第四章芳香烃及其代谢产物的测定节.ppt

第四章 芳香烃及其代谢产物的测定,河北北方学院 亢延飞,分子结构中含有苯环的烃类统称为芳香烃；大多数芳烃为芳香气味液体，部分为固体，几乎不溶于水，而易溶于非极性有机溶剂；液态芳烃有刺激性，高浓度蒸气主要对中枢神经系统有麻痹作用；苯的毒性最强；芳香烃化工原料为主要污染来源。,第一节 苯第二节 甲苯和二甲苯第三节 乙苯第四节 苯乙烯第五节 苯并a 芘,第一节 苯,一 理化特征苯（benzene），是煤焦油分馏或经石油裂解的产物，在常温下为带特殊香味的无色透明液体。极易挥发，微溶于水，与有机溶剂互溶。遇热，明火易燃烧，爆炸。能与氧化剂，如五氟化溴，氯气，三氧化铬，高氯酸发生激烈反应，不能与乙硼烷共存。,又名苯酚，石炭酸，羟基苯，是苯进入人体后的主要代谢产物，随尿排出。白色，半透明的针状结晶，具有特殊气味，有毒及腐蚀性。能溶于极性有机溶剂，以及水。暴露在空气中和光照下易变红，碱能促进这种情况的发生。遇热，明火，氧化剂，静电可燃。,酚（phenol）,二 代谢和生物监测指标,苯的应用领域:苯在工农业生产中被广泛应用,可以作为溶剂；化学制品和制药中间体；用于洗涤剂，杀虫剂和油漆清除剂的制备。,代谢和生物监测指标,进入人体途径：呼吸道，皮肤。分布：含类脂质较多的组织和器官中。浓度高：大脑，肾上腺与血液含量高，中等浓度：骨髓，脂肪和脑组织中含量高。,代谢和生物监测指标,苯，致癌物，急性中毒主要抑制中枢神经系统；慢性中毒，抑制造血机能及神经系统，贫血，白血病；高浓度苯对粘膜，皮肤有刺激性，引起肺水肿。,代谢和生物监测指标,代谢和生物监测指标,代谢途径：呼吸道，肝脏，肝微粒体上的细胞色素P450,代谢和生物监测指标,上述任何一种酚类代谢物都可以与硫酸盐或葡萄糖醛酸结合随尿排出。除此之外，尿中还含有两种开环的苯代谢物：反-粘糠酸和6-羟基-t,t-2,4-己二烯酸；巯基尿酸如苯巯基尿酸，2，5-二羟基苯硫基尿酸；DNA加合物。,代谢和生物监测指标,酚为苯的主要代谢产物，因此，尿中酚可作为检测苯接触的指标。呼出气中苯的含量，是苯接触的另一个检测指标。呼出气苯作为苯测定的确认实验。,三 样品采集及保存,呼出气和尿样常用作接触苯的生物监测指标。1 呼出气终末呼出气苯为其接触的特异性指标。常用吸附剂 Tenax-GC（2,6-二苯基对氧化次苯颗粒状多孔聚合物），活性炭等。采集接触苯后次日班前的终末呼出气。,样品采集及保存,采集步骤：受试者正常呼吸1 min后，将采气管两端打开，向一端管口吹气，完毕，关闭两端活塞，室温保存，运输，6 h稳定。,样品采集及保存,2 尿样 正常人取晨尿，苯接触者，取班末尿为宜，用聚乙烯塑料瓶收集，尽快测定比重，保存在4 oC冰箱即可。,四 呼出气中苯的分析,气相色谱分析1 原理将收集到的呼出气用清洁空气吹入活性炭管内，苯吸附在活性炭上，最后在280 oC热解析，载气将释放出的苯带入FFAP(free fatty acid phase，改性的聚乙二醇)柱中，氢火焰离子化检测器检测，保留时间定性，峰面积定量。,呼出气中苯的分析,2 样品处理 将已采样玻璃采气管置于37 oC恒温箱中，放置2h，取出，尽快与活性炭链接，用清洁空气将呼出气吹过活性炭管，使苯吸附在活性炭上，供测定。,呼出气中苯的分析,3 仪器操作条件4 注意事项（1）采样在无污染的室内进行。（2）保证回收率。（3）注意乙醇的干扰，考虑饮酒情况。,五 尿中苯酚的测定,方法：分光光度法，气相、液相色谱法分光光度法有偶氮染料法，二氯醌氯亚胺法和4-氨基安替比林法。偶氮法：尿样经酸解，蒸馏分离苯酚后，取馏出液在碱性条件下与重氮化对硝基苯胺反应，生成棕红色偶氮化合物，在525 nm波长下测定。该法特异性差。,二氯醌氯亚胺法：取尿样蒸出液，在pH=9.4条件下与二氯醌氯亚胺乙醇溶液反应，于630nm波长下测定。该法特异性较偶氮染料法好，对甲酚不干扰测定，显色物稳定，但对pH的要求较严格，线性范围窄，尿酚超过30 mg/L时，需要稀释后测定。