华南电子垃圾拆解区室内灰尘中HBCDs 和TBBPA的组成特征及人体暴露风险

李鑫, 杨北辰, 梁晓晖, 郑晓波, 解启来*

华南农业大学资源环境学院,广州 510642

摘要: 本研究在广东省3个电子垃圾拆解区的5个场所采集室内灰尘,使用固相萃取小柱进行清洗和分馏,通过气相色谱-质谱分析了室内灰尘中六溴环十二烷(hexabromocyclododecanes, HBCDs)和四溴双酚A(tetrabromobisphenol A, TBBPA)的含量、HBCDs 的组成特征,并估算了成人和婴儿的日暴露量。 结果表明:(1)5个场所的灰尘中HBCDs 的浓度分别为5 ~149、5 ~411、85 ~905、8 ~1 076 和 11 ~48 745 ng·g-1,平均值分别为 61、173、329、176 和 6 481 ng·g-1,HBCDs 平均浓度由高到低为:场所5>场所3>场所2>场所4>场所1,这表明贵屿镇的HBCDs 污染最重,龙塘镇次之,大沥镇相对较轻;TBBPA 的浓度分别为27 ~2 121、98 ~74 202、916 ~6 700、61 ~122 986 和 4 568 ~2 631 488 ng·g-1,平均值分别为 595、15 181、2 480、14 765 和527 653 ng·g-1,TBBPA 平均浓度由高到低为:场所5>场所2>场所4>场所3>场所1,贵屿镇>龙塘镇>大沥镇,这表明贵屿镇的TBBPA 污染最重,龙塘镇次之,大沥镇最轻,与HBCDs 分布情况相同;(2)TBBPA 的浓度高于HBCDs,是主要的污染物,除场所1 外,其他场所室内灰尘的TBBPA 浓度与HBCDs 无关(P>0.05);(3)5个场所的室内灰尘中HBCDs 均以α-HBCD 和γ-HBCD 为主,其分布因受光降解影响而不同;(4)经灰尘摄入的HBCDs、TBBPA 成年人日最高暴露量分别为未检出~21.7 ng·kg-1、0.02 ~1 490 ng·kg-1,均低于参考值(200 ng·kg-1和600 000 ng·kg-1);婴儿日最高暴露量分别为0.09 ~507 ng·kg-1、0.47 ~34 774 ng·kg-1,HBCDs 最高暴露值高于参考值,TBBPA 最高暴露值低于参考值但远高于成人,故婴儿更容易受到TBBPA 和HBCDs 的影响,应引起重视;(5)贵屿镇是我国最大电子垃圾拆解地,居民摄入 HBCDs(507 ng·kg-1·d-1)、TBBPA(34 774 ng·kg-1·d-1)的最高暴露量(95%水平)远高于龙塘镇和大沥镇。 在这些电子垃圾拆解地区,应更加注意HBCDs 和TBBPA 的污染,这些污染物对当地公众健康的威胁应持续关注。

关键词: 六溴环十二烷;四溴双酚A;电子垃圾拆解区;阻燃剂;室内灰尘;人体暴露

溴系阻燃剂(brominated flame retardants, BFRs)存在于我们生活的许多方面,是重要的塑料添加剂,其目的是使塑料具有自熄性或难燃性[1]。 四溴双酚A(tetrabromobisphenol A, TBBPA)、六溴环十二烷(hexabromocyclododecanes, HBCDs)和多溴二苯醚(polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)是目前使用量较高的3 种溴系阻燃剂。 作为印制电路板生产中的反应性阻燃剂,TBBPA 主要用于合成树脂[2];而HBCDs 主要用于聚苯乙烯和挤塑聚苯乙烯绝缘板、建筑材料、室内装饰纺织品、家用电器、塑料和其他有机材料[3]。 由于PBDEs 的潜在健康和环境威胁,许多国家和地区严格限制PBDEs 的生产和使用,例如《斯德哥尔摩公约》(2009年)严格禁止五溴二苯醚、八溴二苯醚和十溴二苯醚产品的生产和使用,我国于2006年出台的《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》也对PBDEs 的使用进行了限制。作为多溴二苯醚的替代品,全球市场对HBCDs 和TBBPA 的需求急剧增加。 据报告,全球 HBCDs 产量从2001年的16 700 t 增加到2011年的31 000 t,中国的HBCDs 产量由500 t 增加到18 000 t[3];2001年全球对TBBPA 的需求量约为120 000 t,2004年超过170 000 t,其中80%用于亚洲,尤其是中国[4]。2013年,HBCDs 被列入《斯德哥尔摩公约》附件A中,修正案已在2014年生效[5]

