多溴联苯醚及十溴二苯乙烷在上海市典型环境介质中的分布及生态风险评估

【摘要】：随着经济社会的不断发展以及区域城市化和工业化的进一步加剧，包括多溴联苯醚（PBDEs）和多溴二苯乙烷（DBDPE）在内的多种阻燃剂产品不断向环境中扩散，污染日益严重。上海作为国际化大都市，其产业结构一直偏重，资源消耗与污染排放一直处于高位。微型电子计算机、汽车等工业产业的增长，使环境中的阻燃剂等持久性有机污染物（POPs）的污染负荷加重。同时，人口增长速度过快，生活垃圾及汽车尾气等污染物的排放总量持续不断增加，使得上海市区域内POPs的污染源不断增长，令上海面临严重的环境污染问题。 本研究主要以上海市三大水体（包括黄浦江、苏州河以及蕴藻浜）中的沉积物、上海市特定校园环境内室内灰尘以及校园环境内非职业暴露者等典型环境介质为目标对象，对八种PBDEs同系物（包括BDE-28，-47，-99，-100，-153，-154，-183和-209）和DBDPE等溴系阻燃剂在目标介质中的分布特征及潜在的生态风险进行深入研究；对上海市典型环境介质所受到的PBDEs和DBDPE污染现状、潜在污染源进行科学的评估；为研究以PBDEs和DBDPE为代表的溴系阻燃剂在上海市不同环境介质间的相互关联性提供数据基础，同时也为制定各种区域性或全球性的策略提供前提条件。通过研究，本文得到以下主要结果与结论： (1)文章首次对上海地区表层沉积物中PBDEs的污染水平、时空分布特征和潜在污染来源进行系统研究，并进一步探讨该污染物对区域内水体底息生物可能产生的生态风险，为控制PBDEs的环境排放，保护当地水生生态环境提供重要的科学依据。 研究结果表明PBDEs在上海市水体沉积物中广泛存在。对比国内外其他相关研究可以发现，本研究区域内BDE-209的浓度处于相对较高的水平，而其余七种PBDEs同系物的总浓度之和则相对较低。 BDE-209在沉积物样品中占PBDEs总量的97%以上。除BDE-209外，所检测的其余七种PBDEs同系物中，BDE-47和BDE-99所占比例较大，接下来是BDE-28。通过Spearman相关性分析可以发现，沉积物中的BDE-209与∑8PBDEs存在显著性相关。说明BDE-209在上海地区对沉积物中∑8PBDE有最主要贡献。上海市水体沉积物中的PBDEs主要来源于商业用多溴联苯醚阻燃剂产品。同时，沉积物中的高溴代PBDEs同系物可能通过不同途径转化为低溴代PBDEs同系物。 对沉积物中的PBDEs进行生态风险评估发现，PBDEs对研究地区沉积物中的底息生物目前没有表现出明显的生态风险。不过，鉴于本地区高浓度的十溴联苯醚可能通过食物链转化为高毒性的五溴联苯醚，而进一步提高生态风险。因此，PBDEs对本研究区域内水生生态系统可能造成的生态风险还需进一步持续研究。 (2)文章首次研究了校园环境中室内灰尘PBDEs含量分布以及校园环境中非职业暴露者头发样品中的PBDEs含量分布情况。对头发样品和灰尘样品中PBDEs的潜在污染来源进行分析，并对二者之间的相关性进行初步研究。 研究结果表明，所有室内灰尘和人体头发样品中都能检测到PBDEs的存在，证实该物质在非职业暴露场所的校园室内环境中分布比较广泛。所有PBDEs目标同系物在灰尘中的检出率为100%；而在头发样品中，除BDE-100和BDE-154的检出率较低以外，其余六种PBDEs同系物均有较高检出率（50%）。 BDE-209是室内灰尘和人体头发样品中占主导地位的PBDEs同系物。除BDE-209以外，BDE-47和BDE-99两种同系物在灰尘和头发样品中所占的比例较高。同时，通过Spearman相关性分析和主成分分析的结果可以发现，灰尘和头发样品中的PBDEs主要来源于商业用多溴联苯醚物质，且主要以商业用十溴联苯醚为主。相关性研究还发现，人体头发样品中的BDE-47与同一采样区域室内灰尘中的BDE-47存在显性相关（r=0.44, p=0.048）。同时，另一种PBDEs同系物BDE-99在头发样品和灰尘样品中也存在类似的显性相关性（r=0.68, p=0.025）。 (3)文章首次报道了本地区非生物样品（沉积物）和生物样品（人体头发）中新型溴系阻燃剂DBDPE的浓度含量水平及分布特征。 研究结果表明，所有沉积物样品和头发样品中均能检测出DBDPE。这说明该种新型溴系阻燃剂已在上海市不同类型的环境介质中有广泛分布。DBDPE在沉积物中的浓度与BDE-209的浓度显性相关；而在头发样品中，这两种物质没有表现出明显的相关性。这说明，沉积物中的DBDPE和BDE-209有相同的潜在污染来源，而头发样品中两种物质的来源则较为随机。此外，DBDPE与TOC在夏季沉积物样品中的相关性较好，而在冬季样品中的相关性较差。 DBDPE在不同流域沉积物中的平均浓度呈现：苏州河黄浦江蕴藻浜的趋势。而DBDPE在不同性别上的浓度分布与包括PBDEs，PCBs，OCPs等在内的POPs类似，污染物在女性头发样品中的浓度高于男性样品。本研究中，女生头发样品中DBDPE的平均浓度是男生头发中的3.4倍。 【关键词】：溴系阻燃剂 多溴联苯醚 十溴二苯乙烷 上海地区 沉积物 室内灰尘 人体头发 生态风险评估 总有机碳
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X50
【目录】：