4-氨基安替比林法与二氯醌氯亚胺法相同，但线性范围宽，浓度上限可达150 mg/L，操作和试剂均较简单。,尿中苯酚的测定,尿中苯酚的测定,气相色谱法：灵敏度高，特异性好，可解决尿中苯酚与共存的对甲酚分离的问题。聚乙二醇柱能分离苯酚和对甲苯酚，但不能分离邻、间甲酚。液晶柱则可以将苯酚与甲酚的三种异构体分离。液相色谱法：甲醇与磷酸盐缓冲液为流动相的反相高效液相色谱法测定，其苯酚与尿中共存物分离良好，操作简单，准确灵敏。,尿中苯酚的测定,（一）气相色谱法1 原理 尿样经加热酸解，乙醚萃取，经柱色谱分离，氢火焰离子化检测器检测，保留时间定性，峰高，峰面积定量。2 样品处理取5 mL尿样，加入1 mL盐酸，90 o C水浴恒温1h后，取出冷却至室温，加水稀释10 mL。加3 mL无水乙醚，萃取。,尿中苯酚的测定,3 仪器操作条件4 注意事项（1）注意乙醚对结果的影响。（2）内标法定量更准确。（3）对甲酚是人尿中的正常成分，可与苯酚共存。液晶柱具有良好的分离效果。,尿中苯酚的测定,（二）4-氨基安替比林分光光度法1 原理 尿样在酸性条件下水解，游离酚随水蒸气蒸出，碱性条件下，于氧化剂铁氰化钾存在下，与4-氨基安替比林反应，生成红色化合物，比色定量。2 样品处理3 注意事项,第二节 甲苯和二甲苯,一 理化特性甲苯（toluene）和二甲苯（xylene）均为无色透明、具有芳香气味的易挥发性液体。二甲苯有邻、间、对三种异构体，理化性质相似。甲苯主要由煤焦油分馏或经石油裂解而成。二甲苯一般从煤焦油轻油部分分馏或催化重整轻汽油分馏而得。均难溶于水，易溶于乙醇，乙醚，丙酮，乙醚，丙酮，苯，汽油等有机溶剂。,理化特性,甲苯体内代谢产物马尿酸（hippuric acid），化学名苯甲酰氨基乙酸（benzoylamino acetic acid）无色结晶，微溶于水，乙醚和三氯甲烷，易溶于热水，热醇和碱液。二甲苯体内代谢产物甲基马尿酸（methyl hippuric acid），化学名甲基苯甲酰氨基乙酸，化学性质与马尿酸相似。,理化特性,理化特性,二 代谢和生物监测指标,甲苯和二甲苯常用于制造燃料，塑料，人造香精和合成纤维等。香烟烟雾中甲苯含量也比较高，甲苯和二甲苯常温常压下以蒸汽形式存在，主要经呼吸道，消化道，皮肤吸收。甲苯主要分布在脂肪组织、肝脏、肾、脑和血清中。二甲苯主要分布在脂肪组织、肾上腺、骨髓、脑、血液和肝脏组织中。,代谢和生物监测指标,1 甲苯原形是甲苯生物监测的特异性指标；2 马尿酸可以作为甲苯的生物监测指标，但是个体差异大，影响因素多，是非特异性的。3 静脉血中甲苯是特异性的，但代谢快，缺乏灵敏检测方 法，但是随着仪器的发展，已经作为甲苯特异性检测。,代谢和生物监测指标,甲基马尿酸是特异性二甲苯生物监测指标；终末呼出气中甲苯是另一个检测指标；,三 样品采集及保存,1 呼出气 终末呼出气中甲苯和二甲苯均为特异性生物监测指标。可选择班前班后采样，用采气三通收集呼出气，样品在4h内分析，若用吸附管采样可存放24 h。2 尿样 马尿酸半减期短，采样要严格控制时间。一般采班后尿样，用塑料袋或玻璃瓶采集100 mL，尽快测定比重后加入防腐剂保存。,样品采集及保存,如采用光度法测定，按100+1的体积比加三氯甲烷，充分混合，保存。如采用液相测定，按0.1%的比例加入浓盐酸，混匀后保存。采样时应注意饮酒，服药及可影响马尿酸含量的其他毒物的接触情况。尿中甲基马尿酸可采班末或结束工作前4h尿样，储存待测定。,四 呼出气中的甲苯和二甲苯的测定,气相色谱法或气相色谱-质谱联用法，可同时测定苯，甲苯和二甲苯（一）气相色谱可同时测定呼出气中苯，甲苯，乙苯和二甲苯。静脉血中甲苯进行测定，可采用顶空分离-气相色谱法测定。（二）气相色谱-质谱联用法,五 尿中马尿酸和甲基马尿酸的测定,尿中马尿酸的测定方法：分光光度法，气相色谱法和高效液相色谱法。马尿酸和甲基马尿酸可在衍生成酯后用气相色谱进行测定。该法可将马尿酸，甲基马尿酸与尿中其他干扰成分分离，但操作繁琐。现在常用液相色谱分离分析。