随着人们对更新更先进电子产品的追求,越来越多的废旧电子和电器设备被淘汰、丢弃,由此产生了巨量的电子垃圾。 中国电子垃圾的年产量在2003年已高达 1 100 000 t[6]。 在我国禁止进口“洋垃圾”之前,不正规的电子垃圾拆解已成为全球环境和公众面临的重大难题,每年约有70%的全球电子垃圾在中国处理[7]。 在大多数拆解区,电脑、电缆、电视机和移动电话等废旧电子产品普遍采用原始技术,仅对电子垃圾进行简单拆解、熔融、酸洗等,对于没有用处的材料或是弃置、倾倒入荒野,或是直接焚烧。 这种处理方式不仅使有毒金属、阻燃剂(FRs)和多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)等污染物释放到环境中,对人类健康也会造成巨大威胁[8-9]。 据报道,在我国广东省清远市石角镇的一个电子废物拆解区工业园,室内灰尘中检测到了浓度高达 44.9 ~19 600 ng·g-1(平均值 3 020 ng·g-1)的TBBPA[10],远高于我国北京市室内灰尘TBBPA 的7.37 ~171 ng·g-1[11]、日本北海道室内灰尘TBBPA的490 ~520 ng·g-1[12];Tang 等[13]对我国浙江省宁波市垃圾倾倒场、工业区、居民区、交通区、菜地和农田土壤等6 类土壤的HBCDs 进行了研究,发现垃圾倾倒场(60.74 ng·g-1)和工业区(37.9 ng·g-1)的 HBCDs浓度高于菜地(11.0 ng·g-1)和农田(7.75 ng·g-1),但低于清远电子垃圾拆解区(106 ng·g-1)[14]。 此外,Wu 等[15]在电子废弃物拆解区的水生物种中发现了较高浓度的HBCDs(11 ~2 370 ng·g-1),这表明电子废弃物拆解区和HBCDs 生产设施均可能是HBCDs的污染源。

清远市龙塘镇、佛山市大沥镇和汕头市贵屿镇是广东主要电子垃圾拆解地,以家庭作坊式生产为主,对土壤、大气和河流造成的污染极为严重。 汕头市贵屿镇是全国最大电子垃圾拆解地,电子废物污染治理被列为原环境保护部2012年污染防治“三大战役”之一。 截至2014年11月,广东省和各地市强有力地推进电子废物污染综合整治,取缔了家庭式作坊,基本堵住了电子废物非法入口,循环经济产业园区建设有序推进,取得明显效果。

本文旨在研究清远市龙塘镇、佛山市大沥镇和汕头市贵屿镇的5个电子垃圾拆解区的家庭作坊室内灰尘中的HBCDs 和TBBPA,了解不同电子垃圾场灰尘中的HBCDs 和TBBPA 含量分布特征,以及估算成人和婴儿通过电子垃圾拆解区的灰尘摄入带来的污染物人体暴露水平,为人体健康风险评估和后续的环境流行病学研究提供理论依据和数据支持。

1 材料与方法(Materials and methods)

1.1 样品采集

贵屿镇是一个成熟的电子垃圾回收镇,以电子垃圾为支柱产业达25年之久,有6 000 多家小型家庭经营的商店参与这一行业,每年拆解和回收超过300 万t 电子设备和塑料产品等电子垃圾,如显示器、电容器和塑料管[16]。 龙塘镇曾有超过1 000 家非法拆解厂,且电子垃圾拆解产业是主要产业,长达20年,每天有超过5 万人的拆解队伍在不停地拆解电子垃圾,每年拆解的电子垃圾近百万t 之巨[17]。与贵屿镇、龙塘镇相比,大沥镇的电子垃圾回收活动强度较小,大部分地区都作为电子垃圾临时仓库使用。

2013年9—11月,在华南地区5个场所采集了56个室内灰尘样本。 场所 1(23°32′N,113°03′E;n=9)、场所 2(23°36′N,113°04′E;n=7)和场所 3(23°34′N,113°02′E;n=13)位于清远市龙塘镇,场所 4(23°06′N,113°07′E;n=13)和场所 5(23°19′N,116°21′E;n=14)分别位于佛山市大沥镇和汕头市贵屿镇。 其中,大沥镇距龙塘镇约50 km,距贵屿镇约300 km。样品来源于家庭作坊式拆解地的室内家具、窗台、地板表面等灰尘,收集室内灰尘的工具是用乙醇清洗过的小毛刷。 用铝箔包裹每个样品并密封在聚乙烯袋中,并在运输到实验室后,所有样品在-20 ℃下保存,直到进行化学分析。

