稠環芳烴

CAS號：193-39-5

中文名稱：茚並[1，2，3-cd]芘

英文名稱：Indeno[1,2,3-cd]Pyrene；InP

別名：多環芳烴(PAH)

人們對環境中多環芳烴的毒性的全面研究還比較少。在環境中很少遇到單一的多環芳烴(PAH)，而PAH混合物中可能發生很多相互作用。PAH化合物中有不少是致癌物質，但並非直接致癌物，必須經細胞微粒中的混合功能氧化酶激活后才具有致癌性。第一步為氧化和羥化作用，產生的環氧化物或酚類可能再以解毒反應生成葡萄糖苷、硫酸鹽或谷胱甘肽結合物，但某些環氧化物可能代謝成二氫二醇，它依次通過結合而生成可溶性的解毒產物或氧化成二醇-環氧化物，這后一類化合物被認為是引起癌症的終致癌物。PAH的化學結構與致癌活性有關，分子結構的改變，常引起致癌活性顯著變化。在苯環駢合類的多環芳烴中有致癌活性的只是4至6環的環芳烴中的一部分。茚並[1，2，3-cd]芘的相對致癌性較弱。

PAH具有高度的脂溶性，易於經哺乳動物的內臟和肺吸收，能迅速地從血液和肝臟中被清除，並廣泛分佈於各種組織中，特別傾向於分佈在體脂中。雖然PAG有高度的脂溶性，但是在動物或人的脂肪中幾乎無生物蓄積作用的傾向，主要因為PAH能迅速和廣泛地被代謝，代謝產物主要以水溶性化合物從尿和糞中排泄。在環境大氣和水體中的PAH受到足夠能量的陽光中紫外線的照射時會發生光解作用，土壤中的某些微生物可以使PAH降解，但分子量較大的茚並[1，2，3-cd]芘的光解、水解和生物降解是很微弱的。

環境中的PAH主要來源於煤和石油的燃燒，也可來自垃圾焚燒或森林大火。其生成量同燃燒設備和燃燒溫度等因素有關，如大型鍋爐生成量很低，家用煤爐生成量很高。柴油和汽油機的排氣中，以及煉油廠、煤焦油加工廠和瀝青加工廠等排出的廢氣和廢水中都含有PAH。PAH還存在於熏制的食物和香煙煙霧中。PAH大多吸附在大氣和水中的微小顆粒物上，大氣中的PAH為通過沉降和降水而污染土壤和地面水，研究表明，除了工業排污外，大氣降水是徑流排水中PAH的主要來源。由於PAH的水中溶解度低和親脂性較強，因此該類化合物易於從不中分配到沉積物、有機質及生物體內，其結果使水中PAH的濃度較低，而在沉積物中殘留濃度較高。

GB/T28189-2011《紡織品多環芳烴的檢測》（現行）

GB/T29493.4-2013《紡織染整助劑中有害物質的測定第4部分：稠環芳烴化合物》（未實施）

GB/T7363-1987《石蠟中稠環芳烴試驗法》（現行）

氣相色譜法《空氣中有害物質的測定方法》(第二版)，杭士平編

氣相色譜法《固體廢棄物試驗分析評價手冊》中國環境監測總站等譯

H徠J805-2016《土壤和沉積物多環芳烴的測定氣相色譜-質譜法》

HJ784-2016《土壤和沉積物多環芳烴的測定高效液相色譜法》

HJ647-2013《環境空氣和廢氣氣相和顆粒物中多環芳烴的測定高效液相色譜法》

HJ646-2013《環境空氣和廢氣氣相和顆粒物中多環芳烴的測定氣相色譜-質譜法》

歐洲共同體(1975)飲用水0.0001mg/L(PAH)

處置：由於PAH與懸浮固體緊密結合，所以可以通過採用水處理措施降低濁度來保證PAH含量降至最低水平。

預防措施：由於PAH污染人類環境的範圍很廣，產生污染的具體原因很多，所以預防措施涉及的工藝操作過程，廢水廢氣的綜合利用和處理，自來水的凈化和消毒，改進汽油燃燒過程，改良食品煙熏劑，提供間接烘烤，養成個人衛生習慣(不吸煙或少吸煙)等。

中草藥降低捲煙煙氣中稠環芳烴的研究

1前言

稠環芳烴PAH是捲煙煙氣中的一類化合物，其中許多物質已經被證實在吸煙致癌中起著主要作用，如苯並[a]芘等[1,2,3]。從70年代起煙草科學家就在孜孜不倦地尋求降低煙草中稠環芳烴的方法，如在煙絲中加入ZnO晶體和硝酸鹽降低捲煙煙氣中的稠環芳烴[4,5]。80年代通過在濾嘴絲束加入活性炭來吸附捲煙煙氣中的稠環芳烴[6,7]。中草藥的研究和應用在中國有著悠久的歷史和豐富的經驗，本研究目的之一是利用中草藥降低捲煙煙氣中的稠環芳烴。

為此建立一個可靠、簡便、高回收率的捲煙煙氣中稠環芳烴分析方法也是本研究的目的之一。五十年代起即有文獻報道，通過對捲煙煙氣進行提取純化富集后，用GC-FID、HPLC或GC-MS檢測[8,9,10]。但上述文獻中報道的分析方法的前出理步驟大部分相當繁瑣，而且包含多次的溶液萃取和加熱濃縮，這勢必引入溶劑污染並造成樣品的損失，從而使測定的干擾增加，回收率降低，並導致偏差的增大。本研究用二次柱層析對樣品進行分離和純化，用GC-MS進行定性和定量分析。

