上海市工业区附近区域环境中六溴联苯的污染状况及迁移特征

张龙飞, 王梦圆, 田良良, 蔡友琼, 黄冬梅, 席寅峰, 史永富. 上海市工业区附近区域环境中六溴联苯的污染状况及迁移特征[J]. 环境化学, 2021, 40(11): 3387-3397. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2020110701
引用本文: 张龙飞, 王梦圆, 田良良, 蔡友琼, 黄冬梅, 席寅峰, 史永富. 上海市工业区附近区域环境中六溴联苯的污染状况及迁移特征[J]. 环境化学, 2021, 40(11): 3387-3397. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2020110701
ZHANG Longfei, WANG Mengyuan, TIAN Liangliang, CAI Youqiong, HUANG Dongmei, XI Yinfeng, SHI Yongfu. Pollution status and migration characteristics of hexabromobiphenyls in the environment nearby Shanghai industrial areas[J]. Environmental Chemistry, 2021, 40(11): 3387-3397. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2020110701
Citation: ZHANG Longfei, WANG Mengyuan, TIAN Liangliang, CAI Youqiong, HUANG Dongmei, XI Yinfeng, SHI Yongfu. Pollution status and migration characteristics of hexabromobiphenyls in the environment nearby Shanghai industrial areas[J]. Environmental Chemistry, 2021, 40(11): 3387-3397. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2020110701

上海市工业区附近区域环境中六溴联苯的污染状况及迁移特征

    通讯作者: Tel:021-65680121,E-mail:xyzmn530@sina.com
  • 基金项目:
    2018年农业行业标准制修订项目资助和农业部公益性行业(农业)科研专项(201503108)资助.

Pollution status and migration characteristics of hexabromobiphenyls in the environment nearby Shanghai industrial areas

    Corresponding author: SHI Yongfu, xyzmn530@sina.com
  • Fund Project: Agricultural Industry Standard Revision Project Funding in 2018 and Agriculture Industry Research Special Funds for Public Welfare Projects (201503108)
  • 摘要: 为研究上海市部分工业区附近环境介质中六溴联苯(Hexabromobiphenyls,HexaBBs)的污染状况及迁移特征,本文采用气相色谱-质谱联用仪对80个环境介质(水样、土壤和生物样品)中的HexaBBs进行定量分析,并初步探讨了HexaBBs在上海市部分工业区附近区域的残留水平、分布和迁移特征。结果表明在采集的水样(n=13)、土壤(n=18)和生物样品(n=49)中HexaBBs的检出率分别为0 %、66.67%和83.67%。水样中未检出HexaBBs,PBB155、PBB153和PBB154在土壤样品中均有检出,检出含量值分别为0.108—0.173 μg·kg−1、0.111—0.159 μg·kg−1和0.138 μg·kg−1;PBB155、PBB154、PBB153、PBB156和PBB159在生物样品中均有检出,检出含量值分别为0.103—0.237 μg·kg−1、0.101—0.238 μg·kg−1、0.103—0.257 μg·kg−1、0.102—0.169 μg·kg−1和0.178 μg·kg−1。本研究首次在上海市部分工业区附近区域的环境介质中检出HexaBBs,虽然结论表明残留水平较低,但由于HexaBBs具有持久残留性和亲脂性,易于在脂肪含量较高的生物体内蓄积,采集点附近的人群可能存在被其暴露的风险。本研究为监测环境介质中HexaBBs的残留水平以及评估HexaBBs对生物体产生的潜在风险提供基础数据。
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  • 图 1  上海市样品采样点图

