多溴联苯醚环境行为特征分析
张文光
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张文光,. 多溴联苯醚环境行为特征分析[J]. 环境科学研究,2023.12. DOI:10.12721/ccn.2023.157354.
摘要:
当前时期,我国工业建设正处于高速发展阶段,多溴联苯醚是一种添加型阻燃剂,近年来使用量较大,但是它本身带有生物富集性以及致癌性等特征,当其暴露在环境中时,会引起大规模且严重的污染问题,在我国可持续发展战略要求下,加强对其研究与防治刻不容缓。本文以多溴联苯醚概述为切入点,重点分析了多溴联苯醚环境行为特征。
关键词: 多溴联苯醚环境行为特征生物富集降解性
DOI:10.12721/ccn.2023.157354
基金资助:

前言:多溴联苯醚在工业生产的多个领域中得到普遍应用,它隶属于溴化阻燃剂的范畴,其优势在于有着很高的阻燃效率以及价格十分便宜,而劣势在于挥发性强、容易被渗透至环境中,且在各个环境中持续迁移,再加上它还是一种持久性的有机物,无论是对于动物还是人体都有着极强毒性,所以充分明确其环境行为特征,才有助于为后续污染防控工作的开展打下根本基础。

一、多溴联苯醚概述
多溴联苯醚是一种溴化阻燃剂,它主要被应用在交通、纺织、化工、电子、石油等工业生产领域当中,有着庞大的同系物。当其处于室内温度条件下时,它有着很低的蒸气压,亲脂性突出且沸点较高,带有挥发性,容易和有机溶剂相溶,毒性强。它作为添加型阻燃剂,由于在生产使用以及废弃过程中未有针对性地采取防范措施,导致其大规模涌入环境中,长期依附以及累积在各个环境介质中,已经成为一种全球性、可持续性的有机污染物。在社会环保意识逐渐增强的背景下,对多溴联苯醚的使用采取了一定的控制措施,而它的环境行为特征又再次表现出了新的特点,需全面化与系统化地对其进行分析与总结,重视其可能会引发的环境风险,最大程度上将因其所造成的环境污染降至最低[1]
二、多溴联苯醚环境行为特征
(一)环境降解性与持久性特征

当生态系统中有外源化合物进入时,其具体的环境降解速率与其本身的物化性质以及各方环境因素有着十分密切的关系,多溴联苯醚与多氯联苯有着特别相似的结构性,其所含有的溴原子很难在大气、水体以及土壤等介质中得到有效降解,再加上它对于光降解与生物降解还有一定的抵御能力,所以当其存在在环境体系时,往往会留存很长很长的时间。而多溴联苯醚在环境下的主要降解方式则集中于光降解和微生物分解二类,受到光线和细菌的影响下进行脱溴降解,由原来的高溴向低溴过渡。实现精准化地掌握多溴联苯醚环境降解过程与机理,有助于对其所带来的环境污染问题做到有效评估。与此同时,该物质还特别容易富集在沉积物当中,所以对其环境降解性的行为特征分析还要特别考虑厌氧条件下的降解过程。开展多溴联苯醚厌氧降解静态试验,反应器选择使用血清瓶,微生物载体则优先考虑厌氧污泥,分别向其中添加有外加与无外加基质。根据实验结果反馈可以得知,当添加有外加基质时,脱溴降解得以完成,而无外加基质,虽然其仍可以被降解,但是降解速率相比于前者来说则大大降低。

多溴联苯醚的具体性质,从很大程度上来说是由溴原子的数量所决定的,同时也反馈了环境降解水平,经过降解的溴原子一般会被氢原子而代替。当该物质中的溴原子数量下降时,其所带有的毒性则会反之提升,也就是说原本的高溴被降解成低溴后,当其释放在环境中会严重威胁环境与人体。但是由于多溴联苯醚的溴原子与水分配系数为正相关关系,当其降解后,在生物上的富集会下降。尽管世界各国已开始控制多溴联苯醚的使用,但由于其广泛应用,特别是在电气生产领域下,近年来含有多溴联苯乙醚的电器已被逐步淘汰,并且没有得到适当的放置和处理,使得当前环境中含有高浓度的多溴联苯醚,环境污染问题被加重[2]
(二)迁移与分布特征

