(十九)苯并[a]芘
苯并芘知识
苯并[a]芘物理性质挥发性很小，附着性很强，在大气中主要吸附在大气颗粒物上。
常温常压下沸点475℃，10mm Hg柱（1mmHg=1333.22Pa）高的大气压下沸点为310-312℃。
苯并芘30℃，平衡蒸汽浓度 1.6×102 ng/m3，25℃蒸汽压 7.3×10-10，易溶于苯、氯仿、二氯甲烷等有机溶剂，难溶于醇，不溶于水。
化学性质苯并芘的光氧化性较强，当吸附在各种载体吸附剂上（氧化铝、硅胶等）上，用紫外光照射很容易进行光氧化作用。
K区和L区是参与化学反应的中心，苯并芘的反应 K区反应菲<芘<苯并（a）蒽<苯并（a,b）蒽<苯并（a）芘。
L区反应苯并（a）芘<苯并（a,b）蒽<苯并（a）蒽<蒽。
致癌的对环芳烃必须具有比较活泼的K区，如同时出现L区，那么L区必须是不活泼的。
K区（致癌区）理论苯并芘的氧化还原反应一般发生在4、5键位，该键位的化学反应是致癌反应的中心，称为K区。
苯并芘的致癌性与其代谢产物有关。
如风化氧化产物、羟基与二羟基衍生物、二氢二醇和醌。
苯并芘的K区衍生物是利用在吡啶溶液中苯并芘与四氯化鋨的反应鋨酸酯而证实的。
K区反应速率增加，致癌性增加。
L区（解毒区）理论苯并芘与马来酐的反应是在蒽位上进行的，环境中苯并[a]芘的合成过程苯并芘形成机理人为源苯并芘是有机物在高温缺氧条件下热裂解与热合成的产物，有机物热裂解产生碳氢自由基或碎片，这些小的极为活泼的微粒，在高温下又立即热合成为热力学稳定的苯并芘。
澳大利亚学者Badger和他的同事提出BaP的合成步骤：首先有机物在高温缺氧下裂解产生碳氢自由基，结合成乙炔（1），由乙炔块形成乙烯基乙炔或1，3-丁二烯（2），然后芳环化成乙基苯(3)，再进一步结合成丁基苯(4)和四氢化萘或萘满(5)，最后通过中间体(6)形成BaP(7)。
天然源包括火山爆发，森林草原天然燃烧，和生物合成。
水中含苯并芘苯并芘在所有的水与水体中似乎都存在，包括地下水、自来水、河水和湖水。
苯并[a]芘的测定
![苯并[a]芘的测定](https://img.taocdn.com/s3/m/fead663d581b6bd97f19ea79.png)
植物油
环已烷100mL DMF40mL×3
称样20g
分液滤斗
提取
环已烷层 DMF层
环已烷40mL
DMF层
提取
环已烷层 弃去 2%硫酸钠240mL
DMF层
分液滤斗
环已烷100mL×2
混匀 提取
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鱼、肉及其制品 称样， 加无水硫酸钠（1：1或1：2）搅拌 环已烷抽提取
蔬菜 称样、晾干、加丙酮（150mL）捣碎， 过滤至分液滤斗 加水、 环已烷提取 环已烷重复提取 环已烷层洗涤（水，125mL×2） 浓缩至25mL
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加工环节的污染 设备管道 酱油、醋、酒、饮料 包装材料 糖果、面包、冷饮包装用蜡纸 润滑油等
工业废水、废气的污染 三废的排放 沥青的利用（沥青中苯并芘含量为2.5~3.5%）
细菌、原生生物、淡水藻类及某些高等植物的组织内 合成 藻类、水生植物BaP含量为0.005 μg/kg 植物BaP含量0.01~0.02μg/kg
（５）计算 相对荧光强度
F F406 (F401 F411) / 2
x
ms F
( Fi
F0 )
m V2 V1
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（二）HPLC法 １、原理
用KOH-甲醇水（1:1）溶液皂化样品中脂肪，环已烷提 取多环芳烃（PAH），再经60%硫酸净化，Sephadex LH20色谱柱富集样品中PAH，用高效液相色谱仪检测。 ２、操作方法 （１）皂化
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3、仪器 脂肪抽提器 层析柱（10cm×350cm） 层析缸 K-D浓缩器 紫外灯 荧光分光光度计
