环境污染化分析

仪器信息网讯 2014年12月12日，由北京色谱学会主办，北京理化分析测试技术学会承办的2014年北京色谱年会在北京龙爪树宾馆召开，来自科研院所、大专院校、仪器企业等的近400位业内相关人士参加了本次会议。各位学者及仪器厂商代表就相关领域研究与色谱技术的结合及色谱技术的发展与相关方法的开发给现场的观众带来了精彩的报告。报告现场 会议首先由江桂斌院士致开幕词，江桂斌就近年来色谱技术的发展以及色谱技术在各领域中的广泛应用做了简要概述，同时对到场的观众和嘉宾表示了感谢。张玉奎院士 本次的会议的主题是&ldquo 色谱技术在环境和食品安全分析中的应用&rdquo ， 中国科学院大连化学物理研究所张玉奎院士作了题为《膜蛋白组分离鉴定新方法研究》的报告 报告首先从膜蛋白质研究的意义及目前存在的挑战讲起，介绍了膜蛋白在外界物质运输、分子识别以及信号传导等方面的重要意义，以及目前研究所面对着的难题即组成复杂、丰度低、强疏水性。接下来针对膜蛋白组研究中存在的困难张玉奎院士讲了shotgun膜蛋白质组研究的策略以及运用LC-MS/MS对鼠脑膜蛋白质组进行的分析，其研究结果数据与文献相比有了较大的提高。在报告的最后张玉奎院士还就近五年来有关我国色谱技术发布的论文进行了统计和发布，结果表明近五年来我国的色谱技术发布的论文总数始终领先于美国、德国、日本等国，而且近年来有着逐步增高的趋势，表明色谱技术的研究以及方法开发在我国已经成为一个热点。蔡宗苇教授 香港浸会大学蔡宗苇教授作了《基于液-质联用代谢组学平台对环境污染的分子毒理研究》报告，蔡宗苇指出环境污染物暴露具有中毒性慢，但毒害不可忽视的特点，接着介绍了环境污染物与代谢组学之间的联系。&ldquo 环境污染物暴露后影响某些代谢酶的活性或修饰，均可能引发新的生化反应，代谢组学正是鉴定这些新的生化反应的有力工具，并且小分子代谢物在遗传与环境相互作用下起着信号放大作用，能及早检测到早期毒性反应的生化变化&rdquo ，接下来蔡宗苇做了环境污染&ldquo 毒王&rdquo 二噁英对小鼠肝脏的影响的研究，并采用色质联用技术从代谢组学的角度进行了分析。 张新荣教授 来自清华大学的张新荣教授介绍了《单细胞质谱分析的现状与挑战》，指出荧光探针是目前单细胞分析与成像的主要技术手段，但这种分析手段存在的一些缺陷，例如分析目标需要有明确的识别对象而且分析受到分子光谱谱带宽度的限制，而采用质谱手段对单细胞分析具有多组分分析同时进行、无需标记和精准定量的优点，同时张新荣具体讲了&ldquo 结合膜片钳的单细胞ESI-MS分析方法&rdquo 和&ldquo 结合SPME的单细胞ESI-MS分析方法&rdquo ，最后指出有关&ldquo 单细胞生物学&ldquo 的研究是未来生命科学研究的一个重要方向。陈义研究员　　中国科学院化学研究所的陈义研究员在此次年会上作了《超痕量赤霉素之色谱-质谱定量测定》的报告，报告中陈义在对植物激素中的&ldquo 大家族&rdquo 赤霉素测定过程中遇到的超复杂、超痕量衍生、样品限量等问题进行了简要介绍，并讲了采用CE-LIF、化学衍生和液质联用技术测定麦种中和拟南芥的赤霉素方法的优越性。关亚风研究员　　中国科学院大连化学物理研究所的关亚风研究员在此次报告中讲了有关在《色谱与光谱仪器设计中的体会》，关亚风先从理科学生毕业后的理想和现实变化谈起，引到了作为科学和工程的真实世界也非理想，&ldquo 按照理想化的知识来设计科学仪器，性能是非常不理想的&rdquo ，接下来关亚风提到了在仪器设计过程中人们容易忽视的十三个问题，它涉及到了电子、材料和光学三个部分，其中包括了PCB板上焊点的电阻、插线头接触电阻、材料的热导率和光路器壁的反射，并详细说明了忽视这些问题可能对仪器性能所产生的影响。刘虎威教授　　北京大学刘虎威教授作了题为&ldquo 临床脂质组学分析新方法及其应用&rdquo 的报告，报告介绍了运用改进的2D LC-MS/MS方法来分析动脉粥样硬化、肝癌和乳腺肿瘤病人的血液样品，该种方法可应用于临床脂质组学分析。汪海林教授　　中国科学院生态环境研究中心汪海林教授作了《小分子调控DNA去甲基化》的研究报告，报告发现氧化还原活性的污染物可以通过诱导活性氧而调控Tet酶的活性，改变了DNA去甲基化能力。