1.2 样品制备和分析

正己烷、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯均为色谱纯,购买于上海安谱实验科技股份有限公司(中国),分析纯二氯甲烷购于天津市富宇精细化工有限公司(中国),佛罗里硅土固相萃取柱(3 mL,500 mg)购于Supleco 公司(USA),灰尘标准物质SRM 2585 购于USA National Institute of Standards and Technology(NIST, USA)。

本研究用到的实验装置有氮气吹扫仪N150-2(广东安胜仪器有限公司)、高速离心机TGL-18MS(上海卢湘仪)、固相萃取装置SBEQ-CG1824 (上海安谱实验科技股份有限公司)、超声清洗机2101TH(宁波新芝生物科技股份有限公司)。

样品制备和分析方法参考文献中方法[18]。 简言之,首先向约50 mg 样品加入内标物(13C-HBCDs、TBBPA),然后加入正己烷∶丙酮(3 ∶1,VV)混合液进行超声波提取。 使用SupelCleanTM EnviTM Florisil 固相萃取小柱(500 mg,3 mL,Supleo,USA)进行清洗和分馏。 第1 组分用8 mL 正己烷洗脱,第2 组分用10 mL 乙酸乙酯洗脱。 TBBPA 存在于第1 组分中,HBCDs 存在于第2 组分中。 在氮吹浓缩后,用酸性硅胶(44%浓硫酸,用10 mL 正己烷活化)进一步净化第 1 组分,并用 10 mL 正己烷 ∶二氯甲烷(1 ∶1,VV)混合液洗脱分析物。 蒸发至接近干燥后,2个组分在100 μL 异辛烷中重新定容以进行气相色谱-质谱分析。

用Agilent1200(Palo Alto, USA)液相色谱(IC)对HBCDs 和TBBPA 进行了分析,该液相色谱仪配有Agilent 6410 型三重四极质谱仪,电喷雾界面工作模式为负离子模式,并配有XDB-C18 柱(50 mm×4.6 mm×1.8 μm,Agilent)。 HBCDs 和 TBBPA 的 m/z 转换分别为640.7/79 和542.7/79,仪器参数与我们先前研究中用于HBCDs 分析的参数相同[19]

1.3 质量控制

本研究分析了程序空白(n=9)和标准物质SRM 2585(n=3)以验证本研究中的分析方法。 对所有样品中的目标分析物水平进行空白校正。 SRM 2585中的HBCDs、TBBPA 的测定值与参考值一致(RSD<15%)[16,18]。 定量限(LOQs)设定为在程序空白中检测到的目标化合物的平均值加上标准偏差的3 倍。α-HBCD、β-HBCD、γ-HBCD 在空白中检出量少于50 pg,空白中未检出TBBPA。 对于空白样品中的未检出化合物,LOQs 设定为10 倍的仪器信噪比。α-HBCD、β-HBCD、γ-HBCD 的定量限为 0.5 ng·g-1(干质量),TBBPA 的定量限为 1.0 ng·g-1

1.4 分析

统计分析采用 SPSS 22 for Windows 软件(SPSS,Inc.,USA)。 数据经对数变换后呈正态分布,采用双变量分析研究不同地点间污染物水平的差异,并进行污染物浓度水平的Pearson 相关分析。在统计分析中,低于定量限的样本浓度被替换为1/2定量限。

2 结果与讨论(Results and discussion)