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4、操作方法 （1）样品提取 粮食及低水分含量食品
苯并芘ppt课件
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2. 苯并芘的毒性
50m急g性/kg毒(大性鼠：皮LD下50)5。00mg/kg(小鼠腹腔)； 水生生物毒性：5μg/L，12天，微生物阻
碍作用；5mg/L，13小时，软体动物卵阻碍 作用，结构变化。
研究证实，BaP在整个代谢过程中产生的 多数中间产物无致癌性，仅有少数能转化 成终致癌物。BaP还具有致畸性和致突变性。
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2. 苯并芘的毒性
监测方法
来源
类别
高效液相色谱法
GB13198-91
水质
高效液相色谱法
GB/T15439-95
空气质量
高效液相色谱法
HJ/T40-1999
固定污染源排气
气相色谱法 《固体废弃物试验分析评价手册》 固体废弃物
气相色谱法 《空气中有害物质的测定方法》
空气
荧光光度法
GB/T5009.27-1996
食品
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2. 苯并芘的毒性
前苏联
车间空气中有害物质的最高容许浓度
0.00015mg/m3
中国(GB3092-1996) 环境空气质量标准
Hale Waihona Puke 0.01ug/m3 (日平均)
中国(GB16297-1996) 大气污染物综合排放标准
①最高允许排放浓度：
0.30×10-3mg/m3 0.50×10-3mg/m3 ②最高允许排放速率(kg/h)： 二级 0.05×10-3～1.1×10-3；
第八章 苯并芘
概述 苯并芘的毒性 苯并芘的主要来源 残留与蓄积 迁移转化 应急处理处置方法
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1
1. 概述
3,4苯并芘
标准中文名称
苯并(a)芘
苯并芘污染物的毒性数据评价
苯并[a]芘污染物的毒性数据评价苯并[a]芘（Benzo[a])pyrene）是一种五环多环芳香烃类，结晶为黄色固体，其化学式：C20H12，英文表示为BaP。
苯并[a]芘性质稳定，沸点310℃～312℃，熔点178℃，不溶于水，微溶于乙醇、甲醇，溶于苯、甲苯、氯仿、丙酮等有机溶剂中。
在日光和荧光作用下易发生光氧化反应，臭氧也可使其氧化[1]。
这种物质是在300到600°C之间的不完全燃烧状态下产生的。
苯并[a]芘存在于煤焦油中，而煤焦油可见于汽车废气（尤其是柴油引擎）、烟草与木材燃烧产生的烟，以及炭烤食物中。
苯并芘为一种突变原和致癌物质，从18世纪以来，便发现与许多癌症有关。
其在体内的代谢物二羟环氧苯并芘，产生致癌性的物质。
除了致癌性外，BaP还具有很强的致畸性、致突变性和内分泌干扰物的作用。
BaP是多环芳烃中最具代表性的一种环境污染物,是确认的人类致癌物。
BaP广泛存在于人类的生产生活中,对人类健康造成严重威胁[2]。
1. 苯并[a]芘毒性数据BaP被认为是高活性致癌剂，但并非直接致癌物，必须经细胞微粒体中的混合功能氧化酶激活才具有致癌性。
动物试验包括经口、经皮、吸入，经腹膜皮下注射、均出现致癌。
许多国家相继用9种动物进行实验，采用多种给药途径，结果都得到诱发癌变的阳性报告[3]。
流行病学研究表明，在BaP高污染区，它与肺癌，皮肤癌、胃癌等的高发相关[4]。
1983年国际癌症机构将BaP确认为人类致癌物。
有关BaP其致癌机制方面的研究不胜枚举，也较为深入，从BaP的结构、代谢物及其与DNA嵌合的角度，曾提出“K区理论’夕、“湾区理论”及“双区理论”，但具体致癌的分子机制仍不是十分明确。