该报告给研究者提供了一种新的思路，研究环境污染物的表观遗传毒性作用和机制。 谢剑炜教授　　军事医学科学院毒物药物研究所谢剑炜教授给现场观众作了《DNA加合物定量描述揭示的硫芥毒性作用新特点及其应用》报告，谢教授在报告开始首先介绍了为什么要研究硫芥毒物，接下来详细的研究了硫芥毒物芥子气损伤毒性作用新特点。吴永宁教授　　来自于国家食品安全风险评估中心的吴永宁教授作了《色质联用技术与毒理学危害识别与代谢科学研究》报告，该报告首先运用GC、UPLC-MS/MS技术手段对人体细胞对食品危害物代谢组学进行了探讨，以便从RNA和代谢物等水平寻找危害物反应的早期标志物。其次还进行了&ldquo 同位素示踪代谢流研究EC相关的代谢组学工作&ldquo 相关方面的研究。江桂斌院士　　来自中国科学院生态研究中心的江桂斌院士作了《色谱技术在有机污染物分析中的应用》报告，江桂斌首先介绍了环境污染物的分类，接着对环境污染物中的细颗粒的毒理与健康之间的效应进行了探讨，指出现有毒理研究方法中存在的明显缺陷，接着江院士做了有关使用CE-ICP-MS方法分离检测Ag+和纳米银方面的研究，有望揭示出细颗粒的毒理与健康之间的关系。赛默飞世尔（中国）有限公司 金燕 来自于仪器厂商赛默飞世尔（中国）有限公司的LC/MS产品经理金燕女士给现场的观众介绍了赛默飞UltiMate 3000液相色谱仪产品，以及它在乳制品营养物质检测和食品安全控制方面的应用。岛津企业管理（中国）有限公司分析仪器事业部 高妍　　岛津企业管理（中国）有限公司分析仪器事业部的高妍给现场观众带来了有关其研发的MDGC-TQ8040 三重四极杆气相色谱质谱联用仪以及它在对奶粉中脂肪酸检测中的应用报告。安捷伦科技（中国）有限公司 李浪　　来自于安捷伦科技（中国）有限公司的李浪先生作了《二维液相色谱的实践与应用》报告，主要讲了安捷伦二维液相色谱系统在对样品分离程度、操作自动化以及产品应用上的优势。 在本次年会上共有来自于色谱行业的9家仪器厂商参展，以下为部分参展厂商：赛默飞世尔科技（中国）有限公司岛津企业管理（中国）有限公司天美（中国）科学仪器有限公司安捷伦科技（中国）有限公司默克化工技术（上海）有限公司

近日，由北京市理化分析测试中心承担的“致病菌和环境污染物快速检测方法技术研究”项目在北京通过了专家验收。　　项目组针对食品和环境中常见的沙门菌、单核细胞增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌、肠出血性大肠杆菌等致病菌，将生物学分析方法与生物传感器相结合，建立了分子自马达生物传感器快速检测规范化方法。同时，建立了针对雌激素或类雌激素污染等环境污染物的评价方法，开发了高通量、快速筛选环境内分泌干扰物离体生物测试方法和活体生物分析方法，探讨了吐纳麝香的内分泌干扰效应。

p　　迄今为止 ,我国拥有各类环境监测站约为4000余个 ,环境监测人员达7万多人 ,已成为一 个庞大的体系。根据规范要求 ,各级环境监测站的主要职能就是监测分析环境质量状况和污染物 排放情况 ,因此一般监测站都配备有功能齐全的分析实验室。分析项目包括大气、地表水、污染源等数以百计的项目。一个长期未曾得到重视的问题是这些监测分析过程一般或多或少都会产生废 水、废气、废渣等三废污染物。像绝大多数普通实验室一样 ,监测实验室实际上是一类典型的小型污染源。/pp　　1 监测实验室环境污染特点/pp　　1.1 污染种类全/pp　　环境监测如按监测类别分包括大气及废气监测、降水监测、地表水及废水监测、生物监测、土壤及底泥监测和固体废弃物监测等许多种。项目如按江苏省环境监测中心站建设标准对县级站的要求则超过120余项 ,其中绝大多数属于普通化学分析 ,因此环境监测实验室污染亦和通常的化学实验室相仿。但由于环境监测的对象和方法十分广泛和复杂 ,因而除噪声以外 ,其它的污染物种类全部具备。/pp　　1.1 废水/pp　　环境监测实验室产生的废水包括多余的样品、标准曲线及样品分析残液、失效的贮藏液和洗液、大量洗涤水等。除大气自动监测、噪声监测和放射性污染监测等少数监测项目外 ,几乎所有的常规监测项目都不同程度存在着废水污染问题。