2.1 污染物浓度及同系物分布

本研究的室内灰尘中HBCDs 的浓度为5 ~48 745 ng·g-1,平均浓度为 61 ~6 481 ng·g-1,表明室内灰尘中的HBCDs 污染较为严重(表1)。 5个场所的室内灰尘中HBCDs 的浓度范围分别为5 ~149、5 ~411、85 ~905、8 ~1 706 和 11 ~4 8745 ng·g-1,中值分别为 22、203、265、87 和 1 661 ng·g-1。在龙塘镇采样的3个场所因拆解规模、拆解类型不同使室内灰尘HBCDs 含量不同。 整体而言,贵屿镇室内灰尘HBCDs 含量远高于龙塘镇和大沥镇,这主要与贵屿镇电子垃圾拆解规模大、持续时间长有关。 大沥镇的电子垃圾拆解规模、强度均低于龙塘镇,故龙塘镇室内灰尘HBCDs 含量高于大沥镇。与国内外室内灰尘中HBCDs 浓度相比,本研究中我国龙塘镇和大沥镇的HBCDs 污染水平与英国、加拿大和美国[20]的室内灰尘研究结果相似(表2),但远低于本研究中贵屿镇和文献中深圳市室内空调灰尘HBCDs 污染水平[21](表1 和表2),表明电子垃圾拆解区都对居民室内环境带来了严重的HBCDs 污染,其中贵屿镇电子垃圾拆解区对环境的影响最为严重。 龙塘镇的 HBCDs 浓度为 85 ~905 ng·g-1,高于Gao 等[14]于2006—2008年清远市典型电子垃圾回收区表层土(0 ~20 cm)的HBCDs 浓度(29.7 ~284 ng·g-1)。 这主要与样品形态、采样时间及样品受阳光照射时间长短有关。 到目前为止,仅有少量的研究报道了电子垃圾拆解区的HBCDs 污染水平[14,19]。越南海防市电子垃圾拆解场每年拆解10 万~20 万t 电子垃圾,样品取自室内家具表面沉降灰尘,灰尘HBCDs 浓度为5.4 ~400 ng·g-1[22],低于本研究中室内灰尘的 HBCDs 浓度 5 ~48 745 ng·g-1。 这主要与越南海防市电子垃圾拆解场的拆解量少、纬度低、日光照射强有关。 5个采样点HBCDs 平均浓度由高到低为:场所5>场所3>场所2>场所4>场所1,表明贵屿镇的HBCDs 污染最重,龙塘镇次之,大沥镇相对较轻。

表1 室内灰尘样品中阻燃剂(FRs)的含量
Table 1 Concentrations of flame retardants (FRs) in indoor dust (ng·g-1)

注:HBCDs 表示六溴环十二烷;TBBPA 表示四溴双酚A。
Note: HBCDs represents hexabromocyclododecane; TBBPA represents tetrabromobisphenol A.

龙塘镇Longtang Town大沥镇Dali Town贵屿镇Guiyu Town FRs 场所1 (n=9)Site 1 (n=9)场所2 (n=7)Site 2 (n=7)场所3 (n=13)Site 3 (n=13)场所4 (n=13)Site 4 (n=13)场所5 (n=14)Site 5 (n=14)平均值Average 34 84 225 57 2 862 α-HBCD β-HBCD γ-HBCD∑HBCDs中值Median 12 48 131 47 906范围Range 3 ~91 4 ~238 37 ~703 4 ~189 5 ~24 773平均值Average 4 15 23 14 625中值Median 3 18 14 8 176范围Range 1 ~11 4 ~29 7 ~64 1 ~98 1 ~5 148平均值Average 22 78 80 105 2 994中值Median 8 32 57 27 288范围Range 1 ~54 2 ~357 34 ~178 2 ~790 5 ~18 224平均值Average 61 173 329 176 6 481中值Median 22 203 265 87 1 661范围Range 5 ~149 11 ~411 85 ~905 8 ~1 076 11 ~48 745 TBBPA平均值Average 595 15 181 2 480 14 765 527 653中值Median 131 2 075 1 793 909 132 257范围Range 27 ~2 121 98 ~74 202 916 ~6 700 61 ~122 986 4 568 ~2 631 488

5个场所的室内灰尘TBBPA 的浓度分别为27~2 121、98 ~74 202、916 ~6 700、61 ~122 986 和4 568 ~2 631 488 ng·g-1,中值分别为 131、2 075、1 793、909 和132 257 ng·g-1,平均值为595、15 181、2 480、14 765 和 527 653 ng·g-1。 室内灰尘 TBBPA的浓度由大到小依次为:贵屿镇>龙塘镇>大沥镇,这主要与贵屿镇电子垃圾拆解规模最大、强度最高、时间最长有关,龙塘镇次之,大沥镇最低。 然而,龙塘镇、大沥镇、贵屿镇室内灰尘TBBPA 的浓度远高于中国深圳市[21]和比利时[23](表2)。 本研究中清远市龙塘镇电子垃圾拆解区室内灰尘样品中TBBPA 的浓度低于Zeng 等[24]在清远市典型电子垃圾拆解区采集的室内灰尘的 TBBPA 浓度水平(未检出 ~200 000 ng·g-1,平均值为 21 000 ng·g-1),这可能和采样位置有关;大沥镇和贵屿镇电子垃圾拆解区室内灰尘样品中TBBPA 浓度与Zeng 等[24]在大沥镇和贵屿镇采集的典型电子垃圾拆解区室内灰尘的TBBPA 浓度相似。

