卤代芳烃

中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室张庆华研究员课题组李英明研究员等人，与岛津中国创新中心合作开发人体血清中卤代多环芳烃的气相色谱串联质谱定量分析方法，应用于母体（PAHs）及卤代多环芳烃的人体内暴露与健康研究中并取得新进展，揭示了相关暴露人群血清中目标化合物的浓度水平、性别差异、累积趋势和健康风险。研究成果以“Parent and Halogenated Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Serum of Coal-Fired Power Plant Workers: Levels, Sex Differences, Accumulation Trends, and Risks”为题，发表在环境领域国际顶级期刊《Environmental Science & Technology》(中科院JCR 1区，影响因子11.4）（DOI: 10.1021/acs.est.2c03099)。背景介绍多环芳烃 (PAHs)是一类众所周知且普遍存在的致癌物。伴随着燃料的燃烧过程，会产生一类新持久性有机污染物卤代多环芳烃 (HPAHs)。HPAHs是PAHs母环上一个或者多个氢原子被卤素原子取代的化合物，包括氯代多环芳烃和溴代多环芳烃。相较于母体PAHs， HPAHs具有更强的持久性、毒性和生物累积性，而目前其在人体的内暴露水平和潜在的健康风险间的关联尚不清晰。燃煤电厂相关人员对于PAHs和HPAHs具有较高的暴露风险，其内暴露水平以及与健康指标的关联亟待研究（图1）。图1 燃煤电厂相关人员血清中HPAHs内暴露水平和体内累积及其与健康指标的关联研究研究内容本研究采用岛津气相色谱三重四极杆质谱仪（GCMS-TQ8050 NX），建立了血清中16种多环芳烃和23种卤代多环芳烃的定量分析方法。实验结果发现超过80%的血清样本中均可检测到12种PAHs和8种氯代PAHs，以三环PAHs和一氯代HPAHs为主。燃煤电厂相关人员的血清HPAHs浓度显著高于对照组（图2），PAHs和HPAHs血清浓度随年龄和职业暴露持续时间的增加而增加，表明其在人体内的持续累积（图3）。图2 对照组和暴露组中男性与女性PAHs及HPAHs的血清浓度对比(a)和BaPeq（b）对比（C：对照组，E：暴露组；*: p 0.05, **: p 0.01）图3 全部参与者(a, d)、男性(b, e)和女性(c, f)的∑12PAHs和∑8HPAHs血清浓度与年龄和职业暴露时间(年)的相关性此外，尽管男性和女性受试者的HPAHs血清浓度差异不显著，但HPAHs各单体与各项健康指标的相关性呈现出性别差异。男性的HPAHs各单体血清水平虽与肝功能指标均呈正相关，但不显著；3-氯菲(3-ClPhe)、9-氯菲(9-ClPhe)和7-氯苯并[a]蒽（7-ClBaA）与高血压和肺功能减退呈正相关（p 0.05）。而在女性中，1-氯芘（1-ClPyr）与肝功能指标呈负相关，与空腹血糖水平呈正相关。根据苯并[a]芘当量，氯代多环芳烃中9-ClPhe、7-ClBaA和1-ClPyr具有较高的健康风险。结论基于岛津气相色谱三重四极杆质谱仪GCMS-TQ8050NX开发建立人体血清中PAHs和HPAHs的定量分析方法，通过分析人体血清中PAHs和HPAHs的浓度水平，首次揭示了燃煤电厂暴露人群血清中HPAHs内暴露水平和体内累积及其与健康指标的关系，为HPAHs的人体健康风险评估提供了证据。此外，该定量分析方法已形成岛津特色GCMS-TQ Smart MRM数据库，助力用户开展相关研究工作，为新污染物人群内暴露与健康效应关联研究提供有力分析工具。岛津气相色谱三重四极杆质谱仪GCMS-TQ8050 NX本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。参考文献：[1] Zhao, C, et al. Ultrasensitive determination of 39 parent and emerging halogenated polycyclic aromatic hydrocarbons in human serum. Analytical Methods. 2022, 14, (14), 1430-1438.[2] Zhao, C, et al. Parent and Halogenated Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Serum of Coal-Fired Power Plant Workers: Levels, Sex Differences, Accumulation Trends, and Risks. Environmental Science & Technology. 2022, 56, (17), 12431–12439.