    Figure 1.  Sampling sites in the Shanghai, China

    图 2  5种HexaBBs在土壤和生物样品中的含量

    Figure 2.  The content of 5 HexaBBs in soil and biological samples

    表 1  样品采集信息

    Table 1.  Sample collection information

    区域Areas采集点Sampling sites样品Samples备注Note
    浦东
    新区
    采集点1水样(2),土壤(3),相手蟹(2),中华田园螺(2),日本沼虾(1),克氏原螯虾(1),泥鳅(1)121.683742°E,30.855566°N
    采集点2水样(1),土壤(1),中华田园螺(1),日本沼虾(1),大田螺(1),克氏原螯虾(1),泥鳅(1)121.593113°E,30.793329°N
    采集点3水样(2),土壤(1),中华田园螺(1),鲫鱼(1),克氏原螯虾(1)121.587171°E,30.711244°N
    奉贤区采集点4水样(1),土壤(2),蚯蚓(1),相手蟹(1),中华田园螺(1),日本沼虾(1),食蚊鱼(1),罗氏沼虾(1),黄颡鱼(1)121.308222°E,30.601526°N
    金山区采集点5水样(1),土壤(2),蚯蚓(1),中华田园螺(2),克氏原螯虾(1)121.125178°E,30.559963°N
    采集点6水样(1),土壤(2),蚯蚓(1),中华田园螺(1),121.125443°E,30.437796°N
    松江区采集点7水样(1),土壤(1),蚯蚓(1)120.885551°E,30.632723°N
    采集点8水样(1),土壤(1),蚯蚓(1),中华田园螺(1),日本沼虾(1),鲫鱼(1),食蚊鱼(1)121.086026°E,30.737964°N
    青浦区采集点9水样(1),土壤(1),蚯蚓(1),中华田园螺(1),日本沼虾(1),相手蟹(1),克氏原螯虾(1)120.940684°E,30.843039°N
    闵行区采集点10水样(1),土壤(2),蚯蚓(1),中华田园螺(1),日本沼虾(1),泥鳅(1)121.112738°E,30.851784°N
    宝山区采集点11水样(1),土壤(2),蚯蚓(2),中华田园螺(2),日本沼虾(1),泥鳅(1)121.352315°E,31.021178°N
      注:样品栏括号中的1—3分别为不同采样点采集相同样品的份数.
      Note: 1—3 in the brackets of the sample column are the numbers of the same samples collected from different sampling points.
    区域Areas采集点Sampling sites样品Samples备注Note
    浦东
    新区
    采集点1水样(2),土壤(3),相手蟹(2),中华田园螺(2),日本沼虾(1),克氏原螯虾(1),泥鳅(1)121.683742°E,30.855566°N
    采集点2水样(1),土壤(1),中华田园螺(1),日本沼虾(1),大田螺(1),克氏原螯虾(1),泥鳅(1)121.593113°E,30.793329°N
    采集点3水样(2),土壤(1),中华田园螺(1),鲫鱼(1),克氏原螯虾(1)121.587171°E,30.711244°N
    奉贤区采集点4水样(1),土壤(2),蚯蚓(1),相手蟹(1),中华田园螺(1),日本沼虾(1),食蚊鱼(1),罗氏沼虾(1),黄颡鱼(1)121.308222°E,30.601526°N
    金山区采集点5水样(1),土壤(2),蚯蚓(1),中华田园螺(2),克氏原螯虾(1)121.125178°E,30.559963°N
    采集点6水样(1),土壤(2),蚯蚓(1),中华田园螺(1),121.125443°E,30.437796°N
    松江区采集点7水样(1),土壤(1),蚯蚓(1)120.885551°E,30.632723°N
    采集点8水样(1),土壤(1),蚯蚓(1),中华田园螺(1),日本沼虾(1),鲫鱼(1),食蚊鱼(1)121.086026°E,30.737964°N
    青浦区采集点9水样(1),土壤(1),蚯蚓(1),中华田园螺(1),日本沼虾(1),相手蟹(1),克氏原螯虾(1)120.940684°E,30.843039°N
    闵行区采集点10水样(1),土壤(2),蚯蚓(1),中华田园螺(1),日本沼虾(1),泥鳅(1)121.112738°E,30.851784°N
    宝山区采集点11水样(1),土壤(2),蚯蚓(2),中华田园螺(2),日本沼虾(1),泥鳅(1)121.352315°E,31.021178°N
      注:样品栏括号中的1—3分别为不同采样点采集相同样品的份数.
      Note: 1—3 in the brackets of the sample column are the numbers of the same samples collected from different sampling points.
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    表 2  上海市各辖区采集的生物样品中5种HexaBBs的含量(n=3,μg·kg−1

    Table 2.  The content of 5 HexaBBs in biological samples collected from various jurisdictions in Shanghai(n=3,μg·kg−1

    化合物
    Analytes
    浦东新区/Pudong
    采集点1采集点2采集点3
    相手
    1
    相手
    2
    中华
    田园螺1
    中华
    田园螺2
    日本沼虾克氏原螯虾泥鳅中华田园螺日本沼虾大田螺克氏原螯虾泥鳅中华田园螺鲫鱼克氏原螯虾
    肝胰腺肌肉头部内脏肌肉肝胰腺肌肉头部内脏肌肉肝胰腺肌肉
    PBB1550.117ND0.1100.115ND0.1330.120NDNDND0.1250.174ND0.237ND0.1710.126ND0.151ND0.112ND
    PBB154NDNDNDND0.142NDNDNDNDNDNDNDND0.238NDNDNDNDNDNDNDND
    PBB153NDND0.105ND0.127NDNDNDNDNDNDNDND0.221NDND0.115ND0.150ND0.1050.153
    PBB159NDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDND
    PBB156NDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDND0.146NDNDNDNDNDNDNDNDND
    化合物
    Analytes
    浦东新区/Pudong
    采集点1采集点2采集点3
    相手
    1
    相手
    2
    中华
    田园螺1
    中华
    田园螺2
    日本沼虾克氏原螯虾泥鳅中华田园螺日本沼虾大田螺克氏原螯虾泥鳅中华田园螺鲫鱼克氏原螯虾
    肝胰腺肌肉头部内脏肌肉肝胰腺肌肉头部内脏肌肉肝胰腺肌肉
    PBB1550.117ND0.1100.115ND0.1330.120NDNDND0.1250.174ND0.237ND0.1710.126ND0.151ND0.112ND
    PBB154NDNDNDND0.142NDNDNDNDNDNDNDND0.238NDNDNDNDNDNDNDND
    PBB153NDND0.105ND0.127NDNDNDNDNDNDNDND0.221NDND0.115ND0.150ND0.1050.153
    PBB159NDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDND
    PBB156NDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDND0.146NDNDNDNDNDNDNDNDND
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    表 3  上海市各辖区采集的土壤样品中5种HexaBBs的含量(n=3,μg·kg−1

