錦綸廠環(huán)境空氣中己內(nèi)酰胺污染及健康風(fēng)險

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簡介： 建立了反相高效液相色譜來分析空氣中己內(nèi)酰胺的新方法，其檢測下限為0.01 mg/m3，并分析評價了某錦綸廠環(huán)境空氣己內(nèi)酰胺污染情況及人體健康風(fēng)險。結(jié)果表明，紡絲工藝是錦綸廠己內(nèi)酰胺的主要污染源，車間空氣中己內(nèi)酰胺的平均濃度達(dá)9.28 mg/m3，生產(chǎn)工人的健康風(fēng)險較大。
關(guān)鍵字：空氣 己內(nèi)酰胺 反相高效液相色譜 健康風(fēng)險

　　己內(nèi)酰胺為白色晶體，有令人不愉快的氣味。人體接觸己內(nèi)酰胺可引起口苦、鼻部刺激、神經(jīng)衰弱、胃功能紊亂等癥狀。因此，環(huán)境空氣存在己內(nèi)酰胺將對人體健康有較大的風(fēng)險。錦綸廠以己內(nèi)酰胺為主要原料，通過高溫聚合和紡絲合成尼龍-6和錦綸。在生產(chǎn)過程中，單體己內(nèi)酰胺會揮發(fā)到空氣中，對周邊環(huán)境空氣造成污染。隨著近幾年我國錦綸廠的不斷擴(kuò)產(chǎn)，己內(nèi)酰胺的環(huán)境空氣污染日益受到關(guān)注。

　　空氣中己內(nèi)酰胺的監(jiān)測分析方法，主要通過加入絡(luò)合劑形成絡(luò)合物，采用比色測定^[1]。這些方法選擇性不好，靈敏度較低，最低檢出濃度為0.22 mg/m³，而前蘇聯(lián)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定居民區(qū)空氣中己內(nèi)酰胺最大容許濃度為0.06 mg/m³。因此，現(xiàn)有的監(jiān)測方法不能滿足空氣中痕量己內(nèi)酰胺分析的要求，制約了環(huán)境空氣中己內(nèi)酰胺的污染防治。針對這一情況，本文建立了高靈敏反相高效液相色譜分析空氣中己內(nèi)酰胺的新方法，分析評價了某錦綸廠聚合和紡絲車間內(nèi)、廠界和周圍居民區(qū)空氣中己內(nèi)酰胺的污染現(xiàn)狀，并討論了錦綸廠周圍人體健康的風(fēng)險，試圖為有效防治錦綸廠空氣中己內(nèi)酰胺的污染和保護(hù)周圍人群的健康提供理論依據(jù)。

　　1  實(shí)驗部分

　　1.1儀器與試劑

　　儀器：Agilent 1100 Series（在線真空脫氣四元泵，可變波長紫外檢測器）；小流量大氣采樣器；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器。

　　試劑：乙腈為HPLC級，使用前經(jīng)0.45μm濾膜過濾；樣品采集吸收液；實(shí)驗室用水為重蒸水。

　　己內(nèi)酰胺標(biāo)準(zhǔn)液配制：準(zhǔn)確稱取0.1000 g己內(nèi)酰胺標(biāo)準(zhǔn)樣品，放入5 mL容量瓶中，用水溶解并定容，配成20.0 g/L標(biāo)準(zhǔn)貯備液，再逐級稀釋配成0.5、1.0、2.0、6.0、10.0、20.0 mg/L 的己內(nèi)酰胺工作液。

　　1.2樣品的采集

　　把兩個裝有5 mL重蒸水的沖擊式吸收管串聯(lián)，以1 L/min的流量抽取空氣90 L，結(jié)束后，用乳膠管密封，冷藏保存。

　　2  結(jié)果與討論

　　2.1分析方法的建立

　　2.1.1色譜條件

　　色譜柱：Hypersil ODS C18，4.6 mm×250 mm；流動相：乙腈/水=10/90，流速：1 mL/min；檢測波長：210 nm；進(jìn)樣量：20 μL；柱溫：60 ℃。 

　　   t/min      t/min

　　   圖1 空氣中己內(nèi)酰胺的色譜圖     圖2 己內(nèi)酰胺標(biāo)準(zhǔn)樣品的色譜圖

　　2.1.2檢出限和精密度

　　在色譜條件下，實(shí)際樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品的己內(nèi)酰胺色譜圖見圖1和圖2。同一標(biāo)準(zhǔn)樣品連續(xù)進(jìn)樣10次，己內(nèi)酰胺的平均保留時間為4.2 min，其保留時間的RSD為1.5%，峰面積的RSD為3.5%。以3倍極限噪聲可計算出本方法檢出限為0.01 mg/m³。

