六溴环十二烷生产活动对其环境行为和生态风险的影响

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六溴环十二烷(Hexabromocyclododecane,HBCD),包含α-HBCD、β-HBCD和γ-HBCD三种非对映异构体,是一种人工合成的化学品,因其具有良好的防火阻燃性能而被大量使用。然而,研究表明HBCD具有持久性、生物蓄积性、长距离迁移性和潜在生物毒性,进而可能影响到生态环境和人体健康。为了控制HBCD的生产和使用,《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》于2013年将其列入公约附件A中,旨在全球范围内停止其生产、贸易和使用。中国是HBCD的生产和使用大国,但对其污染特征和生态风险的研究极少。  为了全面研究HBCD在区域尺度上的污染特征,论文调查了中国北部21个沿海城市188个表层土壤样品中HBCD的赋存水平、空间分布和异构体特征。HBCD在黄渤海区域沿海城市的土壤环境中广泛存在,但总体赋存水平极低。相对较高浓度发现于潍坊、沧州和天津。HBCD的空间分布格局与区域工业活动布局呈现出密切相关。在潍坊,商业技术级HBCD产品的生产活动是主要排放源。同时,聚苯乙烯泡沫的加工活动是沧州主要的HBCD排放源;聚苯乙烯硬质塑料生产、电子垃圾处理和纺织品加工是天津地区HBCD的主要排放源。以γ-HBCD与α-HBCD的比例为特征值,工业排放和环境介质中的HBCD异构体比例特征之间发现了显著的线性关系,该特征可以在今后的研究中帮助识别HBCD污染源。  为了探究重点污染区域HBCD在环境多介质中的传输过程与环境归趋,论文以中国最大的HBCD生产企业为目标,调查了以该企业为中心周围12km×12km范围内土壤、水体和沉积物中HBCD的赋存水平、衰减趋势和环境存量,发现了环境介质中极高的HBCD浓度。土壤中HBCD在2km范围内急剧降低。水中HBCD从生产企业排污口处的5080ng/L降低至入海口处的31.5ng/L。沉积物中HBCD从排污口处的6740ng/g急剧降低到1.52ng/g。γ-HBCD是土壤和沉积物中的主要异构体,而α-HBCD是水体中的主要异构体。整个研究区域内,土壤中HBCD的环境存量为5006kg,沉积物中HBCD的环境存量为30kg,土壤是该区域内HBCD的主要归趋。该区域内64%的HBCD主要存在于2km的污染半径内。  为了剖析HBCD在重点污染区域水生生态系统中的赋存水平及其在食物网中的传递规律,论文调查了HBCD生产企业附近海域内的12种海洋生物中。最高浓度发现于鮻鱼体内,推测这受其在沉积物中的腐食习性所导致。在捕食食物网中,通过建立浓度、营养级和捕食关系之间的关系,发现HBCD在被捕食者和捕食者之间存在着生物放大的现象。在HBCD的三种异构体中,α-HBCD是最主要存在的异构体,并且存在着随营养级升高而浓度升高的生物放大现象,而β-HBCD和γ-HBCD则未观察到生物放大现象。当地居民的饮食暴露剂量分别为成人5.22ng/kg/day和儿童16.39ng/kg/day。比较不同国家居民通过食物的HBCD暴露剂量,当地居民处于较高水平。然而,根据欧盟和美国(提出的参考剂量,通过海产品摄入的HBCD剂量尚不会对当地居民造成健康风险。  为了比较HBCD和其他持久性有机污染物(POPs)对生态风险的相对风险大小,根据环渤海区域河流中的环境监测数据和毒性效应数据丰富度筛选出了另13种POPs。根据这些POPs的环境监测数据中值和毒性效应数据中值所计算的风险系数进行排序。这些POPs整体上对河流生态系统的风险很小,HBCD造成的风险处于中等水平,在“中值法”风险排序中位于第九,在“中值的中值法”风险排序中位于第六。多环芳烃类对河流生态系统的造成的风险最大,其次是p,p-DDE和γ-HCH。对于各水生生物类群,HBCD对鱼类造成的风险相对较高,而对其他生物类风险较小。生物蓄积性可能增大这些POPs对水生生物的潜在风险,HBCD的生物富集系数中值为14600L/kg,具有很强的生物蓄积性,因此,HBCD可能造成的潜在生态风险需要注意。  论文开展了HBCD污染特征和生态风险方面的研究,为HBCD在区域尺度的排放、传输和归趋研究拓宽了思路,为HBCD在生态系统内的传输研究和风险评估提供了新的方法,为中国履行《斯德哥尔摩公约》、调整产业结构和管理对策制定提供了科学依据。
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