其毒性作用机制主要与BaP 及其代谢活化产物可干扰钙稳态、损伤DNA和蛋白质等大分子，形成DNA和蛋白质加合物、干扰基因表达等有关[5-7]。
有关专家对我国云南宜威地区肺癌发病率原因进行了大量的研究，认为室内燃煤空气中BaP污染严重，但居民发生肺癌是由于暴露与环境致癌因素和机体的遗传因素共同作用的结果。
食品中苯并[a]芘的测定
![食品中苯并[a]芘的测定](https://img.taocdn.com/s3/m/a9cf6b844b35eefdc8d333c5.png)
环已烷重复提取
环已烷层洗涤（水，125mL×2）
浓缩至25mL
（2）净化 装柱 加样吸附 洗脱（苯30mL） 减压浓缩至0.1~0.5mL
（3）分离 点样 展开（95%乙醇：二氯甲烷=2：
1） 观察（紫外灯照射） 剪下斑点，加苯浸泡溶解。
（4）测定
食品中苯并[a]芘的测定
一、苯并[a]芘的结构与性质
简称为BaP
针状结晶，沸点310~320℃
溶解特性：水中溶解度为0.004~0.012mg/L
烷、苯、甲苯、
易溶于石油醚、环已烷、已
二甲苯、丙酮
稍溶于乙醇、甲醇
化学性质：稳定，常温下不与硫酸作用，能与硝酸、
高氯酸 反应
碱性条件下稳定
荧光特性：紫外线（360nm）下产生典型紫色荧光
欧共体
0.03ug/kg
调料
德国
1.0ug/kg
肉及肉制品
意大利
食品及饮料
荷兰
1.0ug/kg
肉制品
北欧国家 肉制品
1.0ug/kg
3、一些国家的每日允许摄入量(ug)
0.03ug/kg
五、防治措施 ➢ 加强环境治理 ➢ 改变生产方式 ➢ 改进烹调和加工方法 ➢ 改变饮食习惯 ➢ 去毒处理
六、测定方法
苯并[a]芘标准液
苯并[a]芘标准贮备液：100ug/mL
3、仪器
脂肪抽提器
层析柱（10cm×350cm）
层析缸
K-D浓缩器
紫外灯
荧光分光光度计
4、操作方法 （1）样品提取 粮食及低水分含量食品 回流抽提，碱皂化6~8h（90下） 皂化液趁热转移至分液滤斗 洗涤接收瓶（50mL95%乙醇） 加水（100mL）振摇提取 静置分层 下层二次提取（70mL环已烷） 合并环已烷 洗涤环已烷层（水，100mL×3） 洗涤水环已烷提取（30mL×2） 浓缩至40mL（60 ℃水浴中）
苯并[a]芘诱导肺癌的分子机制研究进展
![苯并[a]芘诱导肺癌的分子机制研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/12199b34eef9aef8941ea76e58fafab069dc4431.png)
苯并[a]芘诱导肺癌的分子机制研究进展苯并[a]芘是一种强致癌物质，广泛存在于煤炭、石油、焦炉等工业污染物中，也可由烟草燃烧产生，对人体健康造成严重威胁。
近年来，研究人员对苯并[a]芘诱导肺癌的分子机制进行了深入的研究，展现出了许多重要的发现。
苯并[a]芘通过与细胞DNA结合形成加合物，导致DNA损伤和突变，是致癌的主要机制之一。
研究发现，苯并[a]芘诱导的DNA加合物主要发生在肺部上皮细胞中，因此肺癌是苯并[a]芘致癌的主要靶器官。
此外，苯并[a]芘还可以诱导DNA单链断裂、氧化应激和细胞凋亡等细胞损伤反应，促进肺癌的发生和发展。
近年来的研究还发现，苯并[a]芘诱导的肺癌发生和发展受多种信号通路的调节，包括线粒体途径、线粒体酶、氧化应激途径、线粒体质量控制、DNA修复等。
线粒体途径包括线粒体膜电位变化、线粒体DNA复制及细胞周转的失调等，是苯并[a]芘诱导癌症信号的重要组成部分。
线粒体酶包括NADPH氧化酶、氧化还原酶等，可以调节氧化应激反应并参与肺癌发生和发展。
氧化应激途径和线粒体质量控制通过抗氧化作用、细胞凋亡等反应来减轻苯并[a]芘引起的细胞损伤。
DNA修复途径则可以帮助细胞检测和修复DNA损伤，是维护基因组稳定性的关键环节。
除此之外，研究人员还发现苯并[a]芘诱导肺癌也受到遗传和环境因素的影响。
遗传因素包括基因突变、DNA修复酶的表达变异等，这些变化会影响细胞对苯并[a]芘引起的DNA损伤的反应。
