土壤中多溴联苯醚的特性

2019-11-12肖睿冯松宝汪玲

西部资源 2019年2期

关键词：土壤污染风险评价

肖睿冯松宝汪玲

摘要：多溴联苯醚（PBDEs）作为阻燃剂被广泛使用于生产生活中，是受到全球关注的新环境污染物。本文在概述多溴联苯醚性质、危害以及分析多溴联苯醚来源的基础上，描述了对多溴联苯醚污染的风险评价方法。

关键词：多溴联苯醚;土壤污染;风险评价

1.多溴联苯醚概述

1.1多溴联苯相关介绍

多溴联苯醚（Polybrominateddiphenylethers，PBDEs，化学通式为C12H（0-9）Br（1-10）O，根据苯环上溴原子的个数和位置的不同，分为10个同系组，209种同系物，分子量从249到959不等）是一类持久性有机污染物，主要用于纺织品、塑料和泡沫中。在产品使用过程中，PBDEs进入到环境中，成为日常环境中四处扩散的POPs，对环境和人类造成威胁[1]。PBDEs具有疏水性和强吸附性，易于吸附在颗粒物和沉积物中;其还具有难降解性，在环境中难降解，滞留时间长;以及有远距离迁移性，通过“蚱蜢跳效应”，导致全球污染;PB-DEs有生物富集性，可在动物体中长期累积，并通过食物链最终进入人体[2]，影响人类的身体健康。我国许多学者对多溴联苯醚进行了研究，如叶细标等[3]指出人类主要通过食物、室内空气污染等暴露PBDEs，且PBDEs具有干扰内分泌的作用，影响甲状腺激素和性激素;马腾洲等[4]建立了气相色谱-质谱法测定防火涂料中8种多溴联苯醚含量的方法;刘锋平等[5]通过综述国内外相关研究，从室内空气及尘土中多溴联苯醚的污染分布特征和人体暴露水平两个方面阐述室内环境多溴联苯醚污染对人体健康的影响;余彬彬等[6]通过对气相色谱-质谱联用法测定土壤中多溴联苯和多溴联苯醚类化合物含量的不确定度进行评定，分析了测量过程中引入的不确定度来源，求出各不确定度分量之后合成标准不确定度并计算相对扩展不确定度。然而国内对多溴联苯醚的研究仍处于初级阶段，还需要进行大量研究。

1.2危害

（1）健康危害。1甲状腺毒性：PBDEs及其代谢物主要通过与总甲状腺素（T4）竞争结合甲状腺转运蛋白（TTR），与总三碘甲状腺原氨酸（T3）竞争结合甲状腺激素受体（THR）从而干扰甲状腺激素的功能[7]。2神经系统毒性：PBDEs能够使甲状腺激素水平下降，破坏甲状腺素的平衡，减少大脑可利用甲状腺激素的含量，从而使得神经系统发育发生异常[8]。3肝脏毒性：美国环境保护局在评价PBDEs的肝脏毒性时，发现PBDEs的同系物和混合物可以导致肝脏微粒体酶的变化、肝脏重量增加和肝脏细胞变性，但是不同的同系物的毒性强弱有所不同[7]。

（2）环境危害。现在使用的多溴联苯醚主要以高溴联苯醚为主，其具有低挥发性、强吸附性且难溶于水，故易附存于泥和土壤颗粒上，所以在环境中比较稳定[9]。多溴联苯醚在环境中广泛存在于土壤、空气、水、底泥、生物体中。导致了水、土壤和大气的污染，对农作物以及生物体的健康产生危害。

2.多溴联苯醚的来源分析

PBDEs是一类溴代芳香化合物，属溴代阻燃剂的一种，由于其优异的理化性质以及价格便宜的特点，被广泛用于人类的生产生活中。在其使用过程中，PBDEs进入到环境。结合多篇文献[10-13]，总体来说土壤的PBDEs污染来源主要有三种：（1）大气污染：PBDEs是添加型阻燃剂的一种，具有一定的挥发性，在其生产以及使用过程中容易挥发进入到大气中，后经过大气沉降进入土壤。（2）固体废弃物污染：报废的含有PBDEs的废弃物非法处理以及长期露天堆放，其中的有毒物质释放，PBDEs也会随着雨水的淋滤作用渗漏进入土壤。（3）工业污水污染：污水中的PBDEs由于具有高醇-水分配系数，因此大部分的PBDEs进入污泥，而一些农场以污泥作为肥料。还有些污水处理厂直接将污泥堆弃于荒山，使得污泥中的PBDEs污染土壤。另外，污水处理厂的出水虽已经过处理，但对自然水体仍会造成一定程度的污染，农业灌溉使得其在的PBDEs进入土壤。

3.土壤中多溴联苯醚的风险评价

土壤中多溴联苯醚污染的风险评价，采用美国科学院（NAS）提出的风险评价“四步法”：危害鉴别、剂量-效应评估、暴露评价和风险表征[14]。

3.1危害鉴别

联合国环境规划署已将四溴联苯醚和五溴联苯醚、六溴联苯醚和七溴联苯醚列入《斯德哥尔摩公约》。多溴联苯醚有优异的的阻燃性而被广泛运用生产生活中，但是多溴联苯醚有沿食物鏈富集的特性，而人类作为食物链顶端的存在，所以人体中的多溴联苯醚含量相对较高。影响着我们的身体健康，例如，甲状腺水平下降，胎儿畸形，肾脏玻璃体变性等。

