土壤中多溴聯(lián)苯醚的特性

肖睿 馮松寶 汪玲

摘要：多溴聯(lián)苯醚（PBDEs）作為阻燃劑被廣泛使用于生產(chǎn)生活中，是受到全球關(guān)注的新環(huán)境污染物。本文在概述多溴聯(lián)苯醚性質(zhì)、危害以及分析多溴聯(lián)苯醚來(lái)源的基礎(chǔ)上，描述了對(duì)多溴聯(lián)苯醚污染的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。

關(guān)鍵詞：多溴聯(lián)苯醚;土壤污染;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

1.多溴聯(lián)苯醚概述

1.1多溴聯(lián)苯相關(guān)介紹

多溴聯(lián)苯醚（Polybrominateddiphenylethers，PBDEs，化學(xué)通式為C12H（0-9）Br（1-10）O，根據(jù)苯環(huán)上溴原子的個(gè)數(shù)和位置的不同，分為10個(gè)同系組，209種同系物，分子量從249到959不等）是一類(lèi)持久性有機(jī)污染物，主要用于紡織品、塑料和泡沫中。在產(chǎn)品使用過(guò)程中，PBDEs進(jìn)入到環(huán)境中，成為日常環(huán)境中四處擴(kuò)散的POPs，對(duì)環(huán)境和人類(lèi)造成威脅[1]。PBDEs具有疏水性和強(qiáng)吸附性，易于吸附在顆粒物和沉積物中;其還具有難降解性，在環(huán)境中難降解，滯留時(shí)間長(zhǎng);以及有遠(yuǎn)距離遷移性，通過(guò)“蚱蜢跳效應(yīng)”，導(dǎo)致全球污染;PB-DEs有生物富集性，可在動(dòng)物體中長(zhǎng)期累積，并通過(guò)食物鏈最終進(jìn)入人體[2]，影響人類(lèi)的身體健康。我國(guó)許多學(xué)者對(duì)多溴聯(lián)苯醚進(jìn)行了研究，如葉細(xì)標(biāo)等[3]指出人類(lèi)主要通過(guò)食物、室內(nèi)空氣污染等暴露PBDEs，且PBDEs具有干擾內(nèi)分泌的作用，影響甲狀腺激素和性激素;馬騰洲等[4]建立了氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定防火涂料中8種多溴聯(lián)苯醚含量的方法;劉鋒平等[5]通過(guò)綜述國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究，從室內(nèi)空氣及塵土中多溴聯(lián)苯醚的污染分布特征和人體暴露水平兩個(gè)方面闡述室內(nèi)環(huán)境多溴聯(lián)苯醚污染對(duì)人體健康的影響;余彬彬等[6]通過(guò)對(duì)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定土壤中多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚類(lèi)化合物含量的不確定度進(jìn)行評(píng)定，分析了測(cè)量過(guò)程中引入的不確定度來(lái)源，求出各不確定度分量之后合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度并計(jì)算相對(duì)擴(kuò)展不確定度。然而國(guó)內(nèi)對(duì)多溴聯(lián)苯醚的研究仍處于初級(jí)階段，還需要進(jìn)行大量研究。

1.2危害

（1）健康危害。1甲狀腺毒性：PBDEs及其代謝物主要通過(guò)與總甲狀腺素（T4）競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合甲狀腺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（TTR），與總?cè)饧谞钕僭彼幔═3）競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合甲狀腺激素受體（THR）從而干擾甲狀腺激素的功能[7]。2神經(jīng)系統(tǒng)毒性：PBDEs能夠使甲狀腺激素水平下降，破壞甲狀腺素的平衡，減少大腦可利用甲狀腺激素的含量，從而使得神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育發(fā)生異常[8]。3肝臟毒性：美國(guó)環(huán)境保護(hù)局在評(píng)價(jià)PBDEs的肝臟毒性時(shí)，發(fā)現(xiàn)PBDEs的同系物和混合物可以導(dǎo)致肝臟微粒體酶的變化、肝臟重量增加和肝臟細(xì)胞變性，但是不同的同系物的毒性強(qiáng)弱有所不同[7]。

（2）環(huán)境危害。現(xiàn)在使用的多溴聯(lián)苯醚主要以高溴聯(lián)苯醚為主，其具有低揮發(fā)性、強(qiáng)吸附性且難溶于水，故易附存于泥和土壤顆粒上，所以在環(huán)境中比較穩(wěn)定[9]。多溴聯(lián)苯醚在環(huán)境中廣泛存在于土壤、空氣、水、底泥、生物體中。導(dǎo)致了水、土壤和大氣的污染，對(duì)農(nóng)作物以及生物體的健康產(chǎn)生危害。

2.多溴聯(lián)苯醚的來(lái)源分析

PBDEs是一類(lèi)溴代芳香化合物，屬溴代阻燃劑的一種，由于其優(yōu)異的理化性質(zhì)以及價(jià)格便宜的特點(diǎn)，被廣泛用于人類(lèi)的生產(chǎn)生活中。在其使用過(guò)程中，PBDEs進(jìn)入到環(huán)境。結(jié)合多篇文獻(xiàn)[10-13]，總體來(lái)說(shuō)土壤的PBDEs污染來(lái)源主要有三種：（1）大氣污染：PBDEs是添加型阻燃劑的一種，具有一定的揮發(fā)性，在其生產(chǎn)以及使用過(guò)程中容易揮發(fā)進(jìn)入到大氣中，后經(jīng)過(guò)大氣沉降進(jìn)入土壤。（2）固體廢棄物污染：報(bào)廢的含有PBDEs的廢棄物非法處理以及長(zhǎng)期露天堆放，其中的有毒物質(zhì)釋放，PBDEs也會(huì)隨著雨水的淋濾作用滲漏進(jìn)入土壤。（3）工業(yè)污水污染：污水中的PBDEs由于具有高醇-水分配系數(shù)，因此大部分的PBDEs進(jìn)入污泥，而一些農(nóng)場(chǎng)以污泥作為肥料。還有些污水處理廠直接將污泥堆棄于荒山，使得污泥中的PBDEs污染土壤。另外，污水處理廠的出水雖已經(jīng)過(guò)處理，但對(duì)自然水體仍會(huì)造成一定程度的污染，農(nóng)業(yè)灌溉使得其在的PBDEs進(jìn)入土壤。

