陳銘聰,楊東升,亦如瀚,2,3*
(1.暨南大學(xué)環(huán)境學(xué)院,廣州 510632;2.暨南大學(xué)廣州環(huán)境暴露與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣州 510632;3.暨南大學(xué)廣東省環(huán)境污染與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣州 510632)
多溴聯(lián)苯醚(Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)是一種阻燃化合物[1],因其與被添加的材料間無化學(xué)鍵結(jié)合,極易逃逸到環(huán)境中。其具有神經(jīng)發(fā)育毒性、甲狀腺毒性、生殖毒性以及潛在致癌性,并隨著食物鏈以及各種暴露途徑影響人體健康,且低溴代聯(lián)苯醚及其衍生物的生物毒性更為明顯[2-5]。目前,《斯德哥爾摩公約》已將商用五溴、八溴和十溴聯(lián)苯醚列入禁用和限用清單中[6],但過往大量添加在各種材料中的PBDEs 仍可通過廢棄回收對環(huán)境產(chǎn)生二次、三次污染,早期排放的PBDEs 仍可能殘留在各環(huán)境介質(zhì)中,長期對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成危害。
當(dāng)今電子產(chǎn)品海量生產(chǎn)、快速更新,導(dǎo)致全球每年產(chǎn)生數(shù)千萬噸的電子垃圾,這些電子垃圾的70%以上被運(yùn)往我國回收利用[7]。廣東省汕頭市貴嶼鎮(zhèn)作為我國最大的電子垃圾處理場之一,眾多分散式家庭作坊以落后的方法回收電子垃圾,導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染,導(dǎo)致大量PBDEs 被釋放到環(huán)境中[8-10]。汕頭市生態(tài)環(huán)境局于2013 年開始對非法回收電子垃圾的小作坊進(jìn)行整治和取締[11],至2015 年底將整改過關(guān)的拆解戶統(tǒng)一遷入貴嶼循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園,并對環(huán)境進(jìn)行了更嚴(yán)格的管控。在過去數(shù)十年,國內(nèi)外研究人員已經(jīng)對貴嶼電子垃圾回收區(qū)PBDEs 展開了很多研究。GAO 等[12]于2006—2008 年在貴嶼電子垃圾回收區(qū)土壤中共檢出18 種非十溴的PBDEs 及BDE209,濃度范圍分別為22.1~1 853.0、105~5 224 ng·g-1,遠(yuǎn)高于其周邊區(qū)域濃度(∑18PBDEs:0.13~58.80 ng·g-1,BDE209:0.73~245.00 ng·g-1),研究還發(fā)現(xiàn)電子垃圾回收區(qū)高濃度的PBDEs 已經(jīng)對周邊地區(qū)造成大范圍污染;郝迪等[13]于2010 年研究發(fā)現(xiàn)貴嶼鎮(zhèn)及周邊農(nóng)業(yè)土壤41種PBDEs 的濃度范圍為30~9 400 ng·g-1,其中檢出率達(dá)90%以上的有18 種,PBDEs 已經(jīng)普遍存在于貴嶼區(qū)域的農(nóng)業(yè)土壤中。上述研究多集中于貴嶼電子非法回收鼎盛期,很少有關(guān)于對該區(qū)域整改后農(nóng)業(yè)土壤中PBDEs污染狀況及歸趨的報道。
本文聚焦于貴嶼電子垃圾回收區(qū)整治后其農(nóng)業(yè)土壤中PBDEs 的污染狀況,并對其潛在來源進(jìn)行了解析,利用GIS 對整治前后土壤中PBDEs 的時空分布變化進(jìn)行分析,通過構(gòu)建多介質(zhì)逸度模型對2010—2020 年BDE209 的歸趨動態(tài)進(jìn)行模擬,并估算了PBDEs的最終降解產(chǎn)物在土壤中的儲量,以期為廢棄電子拆解地的生態(tài)健康風(fēng)險管控及污染土壤修復(fù)提供支撐。
