利用基于SBSE的新型被动采样技术快速检测大气中POPs的分析方法学及应用研究

The classical methods for air sampling, including active sampling and passive sampling, all need complicated and time-consuming sample preparation before analysis. Stir bar sorptive extraction (SBSE) is a novel solventless technique for the sorptive extraction, when combined with thermal desorption - gas chromatography - mass spectrometry (TD-GC/MS), this new technique enables fast and direct analysis without any pretreatment,and therefore has broad prospects for its application. In this project, polydimethylsiloxane (PDMS) - coated stir bar is used as the passive sampler for air, and the TG-GC/MS is applied to the simultaneous determination of four persistent organic pollutants (POPs) including organochlorine pesticides (OCPs), polychlorinated biphenyls (PCBs), polybromodiphenyl ethers (PBDEs) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). A novel and complete passive sampling and assay technique for the monitoring of OCPs、PCBs、PBDEs、PAHs in air is developed by the separation of the four POPs, the calculation of equilibrium time and the calibration of passive sampling velocity of each kind of POPs. The new technique is used to determine the four POPs in the air of Beijing, and the concentration and distribution of the pollutants is studied, and the inhalation risk assessment is also performed.

传统的主动和被动大气采样法，都需要经过繁琐、耗时的样品前处理，才能对样品进行分析。搅拌子吸附萃取(SBSE)是一种新型的无溶剂萃取技术，其与热脱附-气相色谱/质谱(TD-GC/MS)相结合，可以直接对样品进行快速检测，无需进行前处理，是一项具有广泛应用前景的新技术。项目拟用涂有PDMS吸附剂的搅拌子作为大气被动采样器，用TG-GC/MS法同时分析大气中的有机氯农药(OCPs)、多氯联苯(PCBs)、多溴联苯醚(PBDEs)和多环芳烃(PAHs)四类持久性有机污染物(POPs)。通过建立四类POPs的分离检测方法、确认吸附剂对POPs的吸附平衡时间、校正四类POPs的大气被动采样速率，建立一套全新、完整的大气中OCPs、PCBs、PBDEs、PAHs的被动采样-快速分析方法。将该方法用于北京大气中POPs的分析，揭示其浓度水平和分布特征，初步评估人体呼吸暴露风险。

本项目建立了搅拌子吸附-热脱附-气相色谱/质谱法（SBSE-TD-GC/MS）同时分析大气中33种PCBs和23种OCPs的方法，完善了已建立的16种EPA优先控制的PAHs的分析方法。通过优化程序升温条件、监测离子、检测器电压、脱附温度、脱附时间、冷阱温度等参数，提高化合物的响应强度并使其有效分离。PCBs、OCPs、PAHs的5点标准曲线的相关系数R>0.99；三种物质的检出限分别为0.08–2.3 pg，0.68–5.8 pg，0.06–3.0 pg；回收率为38–121%，40–132%，44–135%；日内精密度为0.50–35%，2.0–30%，0.90–7.0%；日间精密度为3.0–30%，1.2–21%，2.0–17%；三种物质的一次、二次脱附残留分别为0.2–6.3%、0，0–6.2%、0–0.3%，0.34–23%、0.10–9.0%。通过标准溶液暴露实验，得到搅拌子吸附层聚二甲基硅氧烷（PDMS）对污染物的吸附平衡时间。大部分PCB、OCP、PAH单体的吸附平衡时间分别为24、96、48小时。用PDMS搅拌子作被动大气采样器分析了北京冬夏季大气、地下停车场大气中的PCBs、OCPs、PAHs，跟踪了人体在汽车驾驶、吸烟、电线焚烧过程中暴露污染物的情况。PAH单体全部检出，PCBs和OCPs部分单体检出。14种PAH单体冬季含量高于夏季。PCB-28夏季含量是冬季的2–3倍。汽车驾驶过程中，车外暴露PCBs和PAHs浓度远高于车内。电线焚烧使空气中的PCB-1、PCB-3浓度分别升高6和56倍。被动吸烟者携带的样品中检测出的9种PAH单体浓度是主动吸烟者的1.05–7.7倍。