢測技術(shù)和全二維氣相色譜檢測技術(shù)是相對的，這種檢測技術(shù)實際操作比較復(fù)雜，對于實驗設(shè)備的要求較高，系統(tǒng)峰、轉(zhuǎn)移體積和溶劑轉(zhuǎn)換也具有更高標準，在很大程度上限制了全二維液相色譜檢測技術(shù)的發(fā)展。全二維液相色譜檢測技術(shù)基于標準切換模式，利用一維分離系統(tǒng)，采用的兩個色譜柱具有完全不同的分離機理。在實際檢測過程中，選擇合適的相體系是全二維液相色譜檢測分離的關(guān)鍵，通過設(shè)計RPLC二維聯(lián)用系統(tǒng)，第一維利用垂直整體柱，第二維利用常桂柱，可對輪胎多環(huán)芳烴快速分離，通過聯(lián)用系統(tǒng)分析輪胎多環(huán)芳烴含量，將三通接入第一維柱，使用純水稀釋，利用第二維柱頭進行輪胎多環(huán)芳烴富集，降低洗脫強度，避免色譜帶的無效擴散。

3 結(jié)束語

近年來，我國檢測技術(shù)和現(xiàn)代化檢測儀器設(shè)備快速發(fā)展，質(zhì)譜技術(shù)、氣相色譜和高效液相色譜技術(shù)在輪胎多環(huán)芳烴檢測中的應(yīng)用取得了顯著的成就。為了進一步提高我國輪胎的國際市場競爭力，必須高度重視輪胎多環(huán)芳烴檢測，結(jié)合國際上輪胎多環(huán)芳烴含量檢測標準，采用科學合理的檢測方法，特別是二維液相色譜檢測和二維氣相色譜檢測，充分發(fā)揮其高靈敏度、選擇性和分辨率的優(yōu)勢，推動輪胎多環(huán)芳烴檢測技術(shù)快速發(fā)展。

參考文獻：

[1] Agency for Toxic Substances and Drug Registry， WashingtonDC， Toxicological profile for polycyclic aromatic hydrocarbons （ PAHs） ， 1995. 458.endprint