物質(zhì)在不同環(huán)境介質(zhì)中的界面行為極大程度上決定著有機污染物的地球化學過程。為探討大氣污染物通過大氣傳遞進而被皮膚吸收及其暴露方式對人體健康的潛在危害、有機污染物在近大氣-水體界面處的遷移行為以及有機污染物在海灣地區(qū)“濃度熱點”的分布模式與人工碎屑間的聯(lián)系,本研究選擇新疆烏魯木齊市一燒烤排檔采用氣溶膠多級撞擊采樣器串聯(lián)一氣相捕集器分別采集分粒徑顆粒物及氣相樣品,與此同時一并收集相關(guān)的燒烤食品,分析大氣顆粒物(PM)的含量、燒烤煙氣和燒烤食物中多環(huán)芳烴(PAHs)的濃度水平。同時,比較不同暴露方式(呼吸暴露、皮膚吸收和膳食攝入)所攝入PAHs的相對貢獻及燒烤煙氣對人體的潛在健康風險;此外,利用現(xiàn)有信息進一歩闡述有機污染物經(jīng)人體皮膚吸收這一暴露途徑,其中,根據(jù)文獻報導值,初步對比電子垃圾拆解區(qū)居民經(jīng)由皮膚吸收及呼吸作用自大氣中所攝入四溴和五溴聯(lián)苯醚(BDE-47和BDE-99)的相對貢獻;并且,通過氣-水界面被動采樣裝置,獲取近氣-水界面處疏水性有機物(多環(huán)芳烴和滴滴涕及其代謝產(chǎn)物(DDXs))的高分辨率濃度/逸度分布趨勢;最后,考察人工碎屑對海灣沉積物中有機化合物(滴滴涕及其代謝產(chǎn)物、有機磷酸酯類(OPFRs)、有機錫化合物(OTs)和鄰苯二甲酸酯類(PAEs))遷移與歸趨的影響。研究發(fā)現(xiàn),在燒烤排檔的三處采樣點(分別是距離爐邊2 m、10 m及一對照區(qū))中,PM10、PM2.5、苯并[a]芘(BaP)和總PAHs濃度高點皆出現(xiàn)在2 m處。其中,2 m處PM10、PM2.5和BaP濃度(900~5300μg m-3、700~4100μg m-3和7.2~8.8 ng m-3)皆超過中國的空氣質(zhì)量標準。而燒烤肉類食品中PAHs的BaP等效(BaPeq)平均值濃度(0.9±0.5 ng g-1)則皆低于歐盟地區(qū)對煙熏、烤肉類食品的相關(guān)標準(5 ng g-1)。應用國際輻射防護委員會(ICRP)的相關(guān)模型以評估顆粒態(tài)PAHs對人體呼吸系統(tǒng)的危害,其中,在人體肺部(氣管/支氧管、細微支氣管及氣體交換的末稍肺泡區(qū))所沉積的∑16PAH總量中超過90%是來自細顆粒(空氣動力學直徑小于1.8μm)的貢獻。并且,當消費者在距離爐邊2 m停留不多于1小時,則經(jīng)非膳食暴露途徑所攝入PAHs的BaP等效暴露量為3.0~77 ng d-1(其中,呼吸暴露為2.8~27 ng d-1,皮膚吸收為0.2~50 ng d-1),與燒烤肉量消費上限為50~150 g的BaP等效暴露量(22~220 ng d-1)相當。此外,不同消費人群若只通過非膳食暴露途徑接觸PAHs,其終生致癌風險估計值為3.1×10-10~1.4×10-4(95%置信區(qū)間:1.2×10-8~1.2×10-5),與美國環(huán)保局(US EPA)建議的可接受風險值(10-6~10-4)相當。結(jié)果表明,當暴露于室外燒烤煙氣時,經(jīng)由皮膚吸收氣態(tài)PAHs其及潛在的健康風險,也須充分重視。與呼吸暴露相似,通過大氣介導的皮膚暴露是不斷地發(fā)生。然而,目前在電子垃圾拆解區(qū)居民暴露于特定污染物的健康風險評估中,皮膚通過大氣-皮膚運移并吸收大氣污染物,無論是顆粒態(tài)污染物還是氣態(tài)污染物,這一途徑卻極少關(guān)注。經(jīng)初步估算,在氣溫溫暖期間,貴嶼地區(qū)成人每日經(jīng)皮膚吸收氣態(tài)bde-47和bde-99,分別為0.65和0.61ngkg-1d-1,均超過經(jīng)呼吸作用所攝入相對應顆粒態(tài)與氣態(tài)的總和(分別是0.55和0.33ngkg-1d-1)。據(jù)此,對于具有較高皮膚滲透率的揮發(fā)性有機污染物以及低皮膚滲透率但在電子廢棄物焚燒過程中可大量釋放的化合物,其經(jīng)由皮膚吸收這一暴露方式應引起相當?shù)闹匾�。本研究以低密度聚乙烯膜為吸附�?研制一氣-水界面被動采樣裝置,可直接測定近大氣-水界面處疏水性有機物的濃度/逸度分布趨勢。