輪胎中多環芳烴檢測新技術

徐五通++王輝++張偉++王燕++李寧++劉俊強

摘 要：多環芳烴檢測是一種新型的檢測技術，其在輪胎檢測中發揮著非常重要的作用，通過對輪胎進行本文簡述了多環芳烴的定義、危害，詳細介紹了目前檢測多環芳烴新方法的研究進展，例如：化學電離源質譜法、快速氣相色譜法、超高速液相色譜法、全二維氣相色譜法和全二維液相色譜法等，為開展多環芳烴檢測提供了參考。

關鍵詞：多環芳烴；檢測；方法

分子中含有多個苯環的烴類化合物稱作多環芳烴（ Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，簡稱PAHs）。PAHs是一類有較強惰性的碳氫化合物，比較穩定，廣泛地存在于環境當中，它們發生反應時，保留它們的共軛環狀體系，通過親電敬代反應，形成衍生物，有很強的吸附性，能夠吸附在各種載體上。多環芳烴具有較高的脂溶性，容易導致突變、畸形和致癌，長時間保留在生物體內，難以降解，嚴重危害自然生態環境和人類健康，并且多環芳烴廣泛存在于染料、防銹油、潤滑油、塑膠、橡膠、石油產品等。近年來，世界輪胎市場競爭日益激烈，我國輪胎出口貿易形勢更加嚴峻。歐盟頒布的多環芳烴檢測指令以及相關限制、授權和評估法規，對輪胎多環芳烴含量做出了明確規定，因此我國應高度重視輪胎多環芳烴檢測技術，深入開展輪胎中多環芳烴的檢測方法研究，對于推動我國輪胎行業發展具有非常重要的現實意義。

1 常見多環芳烴檢測方法比較

多環芳烴檢測技術主要采用HPLC-UV/FL、GC-MS和GC-MS等檢測方法。在實際應用中，氣相色譜檢測技術具有較高的靈敏度、分辨度和選擇性，在使用質譜檢測器過程中，呈現出較小的碎片離子和較大離子峰，這種檢測方法具有較高的穩定性和靈敏度，可以更加的定性分析，檢測出輪胎多環芳烴含量。同時，液相色譜檢測技術也是一種重要的檢測技術，和氣相色譜相比，其可更加準確的檢測輪胎中多環芳烴的含量，由于多環芳烴具有低揮發性，利用液相色譜檢測技術，可將多環芳烴中的異構體分子有效分離出來，因此在液相色譜檢測技術在凈化有機物樣品、分離母體化合物等方面有著重要優勢。

2 輪胎多環芳烴檢測技術

2.1 化學電離源質譜檢測技術

根據歐盟多環芳烴含量檢測標準，輪胎多環芳烴檢測技術應具有較高的準確性，可定性分析輪胎多環芳烴含量，化學電離源質譜檢測是一種國際上比較認可的檢測技術，根據多環芳烴檢測標準方法，通過電子轟擊離子源。當前，多環芳烴同分異構體檢測多采用化學電離源進行檢測，相關標準中指出，使用化學電離源檢測多環芳烴同分異構體，通過兩組C39H12和C30H13的對照結果，科學評價多環芳烴異構體，準確預測輪胎多環芳烴含量。同時，還可應用MS-GC測定多環芳烴的異構體，檢測結果表明，和NH3相比，使用二甲醚作為輪胎多環芳烴檢測的反應氣，其分離效果更加明顯。

2.2 氣相色譜檢測技術

快速氣相色譜檢測技術，是一種分析速度較快的檢測方法，最主要的優勢是采用這種檢測方法，可在很短的時間里獲得輪胎多環芳烴的含量檢測報告和樣品信息，在實際應用中，快速氣相色譜檢測主要利用微型柱，這種微型柱膜厚0.1μm、管徑0.1mm、苯基5%，作為一種重要的分離樁，在檢測輪胎多環芳烴時，比普通檢測柱可縮短55%以上的時間，并且檢測結果準確度較高，多環芳烴檢測效果較好。