• 摘要8-11
• Abstract11-14
• 目录14-17
• 第一章 绪论17-39
• 1.1 阻燃剂概述17-18
• 1.2 溴系阻燃剂18-34
• 1.2.1 多溴联苯醚（PBDEs）21-31
• 1.2.2 十溴二苯乙烷（DBDPE）31-34
• 1.3 本地区研究现状概况34-37
• 1.3.1 上海地区自然地理特征34-36
• 1.3.2 人类活动影响36-37
• 1.3.3 上海地区 POPs 研究现状37
• 1.4 本研究目的及意义37-38
• 1.5 课题来源38-39
• 第二章 实验设计与方案39-52
• 2.1 样品的采集39-44
• 2.1.1 采样区域39-42
• 2.1.2 样品信息42-44
• 2.2 实验方案44-49
• 2.2.1 实验材料44-45
• 2.2.2 仪器设备45
• 2.2.3 样品前处理45-46
• 2.2.4 仪器分析方法46-48
• 2.2.5 质量保证与质量控制（QA/QC）48-49
• 2.2.6 数据处理方法49
• 2.3 风险评价模型49-52
• 2.3.1 沉积物中 PBDEs 风险评价50
• 2.3.2 PBDEs 的人体暴露评估模型50-52
• 第三章 水体沉积物中的多溴联苯醚52-77
• 3.1 沉积物中 PBDES 污染水平53-59
• 3.1.1 PBDEs 浓度水平53-57
• 3.1.2 国内外相关文献报道比较57-59
• 3.2 沉积物中 PBDES 同系物特征59-68
• 3.2.1 PBDEs 同系物组成特征59-62
• 3.2.2 PBDEs 同系物相关性分析62-65
• 3.2.3 PBDEs 同系物来源解析65-68
• 3.3 沉积物中 PBDES 时空分布特征68-71
• 3.3.1 PBDEs 时间分布特征68-69
• 3.3.2 PBDEs 空间分布特征69-71
• 3.4 沉积物中 PBDES 与 TOC 的相关性分析71-72
• 3.5 沉积物中 PBDES 的生态风险评估72-74
• 3.6 本章小结74-77
• 第四章 室内灰尘及人体头发中的多溴联苯醚77-99
• 4.1 室内灰尘中 PBDES 的污染水平78-83
• 4.1.1 PBDEs 浓度水平78-80
• 4.1.2 国内外相关文献报道比较80-81
• 4.1.3 PBDEs 的非饮食摄入暴露估算81-83
• 4.2 室内灰尘中 PBDES 同系物特征83-87
• 4.2.1 PBDEs 同系物组成特征83-84
• 4.2.2 PBDEs 同系物相关性分析84-86
• 4.2.3 PBDEs 同系物来源解析86-87
• 4.3 人体头发中 PBDES 的污染水平87-91
• 4.3.1 PBDEs 浓度水平87-89
• 4.3.2 国内外相关文献报道比较89
• 4.3.3 PBDEs 浓度的性别差异89-91
• 4.4 人体头发中 PBDES 同系物特征91-97
• 4.4.1 PBDEs 同系物组成特征91-92
• 4.4.2 PBDEs 同系物相关性分析92-94
• 4.4.3 PBDEs 同系物来源解析94-97
• 4.5 灰尘和头发中 PBDES 的相关性分析97
• 4.6 本章小结97-99
• 第五章 十溴二苯乙烷在环境介质中的分布99-113
• 5.1 沉积物中 DBDPE 的污染水平100-104
• 5.1.1 DBDPE 在沉积物中的浓度100-101
• 5.1.2 DBDPE 的时空分布101-102
• 5.1.3 国内外相关文献报道比较102-104
• 5.2 沉积物中 DBDPE 与 BDE-209 的比较104-106
• 5.2.1 DBDPE 与 BDE-209 的浓度对比104-105
• 5.2.2 DBDPE 与 BDE-209 的相关性分析105-106
• 5.3 沉积物中 DBDPE 与 TOC 的相关性分析106-107
• 5.4 人体头发中 DBDPE 的污染水平107-109
• 5.4.1 DBDPE 在头发样品中的浓度107-108
• 5.4.2 DBDPE 浓度的性别差异108-109
• 5.5 人体头发中 DBDPE 与 BDE-209 的比较109-111
• 5.5.1 DBDPE 与 BDE-209 的浓度对比109-110
• 5.5.2 DBDPE 与 BDE-209 的相关性分析110-111
• 5.6 本章小结111-113
• 第六章 本文结论及展望113-116
• 6.1 本文结论113-115
• 6.2 本文主要创新点115
• 6.3 研究展望115-116
• 参考文献116-135
• 作者攻读博士学位期间（待）发表的论文135-137
• 作者攻读博士学位期间申请的专利137-138
• 致谢138

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