貴嶼鎮(zhèn)位于廣東省汕頭市潮陽區(qū)西部(116°21′E,23°19′N)。本研究根據(jù)郝迪等[13]2010 年布置的采樣點(diǎn)經(jīng)緯坐標(biāo),將其導(dǎo)入Google Earth 和ArcMap 軟件進(jìn)行二次預(yù)布點(diǎn),于2017年8月在貴嶼鎮(zhèn)及周邊地區(qū)(120 km2),按照預(yù)布點(diǎn)位置并根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 166—2004)共采集74個農(nóng)業(yè)表層土壤(0~20 cm)樣品,采樣點(diǎn)分布如圖1所示。
低溴代PBDEs 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(AccuStandard)包括一溴3 種、二溴6 種、三溴8 種、四溴6 種、五溴7 種、六溴5 種和七溴3 種;高溴代PBDEs 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液(Wellington laboratories)包括八溴12 種、九溴3 種和BDE-209。回收率指示標(biāo)準(zhǔn)樣品:C13-PCB141(Cambridge isotope laboratories)、C13-PCB209(Cambridge isotope laboratories)和F-BDE208(AccuStandard)。內(nèi)標(biāo)樣品:C13-PCB208(Cambridge isotope laboratories)和F-BDE201(AccuStandard)。
參照郝迪等[13]預(yù)處理方法,稱取5 g 經(jīng)過冷凍干燥、研磨、過200 目篩后的土壤樣品和1.5 g 銅粉放入特氟龍離心管中,加入回收率指示物C13-PCB141、C13-PCB209和F-BDE208,用10 mL正己烷-二氯甲烷(V∶V=1∶1)混合溶劑超聲萃取20 min,轉(zhuǎn)移提取液,重復(fù)提取兩次,經(jīng)多層硅膠-氧化鋁層析柱進(jìn)行凈化(硅膠、氧化鋁的制備方法和填柱方式參照曾永平等[14]),凈化后濃縮至0.5 mL,轉(zhuǎn)移到襯管,加入內(nèi)標(biāo)指示物C13-PCB208 和F-BDE201,柔和氮吹至100μL,使用GC-MS進(jìn)行分析。
采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀Shimadzu GCMSQP2010 Ultra,使用負(fù)化學(xué)電離(NCI)源和選離子監(jiān)測(SIM)模式測量PBDEs。其中色譜柱DB-5HT(30 m×0.25 mm×0.1μm,J&W Scientific)用于測定低溴代PBDEs,色譜條件為:載氣為氦氣(體積分?jǐn)?shù)99.999%),柱流量1.5 mL·min-1,進(jìn)樣口溫度280 ℃,柱箱初始溫度110 ℃,保持2 min,再以15 ℃·min-1升溫至310 ℃,保持5 min;質(zhì)譜條件為:離子源溫度230 ℃,接口溫度290 ℃,掃描特征離子為79m/z和81m/z。色譜柱DB-5HT(15 m×0.25 mm×0.1 μm,J&W Scientific)用于測定高溴代PBDEs;色譜條件為:載氣為氦氣(體積分?jǐn)?shù)99.999%),柱流量1.6 mL·min-1,柱箱初始溫度100 ℃,保持2 min,以25 ℃·min-1升溫至255 ℃,然后以1 ℃·min-1升溫至265 ℃,再以25 ℃·min-1升溫至325 ℃,保持10 min;質(zhì)譜條件為:離子源溫度250 ℃,接口溫度280 ℃,掃描特征離子79、81、408.6、486.6m/z和488.6m/z。