　　2.1.3 回收率試驗

　　取實(shí)際樣品三份，各2 mL，其中1份作本底樣品，另外2份各添加100 μL 濃度為20.0 g/L的己內(nèi)酰胺標(biāo)準(zhǔn)液，其回收率為105.2%～106.3%。

　　2.1.4樣品的穩(wěn)定性試驗

　　樣品采集后的2 h、24 h、7 d、30 d分別對同一樣品進(jìn)樣分析，實(shí)驗發(fā)現(xiàn)樣品在7 d內(nèi)基本沒有變化，在30 d測得的結(jié)果比2 h時降低了10%，因此，樣品穩(wěn)定性較好。

　　2.2 錦綸廠環(huán)境空氣中己內(nèi)酰胺污染現(xiàn)狀

　　2.2.1采樣點(diǎn)位基本情況

　　 　 該錦綸廠己內(nèi)酰胺日使用量為50 t，廠區(qū)面積約25000 m²。采樣時間為2003年8月25日至26日，一天采兩次，采樣點(diǎn)設(shè)8個，1、2號點(diǎn)分別設(shè)在紡絲車間和聚合車間內(nèi)； 3、4號點(diǎn)設(shè)于距紡絲車間約200 m的下風(fēng)向廠界； 5號點(diǎn)設(shè)在距廠界10 m，離紡絲車間約100 m的居民區(qū)；6、7號點(diǎn)設(shè)在下風(fēng)向距廠界500 m處；8號點(diǎn)設(shè)在上風(fēng)向距廠界約500 m的居民區(qū)，作為對照點(diǎn)。

　　2.2.2己內(nèi)酰胺污染狀現(xiàn)及其影響因素

　　  　分別對某錦綸廠環(huán)境空氣和車間空氣中己內(nèi)酰胺進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果如表2所示。

　　   表2  空氣中己內(nèi)酰胺樣品監(jiān)測結(jié)果    mg/m³

日期時間采樣點(diǎn)123456788.259:00-10:3010.200.160.060.080.16NdNdNd14:00-15:3010.010.330.070.050.15NdNdNd8.269:00-10:308.920.350.060.090.12NdNdNd14:00-15:308.000.260.080.080.14NdNdNd平均9.280.270.070.070.14NdNdNd

　　注：Nd為未檢出，小于檢出限0.01 mg/m³。

　　實(shí)驗結(jié)果表明：1號點(diǎn)紡絲車間內(nèi)污染嚴(yán)重，均值達(dá)9.28 mg/m³。這是由于在紡絲這一過程中，需要經(jīng)高溫融化拉絲，導(dǎo)致大量己內(nèi)酰胺揮發(fā)所致；2號點(diǎn)聚合車間內(nèi)己內(nèi)酰胺濃度較低，這說明在聚合工藝這一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的己內(nèi)酰胺污染較少；3、4、5號點(diǎn)雖然都在下風(fēng)向廠界，但5號點(diǎn)是3、4號點(diǎn)的2倍，主要是因為5號點(diǎn)距紡絲車間較近只有100 m；6、7號點(diǎn)均未檢出，表明經(jīng)過500 m距離，錦綸廠空氣中己內(nèi)酰胺已得到充分稀釋和擴(kuò)散；8號點(diǎn)為對照點(diǎn)，未檢出，表明空氣中己內(nèi)酰胺本底較少。

　　2.3 健康風(fēng)險評價

　　    在對錦綸廠己內(nèi)酰胺污染監(jiān)測的基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)健康風(fēng)險評價指標(biāo)（如表3），本文進(jìn)一步開展了相關(guān)人群健康風(fēng)險評價。

　　    表3  健康風(fēng)險評價指標(biāo)       mg/m³

　　DOSE為人體暴露己內(nèi)酰胺的量，DOSE=20%×吸入空氣（m³）×污染物濃度。錦綸廠按每天8 h生產(chǎn)，人體按每分鐘呼吸15次，每次呼吸1500 mL空氣計算。