2原理

捲煙煙氣中稠環芳烴形成有很多途徑，其中最主要的就是煙草中各種有機物熱裂解產生含不同碳數的自由基，由這些自由基參與稠環芳烴的形成。另一主要途徑是通過煙草中已經存在的骨架結構化合物形成的，如甾族類化合物。其他如支鏈的環化也可以形成稠環芳烴。由於稠環芳烴的形成的途徑的不同，所以僅通過催化劑的方式解決所有途徑可能產生的稠環烴是不夠的。

從結構上看，稠環芳烴及其在形成過程中的中間產物都具有共軛不飽和結構，一般有能產生熒光現象的特徵。通過熒光實驗發現，中草藥中的某些有效成分能夠降低甚至淬滅其熒光強度[11]。這說明中草藥中的有效成分能夠消除稠環芳烴及其中間產物中的共軛雙鍵，從而起到降低捲煙煙氣中的稠環芳烴的作用。

3實驗

3．1捲煙的製作

通過熒光實驗篩選出兩種不同的中草藥1和2，分別將兩種不同中草藥粉碎，在80-90℃條件下，60%酒精提取，提取液作為料液和煙絲混合，製作成捲煙。

3．2捲煙煙氣中PAH的檢測

3．2．1實驗器材和試劑

吸煙機：RM-200型，Borgwaldt公司

GC-MS聯用儀：HP-6890，HP公司

旋轉蒸發儀

超聲波發生器

層析柱，內徑1cm，長60cm，玻璃層析柱帶有聚四氟乙烯塞

二氯甲烷：HPLC級

正己烷：HPLC級

甲苯：HPLC級

硅膠：Merk公司

3．2．2實驗部分

3．2．2．1用RM-200型吸煙機在標準條件下收集40支捲煙的主流煙氣。

3．2．2．2用二氯甲烷超聲波提取樣品

3．2．2．3分離純化

提取液用通過兩次快速柱層析分離。硅膠柱高3cm，在氮氣加壓下過柱，流速2～3ml/min。第一次柱層析：用50ml甲苯/正己烷（體積比2：1）混合液淋洗，收集全部洗脫液。第二次柱層析：用30m1正己烷淋洗，洗脫液捨棄。再用35ml甲苯/正己烷（體積比2:1）混合液淋洗，前20ml洗脫液捨棄。收集剩餘的洗脫液。用六甲基苯作內標。

3．2．3GC/MS分析

色譜柱為HP19091B-105型，50m×200μm×0.33μm常規毛細管柱。程序升溫為80℃恆溫3分鐘，以8℃/min升溫至200℃，恆溫2分鐘，以6℃/min升溫至280℃，恆溫30分鐘。

表1中草藥樣品及其參比樣品中稠環芳烴量檢測結果進樣口溫度為300℃，進樣量1μl，採用不分流進樣。

質譜檢測器採用電子轟擊離子源（EI），色譜和質譜的介面（AUX）溫度為290℃。

4中草藥捲煙中稠環芳烴定量結果和討論

4．1表1中數據可以明顯發現兩種不同的中草藥液對於降低捲煙煙氣中的稠環芳烴具有一定的效果，平均降低率在20%左右，降低率最大可達近40%。

4．2本方法回收率較高，熒蒽（FW202）96.10%，屈（FW228）98.22%，苯並[e]芘（FW252）85.26%。第一次柱層析消除了樣品中大量難溶焦油對稠環芳烴的吸附和包夾，然後進行第二次柱層析，分離出稠環芳烴組分，顯著提高了稠環芳烴的回收率並減少了其他組分對它的干擾。

4．3本方法檢測極限低。用GC/MS的獨特的分離和定性能力，只需要一次進樣即可以對捲煙煙氣中多種稠環芳烴同時進行定性和定量。由於煙氣中成分複雜，採用選擇離子質譜進行稠環芳烴定量，檢測限優於4ng。

4．4採用內標法進行定量，消除了進樣誤差和儀器靈敏度波動帶來的影響，保證了定量結果的準確性。本方法稠環芳烴的相對標準偏差小於10%，遠較氣相色譜定量分析允許的相對偏差小。

4．5在0.4-160ng範圍內，峰面積與進樣量保持著良好的線性關係，相關係數達0.999。按照40支捲煙採樣量，定容體積200μ1計算，每支捲煙的稠環芳烴檢測範圍為2-800ng。

本研究只是對如何利用中國傳統中草藥降低捲煙煙氣中的稠環芳烴作了初步的探索。隨著人們對吸煙與健康認識的逐步提高，中草藥將會越來越受到煙草界人士的重視，相信它在煙草工業上將有廣闊的應用前景。

參考文獻

1王連生等，致癌有機物，中國環境科學出版社，1993

2程元愷等，致癌性多環芳烴，人民衛生出版社，1973

3D.H.K.李，環境與健康，人民衛生出版社，1984

4Vello Norman,Thomas B.Williams，TOBACCO COMPOSITION USPTN03703901

5Vello Norman,Herman G,TOBACCO COMPOSITION,USPTN:0389346

6Tokida,Atsushi；Seni Gakkaishi,1985,41（12），T539-T547

7Filter material for tobacco smoke,Ger.Offen.2527,569（c1.a24bd），15 jan1976

8R.F.Severson et a1.Anal.Chem vo1.48,No.13,Nov.1976

9Kayali,-MN；Rubio-Barroso,-S et J-Liq-Chromatogr.Apr 1995；18（8）：1617-1632

10K.R.R.Mahanama et a1.Intem.J.Environ.Anal.Chem.vo1.56.289-309

11　柯亨林，華東理工大學碩士學位論文，2000