轮胎中多环芳烃检测新技术

徐五通++王辉++张伟++王燕++李宁++刘俊强

摘 要：多环芳烃检测是一种新型的检测技术，其在轮胎检测中发挥着非常重要的作用，通过对轮胎进行本文简述了多环芳烃的定义、危害，详细介绍了目前检测多环芳烃新方法的研究进展，例如：化学电离源质谱法、快速气相色谱法、超高速液相色谱法、全二维气相色谱法和全二维液相色谱法等，为开展多环芳烃检测提供了参考。

关键词：多环芳烃；检测；方法

分子中含有多个苯环的烃类化合物称作多环芳烃（ Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，简称PAHs）。PAHs是一类有较强惰性的碳氢化合物，比较稳定，广泛地存在于环境当中，它们发生反应时，保留它们的共轭环状体系，通过亲电敬代反应，形成衍生物，有很强的吸附性，能够吸附在各种载体上。多环芳烃具有较高的脂溶性，容易导致突变、畸形和致癌，长时间保留在生物体内，难以降解，严重危害自然生态环境和人类健康，并且多环芳烃广泛存在于染料、防锈油、润滑油、塑胶、橡胶、石油产品等。近年来，世界轮胎市场竞争日益激烈，我国轮胎出口贸易形势更加严峻。欧盟颁布的多环芳烃检测指令以及相关限制、授权和评估法规，对轮胎多环芳烃含量做出了明确规定，因此我国应高度重视轮胎多环芳烃检测技术，深入开展轮胎中多环芳烃的检测方法研究，对于推动我国轮胎行业发展具有非常重要的现实意义。

1 常见多环芳烃检测方法比较

多环芳烃检测技术主要采用HPLC-UV/FL、GC-MS和GC-MS等检测方法。在实际应用中，气相色谱检测技术具有较高的灵敏度、分辨度和选择性，在使用质谱检测器过程中，呈现出较小的碎片离子和较大离子峰，这种检测方法具有较高的稳定性和灵敏度，可以更加的定性分析，检测出轮胎多环芳烃含量。同时，液相色谱检测技术也是一种重要的检测技术，和气相色谱相比，其可更加准确的检测轮胎中多环芳烃的含量，由于多环芳烃具有低挥发性，利用液相色谱检测技术，可将多环芳烃中的异构体分子有效分离出来，因此在液相色谱检测技术在净化有机物样品、分离母体化合物等方面有着重要优势。

2 轮胎多环芳烃检测技术

2.1 化学电离源质谱检测技术

根据欧盟多环芳烃含量检测标准，轮胎多环芳烃检测技术应具有较高的准确性，可定性分析轮胎多环芳烃含量，化学电离源质谱检测是一种国际上比较认可的检测技术，根据多环芳烃检测标准方法，通过电子轰击离子源。当前，多环芳烃同分异构体检测多采用化学电离源进行检测，相关标准中指出，使用化学电离源检测多环芳烃同分异构体，通过两组C39H12和C30H13的对照结果，科学评价多环芳烃异构体，准确预测轮胎多环芳烃含量。同时，还可应用MS-GC测定多环芳烃的异构体，检测结果表明，和NH3相比，使用二甲醚作为轮胎多环芳烃检测的反应气，其分离效果更加明显。

2.2 气相色谱检测技术

快速气相色谱检测技术，是一种分析速度较快的检测方法，最主要的优势是采用这种检测方法，可在很短的时间里获得轮胎多环芳烃的含量检测报告和样品信息，在实际应用中，快速气相色谱检测主要利用微型柱，这种微型柱膜厚0.1μm、管径0.1mm、苯基5%，作为一种重要的分离桩，在检测轮胎多环芳烃时，比普通检测柱可缩短55%以上的时间，并且检测结果准确度较高，多环芳烃检测效果较好。

2.3 超高速液相色谱检测技术

超高速液相色谱检测技术和快速气相色谱检测技术的工作原理是类似的，超高速液相色谱检测技术利用柱压超过450bar的高压泵和细颗粒填料，填料粒径应小于3μm，超高速液相色谱检测技术具有较高的分辨率、检测速度等优点，在不同环境中具有良好的适应性，因此获得快速发展。但是这种检测技术对于检测设备的精度要求较高，受到硬件设备的限制，无法大规模使用。对轮胎采用超高速液相色谱检测技术，使用3.2×40 mm的C20色谱柱和1.8μm细粒径，可在五分钟内检测出轮胎的多种代谢物和BaP，并且采用APCI化学源进行轮胎多环芳烃液相色谱检测，检测限能可达0.25 ng/μL。

2.4 全二维气相色谱检测方法

全二维气相色谱检测技术采用串联方式将分离机理相互独立、各不相同的两个色谱柱合成一个二维气相色谱，调制器设置在两个色谱柱之间，通过调制器发挥传送、捕集的作用，采用全二维气相色谱检测技术测定轮胎多环芳烃含量，第一维气相色谱分离柱采用20m×0.20mm×0.20μm二苯基聚硅氧烷，作为一个检测常规柱，第二位气相色谱分离柱采用2m×0.3mm×0.3μm二甲基聚硅氧烷。利用全二维气相色谱检测技术和超临界流体检测轮胎的多环芳烃含量，和普通的气质检测、气相检测方法相比，全二维气相色谱检测技术的准确性较高。从轮胎多环芳烃含量定量角度来分析，由于各种检测技术的分辨率不同，例如，使用GC-FID检测轮胎多环芳烃含量，这种检测方法比全二维气相色谱检测技术的测定值更高，这主要是由于某些共萃物对于色谱检测有干扰影响，全二维气相色谱检测具有更强的分离性能。

2.5 全二维液相色谱检测技术

全二维液相色谱检测技术和全二维气相色谱检测技术是相对的，这种检测技术实际操作比较复杂，对于实验设备的要求较高，系统峰、转移体积和溶剂转换也具有更高标准，在很大程度上限制了全二维液相色谱检测技术的发展。全二维液相色谱检测技术基于标准切换模式，利用一维分离系统，采用的两个色谱柱具有完全不同的分离机理。在实际检测过程中，选择合适的相体系是全二维液相色谱检测分离的关键，通过设计RPLC二维联用系统，第一维利用垂直整体柱，第二维利用常桂柱，可对轮胎多环芳烃快速分离，通过联用系统分析轮胎多环芳烃含量，将三通接入第一维柱，使用纯水稀释，利用第二维柱头进行轮胎多环芳烃富集，降低洗脱强度，避免色谱带的无效扩散。

3 结束语

近年来，我国检测技术和现代化检测仪器设备快速发展，质谱技术、气相色谱和高效液相色谱技术在轮胎多环芳烃检测中的应用取得了显著的成就。为了进一步提高我国轮胎的国际市场竞争力，必须高度重视轮胎多环芳烃检测，结合国际上轮胎多环芳烃含量检测标准，采用科学合理的检测方法，特别是二维液相色谱检测和二维气相色谱检测，充分发挥其高灵敏度、选择性和分辨率的优势，推动轮胎多环芳烃检测技术快速发展。

参考文献：

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