环境因素包括空气污染、烟草吸入等外界因素，这些因素会让肺部上皮细胞更容易受到苯并[a]芘的危害，从而增加肺癌的风险。
总体来说，苯并[a]芘引起肺癌的分子机制是复杂多样的，包括细胞DNA损伤、线粒体途径、氧化应激途径、DNA修复等多个方面。
未来的研究需要深入研究苯并[a]芘的致癌机理，并开发新的、更有效的治疗方法，帮助人们更好的应对这种潜在的健康危害。
苯并[a]芘的测定 ppt课件
![苯并[a]芘的测定 ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/09dfd278cc7931b764ce150a.png)
环已烷萃取，甲醇水洗涤、水洗涤 浓缩 60%硫酸洗涤、水洗涤 过滤（过硅胶、无水硫酸钠）、滤液浓缩
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（３）富集 加样于Sephadex LH-20柱上， 异丙醇洗脱 浓缩至干 甲醇溶解、定容（１mL） （４）测定
色谱条件：流动相甲醇：水（75:25）流速1.5mL/min 色谱柱ODS 4.6mm×250mm 柱温30℃ 紫外检测器（287nm）
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加工环节的污染 设备管道 酱油、醋、酒、饮料 包装材料 糖果、面包、冷饮包装用蜡纸 润滑油等
工业废水、废气的污染 三废的排放 沥青的利用（沥青中苯并芘含量为2.5~3.5%）
细菌、原生生物、淡水藻类及某些高等植物的组织内 合成 藻类、水生植物BaP含量为0.005 μg/kg 植物BaP含量0.01~0.02μg/kg
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3、仪器 脂肪抽提器 层析柱（10cm×350cm） 层析缸 K-D浓缩器 紫外灯 荧光分光光度计
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4、操作方法 （1）样品提取 粮食及低水分含量食品
回流抽提，碱皂化6~8h（90下） 皂化液趁热转移至分液滤斗 洗涤接收瓶（50mL95%乙醇） 加水（100mL）振摇提取 静置分层 下层二次提取（70mL环已烷） 合并环已烷 洗涤环已烷层（水，100mL×3） 洗涤水环已烷提取（30mL×2） 浓缩至40mL（60 ℃水浴中）
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二、食品中苯并[a]芘的来源 BaP是含碳燃料及有机化合物热解过程中的产物，是
煤、石油、天然气、木材等不完全燃烧的产物。 空气中BaP含量为0.01~100μg/m3; 地表水中BaP含量为0.03~0.1μg/L; 土壤中BaP含量为0~400μg/kg
苯并[a]芘的测定
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二、食品中苯并[a]芘的来源
BaP是含碳燃料及有机化合物热解过程中的产物，是
煤、石油、天然气、木材等不完全燃烧的产物。
空气中BaP含量为0.01~100μg/m3; 地表水中BaP含量为0.03~0.1μg/L;
土壤中BaP含量为0~400μg/kg
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加工环节的污染 设备管道 包装材料 酱油、醋、酒、饮料 糖果、面包、冷饮包装用蜡纸
润滑油等
工业废水、废气的污染 三废的排放 沥青的利用（沥青中苯并芘含量为2.5~3.5%） 细菌、原生生物、淡水藻类及某些高等植物的组织内 合成 藻类、水生植物BaP含量为0.005 μg/kg 植物BaP含量0.01~0.02μg/kg
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在熏烤、烘烤过程中形成 燃烧产物与食品的直接接触、烟尘与食品的直接接触
