土壤中多溴聯苯醚的特性

肖睿 馮松寶 汪玲

摘要：多溴聯苯醚（PBDEs）作為阻燃劑被廣泛使用于生產生活中，是受到全球關注的新環境污染物。本文在概述多溴聯苯醚性質、危害以及分析多溴聯苯醚來源的基礎上，描述了對多溴聯苯醚污染的風險評價方法。

關鍵詞：多溴聯苯醚;土壤污染;風險評價

1.多溴聯苯醚概述

1.1多溴聯苯相關介紹

多溴聯苯醚（Polybrominateddiphenylethers，PBDEs，化學通式為C12H（0-9）Br（1-10）O，根據苯環上溴原子的個數和位置的不同，分為10個同系組，209種同系物，分子量從249到959不等）是一類持久性有機污染物，主要用于紡織品、塑料和泡沫中。在產品使用過程中，PBDEs進入到環境中，成為日常環境中四處擴散的POPs，對環境和人類造成威脅[1]。PBDEs具有疏水性和強吸附性，易于吸附在顆粒物和沉積物中;其還具有難降解性，在環境中難降解，滯留時間長;以及有遠距離遷移性，通過“蚱蜢跳效應”，導致全球污染;PB-DEs有生物富集性，可在動物體中長期累積，并通過食物鏈最終進入人體[2]，影響人類的身體健康。我國許多學者對多溴聯苯醚進行了研究，如葉細標等[3]指出人類主要通過食物、室內空氣污染等暴露PBDEs，且PBDEs具有干擾內分泌的作用，影響甲狀腺激素和性激素;馬騰洲等[4]建立了氣相色譜-質譜法測定防火涂料中8種多溴聯苯醚含量的方法;劉鋒平等[5]通過綜述國內外相關研究，從室內空氣及塵土中多溴聯苯醚的污染分布特征和人體暴露水平兩個方面闡述室內環境多溴聯苯醚污染對人體健康的影響;余彬彬等[6]通過對氣相色譜-質譜聯用法測定土壤中多溴聯苯和多溴聯苯醚類化合物含量的不確定度進行評定，分析了測量過程中引入的不確定度來源，求出各不確定度分量之后合成標準不確定度并計算相對擴展不確定度。然而國內對多溴聯苯醚的研究仍處于初級階段，還需要進行大量研究。

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與總甲狀腺素（T4）競爭結合甲狀腺轉運蛋白（TTR），與總三碘甲狀腺原氨酸（T3）競爭結合甲狀腺激素受體（THR）從而干擾甲狀腺激素的功能[7]。2神經系統毒性：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，從而使得神經系統發育發生異常[8]。3肝臟毒性：美國環境保護局在評價PBDEs的肝臟毒性時，發現PBDEs的同系物和混合物可以導致肝臟微粒體酶的變化、肝臟重量增加和肝臟細胞變性，但是不同的同系物的毒性強弱有所不同[7]。

（2）環境危害。現在使用的多溴聯苯醚主要以高溴聯苯醚為主，其具有低揮發性、強吸附性且難溶于水，故易附存于泥和土壤顆粒上，所以在環境中比較穩定[9]。多溴聯苯醚在環境中廣泛存在于土壤、空氣、水、底泥、生物體中。導致了水、土壤和大氣的污染，對農作物以及生物體的健康產生危害。

2.多溴聯苯醚的來源分析

PBDEs是一類溴代芳香化合物，屬溴代阻燃劑的一種，由于其優異的理化性質以及價格便宜的特點，被廣泛用于人類的生產生活中。在其使用過程中，PBDEs進入到環境。結合多篇文獻[10-13]，總體來說土壤的PBDEs污染來源主要有三種：（1）大氣污染：PBDEs是添加型阻燃劑的一種，具有一定的揮發性，在其生產以及使用過程中容易揮發進入到大氣中，后經過大氣沉降進入土壤。（2）固體廢棄物污染：報廢的含有PBDEs的廢棄物非法處理以及長期露天堆放，其中的有毒物質釋放，PBDEs也會隨著雨水的淋濾作用滲漏進入土壤。（3）工業污水污染：污水中的PBDEs由于具有高醇-水分配系數，因此大部分的PBDEs進入污泥，而一些農場以污泥作為肥料。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過處理，但對自然水體仍會造成一定程度的污染，農業灌溉使得其在的PBDEs進入土壤。

3.土壤中多溴聯苯醚的風險評價

土壤中多溴聯苯醚污染的風險評價，采用美國科學院（NAS）提出的風險評價“四步法”：危害鑒別、劑量-效應評估、暴露評價和風險表征[14]。

3.1危害鑒別

聯合國環境規劃署已將四溴聯苯醚和五溴聯苯醚、六溴聯苯醚和七溴聯苯醚列入《斯德哥爾摩公約》。多溴聯苯醚有優異的的阻燃性而被廣泛運用生產生活中，但是多溴聯苯醚有沿食物鏈富集的特性，而人類作為食物鏈頂端的存在，所以人體中的多溴聯苯醚含量相對較高。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-效應評估