室內(nèi)試驗表明,pahs自水體至大氣的揮發(fā)趨勢與其揮發(fā)半衰期一致。野外應用的測試中,該被動采樣法(被動采樣裝置及獨立式采樣單元)的逸度分布曲線趨勢與主動采樣法(玻璃法及大體積采水)結(jié)果相一致。在兩個采樣點(海珠湖與海陵灣)中可檢出pahs的逸度分布曲線為富集于近氣-水界面;在海陵灣的p,p'-ddd則傾向自水體向大氣擴散。此外,pahs的逸度分布趨勢,表現(xiàn)出自大氣或水體主體至界面遞減并在近氣-水界面處發(fā)生遞增,反映疏水性有機物在近界面處的環(huán)境行為的復雜性�？傮w上,所研制的被動采樣裝置具有良好的可靠性和穩(wěn)健性,這為探究疏水性有機物在大氣-水體的環(huán)境遷移行為提供一良好的方法,有助于認識疏水性有機物的地球化學過程。早前的研究表明含有ddt的防污漆漆片可不均勻地分布于海灣地區(qū)。然而,防污漆漆片對于ddt類化合物或其他有機污染物在海灣地區(qū)的環(huán)境行為及歸趨卻尚未明確。對此,分析中國廣東省一海灣漁業(yè)養(yǎng)殖區(qū)的表層沉積物、船體漆片及屋漆中ddt類化合物。結(jié)果顯示,船舶修理廠周邊沉積物中粗顆粒組分發(fā)現(xiàn)少量色彩鮮艷的顆粒物,其顆粒物經(jīng)紅外光譜分析證實為油漆碎片。同時,ddxs(ddts與其代謝產(chǎn)物)的最高濃度點出現(xiàn)在近船舶修理廠周邊沉積物中粗顆粒(200~2000μm)重密度(1.7gcm-3)組分,顯示漆片對海灣地區(qū)“熱點”分布模式的有著重要地影響。此外,ddt類化合物自漆片及粗顆粒重密度組分的解吸過程是極其緩慢。并且,從船體漆片中檢測出ddt高級代謝產(chǎn)物,同時相關(guān)的加標吸附實驗,均證明船體表面漆層或漆片可以作為一吸附相,進而富集有機污染物。因此,分布不均勻的漆片可以極大程度地影響疏水性有機物在海灣地區(qū)的相關(guān)環(huán)境行為與歸趨。最后,進行ddts的源解析時,利用粒徑及密度相關(guān)濃度所得結(jié)果相對更為精確;同時也表明當漆片存在于環(huán)境基質(zhì)時可極大程度地影響源分析的結(jié)果。為深入了解其他人工碎屑,除防污漆漆片,對其他疏水性有機物在海灣地區(qū)環(huán)境行為與歸趨的潛在影響。對此,進一歩從海灣沉積物中分離出更多的人工碎屑,并分析其中的OPFRs、OTs、PAEs及DDTs濃度水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn),體積較大(200μm)的人工碎屑也是不均一地分布于表層沉積物中,并且主要在船舶修理廠周邊、網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)或漁業(yè)活動區(qū)以及臨近航道區(qū)域。此外,人工碎屑中OPFRs、OTs、PAEs及DDTs的濃度水平(中值分別為11、0.2、11和3.9μg g-1干重-1)是全沉積物濃度(中值分別是19、60、240和570 ng g-1干重-1)的1~3個數(shù)量級。同時,OPFRs、OTs及PAEs主要富集于沉積物的粗顆粒中(63~2000μm),并與沉積物顆粒粒徑大小及其總有機碳含量并無顯著性相關(guān)(p0.05)。另一方面,當人工碎屑(具有明顯顏色的顆粒、薄膜與碎片)自粗顆粒(200~2000μm)中輕密度組分(1.7 g cm-3)移除后,其輕密度組分中的OPFRs、OTs、PAEs和DDTs濃度則有大幅度的下降(分別減少84%、59%、55和7%)。顯然,海灣地區(qū)沉積物中人工碎屑的不均一性分布,可以改變沉積物中有機化合物的表觀吸附能力,同時弱化有機質(zhì)與沉積物顆粒大小對有機化合物在海灣地區(qū)分布的影響力。最后,沉積物樣品的制備和篩選人工碎屑的操作過程中,研磨與干法過篩以及密度浮選法,可能會人為破壞沉積物的粒徑分布及低估大量重密度的人工碎屑顆粒,以致錯誤評估沉積物中有毒有害物質(zhì)對環(huán)境的潛在危害及其生態(tài)風險。
【學位單位】：中國科學院研究生院(廣州地球化學研究所)