粮食烘干
高温下脂肪、胆固醇等成分的热解或热聚（10~70倍）
高温下食品的焦化或炭化
淀粉390℃时产生 0.7μg/kg 650 ℃时产生17μg/kg 650 ℃下葡萄糖产生7mg/kg、脂肪酸产生88mg/kg
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0.02~0.14
英国
荷兰
0.48
0.12~0.42
意大利
0.1~0.3
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奥地利
0.36
五、防治措施
加强环境治理
改变生产方式
改进烹调和加工方法 改变饮食习惯 去毒处理
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六、测定方法
（一）分配柱层析净化荧光测定法 1.原理 样品先用有机溶剂提取，或经皂化后提取，再将提 取液经液－液分配或色谱柱净化，然后在乙酰化滤纸上 分离苯并(a)芘，因苯并(a)芘在紫外光照射下呈蓝紫色 荧光斑点，将分离后有苯并(a)芘的滤纸部分剪下，用 溶剂浸出后，用荧光分光光度计测荧光强度与标准比较 定量。
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(十九)苯并[a] 芘分类号: W6-18
一、判断题
1.苯并[a ]芘是-种有代表性的强致癌物质，对人体有严重危害性，已被列为环境污染致癌物监测工作中常规监测项目之一。
（）
答案:正确
2.乙酰化滤纸层析荧光分光光度法测定苯并[a]芘的最低检出浓度为0.04μlgL。
（）
答案:错误
正确答案为:乙酰化滤纸层析荧光法测定苯并[a] 芘最低检出浓度为0.004μgL。
3.测定水中苯并[a)芘时，采集的水样应保存在塑料瓶中。
（）
答案:错误
正确答案为:测定水中苯并间芘时，采集的水样应保存在棕色玻璃瓶中。
（）4.测定苯并[a]芘的实验操作过程中，必须戴抗有机溶剂的手套并在搪瓷盘中进行操作(如溶液转移、定容及点样等)。
（）
答案:正确
5.乙酰化滤纸层析荧光分光光度法测定苯并间芘时，测量后的苯并[a] 芘丙酮冼脱液切勿随意丢弃，需统一处理。
（）
答案:正确
6. 乙酰化滤纸层析荧光分光光度法测定苯并[a]芘时，二甲基亚砜(DMSO)试剂在使用前，应该用环己烷萃取两次。
( )
答案:正确
7.乙酰化滤纸层析荧光分光光度法测定苯并[a]芘时，分析纯的环已烷可以直接用于萃取。
( )
答案:错误
正确答案为:需要对分析纯的环已烷进行重蒸处理，并用荧光分光光度计进行检验，确定对测定无干扰后才能使用。
8.乙酰化滤纸层析荧光分光光度法测定苯并[a]芘时，应在避免阳光直接照射下进行操作。
( )
答案:正确
二、选择题
1.乙酰化滤纸层析荧光分光光度法测定水中苯并I叫芘时，水样采集后应
于h内用环己烷萃取，萃取液可放入冰箱中保存。
A. 24
B.48
C.72 答案: A
2. Z酰化滤纸层析荧光分光光度法测定水中苯并[a)芘时，所有使用过的玻璃器皿必须用洗液浸泡h以后洗涤。
A. 24
B. 12
C.4 答案; C
三、问答题
简述乙酰化滤纸层析荧光分光光度法测定苯并[a]芘的方法原理。
答案:由于苯并[a] 芘易溶于环己烷、苯等有机溶剂，该方法将水中苯并[a]芘等多环芳烃及其他环己烷可溶物萃取到环己烷中，萃取液用无水硫酸钠脱水，K-D 浓缩器浓缩，浓缩物经乙酰化滤纸分离，苯并[a] 芘斑点用丙酮溶解后，以荧光分光光度法定量测定。
参考文献
[1]水质苯并[a)芘的测定乙酰化滤纸层析荧光分光光度法(GB / T11895 1989).
[2][2] 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法.4版.北京:中国环境科学出版社，2002.
命题:邢建夏
审核:彭华屈智丽夏新。