新型持久性有机污染物-多溴联苯醚在土壤中的生物可利用性研究

摘要

多溴联苯醚(Polybrominated diphenyl ethers， PBDEs)作为阻燃剂被广泛应用于各种消费产品中，如各种线路板、电缆、纺织品、塑料、家具产品。PBDEs是一种添加型阻燃剂，易于从产品中扩散进入环境，已经成为环境中广泛存在的全球性有机污染物。
　　 PBDEs具有难降解性、高脂溶性、可随大气运动进行远距离传输，可在生物体内富集，并通过食物链、食物网进行生物放大，最终可能对人体健康产生危害，因此PBDEs成为近十年来环境科学领域研究的一大热点。目前研究主要集中于水体与水生生物、底泥与底栖生物、大气和人体等方面，关于土壤及陆生生物的研究报道较少，基于目前的研究现状，对土壤中PBDEs的生物可利用性深入开展系统性的研究具有重要的理论意义与现实意义。本论文通过生物富集、生物代谢、Tenax萃取等一系列实验对土壤中PBDEs的生物可利用性及其在土壤中的环境行为进行了研究，主要研究内容及结论如下：
　　 1．以赤子爱胜蚓为受试生物，以DE-71和DE-79中所含的多种PBDEs同系物为目标污染物，通过生物富集、生物代谢实验，对蚯蚓富集PBDEs及清除PBDEs的规律进行研究，结果表明：两种商业多溴联苯醚中所含同系物均具有生物可利用性，且蚯蚓对各同系物的吸收速率常数、清除速率常数均随同系物logKow值的增大而降低：蚯蚓对土壤中PBDEs的生物富集因子随logKow值的增大而减小；老化行为会对土壤中PBDEs的生物可利用性产生影响，且对高溴代同系物影响更加强烈，与新鲜染毒土壤相比，老化土壤中PBDEs的生物富集因子下降22-84％。
　　 2．以DE-71和DE-79中6种主要同系物(BDE-47，-99，-100，-154，-153，-183)为研究对象，借助Tenax萃取打破PBDEs在水相-土壤间的分配平衡，以促进土壤颗粒上PBDEs的释放，从而对土壤中PBDEs的释放规律进行研究。结果表明：PBDEs在土壤上的释放行为符合三阶段一级动力学模型；随同系物logKow值的增大，同系物慢解吸和极慢解吸贡献比例增大；比较快解吸质量分数(Frap)与特定时间Tenax萃取出的质量分数(F6和F24)发现，6h Tenax萃取的质量分数(F6)更加接近快解吸质量分数。
　　 3．将Tenax6h萃取实验结果与蚯蚓暴露24d实验结果进行比较，研究Tenax萃取方法表征土壤中PBDEs生物可利用性的可行性。结果表明：Tenax在6h内能够有效萃取出土壤中PBDEs，单位土壤中被Tenax萃取出的PBDEs质量随土壤中PBDEs含量的增加而增加，随同系物logKow值的增加而降低；Tenax萃取结果与蚯蚓暴露实验结果具有很好的相关性，且受到相同因素影响，因此认为，6h Tenax萃取能够有效表征土壤中PBDEs的生物可利用性。
　　 4．为进一步了解PBDEs在土壤中的环境行为，通过酸碱萃取方法，研究PBDEs在土壤有机质组分上的分布情况。研究发现：PBDEs进入土壤后，会迅速分配在土壤有机质的各组分中，在新染毒土壤中，其分配比例顺序为富里酸(FA, fulvic acid)＞胡敏素(HM，humin)＞胡敏酸(HA，humincacid)，但就PBDEs各同系物与有机质组分的亲和能力而言，则是FA＞HA＞HM;在老化土壤中，分配在HM组分上的PBDEs比例明显上升，除BDE-183的比例为48%外，其它各同系物的比例均超过50%，而在FA组分上分配比例稍有下降，在HA组分上分配的比例下降明显，表明老化过程中发生了PBDEs从FA，HA组分向HM组分的迁移；土壤中HM组分是PBDEs在土壤中形成结合态残余的主要原因。