【學位級別】：博士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：X51;X132
【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    第一節(jié) 有機污染物在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化
        一、有機污染物在環(huán)境中的物理過程
        二、有機污染物在環(huán)境中的化學過程
        三、有機污染物在環(huán)境中的生物過程
    第二節(jié) 有機污染物的環(huán)境界面行為與地球化學過程
        一、皮膚吸收
        二、大氣-水界面
        三、人工碎屑與污染物的分布
    第三節(jié) 被動采樣技術(shù)與定量方法
        一、被動采樣技術(shù)的應用
        二、被動采樣的定量依據(jù)
    第四節(jié) 研究內(nèi)容與意義
        一、對象污染物及研究內(nèi)容
        二、研究意義
第二章 人體皮膚吸收大氣污染物：一個被忽略的暴露途徑
    第一節(jié) 燒烤煙氣：一個被忽略的室外的健康危害?
        一、前言
        二、實驗與方法
        三、結(jié)果與討論
    第二節(jié) 電子垃圾焚燒煙氣中有機污染物經(jīng)人體皮膚吸收是一重要暴露途徑
        一、前言
        二、大氣傳遞與皮膚吸收
        三、通過衣服介導的皮膚暴露
第三章 疏水性有機污染物在氣-水界面的遷移過程
    第一節(jié) 前言
    第二節(jié) 實驗與方法
        一、LDPE膜的預吸收PRCs物質(zhì)
        二、采樣裝置的研制
        三、采樣裝置的室內(nèi)檢驗
        四、采樣裝置的野外應用
        五、樣品萃取
        六、儀器分析
        七、質(zhì)量保證與質(zhì)量控制（QA/QC）
        八、數(shù)據(jù)處理和分析
    第三節(jié) 結(jié)果與討論
        一、采樣裝置防光解設計的有效性其及對采樣微環(huán)境的人為擾動程度
        二、室內(nèi)微體系的結(jié)果
        三、野外應用結(jié)果
        四、HOCs近界面處濃度對HOCs氣-水擴散交換的重要性
    第四節(jié) 小結(jié)
第四章 人工碎屑介導有機污染物在海灣沉積物的遷移過程
    第一節(jié) 船體漆片對滴滴涕及其代謝物在海灣沉積物中分布的影響
        一、前言
        二、實驗與方法
        三、結(jié)果與討論
        四、小結(jié)
    第二節(jié) 人工碎屑介導有機化合物在海灣沉積物中的分布
        一、前言
        二、實驗與方法
        三、結(jié)果與討論
        四、小結(jié)
第五章 主要結(jié)論、創(chuàng)新之處、不足與展望
    第一節(jié) 主要結(jié)論
    第二節(jié) 創(chuàng)新之處
    第三節(jié) 不足與展望
參考文獻
附錄A
    文字A1 案例說明：由PE膜上的濃度估算目標化合物的逸度
    文字A2 水體微表層的采樣過程及富集現(xiàn)象
作者簡介及在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果

【引證文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 張倩倩;南京仙林地區(qū)食物和大氣中有機氯農(nóng)藥污染特征及人群暴露風險研究[D];南京師范大學;2018年

2 肖婷;建筑街區(qū)重密度氣態(tài)污染物通風稀釋過程研究[D];湖南工業(yè)大學;2017年

本文編號：2860298