    Table 3.  The contents of 5 HexaBBs in soil samples collected from various jurisdictions in Shanghai(n=3,μg·kg−1

    化合物
    Analytes
    浦东新区
    Pudong
    奉贤区
    Fengxian
    金山区
    Jinshan
    松江区
    Songjiang
    青浦区
    Qingpu
    闵行区
    Minhang
    宝山区
    Baoshan
    采集点1采集
    点2
    采集
    点3
    采集点4采集点5采集点6采集
    点7
    采集
    点8
    采集
    点9
    采集点10采集点11
    土壤1土壤2土壤3土壤土壤土壤1土壤2土壤1土壤2土壤1土壤2土壤土壤土壤土壤1土壤2土壤1土壤2
    PBB155NDND0.116NDND0.113ND0.1110.121ND0.1080.129NDND0.138NDND0.173
    PBB154NDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDND0.138ND
    PBB153NDNDNDND0.111NDNDNDNDNDNDNDND0.1560.1590.1430.124ND
    PBB159NDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDND
    PBB156NDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDND
      注:ND.,为未检出。ND., not detected;采集点1~11(Sampling site1~11);土壤(Soil).
    化合物
    Analytes
    浦东新区
    Pudong
    奉贤区
    Fengxian
    金山区
    Jinshan
    松江区
    Songjiang
    青浦区
    Qingpu
    闵行区
    Minhang
    宝山区
    Baoshan
    采集点1采集
    点2
    采集
    点3
    采集点4采集点5采集点6采集
    点7
    采集
    点8
    采集
    点9
    采集点10采集点11
    土壤1土壤2土壤3土壤土壤土壤1土壤2土壤1土壤2土壤1土壤2土壤土壤土壤土壤1土壤2土壤1土壤2
    PBB155NDND0.116NDND0.113ND0.1110.121ND0.1080.129NDND0.138NDND0.173
    PBB154NDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDND0.138ND
    PBB153NDNDNDND0.111NDNDNDNDNDNDNDND0.1560.1590.1430.124ND
    PBB159NDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDND
    PBB156NDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDNDND
      注:ND.,为未检出。ND., not detected;采集点1~11(Sampling site1~11);土壤(Soil).
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-07
  • 刊出日期:  2021-11-27

上海市工业区附近区域环境中六溴联苯的污染状况及迁移特征

    通讯作者: Tel:021-65680121,E-mail:xyzmn530@sina.com
  • 1. 中国水产科学研究院东海水产研究所农业农村部水产品质量监督检验测试中心(上海), 上海, 200090
  • 2. 上海海洋大学食品学院, 上海, 201306
基金项目:
2018年农业行业标准制修订项目资助和农业部公益性行业(农业)科研专项(201503108)资助.

摘要: 为研究上海市部分工业区附近环境介质中六溴联苯(Hexabromobiphenyls,HexaBBs)的污染状况及迁移特征,本文采用气相色谱-质谱联用仪对80个环境介质(水样、土壤和生物样品)中的HexaBBs进行定量分析,并初步探讨了HexaBBs在上海市部分工业区附近区域的残留水平、分布和迁移特征。结果表明在采集的水样(n=13)、土壤(n=18)和生物样品(n=49)中HexaBBs的检出率分别为0 %、66.67%和83.67%。水样中未检出HexaBBs,PBB155、PBB153和PBB154在土壤样品中均有检出,检出含量值分别为0.108—0.173 μg·kg−1、0.111—0.159 μg·kg−1和0.138 μg·kg−1;PBB155、PBB154、PBB153、PBB156和PBB159在生物样品中均有检出,检出含量值分别为0.103—0.237 μg·kg−1、0.101—0.238 μg·kg−1、0.103—0.257 μg·kg−1、0.102—0.169 μg·kg−1和0.178 μg·kg−1。本研究首次在上海市部分工业区附近区域的环境介质中检出HexaBBs,虽然结论表明残留水平较低,但由于HexaBBs具有持久残留性和亲脂性,易于在脂肪含量较高的生物体内蓄积,采集点附近的人群可能存在被其暴露的风险。本研究为监测环境介质中HexaBBs的残留水平以及评估HexaBBs对生物体产生的潜在风险提供基础数据。

