稠环化合物（多环有机化合物）

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更新时间：2022-11-08

稠环化合物

多环有机化合物

稠环芳烃，又名多环芳烃是一种从轻质石油中析出的黄色片状或针状结晶，有淡绿色荧光。在工业上无生产和使用价值，一般只作为生产过程中形成的副产物随废气排放。

中文名

稠环化合物

外文名

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs

别名

稠核化合物

举例

萘、蒽醌、茜素

分子式

C22H12

熔点

162.5～164℃

溶解性

不溶于水

物质常数

国标编号----CAS号193-39-5

中文名称茚并[1，2，3-cd]芘

英文名称Indeno[1,2,3-cd]Pyrene；InP

别名多环芳烃(PAH)；稠环芳烃

分子量276蒸汽压

表面活性剂可增加其水中溶解度，在橄榄油中的溶解度为0.6mg/2ml

密度稳定性

危险标记

环境影响

毒性毒理

人们对环境中多环芳烃的毒性的全面研究还比较少。在环境中很少遇到单一的多环芳烃(PAH)，而PAH混合物中可能发生很多相互作用。PAH化合物中有不少是致癌物质，但并非直接致癌物，必须经细胞微粒中的混合功能氧化酶激活后才具有致癌性。第一步为氧化和羟化作用，产生的环氧化物或酚类可能再以解毒反应生成葡萄糖苷、硫酸盐或谷胱甘肽结合物，但某些环氧化物可能代谢成二氢二醇，它依次通过结合而生成可溶性的解毒产物或氧化成二醇-环氧化物，这后一类化合物被认为是引起癌症的终致癌物。PAH的化学结构与致癌活性有关，分子结构的改变，常引起致癌活性显著变化。在苯环骈合类的多环芳烃中有致癌活性的只是4至6环的环芳烃中的一部分。茚并[1，2，3-cd]芘的相对致癌性较弱。

代谢、降解

PAH具有高度的脂溶性，易于经哺乳动物的内脏和肺吸收，能迅速地从血液和肝脏中被清除，并广泛分布于各种组织中，特别倾向于分布在体脂中。虽然PAG有高度的脂溶性，但是在动物或人的脂肪中几乎无生物蓄积作用的倾向，主要因为PAH能迅速和广泛地被代谢，代谢产物主要以水溶性化合物从尿和粪中排泄。在环境大气和水体中的PAH受到足够能量的阳光中紫外线的照射时会发生光解作用，土壤中的某些微生物可以使PAH降解，但分子量较大的茚并[1，2，3-cd]芘的光解、水解和生物降解是很微弱的。

迁移、转化

环境中的PAH主要来源于煤和石油的燃烧，也可来自垃圾焚烧或森林大火。其生成量同燃烧设备和燃烧温度等因素有关，如大型锅炉生成量很低，家用煤炉生成量很高。柴油和汽油机的排气中，以及炼油厂、煤焦油加工厂和沥青加工厂等排出的废气和废水中都含有PAH。PAH还存在于熏制的食物和香烟烟雾中。PAH大多吸附在大气和水中的微小颗粒物上，大气中的PAH为通过沉降和降水而污染土壤和地面水，研究表明，除了工业排污外，大气降水是径流排水中PAH的主要来源。由于PAH的水中溶解度低和亲脂性较强，因此该类化合物易于从水中分配到沉积物、有机质及生物体内，其结果使水中PAH的浓度较低，而在沉积物中残留浓度较高。

监测方法

GB/T28189-2011《纺织品多环芳烃的检测》（现行）

GB/T29493.4-2013《纺织染整助剂中有害物质的测定第4部分：稠环芳烃化合物》（未实施）

GB/T7363-1987《石蜡中稠环芳烃试验法》（现行）

气相色谱法《空气中有害物质的测定方法》(第二版)，杭士平编

气相色谱法《固体废弃物试验分析评价手册》中国环境监测总站等译

HJ805-2016《土壤和沉积物、多环芳烃的测定、气相色谱-质谱法》

HJ784-2016《土壤和沉积物、多环芳烃的测定、高效液相色谱法》

HJ647-2013《环境空气和废气、气相和颗粒物中多环芳烃的测定、高效液相色谱法》

HJ646-2013《环境空气和废气、气相和颗粒物中多环芳烃的测定、气相色谱-质谱法》

环境标准

欧洲共同体(1975)饮用水 0.0001mg/L(PAH)

应急处理

处置：由于PAH与悬浮固体紧密结合，所以可以通过采用水处理措施降低浊度来保证PAH含量降至最低水平。

预防措施：由于PAH污染人类环境的范围很广，产生污染的具体原因很多，所以预防措施涉及的工艺操作过程，废水废气的综合利用和处理，自来水的净化和消毒，改进汽油燃烧过程，改良食品烟熏剂，提供间接烘烤，养成个人卫生习惯(不吸烟或少吸烟)等。

中草药降低卷烟烟气中稠环芳烃的研究

前言

稠环芳烃PAH是卷烟烟气中的一类化合物，其中许多物质已经被证实在吸烟致癌中起着主要作用，如苯并[a]芘等[1,2,3]。从70年代起烟草科学家就在孜孜不倦地寻求降低烟草中稠环芳烃的方法，如在烟丝中加入ZnO晶体和硝酸盐降低卷烟烟气中的稠环芳烃[4,5]。80年代通过在滤嘴丝束加入活性炭来吸附卷烟烟气中的稠环芳烃[6,7]。中草药的研究和应用在中国有着悠久的历史和丰富的经验，本研究目的之一是利用中草药降低卷烟烟气中的稠环芳烃。