3.2剂量-效应评估

效应-剂量分析指的是一种物质给予或接受的剂量与暴露族群中某种健康效应发生概率两者之间关系的特征描述，并以人类暴露在这种物质下的函数来估计此效应发生概率的过程。

3.3暴露评价

暴露评价是测定人体暴露值大小、频率、途径和暴露时间，表征受暴露的人群。一般根据测出的环境中PBDEs浓度，通过土壤/灰尘摄入、皮肤接触以及吸入大气中可吸入颗粒物三种摄入途径进行暴露评估。相应的计算公式[15]如下：

（1）土壤/灰尘摄入途径DU=（AID×IFsoil×Csoil）/W+（AID×IFdust×Cdust）/W

式中：DU表示经土壤和灰尘途径的日总摄入量（pg/g.day）;AID表示经土壤/灰尘途径的摄入率（kg/day）;IFsoil和IFdust分别表示土壤和灰尘摄入因子：Csoil和Cdust分别表示土壤和灰尘中PBDEs浓度（pg/gdw）;W表示人体体重。

（2）皮肤接触途径DA=（DAEout×EFout×Csoil）/W+（DAEin×EFin×Cdust）/W

式中：DA表示经皮肤接触土壤和灰尘的日总摄入量（pg/g.day）;DAEout和DAEin分别表示外部和内部土壤/灰尘皮肤覆盖面积

（kg/m2）;EFout和EFin分别表示外部和内部皮肤吸收因子（m2）。

（3）吸入大气中可吸入颗粒物途径IP=（V×Csoil×AF）（/PEF×W）+（V×Cdust×AF）（/PEF×W）

式中：IP表示经吸入大气可吸入颗粒物途径的日总摄入量（pg/g.day）;V表示空气流动率（m3/day）;AF表示空气吸入因子;PEF表示颗粒物释放因子（1.36×109m3/day）。

3.4风险表征

生态风险表征包括两个部分：1风险评估：进行风险评估，研究不确定性，估计不利效应的可能性;2风险描述：归纳和解释评估结果。

3.5环境风险评价方法

孙鑫[16]曾在文章中写到过环境风险评价的一些方法，有生命周期评价法、概率风险评价法、德尔菲法、层次分析法等。

4.结语

PBDEs为有机污染物的一种，其难溶于水且具有强吸附性，因而易附存于泥和土壤颗粒上。土壤中多溴联苯醚来源有多种，不仅有暴露在空气中附着在土壤颗粒的多溴联苯醚，还有渗漏进入土壤中的多溴联苯醚。土壤中的多溴联苯醚可以通过食物链最终进入人体，对人体的健康造成危害。由于多溴联苯醚具有难降解性，远距离迁移性，生物富集性及对生物和人体具有毒害效应等特性，其已成为环境科学中热门的研究对象。但是我国对多溴联苯醚的研究仍然处于初级阶段，对我国多溴联苯醚污染的情况，以及对人体的危害情况都没有健全的数据库，所以我国对多溴联苯醚的污染状况仍需要进行大规模的研究调查。

参考文献：

[1]傅海辉.多溴联苯醚（PBDEs）污染土壤热脱附实验研究[D].西北农林科技大学，2012.

[2]黄友达.湖泊水库中不同来源有机质与典型持久性有机污染物的富集和沉积行为关系[D].2017.

[3]叶细标，傅华.多溴联苯醚的环境暴露及健康危害[J].环境与职业医学，2007，24（01）：95-101.

[4]马腾洲，陈俊水，马明.气相色谱-质谱法测定防火涂料中多溴联苯醚的含量[J].环境化学，2015，34（12）：2321-2323.

[5]刘锋平，朱英.室内环境中多溴联苯醚污染及人体暴露研究进展[J].卫生研究，2018，47（02）：335-344.

[6]余彬彬，牛禾，徐方曦，etal.测量土壤中多溴联苯和多溴联苯醚含量不确定度评定[J].中国环境监测，2017（01）：121-126.

[7]张慧慧，于国伟，牛静萍.多溴联苯醚健康效应的研究进展[J].环境与健康杂志，2011，28（12）：1124-1127.

[8]罗贤丽，刘丽华，晋艺聪.多溴联苯醚动物毒性综述[J].化学工程与装备，2010（01）：131-134.

[9]刘汉霞，张庆华，江桂斌，etal.多溴联苯醚及其环境问题[J].化学进展，2005，17（03）：554-562.

[10]孟博，劉丽艳，马万里，etal.垃圾焚烧发电厂周边土壤多溴联苯醚污染特征及来源解析[J].环境科学研究，2015，28（05）：775-781.

[11]马静.废弃电子电器拆解地环境中持久性有毒卤代烃的分布特征及对人体暴露的评估[D].上海交通大学，2009.