English Abstract

  • 多溴联苯(Polybrominated biphenyls,PBBs)是一类联苯化合物在催化剂条件下被溴化的产物,共有209种同系物,HexaBBs是其中的一类。自1970年,PBBs作为添加型阻燃剂,被广泛地应用于电子电器、纺织业、印刷等领域[1-2];因密歇根州发生HexaBBs污染农业事件,造成当地生物及其制品受到严重污染,危害了当地人的健康,随后美国及欧洲国家相继禁止生产PBBs产品[2],但截止2000年,法国仍在生产PBBs[3]。由于PBBs具有强亲脂性和生物蓄积性等特性,2009年,HexaBBs被列入《斯德哥尔摩公约》附件A中[4],我国于2014年,在《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约修正案》中也增加了HexaBBs;2016年,HexaBBs被国际癌症组织机构列为可能会对人体产生致癌、致畸、致突变毒性的2A类物质[5]。环境中的PBBs具有远距离传输和持久残留的特性,因此,PBBs能在土壤、鸟类、鱼类、大米等不同环境介质中被检测到[6-8],甚至没有生产过PBBs的澳大利亚,在当地袋獾和污水处理厂的污泥中也发现了PBBs的踪迹[9-10]

    HexaBBs是历史上溴化阻燃剂FireMaster®BP-6和FireMaster®FF-1等的主要添加成分,其中PBB153在总PBBs的添加占比超过53 %[11];且PBB153是国内外环境样品、生物样品以及人体组织中检出最为频繁的PBBs组分[1,12-13]。环境中的HexaBBs能通过渗漏、蒸发、径流和淋滤等多种方式直接释放到环境中[14],并经食物链的传递产生生物放大效应,最终影响人类健康[1,15];研究表明,HexaBBs比其他PBBs毒性更强,长期低剂量暴露会引起动物器官(肝、肾)发生病变[16],饮食是普通人群摄入PBBs的主要方式[8,17-18],因此监测环境介质中HexaBBs的残留水平对评估其产生的健康风险至关重要。

    上海市周边工业区的工厂种类多、作业环境复杂,分布着较多的阻燃剂、塑料模具以及电子电器设备等生产厂,主要从事基础零件的组装制造[19-20],其生产过程中产生的危险废弃物可能会通过多种方式进入土壤、水域等环境,并最终向食物链顶端的人类传递。因此本研究对采集于上海市各辖区的80个环境介质(水样、土壤和生物样品)中的HexaBBs进行了定量分析,这对监测环境介质中HexaBBs的污染水平具有重要作用,可以为上海市人群相关健康风险的评估提供基础数据。

    • 根据上海市各辖区工业区的分布,本文针对生产阻燃剂的工厂(产品:防火封堵材料、防火涂料、UPVC管道阻火圈等)、涉及电子信息产品研发与制作环节的电子厂(产品:笔记本电脑、手机等)、从事模具开发和组装环节的塑料厂(产品:加工塑胶制品、精密模具、电子线路板等)以及汽车配件厂(产品:仪表盘、车用多功能电子装置、音响系统等)等附近区域进行了调研,并设置11个样品采集点(如图1),所有样品均采集于各采样点附近的水域及周边市场,样品信息如表1所示;其中包括水样、土壤、生物样品(罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)、日本沼虾(Macrobrachium nipponense)、克氏原螯虾(Procambarus clarkii)、中华田园螺(Cipangopaludina chinensis)、泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)、相手蟹(Nanosesarma minutum)、食蚊鱼(Gambusia affinis)、黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)、鲫鱼(Carassius auratus)、蚯蚓(Eisenia fetida))共80个。

      采用无菌采集袋对工业区附近的水体采集1000 mL,存于冷藏室,待研究分析。土壤样品按照GB 17378.3和HJ/T 166—2004相关要求采集、制备和保存;具体操作为:采用铁铲对表层土壤(0—5 cm)采集1 kg,将土壤置阴凉处自然风干后去除杂质混匀,先后经四分法取压碎样,并分别过20目尼龙筛(孔径:0.25 mm)和100目尼龙筛(孔径:0.015 mm),取50 g土壤样品置于干燥器中室温保存,待研究分析。

      生物样品采用网具或不锈钢抓斗式取样器采集后,参考国标GB/T 30891—2014进行样品制备,样品制备量均大于50 g;对于体积较小的生物样品(相手蟹、食蚊鱼、蚯蚓),清洗后直接整体均浆备用;日本沼虾、中华田园螺样品清洗后分别去虾皮和外壳,收集全部的软体组织和体液均浆备用;对克氏原螯虾、罗氏沼虾清洗后去虾皮、肠腺,分成肝胰腺和肌肉等2个部位,黄颡鱼清洗后去头、骨、皮,取内脏和肌肉等2个部位,泥鳅分成头部、内脏和肌肉等3个部位;生物样品制备后,储存于−22 ℃条件下,待研究分析。