为此建立一个可靠、简便、高回收率的卷烟烟气中稠环芳烃分析方法也是本研究的目的之一。五十年代起即有文献报道，通过对卷烟烟气进行提取纯化富集后，用GC-FID、HPLC或GC-MS检测[8,9,10]。但上述文献中报道的分析方法的前处理步骤大部分相当繁琐，而且包含多次的溶液萃取和加热浓缩，这势必引入溶剂污染并造成样品的损失，从而使测定的干扰增加，回收率降低，并导致偏差的增大。本研究用二次柱层析对样品进行分离和纯化，用GC-MS进行定性和定量分析。

原理

卷烟烟气中稠环芳烃形成有很多途径，其中最主要的就是烟草中各种有机物热裂解产生含不同碳数的自由基，由这些自由基参与稠环芳烃的形成。另一主要途径是通过烟草中已经存在的骨架结构化合物形成的，如甾族类化合物。其他如支链的环化也可以形成稠环芳烃。由于稠环芳烃的形成的途径的不同，所以仅通过催化剂的方式解决所有途径可能产生的稠环烃是不够的。

从结构上看，稠环芳烃及其在形成过程中的中间产物都具有共轭不饱和结构，一般有能产生荧光现象的特征。通过荧光实验发现，中草药中的某些有效成分能够降低甚至淬灭其荧光强度。这说明中草药中的有效成分能够消除稠环芳烃及其中间产物中的共轭双键，从而起到降低卷烟烟气中的稠环芳烃的作用。

实验

3．1卷烟的制作

通过荧光实验筛选出两种不同的中草药1和2，分别将两种不同中草药粉碎，在80-90℃条件下，60%酒精提取，提取液作为料液和烟丝混合，制作成卷烟。

3．2卷烟烟气中PAH的检测

3．2．1 实验器材和试剂

吸烟机：RM-200型，Borgwaldt公司

GC-MS联用仪：HP-6890，HP公司

旋转蒸发仪

超声波发生器

层析柱，内径1cm，长60cm，玻璃层析柱带有聚四氟乙烯塞

二氯甲烷：HPLC级

正己烷：HPLC级

甲苯：HPLC级

硅胶：Merk公司

3．2．2实验部分

3．2．2．1 用RM-200型吸烟机在标准条件下收集40支卷烟的主流烟气。

3．2．2．2用二氯甲烷超声波提取样品

3．2．2．3分离纯化

提取液用通过两次快速柱层析分离。硅胶柱高3cm，在氮气加压下过柱，流速2～3ml/min。第一次柱层析：用50ml甲苯/正己烷（体积比2：1）混合液淋洗，收集全部洗脱液。第二次柱层析：用30m1正己烷淋洗，洗脱液舍弃。再用35ml甲苯/正己烷（体积比2:1）混合液淋洗，前20ml洗脱液舍弃。收集剩余的洗脱液。用六甲基苯作内标。

3．2．3 GC/MS分析

色谱柱为HP19091B-105型，50m×200μm×0.33μm常规毛细管柱。程序升温为80℃恒温3分钟，以8℃/min升温至200℃，恒温2分钟，以6℃/min升温至280℃，恒温30分钟。

表1 中草药样品及其参比样品中稠环芳烃量检测结果进样口温度为300℃，进样量1μl，采用不分流进样。

质谱检测器采用电子轰击离子源（EI），色谱和质谱的接口（AUX）温度为290℃。

4中草药卷烟中稠环芳烃定量结果和讨论

4．1表1中数据可以明显发现两种不同的中草药液对于降低卷烟烟气中的稠环芳烃具有一定的效果，平均降低率在20%左右，降低率最大可达近40%。

4．2 本方法回收率较高，荧蒽（FW202）96.10%，屈（FW228）98.22%，苯并[e]芘（FW252）85.26%。第一次柱层析消除了样品中大量难溶焦油对稠环芳烃的吸附和包夹，然后进行第二次柱层析，分离出稠环芳烃组分，显著提高了稠环芳烃的回收率并减少了其他组分对它的干扰。

4．3本方法检测极限低。用GC/MS的独特的分离和定性能力，只需要一次进样即可以对卷烟烟气中多种稠环芳烃同时进行定性和定量。由于烟气中成分复杂，采用选择离子质谱进行稠环芳烃定量，检测限优于4ng。

4．4采用内标法进行定量，消除了进样误差和仪器灵敏度波动带来的影响，保证了定量结果的准确性。本方法稠环芳烃的相对标准偏差小于10%，远较气相色谱定量分析允许的相对偏差小。

4．5在0.4-160ng范围内，峰面积与进样量保持着良好的线性关系，相关系数达0.999。按照40支卷烟采样量，定容体积200μ1计算，每支卷烟的稠环芳烃检测范围为2-800ng。

本研究只是对如何利用中国传统中草药降低卷烟烟气中的稠环芳烃作了初步的探索。随着人们对吸烟与健康认识的逐步提高，中草药将会越来越受到烟草界人士的重视，相信它在烟草工业上将有广阔的应用前景。

参考文献