表2 国内外室内灰尘中HBCDs 和TBBPA 含量
Table 2 Concentration of HBCDs and TBBPA in indoor dust from different regions (ng·g-1)

地区Region Parameter α-HBCD β-HBCD γ-HBCD ∑HBCDs TBBPA 文献References参数最小值Minimum 3 1 1 5 27华南地区电子垃圾场South China’s e-waste recycling sites最大值Maximum 24 773 5 148 29 392 48 745 2 631 488平均值Average 817 199 1 340 2 350 146 800中值Median 87 12 54 185 2 447本研究This study英国家庭(n=31)Homes in UK (n=31)英国办公室(n=6)Offices in UK (n=6)加拿大家庭(n=8)Homes in Canada (n=8)美国家庭(n=13)Homes in USA (n=13)中国深圳市办公室内(n=56)Offices in Shenzhen,China (n=56)比利时家庭(n=18)Homes in Belgium (n=18)最小值Minimum 22 9 70 140最大值Maximum 6 600 7 800 37 000 110 000平均值Average 2 800 470 2 800 6 000中值Median 170 66 440 730最小值Minimum 12 11 65 90最大值Maximum 630 380 2 600 3 600平均值Average 250 160 1 000 1 400中值Median 100 75 470 650最小值Minimum 25 3 34 64最大值Maximum 670 130 470 1 300平均值Average 340 70 260 370中值Median 300 72 230 640最小值Minimum 17 6 79 110最大值Maximum 1 800 300 2 000 4 000平均值Average 260 56 490 810中值Median 80 28 300 390最小值Minimum 6 5 639 652 30最大值Maximum 42 274 25 859 54 840 122 973 59 140平均值Average 1 774 586.8 4 916 7 276 3 382中值Median 92 22 2 386 2 621 975最小值Minimum最大值Maximum 1 480中值Median 10[20][20][20][20][21][23]比利时办公室(n=18)Offices in Belgium (n=18)45最大值Maximum 100 [23]最小值Minimum

对于电子垃圾拆解区的室内灰尘,采样位置不同,HBCDs 和TBBPA 浓度间的相关性不同(表3)。场所1 的相关系数(P 值)<0.05,表明场所1 室内灰尘中HBCDs 的产生与TBBPA 的关系明显;场所2、3、4、5 的相关系数(P 值)均>0.05,表明其室内灰尘中HBCDs 的产生与TBBPA 关系不明显。 场所1 的相关性显著水平高于其他地点,这可能与较为密集的回收、拆解电子垃圾有关。 相对于佛山市大沥镇和汕头市贵屿镇,清远市龙塘镇电子垃圾拆解区室内灰尘的HBCDs 更易受TBBPA 影响。

表3 室内灰尘HBCDs 和TBBPA 的相关性
Table 3 Correlation between HBCDs and TBBPA in indoor dust

室内灰尘Indoor dust场所1 的 HBCDs HBCDs of site 1场所2 的 HBCDs HBCDs of site 2场所3 的 HBCDs HBCDs of site 3场所4 的 HBCDs HBCDs of site 4场所5 的 HBCDs HBCDs of site 5场所1 的 TBBPA TBBPA of site 1 <0.05场所2 的 TBBPA TBBPA of site 2 0.331场所3 的 TBBPA TBBPA of site 3场所4 的 TBBPA TBBPA of site 4 0.079 0.657场所5 的 TBBPA TBBPA of site 5 0.950

2.2 污染物组成

3 种 HBCDs 异构体(αβγ)均在室内粉尘样品中检测到,以α-HBCD 和γ-HBCD 为主要的非对映异构体,占HBCDs 的90%或更多(图1)。 HBCDs非对映异构体分布因研究区域而不同,这与拆解区电子垃圾比例不同、光照强度和时间不同有关。 α-HBCD 的比例由高到低依次为:龙塘镇((55±12)%,(57±21)%,(64±16)%)>贵屿镇((50±16)%)>大沥镇((49±15)%),γ-HBCD 的比例由高到低依次为:龙塘镇((37±3)%,(38±23)%,(29±16)%)<贵屿镇((40±18)%)<大沥镇((44±15)%)。 α-HBCD 在龙塘镇 3个采样点的样品中较丰富,而在贵屿镇α-HBCD 的平均比例与γ-HBCD 的平均比例相近,这与Zeng等[24]的研究结果相似。 Tue 等[22]研究指出空气中γ-HBCD 占 HBCDs 的 70% 或更多,而 α-HBCD 在室内富集可能是由于γ-HBCD 到α-HBCD 异构化,如在处理含HBCDs 聚合物的过程中有高温[25]或光照的过程[26]