　　TWA為8 h平均暴露濃度，本文以兩天4次均值計算 。TWA 標(biāo)準(zhǔn)各個國家有所不同，我國目前沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，澳大利亞、英國等國家OEL大多采用20 mg/m³作為標(biāo)準(zhǔn)。本文也用20 mg/m³作為評價標(biāo)準(zhǔn)。

　　STEL為短期暴露極限。這里采用了澳大利亞和英國OEL標(biāo)準(zhǔn)

　　居民區(qū)C為居民區(qū)空氣中己內(nèi)酰胺最大容許濃度。目前我國沒有這方面規(guī)定，本文采用前蘇聯(lián)在1977年編制的居民區(qū)空氣中己內(nèi)酰胺最大容許濃度作為評價標(biāo)準(zhǔn)。

　　車間C為我國車間內(nèi)空氣中最高容許濃度。

　　表4  8 h人體暴露己內(nèi)酰胺的量   mg

　　    把表2、表4與表3中相應(yīng)指標(biāo)對照可看出：1號點(diǎn)紡絲車間空氣中己內(nèi)酰胺的濃度雖然遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于LC₅₀和STEL，也沒有超過TWA限值，但已比較接近TWA，而且已超出我國車間最高容許濃度0.8倍，車間工人8 h吸入量DOSE（見表4）超過標(biāo)準(zhǔn)1.4倍，所以工人的健康風(fēng)險較大；2號點(diǎn)聚合車間空氣中己內(nèi)酰胺的濃度較低，低于車間空氣各項衛(wèi)生指標(biāo)，相對比較安全，但對在該車間長期工作的工人，也應(yīng)注意通風(fēng)換氣，盡可能降低污染物對健康的影響；3～5號點(diǎn)代表廠界內(nèi)受污染源影響較大的區(qū)域，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于TWA、STEL、LC₅₀等指標(biāo)，但都超出了居民區(qū)最高容許濃度，因此在廠區(qū)工作的工作人員和有關(guān)居民都存在一定的健康風(fēng)險，在處于下風(fēng)向時應(yīng)注意關(guān)窗，減少空氣中己內(nèi)酰胺的吸入；離廠界500 m的6～8號點(diǎn)均未檢出，因此，距廠界500 m可以作為該錦綸廠安全防護(hù)距離。

　　3  結(jié)論與建議

　?。?）反相高效液相色譜分析空氣中己內(nèi)酰胺的方法具有靈敏度高、重現(xiàn)性好、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，能滿足空氣中己內(nèi)酰胺監(jiān)測的要求。檢測限為0.01 mg/m³。

　?。?）錦綸廠紡絲車間是產(chǎn)生空氣中己內(nèi)酰胺污染的主要污染源。紡絲車間的污染比較嚴(yán)重，工人的身體健康風(fēng)險較大。長期在該車間工作的工人應(yīng)戴面具式呼吸器和安全防護(hù)眼鏡，在工作后要淋浴更衣，要注意做好勞動保護(hù)。

　?。?）某錦綸廠周圍不宜有居民區(qū)，企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步做好空氣中己內(nèi)酰胺污染源頭控制，同時應(yīng)做好源頭位置或居民區(qū)的遷移規(guī)劃；500 m可以作為該錦綸廠的安全防護(hù)距離。

　?。?）環(huán)境空氣中己內(nèi)酰胺本底低，環(huán)境空氣中己內(nèi)酰胺污染主要來源于企業(yè)的排放。

　　參考文獻(xiàn)

　　1  張文清，趙瑞芳，樊戰(zhàn)春.比色法測定大氣中己內(nèi)酰胺.中國環(huán)境監(jiān)測，1995，11(6)：11～13

　　2  于世林.高效液相色譜方法及應(yīng)用.北京：化工工業(yè)出版社，1999.308～309

　　3  高鴻賓.有機(jī)化學(xué).北京：化工工業(yè)出版社，1980.354～356

　　4  Common wealth of Australia，National Occupational Safety and Health.Exposure Standards of Caprolactam，1995

　　（收到修改稿日期：2004-06-29）

　　[1]第一作者：翁燕波，女，1967年生，浙江大學(xué)在職研究生，主要從事環(huán)境監(jiān)測方面的工作。