2.3 超高速液相色譜檢測技術

超高速液相色譜檢測技術和快速氣相色譜檢測技術的工作原理是類似的，超高速液相色譜檢測技術利用柱壓超過450bar的高壓泵和細顆粒填料，填料粒徑應小于3μm，超高速液相色譜檢測技術具有較高的分辨率、檢測速度等優點，在不同環境中具有良好的適應性，因此獲得快速發展。但是這種檢測技術對于檢測設備的精度要求較高，受到硬件設備的限制，無法大規模使用。對輪胎采用超高速液相色譜檢測技術，使用3.2×40 mm的C20色譜柱和1.8μm細粒徑，可在五分鐘內檢測出輪胎的多種代謝物和BaP，并且采用APCI化學源進行輪胎多環芳烴液相色譜檢測，檢測限能可達0.25 ng/μL。

2.4 全二維氣相色譜檢測方法

全二維氣相色譜檢測技術采用串聯方式將分離機理相互獨立、各不相同的兩個色譜柱合成一個二維氣相色譜，調制器設置在兩個色譜柱之間，通過調制器發揮傳送、捕集的作用，采用全二維氣相色譜檢測技術測定輪胎多環芳烴含量，第一維氣相色譜分離柱采用20m×0.20mm×0.20μm二苯基聚硅氧烷，作為一個檢測常規柱，第二位氣相色譜分離柱采用2m×0.3mm×0.3μm二甲基聚硅氧烷。利用全二維氣相色譜檢測技術和超臨界流體檢測輪胎的多環芳烴含量，和普通的氣質檢測、氣相檢測方法相比，全二維氣相色譜檢測技術的準確性較高。從輪胎多環芳烴含量定量角度來分析，由于各種檢測技術的分辨率不同，例如，使用GC-FID檢測輪胎多環芳烴含量，這種檢測方法比全二維氣相色譜檢測技術的測定值更高，這主要是由于某些共萃物對于色譜檢測有干擾影響，全二維氣相色譜檢測具有更強的分離性能。

2.5 全二維液相色譜檢測技術

全二維液相色譜檢測技術和全二維氣相色譜檢測技術是相對的，這種檢測技術實際操作比較復雜，對于實驗設備的要求較高，系統峰、轉移體積和溶劑轉換也具有更高標準，在很大程度上限制了全二維液相色譜檢測技術的發展。全二維液相色譜檢測技術基于標準切換模式，利用一維分離系統，采用的兩個色譜柱具有完全不同的分離機理。在實際檢測過程中，選擇合適的相體系是全二維液相色譜檢測分離的關鍵，通過設計RPLC二維聯用系統，第一維利用垂直整體柱，第二維利用常桂柱，可對輪胎多環芳烴快速分離，通過聯用系統分析輪胎多環芳烴含量，將三通接入第一維柱，使用純水稀釋，利用第二維柱頭進行輪胎多環芳烴富集，降低洗脫強度，避免色譜帶的無效擴散。

3 結束語

近年來，我國檢測技術和現代化檢測儀器設備快速發展，質譜技術、氣相色譜和高效液相色譜技術在輪胎多環芳烴檢測中的應用取得了顯著的成就。為了進一步提高我國輪胎的國際市場競爭力，必須高度重視輪胎多環芳烴檢測，結合國際上輪胎多環芳烴含量檢測標準，采用科學合理的檢測方法，特別是二維液相色譜檢測和二維氣相色譜檢測，充分發揮其高靈敏度、選擇性和分辨率的優勢，推動輪胎多環芳烴檢測技術快速發展。

參考文獻：

[1] Agency for Toxic Substances and Drug Registry， WashingtonDC， Toxicological profile for polycyclic aromatic hydrocarbons （ PAHs） ， 1995. 458.endprint