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        成都市室內(nèi)灰塵中多環(huán)芳烴的濃度及風(fēng)險評估

        2022-11-15 08:04:14曾迪婭陳志偉張彬
        能源與環(huán)境 2022年4期
        關(guān)鍵詞:經(jīng)口灰塵成都市

        曾迪婭 陳志偉 張彬

        (西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院 四川成都 611730)

        多環(huán)芳烴(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是一種半揮發(fā)性有機化合物,屬于持久性有機污染物(Persistent organic pollutants,POPs)的一類。若干研究報告指出,接觸PAHs可導(dǎo)致不同的健康問題,如內(nèi)分泌紊亂、生殖系統(tǒng)異常、發(fā)育障礙、神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、皮膚過敏和哮喘等,甚至一些PAHs 具有致癌性、誘變性和致畸性,因此與它們接觸會對人類健康構(gòu)成嚴重威脅[1-4]。PAHs 的來源較多,如熱源、巖石源和生物源等[5],但室內(nèi)PAHs 的來源主要是抽煙、烹飪、取暖和燒香等活動[5-7]。PAHs 經(jīng)過釋放、遷移,最終沉入室內(nèi)灰塵中,故室內(nèi)灰塵是PAHs 的主要載體之一[8]。據(jù)統(tǒng)計,人們每日在室內(nèi)度過的時間較長,有時甚至高達90%的時間呆在室內(nèi)[9],通過皮膚接觸、呼吸吸入和經(jīng)口攝入3 種渠道攝入室內(nèi)灰塵,從而導(dǎo)致了PAHs的攝入[10],對人體健康帶來一定威脅。近年來,我國部分地區(qū)開展了對PAHs 的檢測,但大多都集中在沿海地區(qū)[11]。成都市作為中國西部地區(qū)的重要城市,國家重要的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地、商貿(mào)物流中心和綜合交通樞紐,對其室內(nèi)灰塵中PAHs 的污染水平卻少有研究。因此,本研究選取成都市20 個家庭的室內(nèi)灰塵作為研究對象,檢測其PAHs 的濃度,并做相應(yīng)的人體健康風(fēng)險評估,以期為室內(nèi)環(huán)境的污染防治提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 樣品采集

        利用真空吸塵器采集成都市20 個家庭的地面灰塵,編號D1~D20,過篩后(<100 μm)用干凈的鋁箔紙包裹,于干燥箱內(nèi)保存。

        1.2 試劑和儀器

        萃取砂(BUCHI,瑞士),無水硫酸鈉AR(廊坊鵬彩精細化工有限公司,中國),硅鎂型吸附劑100 目~200 目(卡邁舒生物科技有限公司,中國),正己烷HPLC(賽默飛世爾科技公司,美國),15種PAHs混合標準液(SigmaAldrich,美國),5種氘代標記物Naphthalene-d8、Acenaphtene-d10、Phenanthrene-d10、Chrysene-d12和Perylene-d12(Sigma Aldrich,美國)。

        快速溶劑萃取儀E-916(BUCHI,瑞士),氣質(zhì)聯(lián)用儀Agilent 7890A-5975C(Agilent,美國),旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀RE-5002(瑞德,中國),電子分析天平FA2004N(上海菁華,中國)

        1.3 樣品處理與分析

        (1)室內(nèi)灰塵的處理。準確稱取50 mg 灰塵,加入5 μL Chrysene-d12(10 μg/mL)和5 μL Phenanthrene-d10(10 μg/mL)作為代標,在室溫下平衡8 h,與萃取砂混合后加入萃取池,于快速溶劑萃取儀中進行萃取,溶劑為正己烷,壓力設(shè)置100 MPa,溫度設(shè)置為100 ℃,循環(huán)3 次,得到萃取液后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至2 mL,并將其過柱(無水硫酸鈉∶弗洛里硅土=1∶5)凈化去除雜質(zhì),用20 mL 正己烷沖淋,收集沖淋液后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至500 μL,加入5 μL Naphthalene-d8(20 μg/mL)、5 μL Acenaphtene-d10(20 μg/mL)和5 μL Perylene-d12(20 μg/mL)作為內(nèi)標,-20 ℃保存,待GC-MS 分析。

        (2)氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)分析。經(jīng)處理的室內(nèi)灰塵樣本均使用安捷倫氣質(zhì)聯(lián)用儀(7890A-5975C)分析,毛細管柱HP-5MS(30 m× 0.25 mm × 0.25 μm),以氦氣為載氣,流速為1 mL/min,進樣量為1 μL,采用不分流進樣,進樣口溫度為260 ℃,檢測器溫度為230 ℃,升溫程序是40 ℃保持1 min,以10 ℃/min 上升至270 ℃并保持20 min。全掃描離子范圍為50~500,每個離子停留時間為200 ms[12]。先注射混合標準液進行全掃描確定15 種PAHs 的出峰時間和特征離子,再用選擇離子掃描模式進行樣品檢測。

        1.4 質(zhì)量保證與控制

        在樣品制備過程中使用的玻璃器皿在400 ℃下烘烤過夜。每個樣品都設(shè)置2 個平行樣,每9~12 個樣品做1 個方法空白和1 個溶劑空白,在方法空白和溶劑空白中檢測到的PAHs 的濃度可以忽略不計。所有樣品的加標回收率范圍為84.05%~111.64%。低于檢出限的用nd 表示。數(shù)據(jù)分析均使用Microsoft excel 2019 和Sigmaplot 12.5 進行。