每批10 個樣品增加一個實(shí)驗(yàn)室空白樣、一個空白加標(biāo)樣(BDE209)、一個基質(zhì)加標(biāo)樣(BDE209)和一個平行樣,以確保質(zhì)量控制。除了檢測到低濃度的BDE209 外,54 種PBDEs 均未在實(shí)驗(yàn)室空白樣中檢測到,加標(biāo)樣品中BDE209 的回收率為(92.05±5.10)%,平行樣的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于20%。所有測定樣品中回收率指示物C13-PCB141、C13-PCB209 和FBDE208 的回收率值分別為(98.61±10.49)%、(99.50±9.97)%和(97.61±84.13)%。一到七溴的報告檢出限為0.03~0.06 ng·g-1,八到十溴的報告檢出限為0.04~0.10 ng·g-1,濃度低于報告檢出限的均作未檢測(ND)處理。本文所報告的PBDEs 濃度均經(jīng)過空白校正,但未進(jìn)行回收率校正。
數(shù)據(jù)分析使用SPSS 19.0。樣本數(shù)據(jù)用單樣本KS 檢驗(yàn)判斷是否服從正態(tài)分布或者對數(shù)正態(tài)分布(顯著性水平取0.05),對服從數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì),包括最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和檢出率。通過主成分分析、Pearson 相關(guān)分析對55 種PBDEs 的潛在來源進(jìn)行分析。利用ArcGIS 10.5 軟件地統(tǒng)計(jì)模塊對采樣點(diǎn)的空間結(jié)構(gòu)變量做半變異函數(shù)分析,并對采樣點(diǎn)周邊區(qū)域進(jìn)行線性無偏、最優(yōu)估計(jì),生成貴嶼及其周邊農(nóng)業(yè)土壤中PBDEs 的濃度空間分布圖。應(yīng)用課題組構(gòu)建成熟的廣東省多介質(zhì)環(huán)境逸度模型系統(tǒng)[15-17],模擬PBDEs 在研究區(qū)域介質(zhì)間遷移轉(zhuǎn)化的動態(tài)。模型輸入?yún)?shù)主要包括PBDEs 的理化性質(zhì)[8]、PBDEs 的排放速率[9,18]、環(huán)境參數(shù)[19-20]以及環(huán)境介質(zhì)中的遷移轉(zhuǎn)化系數(shù)[21]等。通過擬合分析[22]、敏感性分析[22]和不確定性分析[23]對模型的準(zhǔn)確性和可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。本研究中計(jì)算程序均通過Matlab 2015b編寫及運(yùn)行。
74 個土壤樣品中PBDEs 數(shù)據(jù)經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)化(Log)后均服從正態(tài)分布(P<0.05),因此本研究所有PBDEs的平均值均以幾何平均值表示[24]。貴嶼周邊農(nóng)業(yè)土壤中PBDEs 的統(tǒng)計(jì)分析如表1 所示,在土壤中55 種PBDEs均有檢出,其中19種PBDEs的檢出率達(dá)80%,低于郝迪等[13]報告的檢出率(30 種達(dá)80%)。說明經(jīng)過整治后,貴嶼周邊農(nóng)業(yè)土壤中廣泛分布的PBDEs單體數(shù)明顯減少,但仍有13 種PBDEs(BDE1、BDE2、BDE3、BDE12、BDE35、BDE71、BDE75、BDE47、BDE119、BDE197、BDE207、BDE208、BDE209)在土壤中廣泛存在(檢出率≥90%)。