图1 室内灰尘中HBCDs 的组成
Fig.1 Composition of HBCDs in indoor dust

2.3 人体暴露

人体暴露是指人体在一定时期内接触一定浓度的污染物的过程,分为内暴露和外暴露,其中内暴露水平是不可或缺的数据。 由于人体样品难以采集,因而获得的数据相当有限,故我们经常采用环境介质(空气、水、土壤和食物等)中的污染物含量、摄入量对人体暴露及其风险进行评估[27]。 环境介质中的污染物能通过呼吸、皮肤接触和饮食等途径进入人体,并可能会对人体造成不利的影响,近年来,人体通过饮食及室内降尘摄入等途径暴露于HBCDs 和TBBPA 的研究已经有较多报道,因此室内灰尘的摄入是人类接触环境污染物的重要途径[28]。 Ni 和Zeng 等[21]研究指出,灰尘摄入占成人TBBPA 总摄入量的76%。 然而,关于电子垃圾拆解区的居民摄入灰尘带来TBBPA 的暴露风险研究有限[10,28]。 为了评估华南地区电子垃圾拆解区居民的灰尘暴露量,本文对成人和婴儿进行了暴露计算。

通过室内灰尘摄入FRs 的暴露情况用以下公式计算[29]:

式中:EDI 为灰尘摄入的 FRs 暴露量(ng·kg-1·d-1);C 为 FRs 在灰尘中的含量(ng·g-1);m 为灰尘的日摄入量(mg·d-1);BW 为人的平均体质量,成人平均体质量为70 kg,婴儿平均体质量为12 kg。 由于缺少人体对空气中HBCDs 和TBBPA 吸收效率的数据,故我们假设人体100%吸收污染物,而且对HBCDs各异构体的吸收不存在选择性。 成人和婴儿平均灰尘摄入量分别为20 mg·d-1和50 mg·d-1,高灰尘摄入量为50 mg·d-1和200 mg·d-1[30],可根据5个电子废物回收拆解区灰尘样本浓度的第5%分位数、中位数、算术平均值和第95%分位数计算通过灰尘摄入的成人和婴儿的暴露量(表4)。

TBBPA 的日暴露量高于所有地点的HBCDs 暴露量,是HBCDs 暴露量的4 倍 ~154 倍。 成人的日HBCDs(中位数)和日TBBPA(中位数)平均暴露量估计值(EDI)分别为未检出 ~0.47 ng·kg-1、0.04 ~37.79 ng·kg-1,最高暴露量估计值为 0.02 ~1.19 ng·kg-1、0.09 ~94.5 ng·kg-1;婴儿的日 HBCDs(中位数)和日TBBPA(中位数)平均暴露量估计值为0.09 ~6.92 ng·kg-1、0.55 ~551 ng·kg-1,最高暴露量估计值为0.37~27.7 ng·kg-1和2.18 ~2 204 ng·kg-1。 成人和婴儿的最高日HBCDs 暴露量(95%水平)分别为21.7 ng·kg-1和 507 ng·kg-1,最高日 TBBPA 暴露量(95% 水平)分别为 1 490 ng·kg-1和 34 774 ng·kg-1

从最高日暴露量(95%水平)来看,HBCDs 的顺序为:场所5>场所3>场所4>场所2>场所1,TBBPA的顺序为:场所5>场所4>场所2>场所3>场所1。场所5 的HBCDs日最高暴露量分别是场所1、场所2、场所 3、场所 4 的 217 倍、80 倍、41 倍、54 倍,场所5 的TBBPA日最高暴露量分别是场所1、场所2、场所 3、场所 4 的 1 186 倍、35 倍、335 倍、33 倍,表明场所5 的居民暴露比较严重,这可能与该地点频繁进行电子垃圾拆解有关。

美国国家研究委员会(The US National Research Council, NRC)2000年发布成年人的HBCDs日暴露量为200 ng·kg-1[29-30],而 Wikoff 等[31]建议成年人的TBBPA日暴露量为 600 000 ng·kg-1。 从最高暴露量(95%水平)来看,成年人和婴儿的TBBPA日暴露量远低于Wikoff 等[31]的建议值;成年人的HBCDs日暴露量远低于NRC(2000)发布的参考值;婴儿的HBCDs最高暴露量(95%水平)为507 ng·kg-1·d-1,是参考值的2.54 倍。 婴儿的HBCDs 和TBBPA日暴露量高于成年人1~2个数量级,与Wu 等[32]研究结果相似。