    • Thermo TSQ Quantum GC (美国Thermo公司)、高速冷冻离心机(日本Hitach公司)、DOP-B高通量组织研磨仪(上海万柏生物科技公司)、XYC-BDM-24全自动氮空吹扫浓缩仪(上海析友仪器有限公司)、B5510E-MT超声波清洗机(美国必能信公司)、Milli-Q超纯水系统(Millipore,Q-Gard1预纯化柱)、数显型漩涡混合器(Tallboys,美国)、JA12002天平(上海静天有限公司)、LG100B理化干燥箱(上海实验仪器总厂)、定性滤纸(直径11 cm,杭州特种纸业有限公司)。

      标准品与试剂:PBB153(2,2′,4,4′,5,5′-六溴联苯)、PBB155(2,2′,4,4′,6,6′-六溴联苯)、PBB156(2,3,3′,4,4′,5-六溴联苯)、PBB159(2,3,3′,4,5,5′-六溴联苯)(美国Accustandard公司),以上标品浓度均为35 μg·mL−1,体积均为1 mL;PBB154(2,2′,4,4′,5,6′-六溴联苯)(美国Wellington公司),浓度为50 μg·mL−1,体积为1.2 mL。正己烷(色谱纯,美国Supelco公司),乙酸乙酯(色谱纯,美国Tedia公司),硅胶柱(500 mg/6 mL,Agela Technologies,USA),其他试剂为国产分析纯。

    • 标准溶液的配制:将35 μg·mL−1的PBB153、PBB155、PBB156、PBB159标准品和50 μg·mL−1的PBB154标准品用正己烷分别配制成3.50 μg·mL−1和6.00 μg·mL−1的标准中间液,密封,4 ℃保存。

      混合标准工作液的配制:将5种HexaBBs的标准中间液用正己烷分别配制成0.20、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00、20.00 ng·mL−1的7种HexaBBs的混合标准工作液,密封,4 ℃保存。

    • 水样的前处理按照王帅等[21]对水样的提取方法,并略做调整,具体如下:将水样通过滤纸过滤去除悬浮杂质,过滤液收集于2000 mL的烧杯中,移取200 mL水样到500 mL分液漏斗中,加入20.0 mL乙酸乙酯,充分摇晃2 min并适时放气,静置20 min。待有机相泡沫全部消退后,先将下层水样收集于1000 mL烧杯中,再将有机相收集于50 mL离心管中,重复提取1次,合并提取液。离心管内加入适量的无水硫酸钠并离心10 min,将上层溶液转移至鸡心瓶中,并旋转蒸发至干。用6.0 mL正己烷分3次洗涤鸡心瓶,收集洗涤液于10 mL具塞玻璃离心管中,将洗涤液移至活化硅胶柱上(采用10.0 mL正己烷活化平衡),并同时接收流出液。另取2.0 mL正己烷洗涤玻璃离心管,一并上柱,最后氮吹至干,用1.0 mL正己烷复溶,待上机分析。

    • 生物样品按照张龙飞等[22]前期建立的水产品中HexaBBs的提取方法进行,具体如下:称取(1.00±0.05)g样品于50 mL圆底塑料离心管中,加入10.0 mL乙酸乙酯,拧紧离心管盖后于高通量组织研磨仪中研磨(60 Hz,30 s),使样品分散均匀后,超声提取10 min;于4 ℃下,10000 r·min−1离心10 min,将有机相转移至鸡心瓶中,离心管中的残渣重复提取1次,合并有机相;将提取液旋转蒸发至干,用6.0 mL正己烷分3次洗涤鸡心瓶,洗涤液转入50 mL圆底塑料离心管中。向离心管中加入3.0 mL浓硫酸,1500 r·min−1旋涡混匀8 min;于4 ℃下,10000 r·min−1离心10 min;移取正己烷层至10 mL具塞玻璃离心管,将正己烷层转移至活化硅胶柱上(采用10.0 mL正己烷活化平衡),并同时接收流出液,另取2.0 mL正己烷洗涤具塞玻璃离心管,一并上柱,最后氮吹至干,用1.0 mL正己烷复溶,待上机分析。

    • 按照王帅等[23]对水产养殖底泥中持久性有机污染物的提取方法,并略作调整,具体如下:称取(1.00±0.05)g土壤样品于50 mL具塞塑料离心管中,加入10.0 mL乙酸乙酯,拧紧离心管盖后于高通量组织研磨仪中研磨(60 Hz,30 s),并超声提取10 min;于4 ℃下,10000 r·min−1离心10 min,将有机相转移至鸡心瓶中,离心管中的残渣重复提取1次,合并有机相;将提取液旋转蒸发至干,用6.0 mL正己烷分3次洗涤鸡心瓶,收集洗涤液于10 mL具塞玻璃离心管,将洗涤液移至活化硅胶柱上(采用10.0 mL正己烷活化平衡),并立即接收流出液,另取2.0 mL正己烷洗涤玻璃离心管,一并上柱,最后氮吹至干,用1.0 mL正己烷复溶,待上机分析。

    • DB-17MS柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);进样口温度280 ℃;进样体积:1 μL;进样方式:不分流;载气流速:1.2 mL·min−1;升温程序:150 ℃保持1 min,以10 ℃·min−1升至310 ℃,保持8 min,共运行25 min.