多溴联苯醚的迁移与分布特征是其环境行为特征的重要组成部分。因为空气中的多溴联苯醚不是一直保持在稳定的状态下,当它向高纬度迁移时,会同步出现系列化且较短的跳跃趋势,尤其是在有着明显季节变动的中纬度地区,这一特点更为突出。由于夏季整体气温较高,容易出现迁移与挥发现象,而在寒冷的冬季下,它又表现出吸附沉降性,所以从整体上来看,它是跳跃式的起伏,呈现出“蚱蜢跳效应”。此物质的物理与化学性质都会随着季节与气温的变化而变化,会在外部环境中出现系列化的沉降与挥发,经由水体、空气等途径而逐渐迁移至更远地区,所以为何有些地区从未使用过多溴联苯醚,却仍能够在环境检测中检测出这一物质的根本原因。存在于外部环境条件下的多溴联苯醚,一般会集中在土壤和沉积物当中,所以衡量与分析其迁移与分布特征往往重点关注此方面。土壤环境中所含有的多溴联苯醚,通常有着多种进入途径,并且降解难度系数较高,经过长时间的累积作用下,导致土壤污染问题愈发严峻,同时由于土壤污染还会引起农产品污染,威胁人体健康,水体与大气环境整体质量也会大打折扣。低溴联苯醚与高溴对比来说,它的挥发性与水溶性更强,所以其移动与迁移也会较快,所以富集在释放源周围的沉积物中的多溴联苯醚一般为高溴。
(三)生物富集与放大特征

多溴联苯醚与其他物质对比来说,它有着很大的相对分子质量,但不仅蒸气压和水溶性较低,而且温度也高,从而显示出了强烈的亲脂性和对生物易积聚的特性,也就是说一旦有生命体吸入了此化学物质,就容易在其身体的脂类与蛋白质中积聚,在食物链的影响下不断释放,从而形成了不良影响。多溴联苯醚的物化性质从某种程度上来说是由溴原子数量以及降解之后被取代的位置所决定的,而且同样关乎于其在食物链中的富集性[3]。综合考量多溴联苯醚同系物被分配在有机相与水相中的倾向,当溴原子数量有所上涨时,该倾向也会随之增大,亲脂疏水性突出,在生物体内的脂肪蓄积能力有所加强。当该物质存在于生物体内,经过代谢作用,还会干扰其在食物链中的传递与放大,例如四溴联苯醚在生物体内的含量就会远远高于五溴,这表明此生物有着很高的代谢速率,相对的富集性就会下降。多溴联苯醚的生物富集可能会发生在植物、鸟类动物以及水生生物等各个生物体中,尤其是容易发生在有机化合物中,当其在环境中所残留的时间越长,持久性越突出,则对水体及水生生物所产生的生物富集行为越发关键。例如在河口区域下,其水流流速相对较慢,所以它的沉积物中往往会有着很高含量的多溴联苯醚,河口下的沉积物、生物体都富集了此物质,且浓度较高,都可以当作衡量多溴联苯醚污染的重要指示物。
(四)水环境与大气环境行为

水环境作为全球环境循环的核心组成要素,同样也是多溴联苯醚环境行为特征分析的关键区域,此物质进入到水环境的途径十分多元化,主要包括对大气干湿沉降、地表径流等。因为它有着很小的水溶性,往往会在悬浮颗粒上附着,随着水流的移动而移动,在移动的过程中,不可避免地会有少量的多溴联苯醚被降解转化,而余下的绝大多数都被沉积在水环境的底泥之下,纵观当前的全球水环境趋势来说,水体中所含有的多溴联苯醚含量一直呈现出持续上涨的趋势,以我国的珠三角地区来说,其水体污染最为严重的地区,有着很高的多溴联苯醚浓度。由此可见,该物质在水体中的含量与该地区的城市化建设呈正相关。由于其水溶性低,与天然水体、污水处理厂出水区和河口区相比,前者的浓度远低于后者。