这些废水中成分包罗万象 ,包括最常见的有机物、重金属离子和有害微生物等及相对少见的氰化物、苯并芘、各种农药等。/pp　　1.1.2 废气/pp　　环境监测实验室产生的废气包括试剂和样品的挥发物、分析过程中间产物、泄漏的标气载气等。通常实验室中直接产生有毒、有害气体的实验都要求在通风橱内进行 ,这固然是保证室内空气质量、保护分析人员健康安全的有效办法 ,但也直接污染了环境空气。实验室废气包括酸雾、甲醛、 苯系物、各种有机溶剂等常见污染物和汞蒸汽、H2 S、光气等较少遇到的污染物。/pp　　1.1.3 固体废物/pp　　环境监测实验室产生的固体废物包括多余样品、分析产物 (如培养基 )、消耗或破损的实验用品 (如玻璃器皿、纱布 )、残留或失效的化学试剂等。这些固废成分复杂 ,涵盖各类化学、生物污染物 , 尤其是不少过期失效的化学试剂 ,处理稍有不慎 , 很容易导致严重的污染事故。/pp　　2 污染数量少/pp　　环境监测在技术上要求各级监测部门保证具备规定项目的监测能力 ,但实践上各项目之间的工作频率悬殊较大。大多数项目只是零星开展 ,由这些项目带来的实验室污染数量虽少 ,却也带来了管理的难度。值得指出的是 ,非经常性监测项目导致贮备试剂过期、失效情况相对突出 ,多数实验室缺乏有效对策。/pp　　1.3 污染危害大/pp　　环境监测实验室污染种类齐全 ,虽然多数项目产生的污染量较小 ,但仍有一些分析项目问题 较为严重。以水质分析中最常见的项目COD分 析 (重铬酸钾法 )为例 ,在分析含高浓度Clsup-/sup的废水 (大多数印染废水都含Clsup-/sup)时 ,按规范须加入0. 4克HgSOsub4/sub 以排除 Clsup-/sup的干扰。如果不计重复 样、加标样而纯粹以一个水样计算 ,则0. 4克HgSOsub4/sub导致的总汞污染需要用5.4msup3/sup的清水才能稀释至达标。而苏南一个县级站光一年 HgSOsub4/sub的消耗量就可达200克以上。何况COD分析带来的环境污染不仅仅是HgSOsub4/sub一项 ,它使用的其它关键试剂都有类似问题 ,硫酸银、重铬酸钾和硫酸都会造成严重污染。表1列出了含Clsup-/sup废水的COD分析时造成的主要环境污染。/pp　　img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201710/noimg/d0ebe7c2-5cfc-4469-891a-97c425344698.jpg" title="表1.jpg"//pp　　绝大多数使用有机溶剂的分析项目如石油类、挥发酚和阴离子洗涤剂等等最后都有有机溶 剂污染问题。除一部分挥发变成废气、一部分可回收再利用外 ,大多数成为液态污染物。由于通常情况下 ,有机溶剂并不参与反应 ,因此实验室消耗掉的有机溶剂量大致就相当于排放总量。 年复一年 累积排放量十分可观 ,更不用说有些溶剂还是毒性较强的有机物。同样地 ,那些要使用强酸、强碱的分析项目一般就会有强酸、强碱的污染问题。/pp　　在监测分析重金属项目时 ,均存在着分析残液、剩余样品 (有些属于浓度极高的原水、直排水 ) 带来的重金属污染问题。有时 ,一个忙碌的监测实 验室所产生的此类污染并不比一个正常处理废水的小电镀厂来得少 ,甚至种类还要更多些。/pp　　开展生物监测的实验室会产生大量高浓度含 有害微生物 (如大肠杆菌、粪大肠杆菌 )的培养液、培养基 ,如未经适当的灭菌处理而直接外排 ,同样 会造成严重后果。/pp　　4 污染治理少/pp　　环境监测实验室的环境污染长期以来未得到足够的重视 ,因此其污染治理基本上还未有效开展。尽管按化学实验室规范要求 ,实验室应分类配 备多种残液缸 ,但实际操作时多数形同虚设 ,往往 还是往下水道一倒了之。而残液缸满后如何处理 , 也是一个棘手的问题。至于其它形式的污染大都没有得到认真考虑。/pp　　上级管理部门在一定程度上存在着忽视这个问题的情况。无论是各地广泛开展的标准化站建设还是现在逐渐重视的实验室认可、GLP( Good Laboratory Practice)建设 ,多从监测能力和质量管理等方面着手 ,较少有实验室环境管理方面的规范要求 ,致使监测实验室的环境管理既缺乏压力甚而缺乏推动力 ,又缺少必要的技术规范。