      EI离子源温度250 ℃,EI电压70 eV,监测模式:选择离子监测模式(SIM);传输线温度:280 ℃,溶剂延迟12 min。

    • 在样品测定分析环节,每10个样品分别进行5.00 ng·mL−1标准溶液的重复性检测、空白试验以及加标回收测定,且每个样品做3个平行样,以确保仪器和定量分析过程的稳定性和准确性。质量控制结果表明,在空白样品添加5.00 μg·kg−1浓度水平的标准溶液时,加标回收率均在70 %—120 %,相对标准偏差均小于15 %。按照“1.4”节所述仪器条件,将“1.2.1”节配制的7个浓度水平的HexaBBs标准工作液进行上机测定,以浓度为横坐标,峰面积为纵坐标,绘制标准曲线;在0.20—20.00 ng·mL−1范围内,HexaBBs的线性范围良好(R2>0.999),以3倍信噪比(S/N)为检出限,范围为0.10—1.00 μg·kg−1,以10倍信噪比(S/N)为定量限,范围为0.30—2.00 μg·kg−1。通过配置有TriPlus Autosampler自动进样器的Thermo TSQ Quantum GC完成样品中5种HexaBBs的测定分析,并使用Thermo Xcalibur软件通过外标法对样品进行HexaBBs定量;采用CorelDRAW和Microsoft Excel®软件完成文中图和表格的绘制。

    • 所有样品经前处理后,在GC/EI-MS选择离子监测模式(SIM)下进行定性、定量分析,5种HexaBBs的测定结果见表2表3。土壤和生物样品中5种HexaBBs的总含量对比如图2所示。

      结合表2表3图2可知,在所有检出5种HexaBBs的样品中,HexaBBs整体残留水平较低,未达到定量限。水样、土壤和生物样品中HexaBBs的检出率分别为0%、66.67%和83.67 %,生物样品中PBB155检出率最高,为61.22%;其次为PBB153和PBB154,检出率分别为44.90%和20.41%,PBB159和PBB156仅在个别生物样品中检出,PBB155、PBB154和PBB153在泥鳅、中华田园螺和克氏原螯虾等样品中均有被同时检出(见表2)。在预处理环节中分部位处理的生物样品(克氏原螯虾、泥鳅、黄颡鱼、罗氏沼虾),其中在克氏原螯虾的肝胰腺、泥鳅和黄颡鱼的内脏中HexaBBs检出率和浓度水平均较高,肌肉中较低(见表2),且采集点2的克氏原螯虾肝胰腺中PBB155、PBB154和PBB153的浓度水平相对较高,分别为0.237、0.238、0.221 μg·kg−1。水样中未检出HexaBBs,土壤样品中PBB155、PBB154和PBB153均有检出,其中PBB155和PBB153检出率较高,分别为44.44%和27.78%,PBB154仅在采集点11的土壤样品中检出,为0.138 μg·kg−1,PBB159和PBB156未在土壤样品中检出(见表3)。

      5种HexaBBs在土壤和生物样品中的总含量比较如图2所示。从图2可知,PBB154、PBB153和PBB155在土壤和生物样品中的总含量分别均是依次增大的规律(PBB154<PBB153<PBB155),在土壤和生物样品中总含量值分别为:0.138、0.693、1.01 μg·kg−1和1.41、3.15、4.84 μg·kg−1,PBB159和PBB156仅在生物样品中检出,总含量水平相对较低,分别为0.178 μg·kg−1和0.550 μg·kg−1

    • PBBs作为物理添加型阻燃剂,被广泛应用于建材、电子产品等领域[2],HexaBBs是商品化溴系阻燃剂的主要添加成分[11],据调查显示,20世纪70年代PBBs产品在美国的生产量约6100 t,其中HexaBBs产量约为5400 t(约占88%),八溴联苯和十溴联苯仅约为700 t[24]。且有研究表明,高溴联苯(如:八溴联苯、十溴联苯等),在紫外光的条件下可以发生脱溴反应生成HexaBBs[25],而HexaBBs发生脱溴反应的速率分别比八溴联苯和十溴联苯的脱溴速率慢3倍和5倍[2],这表明HexaBBs会在环境介质中持续蓄积并稳定存在。虽因美国密歇根州发生HexaBBs污染农业事件,随后被美国以及欧洲国家较早禁止,但由于其阻燃性能好、价格低廉,HexaBBs同系物很可能仍在一些发展中国家或经济转型期国家生产[1]

