摘要：综述了新污染物的种类、不同环境介质中的污染水平及检测方法。现有研究表明,这些新污染物在水体、土壤和沉积物等介质中均有检出。探讨了不同检测方法的优缺点,指出固相萃取技术与液相色谱串联质谱技术是主要的样品前处理技术和检测方法,并提出未来的研究仍需开发出更加准确、高效的检测方法。
关键词：新污染物;污染水平;检测方法
本文对环境中全氟化合物、内分泌干扰物和抗生素的污染水平及检测方法进行阐述,系统比较不同基质中前处理技术和检测方法的优缺点,可为今后的研究提供方法参考和借鉴。
1环境中新污染物的种类
1.1全氟化合物
全氟化合物是指化合物分子中与碳原子链接的氢原子全部被氟原子所取代的一类新型有机化合物,主要包括全氟羧酸类、全氟磺酸类、全氟磺酰胺类、全氟辛酸类和全氟调聚醇类等。由于全氟化合物能够经受强的紫外光照、加热、化学作用和微生物的作用,并且很难降解,因此具有很强的可迁移性、环境持久性和生物累积性[1]。又因全氟化合物比一般的碳氢化合物更具有高化学稳定性和优良的疏水疏油性,因此广泛应用于工业和生活用品中。环境中全氟化合物可以通过饮食、饮水或灰尘进入人体[2],对免疫[3]、神经[4]、生殖[5]和内分泌[6]等造成不同程度的影响。
1.2内分泌干扰物
1.3抗生素
抗生素是指能对微生物起生长抑制或杀灭作用的一大类天然次级代谢物或合成化合物[12-13],主要包括喹诺酮类、磺胺类、四环素类和氯霉素类等。大量使用抗生素会导致细菌产生耐药性,耐药性菌株可通过各种途径感染人体[14],抗生素残留也会造成人和动物体内肠道菌群的微生态改变,增加条件性致病菌感染的风险。
2不同环境介质中新污染物污染现状
大量研究显示,地表水、土壤和沉积物均存在不同程度的新污染物污染,全氟化合物主要以全氟羧酸类、全氟磺酸类有检出,内分泌干扰物中双酚A、壬基酚的检出率高,而抗生素主要以氟喹诺酮类、磺胺类和四环素类为主。表1综述了国内不同环境介质中检测到的新污染物种类及浓度。
表1国内不同环境介质中检测到的新污染物种类及浓度Table1TypesandconcentrationsofemergingpollutantsindifferentenvironmentalmediainChina
注:“ND”表示未检出。
3环境中新污染物的检测方法
3.1样品前处理技术
有效的样品前处理技术可以提高在复杂基质分析中的灵敏度、重现性和准确性,由于新污染物在环境中的含量很低,因此简单、高效、快速的样品前处理方法成为新污染物快速测定的研究重点。本文对近几年的前处理方法进行了总结:水样品的净化富集方法主要采用的是液液萃取法、固相萃取法和固相微萃取法;固体样品的提取主要包括超声萃取法、加速溶剂萃取法和QuEChERS法。表2列出了不同前处理技术在新污染物检测中的应用。
表2不同前处理技术在新污染物检测中的应用Table2Applicationofdifferentpretreatmenttechnologiesinthedetectionofemergingpollutants
3.2样品检测技术
3.2.1液相色谱检测技术高效液相色谱法是常用的分析新污染物的方法,一般采用的检测器有紫外检测器、二极管阵列检测器和荧光检测器等,具有灵敏、准确、分离效能高、分析速度快和应用范围广等特点[37],但会根据检测器的不同而制约了测定的条件,也会出现假阳性等问题。华永有等[38]建立了用ENVITM-18SPE柱浓缩净化,超高效液相色谱-荧光检测法来同时测定水中双酚类和烷基酚类化合物,结果显示7种化合物检出限为0.002～0.006μg/L,平均回收率为76.3%～101.2%,结果准确、简便快速和易于推广。刘潇雅等[39]采用液相色谱-紫外检测法测定红壤中不同抗生素包括3种磺胺类抗生素和2种四环素类抗生素,结果表明,磺胺类抗生素的回收率范围在67.31%～85.58%,四环素类抗生素的回收率范围在20.81%～59.33%。
3.2.3气相色谱串联质谱技术气相色谱串联质谱法适用性好,准确度高,能够针对多组分的痕量目标成分进行有效检测,被广泛应用于水体、土壤、气体和固体废物等样品分析,是环境检测领域普遍应用的一种检测方法,但分析前需进行衍生化,易导致目标组分流失。廖涛等[43]优化了固相萃取和衍生化条件,建立了固相萃取-气质联用法同时测定水体中9种环境雌激素。Ayala-Cabrera等[34]采用固相微萃取,使用DVB/CAR/PDMS萃取头萃取样品,经气相色谱-高分辨质谱测定水中12种全氟烷基和多氟烷基物质。
酶联免疫法是将特异的抗原-抗体免疫学反应和酶学催化反应相结合,以酶促反应的放大作用来显示初级免疫反应,通过显色来确定被测物含量的方法,具有灵敏度高、成本较低、不需要昂贵的仪器设备等优点,但也存在分析步骤多、操作繁琐。贾文哲等[46]研究了基于间接竞争酶联免疫分析技术对雌二醇、壬基酚的同时检测方法,雌二醇和壬基酚的检测限分别为3.18,24.78μg/L,所有样品的变异系数和回收率分别在2%～14%和85%～116%之间。
毛细管电泳法具有分离效率高、分析速度快、成本低等优点,但其灵敏度不高、重复性较差。杨士萱[48]探究了富集技术结合毛细管电泳对自来水、湖水和海水中的磺胺类抗生素检测,结果表明该方法具有线性好、回收率高、精密度好、成本低等优点,适用于复杂基质中磺胺类药物的痕量测定。
4结束语
研究表明,全氟化合物、内分泌干扰物和抗生素在水体、土壤和沉积物等介质中均有检出,对人类健康及生态环境都存在着潜在威胁。目前国内外对这些新污染物的前处理技术主要集中于基于固相萃取技术发展的萃取技术,检测分析方面主要以液相色谱串联质谱联用技术和气相色谱串联质谱联用技术为主,尽管此类方法灵敏度高、检出限低、重复性好,但由于环境基质复杂,前处理过程繁琐,提高前处理效率和仪器灵敏度显得尤为重要。因此,优化一种快速的前处理方法和准确、灵敏的检测方法具有急迫性和重要性,是未来重点研究的内容。