/pp　　2 监测实验室环境污染的控制途径/pp　　环境监测实验室的污染需要各级监测部门的高度重视和有效解决 ,从而为治理全国数以万计的各类实验室产生的环境污染树立一个典范。但由于监测实验室的环境污染类型众多 ,情况复杂 , 操作起来存在着相当难度 ,因此必须建立全面、系统的治理方案 ,逐步推行 ,力争问题的最终解决。/pp　　2.1 提高认识 ,制定技术规范/pp　　各级监测站需要进一步提高对实验室环境污染问题的认识 ,不能回避 ,听之任之 ,而是应该根据本站监测工作的特点、重点 ,积极探索 ,想方设法减少实验室污染。建议上级监测部门组织力量 , 认真研究监测实验室的污染特点和防治途径 ,提出操作性强、简便实用的技术规范 ,并出台相应的考核要求及办法。最好是融入监测站的标准化建设中去 ,使之成为能力建设的一部分 ,从而有利于贯彻落实各项实验室环境污染的防治措施。/pp　　2.2 建立实验室环境管理体系/pp　　监测站在全面推行监测实验室能力建设、质量管理的同时 ,还要建立完备的实验室环境管理体系。按照 ISO14001环境管理体系的理念和要求 ,全面考察环境监测实验分析的各个方面 ,制定相应的程序文件 ,规范监测实验室环境行为 ,充分贯彻 ISO14001一贯强调的污染预防和持续改进的基本要求 ,力争减小监测分析每一个过程的环 境影响 ,从而不断提升监测实验室管理水平 ,并将环境监测的整体环境影响最小化。表2介绍了环境监测实验室环境管理体系的基本组成。/pp　　2.3 全面推行实验室清洁分析、清洁操作/pp　　环境监测实验室的环境管理工作应严格按环境管理体系的要求 ,从多方面着手 ,将实验室环境 污染综合预防的策略应用于监测分析的每一个过程 ,全面推行清洁分析 ( Clea ner Analysis)和清洁操作 ( Cleaner Opera tion) ,尽最大可能减少实验室污染物的排放量和毒性。下面是一些具体的方法和途径:/pp　　2.3.1 选择污染少的分析方法/pp　　大多数环境监测分析方法都有好几种可供选 择 ,应该充分考虑方法的环境相容性 ,尽可能选择 环境污染少的分析方法。如 COD分析如果采用江苏省推荐的快速烘箱法 ,污染要少得多 ,效率却 没有降低。一般来说 ,采用传感器、色谱仪等现代仪器分析常比经典方法污染更少。/pp　　2.3.2 选择有效的三废处理方式/pp　　监测实验室产生的三废应按分类放置、分质处理的原则 ,尽量利用本地现有的环保治理资源来处理 ,如有害固废可由固废处理中心焚烧处理 , 多数废水可由附近废水性质相同并建有完善设施的工厂处理。有条件的实验室也可按成熟的工艺自行解决 ,这方面已有许多文献报道 。/pp style="text-align: center "　img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201710/noimg/464d50d9-e6b0-4afc-b02f-694a38f30337.jpg" title="表2.jpg"/　/pp　　2.3.3 成立试剂调度网络/pp　　过期、失效的化学试剂的处理是世界性的难题 ,可以仿照美国的作法 ,成立区域性试剂调度 网 ,选择一部分危害大 ,用量少 ,易失效的试剂进入网络 ,实行实验室间资源共享 ,尽量避免大批化学试剂失效。/pp　　2.3.4 加强地区监测中心的功能/pp　　现行的管理体制使每个四级监测站都做到了小而全 ,既浪费了资源 ,又不利于保证质量。应发挥地区监测中心的作用 ,集中部分项目的监测能力 ,从而相对降低实验室污染物的排放。/pp　　2.3.5 一些行之有效的清洁分析、清洁操作行为实例/pp　　˙ 在满足分析要求的情况下 ,适当降低采样量 /pp　　˙ 不要购买暂时用不上的试剂 尽量使用要到期的试剂 /pp　　˙ 尽可能使用仪器分析从而减少试剂用量和采样量 /pp　　˙ 尽量利用可回收的试剂 /pp　　˙ 将处理或消除危险废物作为实验分析的最后一步 /pp　　˙ 应使用可降解的无磷洗涤剂 /pp　　˙ 使用酒精温度计从而避免水银温度计可能带来的汞污染。/p