通过对室内灰尘的HBCDs 和TBBPA 的人体暴露风险研究发现,HBCDs 对人体暴露风险高于TBBPA,尤其是对婴儿。 贵屿镇一直被认为是我国电子垃圾处理量最大的地区。 研究结果表明,在本研究调查的所有电子废物场所中,仅场所5(贵屿镇)的日最高暴露量(95%水平)超过了限值,对人体暴露风险最高,应重视该地区被取缔电子垃圾场的室内灰尘对当地婴儿的健康危害。

目前,饮食暴露也是HBCDs 和TBBPA 的主要暴露方式之一。 Shi 等[33]对国内12个省份的母乳和食物样品中TBBPA 和HBCDs 进行了研究发现母乳喂养的1 ~6个月的婴儿(7.8 kg)对TBBPA 和HBCDs 的平均日暴露量分别为5.09 ng·kg-1和5.84 ng·kg-1,远大于参考值 0.26 ng·kg-1 和 0.432 ng·kg-1;食物中TBBPA 和HBCDs 的日暴露量范围为0.23~0.28 ng·kg-1和0.26~0.43 ng·kg-1,其中肉类的贡献最大,其次是水产食物。 在后续研究中,Shi 等[34]发现婴儿的TBBPA日平均暴露量为2.34 ng·kg-1,与本研究的场所1 的婴儿日平均暴露量(2.48 ng·kg-1)相近,远低于其他4个场所(63.3、10.3、61.5 和2 198 ng·kg-1);HBCDs日平均暴露量24.9 ng·kg-1,与本研究的场所5 的婴儿日平均暴露量(27.0 ng·kg-1)相近,远高于其他 4个场所(0.25、0.72、1.37 和 0.73 ng·kg-1)。此外,海产和水产食物中TBBPA 和HBCDs 的含量相对较高,可能经常食用这些食物的人类的暴露水平较高,因此饮食暴露也是重要的暴露源。

-1)(ng·kg aste sites量露暴日Rs in e-w s 的FR ts to F露暴儿婴和人成场圾垃子电4表Daily exposure of adults and infan Table 4成Adults 人年婴Infants 儿日Daily high intake量露暴高最量露暴均平日Daily average intake日Daily high intake量露暴高最量露暴均平日Daily average intake s FR位置Site 95%95 th 5%5th值均平Average中Median值%95 95th 5%5th平Average 值均 中Median 值%95 95th 5%5th值均平Average值中Median 95%95 th 5%5th平Average 值均 值中Median 0.100 1.26 L 0.02 0.04 0.43 0.02 0.09 0.04 0.50 L L 0.02 0.17 0.01 0.04 2.33.30 29 0.09 0.47 1.02 9.92 0.37 2.18 0.58 7.32 0.02 0.12 0.25 2.48 0.09 0.55 s CD HB BPA TB 1所场Site 1 0.27.6 41 0.004 0.08 0.12.8 10 0.15 1.48 0.11.7 16 L 0.03 0.05 4.34 0.06 0.59 6.28 972 0.10 1.83 2.88 253 3.38.6 34 1.57 242.9 0.02 0.46 0.72.3 63 0.85 8.65 s CD HB BPA TB 2所场Site 2 0.53 4.44 0.08 0.69 0.24 1.77 0.19 1.28 0.21 1.77 0.03 0.28 0.09 0.71 0.08 0.51.4 12 103 1.89.1 16 5.48.3 41 4.42.9 29 3.09.88 25 0.47 4.03 1.37.3 10 1.10 7.47 s CD HB BPA TB 3所场Site 3 0.40.7 44 0.02 0.11 0.13.6 10 0.06 0.65 0.16.9 17 0.007 0.05 0.05 4.22 0.02 0.26 9.31 1 044 0.40 2.63 2.93 246.1 1.45.2 15 2.33 260.9 0.10 0.66 0.73.5 61 0.36 3.79 s CD HB BPA TB 4所场Site 4.7 21 1 490 0.05 3.57 4.63 377 1.19.5 94 8.70 596 0.02 1.43 1.85 151 0.47.8 37 507 34 774 1.14.2 83 108.0 8 794.7 27 2 204 126.8.5 8 693 0.29.8 20.0.6 27 2 198 6.92 551 s CD HB BPA TB 5场Site 5所。示”表“L:<0.01 用注Note: <0.01 is represented by “L”.