从大气环境层面来看,由于多溴联苯醚有着十分明显的气象浓度差异,是因为含有溴化阻燃剂的材料在生产过程中的使用量的有所不同,同时也与区域下是否存在露天焚烧电子垃圾行为有着密切关系。多溴联苯醚有着众多的同系物,在大气中的存在形态也相应的有着细微区别,低溴与高溴联苯醚在气溶胶颗粒物上的迁移与沉降路径不尽相同。而且它在室内外的浓度也不是一致的,过往的数据信息表明,此物质的室内含量通常会高于室外的1-2个数量级,室内的多溴联苯醚浓度来源为含有该物质的电子电气产品、家具用品以及其他设备等。

(五)土壤及沉积物环境行为

土壤及沉积物环境是多溴联苯醚主要存在与附着的区域,与水环境、大气环境相同,它所进入的途径也十分多元,包括地表水体渗透以及大气沉降等,因降解系数低,所以会长时间持续性地存在于土壤环境中。从国内的土壤污染调查情况来看,多溴联苯醚含量高的土壤一般为电子废弃物的集中处理区域,因为此区域每日会拆解海量的电子垃圾,该物质浓度居高不下。沉积物作为多溴联苯醚的主要污染物质,由于它内部含有很高的有机质含量,并且孔隙结构十分复杂化,当污染物和沉积物颗粒接触后会生成有机复合物,使得二者的紧密性程度进一步加强,分解更为困难。由此可见,有机物质对多溴联苯醚的环境行为有着非常明显的影响。当颗粒大小不同时,沉积物成分不同,其富集能力也不同,这将影响此物质的迁移和分布具体状态。

三、检测多溴联苯醚可用方法

从上文分析的多溴联苯醚环境特征行为可以得知,它对于环境产生的危害性极大,为了能够更加精准且快速地掌握环境样品中的准确多溴联苯醚含量值,要选择应用科学合理的检测方法。第一种为气相色谱与检测器共同使用技术,因为多溴联苯醚的低蒸气压与弱极性特征,所以选择使用气相色谱这种分离方法更为合理[4]。开展色相分析工作时,需谨慎选择色谱柱,通常对于多溴联苯醚会应用非极性毛细管柱子,控制色谱柱长度在30-50cm区间内,直径不能高于0.25mm。再加上因为高溴联苯醚可能会在色谱柱分离时发生热降解现象,因此需严格把控柱温。完成分离工作后则使用质谱检测器来开展定量定性分析工作,以此明确环境检测样品中的多溴联苯醚具体含量。第二种方法则为液相色谱与检测器联用技术,为了妥善处理好气相色谱的高温降解问题,则考虑应用液相色谱,它的分离原理为依据被检测的环境样品组分在流动相与固定相中的各自的分配系数、吸附系数以及分子离子交换。该方法的优势在于它对被检样品的挥发性与稳定性无特殊要求,检测高溴联苯醚更为适宜,使用的检测器为紫外检测器。检测多溴联苯醚可选择应用的检测方法较为多样,在科学技术飞速发展的背景下,检测技术的发展也日趋成熟,在检测多溴联苯醚的过程中,要特别考虑灵敏度、结构稳定性、基质受外界干扰性以及准确性等,确保得到最为精准的检测结果,为其环境行为特征分析起到良好的助力作用。
结论:综上所述,多溴联苯醚作为一种高毒性的环境污染物质,具有十分突出的毒理特征,更加深层次地对其环境行为特征加以分析,明确该物质在各种环境条件下的行为规律,进而能够在此基础上实现全面的风险评估以及采取得当的防范措施,主要集中在环境降解性与持久性特征、迁移与分布特征、生物富集与放大特征、水环境行为以及土壤及沉积物环境行为几方面。

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