,尿中马尿酸和甲基马尿酸的测定,分光光度法：（一）吡啶-苯磺酰氯光度法测定尿中马尿酸特点：需样量少，尿样不需要处理，操作简单，适宜大批样品分析。1 原理 尿中马尿酸在吡啶或者喹啉存在下，与苯磺酰氯反应生成黄色化合物，在乙醇溶液中于470nm波长下比色定量。,尿中马尿酸和甲基马尿酸的测定,2 样品处理和测定 取适量尿样，视马尿酸含量用水稀释1-5倍，取一定量于比色管内，然后加入0.6mL喹啉和0.2mL苯磺酰氯，混匀。在30 oC条件下避光显色30 min。再加入3.7mL乙醇，继续显色30min。显色完毕，在波长470nm测量吸光度值，标准曲线定量。,尿中马尿酸和甲基马尿酸的测定,3 注意事项（1）尿样颜色较浅，又经多倍稀释，可不做空白；（2）试剂加入顺序不能颠倒；（3）喹啉与苯磺酰氯的比例对马尿酸的显色有显著影响。因此要严格控制比例；（4）本法干扰较多，水杨酸，阿司匹林等药物都有影响，因此要注意其影响。（5）甲基马尿酸对马尿酸测定有正干扰。,尿中马尿酸和甲基马尿酸的测定,（6）甲基马尿酸可用对二氨基苯甲醛比色法测定原理：在酸性条件下，尿液中的甲基马尿酸经乙酸乙酯萃取浓缩，薄层层析分离，喷对二氨基苯甲醛，将显色斑点刮下，用乙醇洗脱，离心后，取上清液在460nm波长下比色定量。（二）高效液相色谱测定法,第三节 乙苯,一 理化特性乙苯（ethylbenzene）为无色透明、具有甜味和汽油芳香气味的易挥发性液体；低水溶性，易溶于乙醇，乙醚，丙酮苯和汽油等有机溶剂；汽车尾气排放中含有一定量的乙苯乙苯主要被代谢为扁桃酸（mandelic acid，MA），为白色结晶或结晶性粉末。见光易变色，有腐蚀性，微溶于苯和冷水，易溶于乙醇，乙醚，丙酮中。,二 代谢和生物监测指标,乙苯属于低毒类有机化合物，对眼睛和皮肤有刺激作用，随后引起中枢神经系统反应。乙苯可通过呼吸道和皮肤进入体内；主要分布于脂肪组织及全身各脏器组织；急性中毒动物的尸检可见肺、脑和内脏器官充血和水肿，有时可见肾小管上皮坏死和肝退行性变。,代谢和生物监测指标,乙苯进入人体内，有一部分以原形由呼出气排出体外，另一部分经人体代谢后主要以扁桃酸存在于尿液中，所以，呼出气中乙苯和尿液中扁桃酸常用作接触乙苯的生物监测指标。,代谢和生物监测指标,三 样品采集及保存,呼出气中乙苯和尿液中扁桃酸常用作接触乙苯的生物监测指标（一）呼出气1 呼出气样品的采集可参照呼出气中甲苯、二甲苯的采集方法；但须注意吸烟者呼出气中乙苯的含量偏高。2 按照图4-6采样：,样品采集及保存,将注射器中的气体注入活性炭吸附管或Tenax吸附管中，盖上密封帽，样品在4h内分析。（3）用活性炭吸附采样法装管，热解，吹氮气，处理活性炭；保证活性炭不松动，采集后，热解，气相分析；（4）Tedlar管吸附法热解析-气相色谱分析；二硫化碳洗脱-液相分析,样品采集及保存,（二）尿样一般采班后尿样，用塑料袋采样，立即测定。或者用盐酸、乙酸酸化至pH=3，如在24h内不能测定，可保存一个月；采样时要注意饮酒、吸烟、服药及可影响扁桃酸含量的其他毒物的接触情况。,四 呼出气中乙苯的测定,呼出气中乙苯的测定常用气相色谱法或气相色谱-质谱联用法测定气相色谱法采样时，将活性炭管与100mL注射器相连，以0.1L/min的速度抽取1L呼出气。采集完毕，盖好盖子，同时做两支空管带回实验室一同分析。热解析，气相分析。,五 尿中扁桃酸的测定,尿中扁桃酸的测定方法主要有高效液相色谱法和气相色谱法，后法需要对扁桃酸酯化处理后才能测定。液相灵敏度高，简便快速，是目前理想方法。样品处理：取1mL尿样，加入0.1mL 6mol/L盐酸，用微量注射器加入50L4-羟基苯甲酸内标，以4mL二氯甲烷-异丙醇（9+1）混合萃取溶剂萃取，离心，真空泵将上层尿液抽尽，浓缩，加0.2mL流动相溶解残留物，上样，分析。,尿中扁桃酸的测定,注意事项：（1）双溶剂的选择（2）流动相中的磷酸能有效抑制扁桃酸的电离，改善峰形，有利于色谱分离。（3）注意样品的pH值，柱温以及甲醇在流动相中的比例。,谢谢大家-本次课结束,