        1.5 人體健康風(fēng)險評估

        增量終生致癌風(fēng)險評價(incremental lifetime cancer risks,ILCRs)模型常用于評價PAHs 對人體的長期暴露風(fēng)險[13]。當(dāng)ILCRs<10-6時,表示致癌風(fēng)險較低,處于安全范圍;當(dāng)10-6<ILCRs<10-5時,表示有潛在致癌風(fēng)險;當(dāng)10-5<ILCRs<10-4時,表示有較大潛在致癌風(fēng)險[14]。本研究只考慮對成年人的健康風(fēng)險評價,ILCRs 計算如式(1)~式(3)。

        式中:C 為室內(nèi)灰塵中PAHs 的總濃度,μg/g;CSFinhalation、CSFdermal和CSFingestion表示致癌因子參數(shù),分別為3.85mg/(kg·d)、25 mg/(kg·d)和7.3 mg/(kg·d)[15-16];IRinhalation和IRingestion表示攝入率,分別為20 m3/d[13]和100 mg/d[17];EF 為暴露頻率,350 d/a[15];ED 為暴露時間,24 a[13];SA為皮膚面積,3 000 cm2[18];SAF 為灰塵附著在皮膚上的量,0.07 mg/cm2[19];ABS 為皮膚吸收因子,0.13[19],無量綱;PEF 為顆粒物排放因子,1.36×109m3/kg[19];BW為體重,62 kg[18];AT 為人均壽命,25 550 d[20]。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 室內(nèi)灰塵中PAHs 的濃度

        成都市室內(nèi)灰塵中PAHs 的濃度如表1 所示??梢钥闯?,室內(nèi)灰塵中15 種PAHs 的檢出率均為100%,這一點和曹治國等[11]的研究結(jié)果一致。PAHs 總濃度范圍為67.47 ng/g~8 079.09 ng/g,我國23 個城市的室內(nèi)灰塵中PAHs 的濃度范圍為1 000 ng/g~46 000 ng/g[21],與之相比,成都市室內(nèi)灰塵中PAHs的濃度處于較低水平;PAHs 的平均濃度為2 413.84 ng/g,低于我國其他地區(qū)的平均濃度,如香港[22](6 180 ng/g)、上海[23](13 300 ng/g)和北京[24](8 960 ng/g),與浙江省的平均濃度[25](2 911.84 ng/g)較為接近。從單體的平均值來看,熒蒽的含量最高,為541.74 ng/g,芘和菲的含量次之,分別為365.41 ng/g 和325.59 ng/g;苯并[a]芘、茚并[1,2,3-cd]苝和蒽的含量最低,分別為47.05 ng/g、49.38 ng/g 和49.65 ng/g,這一現(xiàn)象和貴州省城市中室內(nèi)灰塵的研究結(jié)果基本一致[4]。

        表1 成都市室內(nèi)灰塵中PAHs 的濃度

        2.2 人體健康風(fēng)險評估

        基于ILCRs 模型計算得到的數(shù)據(jù)如表2 所示??梢钥闯觯? 種暴露途徑下只有呼吸吸入的方式其ILCRs 的平均值為6.96×10-10,表示致癌風(fēng)險較低,處于安全范圍;而皮膚吸收和經(jīng)口攝入的ILCRs 的平均值分別為8.39×10-6和8.97×10-6,表示有潛在致癌風(fēng)險,需引起人們重視。3 種暴露途徑的ILCRs值大小為經(jīng)口攝入>皮膚吸收>呼吸吸入,說明經(jīng)口攝入是室內(nèi)灰塵中PAHs 的主要暴露途徑。

        表2 成年人在不同暴露途徑下的ILCRs 值

        然而,人體健康風(fēng)險評估受多方面因素的影響,如參數(shù)的選擇和灰塵粒徑的影響,故而存在不確定性。本研究已盡量選擇符合我國國情的參數(shù)如成年人體重和皮膚暴露面積,但仍有部分參數(shù)只能采用西方國家的標準;另外,由于呼吸吸入、皮膚吸收和經(jīng)口攝入涉及到不同粒徑的灰塵,本研究未具體考慮灰塵粒徑的影響,因此會對評估結(jié)果的準確性帶來一些影響??傊?,未來室內(nèi)灰塵中PAHs 的風(fēng)險評估仍需進一步完善。

        3 結(jié)論

        (1)成都市室內(nèi)灰塵中15 種PAHs 的檢出率均為100%,PAHs 總濃度范圍為67.47 ng/g~8 079.09 ng/g,平均濃度為2 413.84 ng/g,對比我國其他城市處于較低水平。(2)從單體的平均值來看,熒蒽的含量最高,為541.74 ng/g,芘和菲的含量次之,分別為365.41 ng/g 和325.59 ng/g;苯并[a]芘、茚并[1,2,3-cd]苝和蒽的含量最低,分別為47.05 ng/g、49.38 ng/g 和49.65 ng/g。(3)呼吸吸入的ILCRs 的平均值為6.96×10-10,處于安全范圍。皮膚吸收和經(jīng)口攝入的ILCRs 的平均值分別為8.39×10-6和8.97×10-6,表示有潛在致癌風(fēng)險。3 種暴露途徑的ILCRs 值大小為經(jīng)口攝入>皮膚吸收>呼吸吸入,說明經(jīng)口攝入是室內(nèi)灰塵中PAHs 的主要暴露途徑。

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