壬基酚多介質(zhì)環(huán)境目標(biāo)值探討

暨仕臣，李海晶，王娩霞

(中國人民解放軍后勤工程學(xué)院環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所，重慶　400041)

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壬基酚多介質(zhì)環(huán)境目標(biāo)值探討

暨仕臣，李海晶，王娩霞

(中國人民解放軍后勤工程學(xué)院環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所，重慶400041)

壬基酚是聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署要求優(yōu)先控制的27種持久性有毒污染物(PTS)之一，屬內(nèi)分泌干擾物質(zhì)，在環(huán)境中存在時間長，具有持久性以及生物蓄積性，并且可通過食物鏈逐級放大。它具有模擬雌激素的作用，一旦進(jìn)入生物體內(nèi)，會影響生物體正常的生殖和發(fā)育，可導(dǎo)致人類男性精子數(shù)量的減少。目前國內(nèi)外尚缺乏各環(huán)境介質(zhì)中壬基酚的控制標(biāo)準(zhǔn)。利用美國環(huán)保局推薦的“多介質(zhì)環(huán)境目標(biāo)值”來估算壬基酚在環(huán)境介質(zhì)(空氣、水、土壤)中的含量及排放量的限定值，為環(huán)境影響評價提供參考數(shù)據(jù)。長江、嘉陵江水體夏季壬基酚濃度較高，或與夏季洗滌用水量增大有關(guān)。三峽庫區(qū)應(yīng)禁止使用含壬基酚成分的洗滌、包裝用品。

壬基酚；環(huán)境目標(biāo)值；估算

壬基酚，又稱壬基苯酚(Nonyl Phenol，簡稱為NP)，分子式C15H24O，常溫下為無色或淡黃色黏稠狀液體，稍有苯酚氣味，微溶于水，20℃時的溶解度僅為5.43 mg/L。壬基酚是重要的精細(xì)化工原料和中間體，主要用于生產(chǎn)非離子表面活性劑、抗氧劑、紡織印染劑、潤滑油添加劑、農(nóng)藥乳化劑、樹脂改進(jìn)劑、樹脂及橡膠穩(wěn)定劑等。

壬基酚是聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署要求優(yōu)先控制的27種持久性有毒污染物(PTS)之一，屬內(nèi)分泌干擾物質(zhì)，可促使乳腺癌細(xì)胞增殖，同時具有模擬雌激素的作用，一旦進(jìn)入生物體內(nèi)，會影響生物體正常的生殖和發(fā)育，可導(dǎo)致人類男性精子數(shù)量的減少。此外，壬基酚在環(huán)境中存在時間長，具有持久性以及生物蓄積性，并且可通過食物鏈逐級放大。當(dāng)前我國江河湖海及土壤已經(jīng)不同程度地受到了壬基酚的影響。邵兵、胡建英等人利用固相萃取(SPE)-氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)對嘉陵江和長江重慶段河流中的壬基酚進(jìn)行了檢測，河流水樣中4月份NP的濃度范圍為0.02～1.12 μg/L，7月份為1.55～6.85 μg/L[1]。劉文萍等利用固相萃取氣質(zhì)連用(SPE-GC/MS)法對1月北黃海遼寧近岸水體中壬基酚污染狀況進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果顯示水體中壬基酚濃度為15.13～762.73 ng/L[2]。壬基酚在土壤中殘留也有報導(dǎo)。環(huán)境中壬基酚無天然源，主要來自于人類活動造成的污染，其廣泛存在于各種介質(zhì)中，包括水體及沉積物、大氣、污泥、土壤、生物體、食品及包裝材料、紡織品等，甚至人類的乳汁、脂肪組織、血液和尿樣等也有壬基酚存在[3]。目前調(diào)查發(fā)現(xiàn)壬基酚普遍存在于各類食品中[4]。

基于壬基酚對環(huán)境和生物體的危害，在環(huán)境影響評價中，應(yīng)控制壬基酚在環(huán)境中的排放量，但目前國內(nèi)外尚缺乏各環(huán)境介質(zhì)中壬基酚的控制標(biāo)準(zhǔn)。本文利用美國環(huán)保局推薦的“多介質(zhì)環(huán)境目標(biāo)值”來估算壬基酚在環(huán)境介質(zhì)(空氣、水、土壤)中的含量及排放量的限定值。

