多环芳烃的性质及其危害

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1、http://www.paper.edu.cn多环芳烃的性质及其危害申松梅，曹先仲，宋艳辉，连小英长安大学环境科学与工程学院，西安（710054）E-mail：shensm45@163.com摘要：多环芳烃（PAH）是广泛分布于环境中的一类重要的有机污染物。本文分别用分子碎片贡献法和分子连接性指数法对35中多环芳烃化合物的正辛醇－水分配系数和水溶解度进行了估算，并与实验值进行了对比。在此基础上又对多环芳烃在环境中的分布和危害做了初步的分析。关键词：多环芳烃（PAH）；正辛醇－水分配系数；水溶解度；危害中图分类号：X1311．概述多环芳烃（Polyc

2、yclicAromaticHydrocarbons，PAHs）是指两个以上苯环以稠环形式相连的化合物，是目前环境中普遍存在的污染物质。此类化合物对生物及人类的毒害主要是参与机体的代谢作用，具有致癌、致畸、致突变和生物难降解的特性。多环芳烃按照芳环的连[1]接方式可分为两类：第一类为稠环芳烃，即相邻的苯环至少有2个共用碳原子的多环芳烃，其性质介于苯和烯烃之间，如萘、蒽、菲、丁省、苯并[a]芘等；第二类是苯环直接通过单键联合，或通过一个或几个碳原子连接的碳氢化合物，称为孤立多环芳烃，如联苯、1,2-二苯基乙烷等。2．理化参数及理化性质正辛醇－水分配系数

3、和水溶解度是描述有机化合物环境行为的重要参数，其测定方法主要有摇瓶法、产生柱法、反相高效液相色谱法等。由于多环芳烃难溶于水、易溶于有机溶剂，因此直接测定有一定的困难。相比之下，各种根据分子结构对其理化参数进行估算的方法则简单易行，且精度也较高。对其理化参数进行估算的方法主要有基团贡献法、分子连接性指数法、定量关联法、液相保留时间法等。本文用基团贡献法中的分子碎片法来估算正辛醇－水分配系数，用分子连接性指数法估算水溶解度。在正辛醇－水体系中，可以通过Π常数的加和来近似的求得氢原子的憎水性，Hansch和[2]Leo于1979年提出如下模型：nmlgK

4、aow=+∑∑nnfbmFm11式中，an是n类结构碎片在分子中出现的次数，fn是该类结构的碎片常数值；bm是m型结构因子在分子中出现的次数，Fm是m型结构对lgKow的贡献。这就是分子碎片法的数学模型。Nagamann等人的提出用分子连接性指数和极化率作为参数来估算其水溶解度，王连生[3]等综合研究了数百种有机化合物后，提出了分子连接性指数的数学模型：00vlgSX=+−2.2091.6531.312X+Φ1.00-1-http://www.paper.edu.cn式中：S－化合物在水中的溶解度；0X－该化合物的零级连接性指数；0vX－该化合物的

5、零级价键连接性指数；Φ－极化率，Φ＝﹣0.663(Cl原子数)﹣0.361(H原子数)﹣0.767(双键数)[4]35种PAHs正辛醇－水分配系数和溶解度的实验值于估算值见表1，由表中的结果可以看出，各组的估算值都非常接近于实验值，因而可以用这种方法来估算其他PAHs的正辛醇－水分配系数和溶解度。3．PAHs在环境中的分布与危害3.1PAHs的分布目前已知的PAHs约有200多种，它们广泛存在于人类生活的自然环境如大气、水体、土[5]壤中。据研究，我国主要城市的大气中BaP的含量较高，北京、天津、上海、太原、抚顺333等城市工业区大气中BaP的含量

6、分别高达11.45µg/1000m、29.3µg/1000m、5.8µg/1000m、3336.7µg/1000m、10.63µg/1000m，而伦敦、洛杉矶、米兰、汉堡、马德里、大阪等国外一些3工业城市大气中BaP的含量则高达数百µg/1000m。[6]我国主要河流中也都不同程度地受到PAHs的污染。王平等的研究表明，在黄河兰州段中，16种优先控制的PAHs均有检出，总PAHs浓度范围分别为：水中，2920～6680ngPL；[7]表层沉积物中，960～2940ng/g（干重）；悬浮物中，4145～29090ng/g（干重）。杨敏等测定了辽河干流

7、15个沉积物样品中16种EPA优先控制PAHs的含量，结果表明：辽河沉积物中总PAHs含量介于2718～1479ng/g，平均值为28515ng/g，其中蒽、菲、芴含量较高。文峰[8]等对岷江成都段7个断面3个水期21个样品的研究表明，水中16种PAHs检出率为50.9%。其中萘检出率最高，达到100%；芴和菲检出率均大于66%；检出率大于30%的化合物有9种。土壤中PAHs的污染也不容忽视。据研究，希腊农业土壤中的PAH含量为38~2244[9]µg/kg，平均707µg/kg；韩国山地土壤PAH含量范围23.3~2834µg/kg，平均含量27

8、0µg/kg，[10]稻田土壤含量38.3~1057µg/kg，平均含量209µg/kg；爱沙尼亚乡村土壤中PAHs含量2