      本研究在上海市部分工业区附近区域采集的土壤和生物样品中均检出HexaBBs,这可能与采集点附近复杂的工业环境有关,采集点附近的工业区主要包括阻燃剂厂、塑料厂以及电子电器设备生产厂等,其在作业环节中可能会存在HexaBBs污染源(如:生产环节中废气的非故意排放、废弃物的堆积和处理等)。有研究表明,电子废弃物已成为全球增长最快的废弃物之一[26],我国废旧电子电气设备(WEEE)的增长速度(13%—15%)高于世界平均水平(3%—5%)[27],每年有全球将近70 %的电子垃圾在中国处理[28]。国际将HexaBBs列入《斯德哥尔摩公约》的时间(2009年)相对较晚,按照电气、电子产品的预期使用寿命为5—10年,这表明含有PBBs的电子产品可能已经被处理完毕[29]。废弃的涂料、塑料模具以及电子电器设备中的PBBs并没有化学键的键合作用,在废弃物的长时间堆积、燃烧或电子垃圾处理的过程中(包括通过燃烧电缆回收金属、在露天酸洗槽中剥离金属以及通过加热从电路板上移除电子组件等工序),其中的PBBs会直接释放到环境中。理论上,任何涉及溴源、碳源的化学反应过程,都有可能会产生PBBs;研究表明,金属冶炼过程[24]或其他溴系阻燃剂(如:多溴联苯醚和四溴双酚-A等)在焚烧等热反应条件下会产生PBBs[30-31],这些工业生产过程中非故意排放的PBBs,能经湿沉降、径流和淋滤等多种方式进入大气、土壤以及河流等环境中,进而暴露于水体、土壤及生物等介质,最终污染食物链[32]

    • 在采集的水样中未检出HexaBBs,这可能是因为HexaBBs辛醇-水分配系数(lgKow)较高,例如PBB153的为7.20[24],具有较强的亲脂疏水性,测定结果表明水样中HexaBBs含量较低甚至没有残留。土壤样品中,PBB155、PBB153和PBB154均有检出(见表3),其中PBB155和PBB153在所有土壤样品中的含量范围分别为0—0.173 μg·kg−1和0—0.159 μg·kg−1,PBB154仅在宝山区采集的土壤样品中检出,为0.138 μg·kg−1。土壤样品中PBB155的检出含量高于PBB153,这可能是由于二者污染源的不同造成的,有研究表明,环境中的PBB153主要以游离态的形式存在,极少一部分来自高溴联苯(如:八溴联苯和十溴联苯)的降解产物,而PBB155主要由高溴联苯的脱溴反应生成[2],因此PBB155/PBB153的比值被认为是PBBs来源(以PBB153为主)或八溴联苯和十溴联苯来源(以PBB155为主要产物)的指标[33]。ZHAO等[1]在浙江省电子拆解区采集的土壤也检出了PBB153,检出含量为0.32—3.15 μg·kg−1,高于本研究所采集的样品,这可能是因为浙江省电子拆解区作业环境及电子电器废弃物的种类相对较为复杂,与本研究中PBB153的来源方式存在差异,同时也表明了本研究在上海市部分工业区附近采集的环境介质中HexaBBs的污染水平相对较低。

    • 在生物样品中,5种HexaBBs均有检出,PBB155、PBB154、PBB153和PBB156在所有生物样品中的浓度范围分别为0—0.237、0—0.238、0—0.257、0—0.169 μg·kg−1,PBB159仅在采集点5的中华田园螺样品中检出,含量为0.178 μg·kg−1;在浦东新区、金山区和松江区所采集的克氏原螯虾、蚯蚓和中华田园螺样品中均同时检出了PBB155、PBB153和PBB154等3种HexaBBs(见表2),这表明HexaBBs已经进入了环境介质中,污染了食物链,当地其他生物和居民存在被其暴露的潜在风险。在金山区采集点6采集的蚯蚓和中华田园螺样品中PBB155、PBB154和PBB153检出率和含量水平均高于同区采集点5的样品,且PBB155的浓度水平将近是采集点5的2倍,这可能是因为该工业区存在HexaBBs生成的条件和因素,或者该地区在HexaBBs被列入《斯德哥尔摩公约》之前存在HexaBBs或高溴联苯使用史,造成当地生物对HexaBBs的富集水平较高。ZHAO等[1]在浙江省电子拆解区当地居民的头发样品中也检出了PBB153,检出含量为0.32—6.68 μg·kg−1,高于本研究所采集的生物样品,这可能是因为HexaBBs具有强亲脂性,在生物体内排泄率慢[34],更易于在环境生物中产生富集放大效应;或者是土壤中被HexaBBs污染的有机碎屑、残渣等颗粒,经雨水冲刷或人为因素等方式进入水域环境,富集在水体底泥、浮游植物等介质中[35],进而暴露于水生生物,最终在食物链间产生富集效应。