3.土壤中多溴聯(lián)苯醚的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

土壤中多溴聯(lián)苯醚污染的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，采用美國(guó)科學(xué)院（NAS）提出的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)“四步法”：危害鑒別、劑量-效應(yīng)評(píng)估、暴露評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)表征[14]。

3.1危害鑒別

聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署已將四溴聯(lián)苯醚和五溴聯(lián)苯醚、六溴聯(lián)苯醚和七溴聯(lián)苯醚列入《斯德哥爾摩公約》。多溴聯(lián)苯醚有優(yōu)異的的阻燃性而被廣泛運(yùn)用生產(chǎn)生活中，但是多溴聯(lián)苯醚有沿食物鏈富集的特性，而人類(lèi)作為食物鏈頂端的存在，所以人體中的多溴聯(lián)苯醚含量相對(duì)較高。影響著我們的身體健康，例如，甲狀腺水平下降，胎兒畸形，腎臟玻璃體變性等。

3.2劑量-效應(yīng)評(píng)估

效應(yīng)-劑量分析指的是一種物質(zhì)給予或接受的劑量與暴露族群中某種健康效應(yīng)發(fā)生概率兩者之間關(guān)系的特征描述，并以人類(lèi)暴露在這種物質(zhì)下的函數(shù)來(lái)估計(jì)此效應(yīng)發(fā)生概率的過(guò)程。

3.3暴露評(píng)價(jià)

暴露評(píng)價(jià)是測(cè)定人體暴露值大小、頻率、途徑和暴露時(shí)間，表征受暴露的人群。一般根據(jù)測(cè)出的環(huán)境中PBDEs濃度，通過(guò)土壤/灰塵攝入、皮膚接觸以及吸入大氣中可吸入顆粒物三種攝入途徑進(jìn)行暴露評(píng)估。相應(yīng)的計(jì)算公式[15]如下：

（1）土壤/灰塵攝入途徑DU=（AID×IFsoil×Csoil）/W+（AID×IFdust×Cdust）/W

式中：DU表示經(jīng)土壤和灰塵途徑的日總攝入量（pg/g.day）;AID表示經(jīng)土壤/灰塵途徑的攝入率（kg/day）;IFsoil和IFdust分別表示土壤和灰塵攝入因子：Csoil和Cdust分別表示土壤和灰塵中PBDEs濃度（pg/gdw）;W表示人體體重。

（2）皮膚接觸途徑DA=（DAEout×EFout×Csoil）/W+（DAEin×EFin×Cdust）/W

式中：DA表示經(jīng)皮膚接觸土壤和灰塵的日總攝入量（pg/g.day）;DAEout和DAEin分別表示外部和內(nèi)部土壤/灰塵皮膚覆蓋面積

（kg/m2）;EFout和EFin分別表示外部和內(nèi)部皮膚吸收因子（m2）。

（3）吸入大氣中可吸入顆粒物途徑IP=（V×Csoil×AF）（/PEF×W）+（V×Cdust×AF）（/PEF×W）

式中：IP表示經(jīng)吸入大氣可吸入顆粒物途徑的日總攝入量（pg/g.day）;V表示空氣流動(dòng)率（m3/day）;AF表示空氣吸入因子;PEF表示顆粒物釋放因子（1.36×109m3/day）。

3.4風(fēng)險(xiǎn)表征

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)表征包括兩個(gè)部分：1風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，研究不確定性，估計(jì)不利效應(yīng)的可能性;2風(fēng)險(xiǎn)描述：歸納和解釋評(píng)估結(jié)果。

3.5環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

孫鑫[16]曾在文章中寫(xiě)到過(guò)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一些方法，有生命周期評(píng)價(jià)法、概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法、德?tīng)柗品?、層次分析法等?/p>

4.結(jié)語(yǔ)

PBDEs為有機(jī)污染物的一種，其難溶于水且具有強(qiáng)吸附性，因而易附存于泥和土壤顆粒上。土壤中多溴聯(lián)苯醚來(lái)源有多種，不僅有暴露在空氣中附著在土壤顆粒的多溴聯(lián)苯醚，還有滲漏進(jìn)入土壤中的多溴聯(lián)苯醚。土壤中的多溴聯(lián)苯醚可以通過(guò)食物鏈最終進(jìn)入人體，對(duì)人體的健康造成危害。由于多溴聯(lián)苯醚具有難降解性，遠(yuǎn)距離遷移性，生物富集性及對(duì)生物和人體具有毒害效應(yīng)等特性，其已成為環(huán)境科學(xué)中熱門(mén)的研究對(duì)象。但是我國(guó)對(duì)多溴聯(lián)苯醚的研究仍然處于初級(jí)階段，對(duì)我國(guó)多溴聯(lián)苯醚污染的情況，以及對(duì)人體的危害情況都沒(méi)有健全的數(shù)據(jù)庫(kù)，所以我國(guó)對(duì)多溴聯(lián)苯醚的污染狀況仍需要進(jìn)行大規(guī)模的研究調(diào)查。

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