本文研究了我国南方3个电子垃圾拆解区的5个场所室内灰尘样品中TBBPA 和HBCDs 的浓度、非对映异构体分布以及人体暴露评估。 所有灰尘样品均检测到TBBPA 和HBCDs,且总体上TBBPA 的浓度和HBCDs 无关。 TBBPA 浓度比非电子垃圾拆解区高1 ~4个数量级,表明电子废弃物拆解能带来较大污染。 在不同场所的室内灰尘中,HBCDs 均以α-HBCD 和 γ-HBCD 为主,但 HBCDs 非对映异构体分布存在差异,表明HBCDs 在灰尘中的分配可能受到不同的环境过程的影响。 成人TBBPA 和HBCDs 的暴露估计值低于参考值;婴儿的HBCDs 最高暴露值高于参考值,且TBBPA 暴露值远高于成人,更容易受到TBBPA 和HBCDs 的影响,应引起重视。 此外,场所5(贵屿镇)居民的 TBBPA 和 HBCDs 的日暴露量最高。 应更加注意电子废物拆解区的TBBPA 和 HBCDs 污染。

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Composition Characteristics and Human Exposure Risk of HBCDs and TBBPA in Indoor Dust of South China’s E-waste Recycling Sites

Li Xin, Yang Beichen, Liang Xiaohui, Zheng Xiaobo, Xie Qilai*
College of Natural Resources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510640, China

Abstract: In the present study, indoor dust samples were collected from five sites of three electronic-waste recy-cling areas in Guangdong Province. The occurrence and compositions of hexabromocyclododecane (HBCDs) and tetrabromobisphenol A (TBBPA) in indoor dust were analyzed.Human exposure to flame retardants (FRs) via dust ingestion for adults and infants was estimated. The conclusions were as follows: (1) the concentrations of HBCDs in dust from five sites were 5 ~149,5 ~411,85 ~905,8 ~1 076 and 11 ~48 745 ng·g-1, with average concentrations of 61,173,329,176 and 6 481 ng·g-1.The average concentrations of HBCDs ranked as:site 5 > site 3 > site 2 > site 4 > site 1,indicating the most serious pollution of HBCDs in Guiyu Town,followed by Longtang and Dali Town.The concentrations of TBBPA were 27~2 121,98~74 202,916~6 700,61~122 986 and 4 568~2 631 488 ng·g-1, with the average values of 595,15 181,2 480,14 765 and 527 653 ng·g-1.The average concentrations of TBBPA ranked the same with HBCDs in different sites.(2)The concentrations of TBBPA were higher than those of HBCDs, and TBBPA was the main pollutant.Concentrations of TBBPA were not significantly correlated with those of HBCDs (P>0.05) in dust from all sites except site 1.(3) HBCDs were dominated by α- and γ-HBCDs,and HBCD compositions was influenced by light degradation.(4) The highest daily exposure values of HBCDs and TBBPA were 0.004 ~21.7 ng·kg-1 and 0.02 ~1 490 ng·kg-1, respectively, which were lower than the reference values(200 ng·kg-1 and 600 000 ng·kg-1).The maximum daily exposure of HBCDs and TBBPA for infants were 0.09 ~507 ng·kg-1 and 0.47 ~34 774 ng·kg-1, respectively. The maximum exposure value of HBCDs was higher than the reference value. The maximum exposure value of TBBPA was lower than the reference value.Infants are more vulnerable to TBBPA and HBCDs,which should be paid attention.(5) Guiyu Town is the largest e-waste recycling site in China.The highest exposure values(95%)of HBCDs(507 ng·kg-1·d-1)and TBBPA(34 774 ng·kg-1·d-1)for residents in Guiyu Town were much higher than those of Longtang and Dali Town. In these e-waste dismantling areas, more attention should be paid to the pollution and health threat of HBCDs and TBBPA.

Keywords: hexabromocyclododecanes; tetrabromobisphenol A; electronic-waste recycling areas; flame retardants;indoor dust; human exposure

收稿日期:2021-05-04 录用日期:2021-08-22

文章编号:1673-5897(2022)2-392-10

中图分类号: X171.5

文献标识码: A

DOI:10.7524/AJE.1673-5897.20210504001

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第一作者:李鑫(1993—),男,工学硕士,研究方向为生态毒理学,E-mail:2386632026@qq.com

* 通讯作者(Corresponding author), E-mail: xieql@scau.edu.cn

Received 4 May 2021

accepted 22 August 2021

通讯作者简介:解启来(1964—),男,博士后,教授,主要研究方向为有机污染与控制,具体为:生态系统中典型毒害有机污染物的生物地球化学过程及其环境效应;矿产资源开发利用过程对生态环境的污染及其修复技术。