    • 环境中的HexaBBs能经食物链的传递产生生物放大效应[36],本研究在上海市采集的土壤和生物样品中首次检测到HexaBBs,这可能与采集点附近的工业区有关,工业区生产环境复杂,在阻燃剂的添加、电子元件的拆卸、塑料制品的加工以及废弃物的处理等环节,可能存在非故意排放HexaBBs的污染源。我国对于HexaBBs的关注时间相对较晚[24],HexaBBs在我国环境介质中被频频检测到,主要包括电子产品、土壤、空气等样品[1,37],而鲜有关于HexaBBs在生物样品中的研究。Chang等[38]对中国台湾省随机抽查的生物样品(包括鱼类、牲畜、家禽等)中5种HexaBBs(PBB153,PBB154,PBB155,PBB156,PBB169)进行定量分析,发现鱼类残留水平最高,平均浓度为2.48 pg·g−1湿重,鸡蛋和牲畜并无明显差别,平均浓度分别为1.32 pg·g−1湿重和1.14 pg·g−1湿重,家禽浓度最低,为0.990 pg·g−1湿重,但均低于本研究样品中HexaBBs的浓度水平;国外在贝类[39]、鱼类[18]、鸟类[6]、哺乳动物(海豹、海豚)[2]等生物中均检测到HexaBBs的踪迹,浓度水平显著高于我国,并伴有明显的生物放大效应,这可能与HexaBBs被误当做饲料添加剂污染密歇根州事件有关[2];甚至连没有生产过HexaBBs的澳大利亚,在当地污水处理厂中的污泥中也检测到了0.6 μg·kg−1水平的PBB153[10],这表明HexaBBs能够在环境中以稳定的结构通过多种方式进行迁移;有研究表明环境中遗存的PBBs虽为多溴联苯醚的1%—10%左右[40],但比多溴联苯醚具有更强的生物放大性[8]

      从采集的蚯蚓、克氏原螯虾、中华田园螺、泥鳅等个别样品中均有HexaBBs浓度水平相对较高的现象(见表2),根据环境介质(水样、土壤和生物样品)分析表明,环境中的HexaBBs可能存在向低营养级生物传递的趋势,但目前国内关于HexaBBs在环境生物样品中的调查研究相对缺乏,如果想确切证实这种现象,则需要更深层次的开展调研分析,这对追溯HexaBBs污染源、探讨其在不同营养级生物中的迁移规律以及深入了解其对生物机体产生的毒理效应具有重要作用。

      HexaBBs具有亲脂疏水性,暴露于环境中的HexaBBs能通过湿沉降、雨水冲刷等多种方式汇聚并分布于土壤和水生环境中[41],土壤和水生环境中底泥的孔隙结构稠密、比表面积大,是HexaBBs等持久性有机污染物的首要蓄积库[23],土壤和水生环境中的生物则成为直接暴露对象。蚯蚓、克氏原螯虾、中华田园螺和泥鳅等均是杂食性生物[22],可能会通过摄食有机碎屑、河底沉积物或直接摄入HexaBBs等方式成为HexaBBs携带者,进而导致其在食物链产生生物放大效应。PBB155、PBB154和PBB153在虾类、泥鳅和黄颡鱼的肝胰腺和内脏中的检出率和浓度水平较高,肌肉中含量较低,本研究将上海市不同采集点的克氏原螯虾分不同部位(肝胰腺和肌肉)进行分析,结果如表2所示,从表2中可以得知PBB155、PBB154和PBB153主要在肝胰腺中检出,浓度水平分别为0—0.237、0—0.238、0—0.221 μg·kg−1,肌肉中测定的浓度水平,分别为0—0.126、0、0—0.153 μg·kg−1,这表明HexaBBs因具有强亲脂性,在生物体内主要分布于脂肪含量较高的部位,脂肪含量较高的生物存在着蓄积HexaBBs的风险。HexaBBs已经污染了食物链,可能会对环境以及人类生活领域的平衡产生潜在危害,目前关于HexaBBs在不同营养级生物中的研究相对较少,我国是工业化大国,随着5G时代的到来,将提前迎来电子产品更新换代的热潮[42],这可能会加速环境中HexaBBs或高溴联苯等化合物的污染,因此应当聚焦于HexaBBs的来源、迁移规律、演变趋势、毒理效应等领域的研究。

    • 该研究表明,在上海市采集的样品中,部分检出HexaBBs,主要为PBB154、PBB153和PBB155,三者含量在土壤和生物样品中均呈现增大的规律,虽然5种HexaBBs单体在环境介质中的残留水平相对较低,残留量在0—0.257 μg·kg−1范围内,但考虑到HexaBBs的亲脂性和持久残留性等特性,脂肪含量较高的生物体可能更易成为HexaBBs的携带者并在食物链中传递,这表明上海市采集点附近的生物和人群存在被HexaBBs暴露的潜在风险,尤其是PBB155、PBB154和PBB153。PBB155、PBB154和PBB153等HexaBBs在环境介质中的迁移转化规律可能受多种因素的影响,不同营养级别的生物中可能存在不同的蓄积特征;而我国对HexaBBs的关注时间相对较晚,应当聚焦并深入研究HexaBBs标准分析方法的建立、监测环境介质中HexaBBs的残留水平以及追溯环境中HexaBBs的来源等问题,这对评估HexaBBs在环境中所造成的风险具有重要意义。

    参考文献 (42)

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