论文部分内容阅读
全氟化合物(Perfluoroalkylsubstances,PFASs)是一类具有独特表面活性、良好热稳定性及化学稳定性等特点的化合物。目前,全氟化合物已被广泛应用于纸张、纺织、电镀等工业产品和其它消费品中。随着此类物质在全球范围内的日渐推广,其生物毒害性与生物富集性及持久性等逐步受到了全球科研工作者的广泛关注。本文主要针对PFASs在中国典型环境介质及野生鱼类中的浓度分布进行了调查研究,基于各基质中的PFASs含量水平的数据进行了相关性分析和生态风险评价,揭示了PFASs在地表水、沉积物及野生鱼体中的污染特征、来源途径以及暴露风险。本文的具体研究内容如下: 建立了一套高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)结合固相萃取、离子对萃取、碱消解、继而用甲基叔丁基醚(MTBE)或者WAX柱萃取和富集的高灵敏度与高选择性的仪器分析方法与前处理方法,对水样、沉积物、鱼肉与鱼肝中的20种PFASs(包括14种全氟羧酸(PFCAs)、4种全氟磺酸(PFSAs)、全氟辛烷磺酰胺(FOSA)和N-乙基全氟辛烷磺化氨基乙酸(EtFOSAA))进行了提取和检测。新建方法在水样、沉积物、鱼肉和鱼肝基质加标实验中PFASs的回收率分别为76.5-112.6%(除FOSA和EtFOSAA外)、66.3-183.4%(除全氟十六烷酸(PFHxDA)和全氟十八烷酸(PFODA)外)、60-181%和73-116%,方法检出限分别为0.02-0.05ng/L、0.01-0.03ng/g、0.02-0.05ng/g和0.08-0.25ng/g。 分析了中国主要流域(长江、东江、珠江、黄河、辽河和海河)水体和沉积物中PFASs的时空分布特征和污染来源。研究结果表明:PFOS、PFOA和PFBS是中国主要流域中主要的全氟化合物。长江水样中总的PFASs的浓度范围为2.2-75ng/L,而东江流域五条河流(东江、西枝江、淡水河、石马河、沙河)水相中总PFASs浓度值最高为350ng/L。长江沉积物样品中总的PFASs的浓度范围为0.05-1.4ng/g干重(dw),且在所有的PFASs中,PFOA浓度和检出率均最高,在水样和沉积物中最高浓度分别达18ng/L和0.72ng/g,其次为全氟丁烷磺酸(PFBS)。水样中PFASs最高浓度位于武汉段达42ng/L,而最低浓度位于鄱阳湖,浓度为3.6ng/L。五条河流(黄河、辽河、海河、珠江和东江)沉积物中PFOA和PFOS,检出率分别为100%和63%,浓度分别为0.08-0.99ng/g(dw)和n.d-3.9ng/g(dw)。长江水样中PFASs浓度与pH、总氮(TP)、总磷(TN)和电导等水质参数呈正相关,沉积物中PFASs浓度与总有机碳(TOC)、TP、TN等呈正相关。东江流域水相中PFASs的浓度与化学需氧量(COD)(0.7913)和电导率(0.5642)呈明显的正相关关系,且夏冬两季水样中的PFASs有明显的季节变化趋势。PFOS和PFOA在石马河和淡水河中的浓度明显高于其它三条河流(西枝江,东江和沙河)。多重线性回归分析结果表明沉积物有机碳质量分数(TOC)对河流环境中PFASs的分布有重要影响。PFASs在水相和沉积物相两相间的分配系数logKd和logKoc表明其在两相中的分配与碳链长度呈明显相关性,长链PFASs更容易分配到沉积物相。主成分分析结果表明,东江流域环境中的PFASs主要来自城市和工业区。计算了中国主要河流(长江、黄河、辽河、海河、珠江和东江)中全氟化合物的年入海通量,长江排放量为20.7吨,其中武汉市和鄂州市对长江PFASs的贡献最大,为11.6吨。 通过检测东江流域9种野生鱼(罗非、蛇头、塘鲺、鲫鱼、鲤鱼、鳊鱼、鲮鱼、皖鱼、鲢鱼)体中PFASs的浓度,评估了各种PFASs的生物富集性以及当地居民食用野生鱼的潜在健康风险。结果表明,在鱼肉和鱼肝中PFOS均为浓度最高的PFASs,其最高浓度分别为79ng/g和1500ng/g湿重(ww),其次为PFUnDA和PFTrDA。9种鱼的鱼肉和鱼肝中PFOS的平均浓度分别为0.40ng/g-25ng/g和5.6ng/g-1100ng/g。鱼样和水样中PFASs浓度呈明显的正相关,表明这些PFASs有相似的污染源。对于罗非鱼,PFOS浓度随其体重或体长的增加而增加,但与性别无明显的相关关系。鱼样中PFASs的生物富集系数(logBAF)范围为2.1-5.0。9种鱼基于PFOS计算的危险系数(HR)为0.05-2.8,其中罗非、鲢鱼、塘鲺和蛇头鱼的HR值大于1,表明经常食用这四种野生鱼可能会给当地居民的健康造成风险。 研究了广州市饮用水水源和净化处理过程中PFASs的含量水平和去除效率。结果表明,广州市自来水样品中主要检出有PFOS、PFBS和PFOA,浓度范围分别为0.60-11ng/L、0.11-3.4ng/L和0.27-2.2ng/L。自来水净化处理工序中破碎炭对大部分PFASs具有较高的吸附能力,对PFOS和PFOA的去除率分别达到90%和95%,对PFHxS、PFNA及PFDA则为100%去除率;活性炭对PFASs也具有一定的吸附能力,对PFOS的平均去除率为38%。但其他净化工艺包括絮凝沉淀、砂滤和臭氧等对PFASs基本没有去除。根据美国EPA关于饮用水中PFASs的安全指导值和广州市自来水水源和生产系统中的实测浓度,计算了各种PFASs的风险商值。结果表明,广州市自来水中单独PFASs不会对人类健康产生急性影响。但部分水源地水样中检出的PFOS浓度较高需引起注意,需加强对这些水源地中PFASs的长期监测。