表1 貴嶼農(nóng)業(yè)土壤PBDEs統(tǒng)計(jì)分析(ng·g-1)Table1 Statistical analysis of agricultural soil PBDEs in Guiyu(ng·g-1)
從污染特征來看,一到十溴聯(lián)苯醚的平均濃度為0.08~28.78 ng·g-1,高濃度明顯低于2010 年的0.03~230.00 ng·g-1。其中二到七溴和十溴聯(lián)苯醚的濃度比2010 年均呈現(xiàn)不同程度的下降,生物毒性較高的BDE47、BDE99 和BDE183 濃度從2010 年的最大值30.00、45.00 ng·g-1和16.00 ng·g-1分別降低至2017年的4.71、7.37 ng·g-1和2.64 ng·g-1;使用量大的BDE209濃度最高值為1 811.07 ng·g-1,遠(yuǎn)低于2010年的9 200.00 ng·g-1。但一溴聯(lián)苯醚的濃度范圍0.29~23.00 ng·g-1,明顯高于2010 年的濃度0.14~7.12 ng·g-1。八、九溴聯(lián)苯醚在本研究中的濃度分別為0.04~23.13 ng·g-1和0.11~73.10 ng·g-1,雖未能與2010年比較(未測定),但也遠(yuǎn)低于LEUNG 等[25]測得的濃度(BDE197:0.051~50.700 ng·g-1,BDE207:0.102~132.000 ng·g-1)??赏茰y排放強(qiáng)度受到控制后,該區(qū)域土壤中PBDEs 整體濃度呈下降趨勢,其中二到十溴聯(lián)苯醚濃度變化與之相同,呈下降趨勢;唯有一溴聯(lián)苯醚濃度變化與之相反,呈上升趨勢。
從不同溴代的PBDEs 占比來看,十溴聯(lián)苯醚仍為貴嶼周邊農(nóng)業(yè)土壤中PBDEs 的主要組分,其在2017 年占總和的比例(83.73%)低 于2010 年(92.41%),而一至七溴聯(lián)苯醚在2017 年的占比(一溴1.74%、二溴1.17%、三溴5.03%、四溴2.72%、五溴1.94%、六溴2.23%、七溴1.44%)均不同程度地高于2010 年(一溴0.14%、二溴0.63%、三溴2.01%、四溴1.69%、五溴0.93%、六溴1.71%、七溴0.48%)。低溴代PBDEs 占比增加,十溴聯(lián)苯醚占比降低,而前述二到七溴及十溴聯(lián)苯醚濃度相對于2010 年均呈現(xiàn)不同程度的下降,可知在整體上PBDEs 濃度降低時,十溴聯(lián)苯醚濃度減少的程度遠(yuǎn)大于低溴代PBDEs。整治管理后,PBDEs 的持續(xù)排放量減少,土壤中的PBDEs可被生物或物理方式降解成低溴代PBDEs[26-27],使得其整體濃度降低。但由于自然土壤中少有具備完全脫溴需要的條件[28-30],一溴聯(lián)苯醚可能為PBDEs 降解的最終產(chǎn)物[31-34],使得一溴聯(lián)苯醚在土壤中的濃度升高。研究表明,雖然貴嶼鎮(zhèn)非法回收電子垃圾行為得到整治,但歷史遺留進(jìn)入環(huán)境的大量高溴代PBDEs仍會通過降解作用持續(xù)對土壤產(chǎn)生較高風(fēng)險的二次污染。