效應-劑量分析指的是一種物質給予或接受的劑量與暴露族群中某種健康效應發生概率兩者之間關系的特征描述，并以人類暴露在這種物質下的函數來估計此效應發生概率的過程。

3.3暴露評價

暴露評價是測定人體暴露值大小、頻率、途徑和暴露時間，表征受暴露的人群。一般根據測出的環境中PBDEs濃度，通過土壤/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行暴露評估。相應的計算公式[15]如下：

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

式中：DU表示經土壤和灰塵途徑的日總攝入量（pg/g.day）;AID表示經土壤/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分別表示外部和內部土壤/灰塵皮膚覆蓋面積

（kg/m2）;EFout和EFin分別表示外部和內部皮膚吸收因子（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風險表征

生態風險表征包括兩個部分：1風險評估：進行風險評估，研究不確定性，估計不利效應的可能性;2風險描述：歸納和解釋評估結果。

3.5環境風險評價方法

孫鑫[16]曾在文章中寫到過環境風險評價的一些方法，有生命周期評價法、概率風險評價法、德爾菲法、層次分析法等。

4.結語

PBDEs為有機污染物的一種，其難溶于水且具有強吸附性，因而易附存于泥和土壤顆粒上。土壤中多溴聯苯醚來源有多種，不僅有暴露在空氣中附著在土壤顆粒的多溴聯苯醚，還有滲漏進入土壤中的多溴聯苯醚。土壤中的多溴聯苯醚可以通過食物鏈最終進入人體，對人體的健康造成危害。由于多溴聯苯醚具有難降解性，遠距離遷移性，生物富集性及對生物和人體具有毒害效應等特性，其已成為環境科學中熱門的研究對象。但是我國對多溴聯苯醚的研究仍然處于初級階段，對我國多溴聯苯醚污染的情況，以及對人體的危害情況都沒有健全的數據庫，所以我國對多溴聯苯醚的污染狀況仍需要進行大規模的研究調查。

參考文獻：

[1]傅海輝.多溴聯苯醚（PBDEs）污染土壤熱脫附實驗研究[D].西北農林科技大學，2012.

[2]黃友達.湖泊水庫中不同來源有機質與典型持久性有機污染物的富集和沉積行為關系[D].2017.

[3]葉細標，傅華.多溴聯苯醚的環境暴露及健康危害[J].環境與職業醫學，2007，24（01）：95-101.

[4]馬騰洲，陳俊水，馬明.氣相色譜-質譜法測定防火涂料中多溴聯苯醚的含量[J].環境化學，2015，34（12）：2321-2323.

[5]劉鋒平，朱英.室內環境中多溴聯苯醚污染及人體暴露研究進展[J].衛生研究，2018，47（02）：335-344.

[6]余彬彬，牛禾，徐方曦，etal.測量土壤中多溴聯苯和多溴聯苯醚含量不確定度評定[J].中國環境監測，2017（01）：121-126.

[7]張慧慧，于國偉，牛靜萍.多溴聯苯醚健康效應的研究進展[J].環境與健康雜志，2011，28（12）：1124-1127.

[8]羅賢麗，劉麗華，晉藝聰.多溴聯苯醚動物毒性綜述[J].化學工程與裝備，2010（01）：131-134.

[9]劉漢霞，張慶華，江桂斌，etal.多溴聯苯醚及其環境問題[J].化學進展，2005，17（03）：554-562.

[10]孟博，劉麗艷，馬萬里，etal.垃圾焚燒發電廠周邊土壤多溴聯苯醚污染特征及來源解析[J].環境科學研究，2015，28（05）：775-781.

[11]馬靜.廢棄電子電器拆解地環境中持久性有毒鹵代烴的分布特征及對人體暴露的評估[D].上海交通大學，2009.

[12]曾光明.土壤中多溴聯苯醚研究進展[J].土壤學報，2014（05）：934-943.

[13]史鑫源.松花江黑龍江段水體典型持久性有機污染物污染現狀研究[D].哈爾濱工業大學，2007.

[14]王志增.河口水環境中多溴聯苯醚（PBDEs）生態風險評價研究[D].吉林大學，2009.

[15]柳迪.華北地區土壤中多溴聯苯醚的污染及人體暴露評價[D].中國海洋大學，2013.

[16]孫鑫.典型大宗工業固體廢物環境風險評價體系研究[D].昆明理工大學.2015.