多环芳烃是一类致癌的化合物，有机物的不完全氧化会产生多环芳烃，食物中的多环芳烃主要是由环境污染和食品工艺过程造成的。多个国家对食品中多环芳烃的最大含量进行限制。在欧盟，各种多环芳烃（苯并芘，苯并蒽，苯并荧蒽，草屈）最大残留总值为10μ g/kg。在中国，油及其相关制品中苯并芘的最大残留为10μ g/kg。 最常用的检测食用油中多环芳烃的方法包括皂化反应，液液萃取，浊点萃取，凝胶渗透色谱法。这些方法都有着操作步骤复杂，耗时，耗费大量溶剂等缺点。 采用上海安谱开发的 MIP-PAHs 多环芳烃专用 SPE 小柱，利用类似分子印迹的原理吸附多环芳烃，该小柱对多环芳烃的高专一性使其对食用油及其相关制品中多环芳烃检测非常有效。一：样品前处理 油条样品，均质机搅碎成碎末，称取1g 于50mL 离心管中，加入10mL 正己烷，漩涡混合1min，超声15min，离心6min，取上清液5mL 待上样二：小柱操作过程 活化：5mL 二氯甲烷 平衡：5mL 正己烷 上样：5mL 待上样液，控制流速1d/s 淋洗：6mL 正己烷 洗脱：10mL 二氯甲烷，控制流速1d/s氮吹近干，加1mL 乙腈定容，过0.22um 尼龙膜，待上机检测 注意事项：氮吹到0.1mL 左右时取出，摇晃至干，因为萘和菲挥发性较强，不好氮吹至干三：液相条件 色谱柱：LAEQ-462551 Athena PAHs 多环芳烃专用柱(250mm*4.6mm*5um) 流动相：A：水 B：乙腈 流速 ：2.0mL/min 荧光检测器：时间激发波长发射波长0.0027032411.10024837513.20028046214.30027042019.50025644621.00029241025.30027450036.000270324柱温：30℃流动相梯度程序：Time（min）A 水B 乙腈0 min60%40%25 min0%100%35 min0%100%45 min60%40%四：实验谱图图一：基质空白谱图图二：10ppb 16种多环芳烃混标标准溶液谱图图三：10ppb 基质加标谱图五：实验数据序号名称10ppb 加标回收率%RSD（n=3）油条中多环芳烃的含量（ppb）1萘1980.23100.37 2芴900.131.50 3二氢苊990.088.87 4菲600.0415.28 5蒽850.031.23 6荧蒽890.041.39 7芘860.041.81 8屈870.110.43 9苯并[a]蒽860.120.58 10苯并[b]荧蒽930.110.30 11苯并[k]荧蒽910.110.10 12苯并[a]芘890.120.18 13二苯并[a,h]蒽980.100.00 14苯并[ghi]苝930.140.00 15茚并[1,2,3-cd]芘1140.0816.74 注：苊在荧光条件下不出峰油条中检测到多环芳烃总量为148.7ppb，其中萘的含量为100ppb，其它均小于20ppb，苯并芘小于1ppb；萘的含量偏高可能与油制品生产过程中用到的溶剂及生产工艺有关，另外也有空气中多环芳烃的影响。六：实验中用到的耗材货号名称规格品牌价格/元SBEQ-CA6757 MIP-PAHs多环芳烃专用SPE小柱1g/10mL，20支/盒CNW1600CDGG-110124-06-1ml 16种多环芳烃混标（适用于HJ478-2009，HJ647-2013)200ug/ml于乙腈，1mL，-10度O2SI448LAEQ-462551Athena PAHs多环芳烃专用柱 4.6*250mm，5umCNW4299SBEQ-CR0002SPE小柱连接件【1，3，6mL】，PP材质12个/包CNW240.00 SBEQ-CR1012CNW 12位固相萃取真空装置12位CNW5885.00 SCAA-104有机相尼龙针式滤器（绿色）13mm*0.22um，100只/罐ANPEL100.00 QBAA-0020122ml无针注射器100只/包ANPEL70.00 ADEQ-26001113ml 塑料巴斯德吸管、160mm、未灭菌500/箱CNW110.00 VAAP-32009E-1232A-100CNW 9mm 透明螺纹口自动进样瓶(带刻度、书写)2ml，12*32mm，9mm，100只/盒CNW130.00 