主成分分析結(jié)果如圖2 所示,第一主成分為一、二、三、四、五及七溴聯(lián)苯醚;第二主成分為六、八、九、十溴聯(lián)苯醚,二者累計(jì)負(fù)荷占到87.2%,說明貴嶼農(nóng)業(yè)土壤中PBDEs 主要受這兩個因素影響。早期貴嶼拆解來源主要是“洋垃圾”,以低溴代PBDEs 為主的第一主成分可能為商用五溴聯(lián)苯醚工業(yè)品的影響[35],以高溴代PBDEs 為主的第二主成分可能為商用十溴聯(lián)苯醚工業(yè)品的影響。Pearson 相關(guān)分析結(jié)果顯示一溴與二、三、四、五、六、七溴聯(lián)苯醚顯著正相關(guān)(P<0.01),其與二溴聯(lián)苯醚相關(guān)性最強(qiáng)(r=0.932)。十溴聯(lián)苯醚與八溴聯(lián)苯醚(r=0.868,P<0.01)、九溴聯(lián)苯醚(r=0.847,P<0.01)呈顯著正相關(guān),八溴聯(lián)苯醚與九溴聯(lián)苯醚的相關(guān)性最強(qiáng)(r=0.990,P<0.01),推測八、九、十溴聯(lián)苯醚可能都來源于十溴聯(lián)苯醚的脫溴降解,KAJIWARAN 等[36]研究也顯示BDE209 在太陽光照射下的主要產(chǎn)物為八、九溴聯(lián)苯醚。十溴聯(lián)苯醚與低溴代PBDEs 的相關(guān)性較弱,但八、九溴聯(lián)苯醚與六溴聯(lián)苯醚相關(guān)性較強(qiáng)(r=0.893,P<0.01;r=0.914,P<0.01),而六溴聯(lián)苯醚與其他低溴代PBDEs 的相關(guān)性較強(qiáng),間接驗(yàn)證了PBDEs 的降解是逐步、連續(xù)的脫溴反應(yīng)[37]。
利用ArcGIS 10.5 中的地統(tǒng)計(jì)學(xué)模塊,根據(jù)克里金插值法對2017 年研究區(qū)域農(nóng)業(yè)土壤中一到十溴聯(lián)苯醚濃度進(jìn)行空間插值,結(jié)果見圖3,并在此基礎(chǔ)上對2017 年和2010 年土壤中PBDEs 濃度的空間變化進(jìn)行比較,用X2017-X2010的差進(jìn)行插值(式中X代表PBDEs空間分布格柵圖層[38]),結(jié)果見圖4,表征了PBDEs在該區(qū)域中的空間演變趨勢,負(fù)值表示從2010年到2017年P(guān)BDEs濃度降低,反之正值表示濃度增加。
雖然PBDEs 空間分布受地形地貌、土壤類型、整改前拆解作坊的分布、排放強(qiáng)度以及土壤農(nóng)作物種類等復(fù)雜因素影響,不同溴代數(shù)的PBDEs 由高濃度向低濃度擴(kuò)散的分布形狀及濃度梯度不盡相同。二到十溴聯(lián)苯醚均呈現(xiàn)出以貴嶼鎮(zhèn)為中心的從高濃度向四周擴(kuò)散的島狀分布(圖3),且從2010 年到2017 年,二到十溴聯(lián)苯醚的濃度在整個研究區(qū)內(nèi)整體呈明顯減少趨勢(濃度變化值為負(fù)值),僅在局部有微弱增長(濃度變化值為正值)(圖4);除十溴聯(lián)苯醚在局部最大增長值為420 ng·g-1外,其余增長幅度?。?0 ng·g-1以下);一溴聯(lián)苯醚則濃度差異較小,分布較均勻,且在整個研究區(qū)域中呈增加的趨勢(增量最大值為6 ng·g-1),同時,三種一溴聯(lián)苯醚單體檢出率均為100%(表1),可推測一溴聯(lián)苯醚可能為PBDEs 降解的最終產(chǎn)物。此外,由于低溴代PBDEs具有比高溴代PBDEs更高的揮發(fā)性,且隨著溴代個數(shù)的減少而增加,因此一溴聯(lián)苯醚更易通過大氣遷移、沉降作用富集到土壤中,使其在研究區(qū)域分布廣泛、濃度均勻。
以研究區(qū)域土壤PBDEs 主要組分BDE209 為研究對象,應(yīng)用多介質(zhì)逸度模型,結(jié)合研究區(qū)域的環(huán)境特點(diǎn)和BDE209 的排放特征[9],對其在環(huán)境中的濃度分布及歸趨動態(tài)進(jìn)行模擬。
為驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性,本文將模擬濃度與2010—2020 年研究區(qū)域各環(huán)境介質(zhì)中BDE209 的監(jiān)測數(shù)據(jù)[7,10,12-13,39-42]和本研究的實(shí)測濃度取平均對數(shù)值后進(jìn)行擬合比較(圖5)。因其他年份BDE209 實(shí)測值在文獻(xiàn)中多以算數(shù)平均值表征,因此本研究2010 年和2017 年的實(shí)測值也均以算數(shù)平均值進(jìn)行擬合比較。由圖5 可見,BDE209 在土壤中模擬值和實(shí)測值存在一定偏差,但這是年平均值(模擬)和一次采樣(同課題組及文獻(xiàn)報道的實(shí)測值)的差距,且仍基本保持在一個數(shù)量級內(nèi),同時BDE209 在該區(qū)域大氣、水體、植物、沉積物中的模擬值與實(shí)測值也在一個數(shù)量級范圍內(nèi),證明模型結(jié)果是準(zhǔn)確的[43]。此外,對模型進(jìn)行的敏感性分析結(jié)果顯示,對輸入?yún)?shù)進(jìn)行±10%的改變,模型輸出結(jié)果改變但趨勢不變,明確了敏感因素;不確定性分析結(jié)果顯示,對模型整體輸入?yún)?shù)進(jìn)行10 000次蒙特卡羅計(jì)算,結(jié)果顯示BDE209 在不同介質(zhì)中的模擬結(jié)果均符合正態(tài)分布,模型的不確定性是可接受的,證明模型結(jié)果具有可靠性[23]。
模擬結(jié)果顯示,BDE209 在環(huán)境各介質(zhì)中的濃度差異較大,低濃度主要存在于大氣、水體和植物中,高濃度則主要存在于土壤和沉積物中;整體上,2010 年至2020 年,BDE209 濃度呈現(xiàn)不同幅度的持續(xù)下降:沉積物中從232.3 ng·g-1下降至101.8 ng·g-1;土壤中從268.3 ng·g-1下降至73.1 ng·g-1。BDE209 在土壤和沉積物中所占質(zhì)量比例分別高達(dá)33.6%~56.3%和40.4%~51.5%,表明土壤和沉積物是BDE209 在環(huán)境中主要的匯[44]。
由圖6可知,2010年經(jīng)大氣、土壤、水體介質(zhì)進(jìn)入研究區(qū)域中的BDE209 總量為2.5×104mol,整治后,2020 年降至5.0×103mol,下降幅度達(dá)80.0%。BDE209 在介質(zhì)間的遷移方式以大氣→土壤、土壤→水體、水體→沉積物為主,其中大氣→土壤占各介質(zhì)進(jìn)入土壤總通量的69%,說明BDE209 在該區(qū)域內(nèi)更容易通過大氣的干濕沉降進(jìn)入土壤中。土壤降解是BDE209 在環(huán)境中最主要的消失途徑,其降解量在2010 年和2020 年分別為2×104mol 和4×103mol,遠(yuǎn)高于其他途徑(圖6),大量的降解產(chǎn)物可能對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
貴嶼及周邊地區(qū)以農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為主,研究區(qū)域土壤常年種植農(nóng)作物。相關(guān)研究表明,植物的根際土壤中活躍的微生物可能加劇BDE209 在土壤中的降解[45],且高溴代聯(lián)苯醚會通過脫溴作用生成低溴代聯(lián)苯醚,因此作為BDE209 最終降解產(chǎn)物的一溴聯(lián)苯醚將可能成為該地區(qū)土壤中一個巨大的潛在污染源。
本研究通過以下公式估算研究區(qū)域植物-土壤體系下表層土壤中一溴聯(lián)苯醚的儲量:
式中:O為研究區(qū)域土壤中一溴聯(lián)苯醚的儲量,t;I為研究區(qū)域土壤中BDE209 的儲量,t;R為BDE209 脫溴降解為一溴聯(lián)苯醚的轉(zhuǎn)化率;T為年降解周期。
根據(jù)ZOU等[46]提出的公式,估算研究區(qū)域土壤中BDE209的儲量:
式中:K為單位轉(zhuǎn)換系數(shù);C為研究區(qū)域中土壤中BDE209 的平均濃度,ng·g-1;A為研究區(qū)域的面積,km2;d為采樣深度,cm;ρ為干燥土壤的平均密度,g·cm-3。通過公式(2)計(jì)算得到2020年研究區(qū)域土壤中BDE209儲量為2.6 t。
LI等[47]選用莧菜對受BDE209污染的土壤進(jìn)行盆栽試驗(yàn),65 d 后土壤中BDE209 去除率為(25.92±3.82)%,一溴聯(lián)苯醚轉(zhuǎn)化率達(dá)4%。潮汕地區(qū)以種植葉菜類和白菜類為主,每年可種植3~4 造[48],空心菜種植周期為40 d。因此,本研究取植物-土壤體系中BDE209脫溴降解為一溴聯(lián)苯醚的轉(zhuǎn)化率為4%,年降解周期為4,通過公式(1)計(jì)算得到一溴聯(lián)苯醚2020年在研究區(qū)域土壤中的儲量為0.42 t。
目前一溴聯(lián)苯醚對人體的毒理研究尚為空白,但HELLEDAY 等[49]、WEI 等[50]、YOU 等[51]的研究報道BDE1 具生物毒性(動物淋巴細(xì)胞毒性、遺傳毒性、生殖毒性和致細(xì)胞代謝紊亂效應(yīng))。貴嶼地區(qū)處于亞熱帶,高溫高濕、日照強(qiáng)烈等氣候條件都會導(dǎo)致土壤-植物系統(tǒng)中PBDEs 的降解率、轉(zhuǎn)化率高于盆栽試驗(yàn),介質(zhì)間的遷移通量更大;再者本研究忽略了BDE209 逐級脫溴降解生成一溴聯(lián)苯醚的部分,屬過小評價,但僅在2020 年內(nèi)仍有0.42 t的一溴聯(lián)苯醚產(chǎn)生??梢?,貴嶼及周邊農(nóng)業(yè)土壤中在較長時期內(nèi)仍會大范圍持續(xù)均勻地產(chǎn)生一溴聯(lián)苯醚和其他低溴代PBDEs,并可能隨大氣平流擴(kuò)散至更遠(yuǎn)的地區(qū),或者與甲氧基、羥基等官能團(tuán)結(jié)合變成生物毒性更強(qiáng)的衍生物[2-5,29,49-51],因此需要關(guān)注低溴代PBDEs 的歸趨和毒理學(xué)研究。
(1)通過對比整治前后貴嶼地區(qū)農(nóng)業(yè)土壤中PBDEs 濃度可知,排放強(qiáng)度受到控制后,該區(qū)域土壤中PBDEs 整體濃度呈下降趨勢。同時PBDEs 時空分布特征顯示,從2010年到2017年,二到十溴聯(lián)苯醚濃度呈現(xiàn)出以貴嶼鎮(zhèn)為中心的從高濃度向四周擴(kuò)散的島狀分布,但一溴聯(lián)苯醚在研究區(qū)域內(nèi)整體擴(kuò)散分布均勻,濃度呈增加趨勢。
(2)源解析結(jié)果顯示,貴嶼農(nóng)業(yè)土壤中PBDEs 可能主要受商用五溴及十溴聯(lián)苯醚的影響。相關(guān)分析結(jié)果表明,PBDEs 的降解過程可能為一個逐步、連續(xù)的脫溴反應(yīng)。
(3)多介質(zhì)逸度模型模擬結(jié)果表明,2010—2020年間,BDE209 在研究區(qū)域各環(huán)境介質(zhì)中均呈下降趨勢;其在土壤和沉積物中所占質(zhì)量比例均高于其他介質(zhì),表明土壤和沉積物是BDE209 的匯。BDE209 在環(huán)境中最主要的消失途徑為土壤降解,其大量的降解產(chǎn)物可能對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
(4)作為PBDEs 最終降解產(chǎn)物的一溴聯(lián)苯醚在貴嶼地區(qū)的一年新增儲量保守計(jì)算為0.42 t(2020年),可見該地區(qū)一溴聯(lián)苯醚將會長期存在。因此PBDEs的降解產(chǎn)物,尤其是一溴聯(lián)苯醚對生態(tài)環(huán)境健康可能產(chǎn)生的影響令人擔(dān)憂,但目前人們對一溴聯(lián)苯醚的研究較少,其對人體的毒性研究尚為空白,值得進(jìn)一步開展相關(guān)研究工作。