VEAP-5394-09FRB-100兼容Agilent的9mm 蓝色开孔拧盖、含PTFE/橡胶隔垫，Bond100/袋CNW145.00CAEQ-4-012001-4000HPLC级二氯甲烷4LCNW545.00 CAEQ-4-003306-4000 HPLC级正己烷, 95%4LCNW490.00 CAEQ-4-003306-4000 HPLC级乙腈4LCNW420.00 EOFO-945605Talboys基本型旋涡混合器，230V/150W外形尺寸：20.3×10.2×350px，包装重量：5.3kgTalboys3685.00 EDAA-2101TH 超声波清洗器，100W (带加热功能）槽内尺寸:300*150*100mm，4LANPEL3580

多环芳烃 多环芳烃化合物（Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs）是指含有两个以上苯环的有机化合物。是非常重要的一种环境污染物和致癌物，尤其是大气污染和家庭烹调油烟污染突出。该类化合物种类达200多种，苯并[a]芘是其代表物，可能与人的肺癌、胃癌、肠癌、膀胱癌、皮肤癌关系较为密切。 多环芳烃经各种途径摄入均可致癌，吸入途径可引起肺癌，经口摄入主要可引起胃癌，皮肤接触可引起皮肤癌。 2016年12月23日，中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局发布食品安全国家标准GB 5009.265-2016《食品中多环芳烃的测定》，该标准即将于2017年6月23日实施，该标准包含第一法 高效液相色谱法及第二法 气相色谱-质谱法。标准概要 本标准规定了食品中多环芳烃(萘、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、?、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-c,d]芘、二苯并[a,h]蒽和苯并[g,h,i]苝的液相色谱测定方法和食品中多环芳烃(萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、?、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-c,d]芘、二苯并[a,h]蒽和苯并[g,h,i]苝的气相色谱-质谱测定方法。本标准适用于食品中多环芳烃含量的测定。警告 多环芳烃是已知的致癌、致畸、致突变的物质,并且致癌性随着苯环数的增加而增加,测定时应特别注意安全防护。 测定应在通风柜中进行并戴手套,尽量减少暴露。 标准品 该标准中的第一法和第二法均需要用到多环芳烃标准品，天津阿尔塔科技推出两种规格混标，完全符合新国标要求！欢迎咨询订购！1ST4360-20H16种多环芳烃混标, 20ppmNA,20ug/ml,1ml/支20ppm1ml1ST4360-200H16种多环芳烃混标, 200ppmNA,200ug/ml,1ml/支200ppm1ml1ST4314萘Naphthalene91-20-31ST4302苊烯Acenaphthylene208-96-81ST4301苊Acenaphthene83-32-91ST4312芴Fluorene86-73-71ST4315菲Phenanthrene85-01-81ST4303蒽Anthracene120-12-71ST4311荧蒽Fluoranthene206-44-01ST4316芘Pyrene129-00-01ST4304苯并[a]蒽Benz[a]anthracene56-55-31ST4309屈Chrysene218-01-91ST4306苯并[b]荧蒽Benzo[b]fluoranthene205-99-21ST4308苯并[k]荧蒽Benzo[k]fluoranthene207-08-91ST4305苯并[a]芘Benzo[a]pyrene50-32-81ST4313茚并[1,2,3-cd]芘 Indeno[1,2,3-cd]pyrene193-39-51ST4310二苯并[a,h]蒽Dibenz[a,h]anthracene53-70-31ST4307苯并[ghi]苝Benzo[ghi]perylene191-24-2