多介質(zhì)環(huán)境目標(biāo)值是由美國環(huán)保局工業(yè)環(huán)境實驗室推算出的化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)(空氣、水、土壤)中的含量和排放量的限定值，美國環(huán)保局曾以政府報告書的形式予以發(fā)表。多介質(zhì)環(huán)境目標(biāo)值(Multimedia Environmental Goals，MEG)包括周圍環(huán)境目標(biāo)值(Amvient MEG，AMEG)和排放環(huán)境目標(biāo)值(Discharge MEG，DMEG)。其中，AMEG表示化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中可以容許的最大濃度，DMEG相當(dāng)于排放濃度的限定值。汪晶、和德科等人編譯的《環(huán)境評價數(shù)據(jù)手冊：有毒物質(zhì)鑒定值》中，對多介質(zhì)環(huán)境目標(biāo)值作了詳細(xì)介紹[5]。

根據(jù)對健康和生態(tài)系統(tǒng)的影響，采用兩種方法推算MEG，即以對健康影響為依據(jù)，采用毒理學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，以下標(biāo)“H”予以表示；以對生態(tài)系統(tǒng)影響為依據(jù)進(jìn)行推算，以下標(biāo)“E”予以表示。

1　周圍環(huán)境目標(biāo)值的估算

1.1估算大氣環(huán)境目標(biāo)值

1.1.1估算大氣環(huán)境目標(biāo)值(AMEGAH)

AMEGAH，其下標(biāo)“A”表示大氣環(huán)境，下標(biāo)“H”表示用毒理學(xué)數(shù)據(jù)推算，即采用閾限值進(jìn)行推算。閾限值表示每周工作5天，每天工作8小時，工作人員可以承受的化學(xué)物質(zhì)在空氣中的時間加權(quán)平均濃度值(TLV-TWA)，并考慮0.01的保險系數(shù)，這時得到：

(1)

式中，閾限值單位為mg/m3，AMEGAH單位為μg/m3，則應(yīng)乘上單位換算系數(shù)103。

在無閾限值時可使用LD50(mg/kg)，即大鼠經(jīng)口的LD50數(shù)據(jù)作為計算依據(jù)。Handy和Schindler研究了數(shù)百種化學(xué)物質(zhì)LD50(大鼠，經(jīng)口)與閾限值關(guān)系的回歸方程[6]。

閾限值=4.5×10-4×LD50

(2)

以100作為安全系數(shù)，則有：

AMEGAH=閾限值×100×103/420=4.5×10-4×LD50(大鼠，經(jīng)口)×100×103/420=0.107×LD50(大鼠，經(jīng)口)

1.1.2估算大氣環(huán)境目標(biāo)值(AMEGAE)

對于致癌、致畸、致突變的“三致”化學(xué)物質(zhì)，其毒害作用與其使用劑量有關(guān)，一般不使用LD50數(shù)據(jù)來衡量，這時可使用可疑致癌物序碼來推算AMEG，即AMEGAE，下標(biāo)“E”表示化學(xué)物質(zhì)對生態(tài)環(huán)境的影響。

“可疑致癌物序碼”是美國國家職業(yè)安全和衛(wèi)生研究所(NIOSH)為可疑致癌物排列的序碼，它由四個數(shù)字組成，從左到右編碼規(guī)則如下：

第1位數(shù)字是動物物種指數(shù)，人為7；猴為6；貓、豬、狗、牛等為5；大鼠為4；小鼠為3；豚鼠、沙鼠、兔、松鼠等為2；鳥、雞、鴨、火雞等為1；蛙等為0。

第2位數(shù)字是因引起癌變反應(yīng)實驗動物物種種屬的總和。

第3位數(shù)字是指實驗毒物攝入途徑，經(jīng)皮攝入為2；經(jīng)口攝入為1；其他攝入途徑為0。

第4位數(shù)字是物種與毒物攝入的途徑的聯(lián)種類數(shù)，包括物種數(shù)目加上第3位數(shù)字的總和，最高為9。

可疑致癌物序碼考慮了物種種屬、毒物攝入途徑，但未考慮致癌反應(yīng)物劑量，因此增加了調(diào)整序碼：

(3)

利用調(diào)整序碼確定的AMEGAE：

(4)

式中，k值為統(tǒng)計值，1/6。即：

(5)

1.2估算水環(huán)境目標(biāo)值

1.2.1估算水環(huán)境目標(biāo)值(AMEGWH)

AMEGWH可由AMEGAH推算得出，其下標(biāo)“W”表示水環(huán)境。

由AMEGAH推算AMEGWH是假定每人每日平均呼吸潮氣量為30 m3、飲水量為2 L，假設(shè)空氣中的污染物濃度達(dá)到AMEGAH、被吸入的空氣中污染物全部進(jìn)入體內(nèi)經(jīng)過代謝后，不會造成超過身體負(fù)荷的累積影響，則有：

(6)

式中，AMEGWH的單位為μg/L。

同樣可由LD50或閾限值來推算出AMEGWH值。

AMEGWH=1.605×LD50

(7)

1.2.2估算水環(huán)境目標(biāo)值(AMEGWE)

同理：

AMEGWE=15×AMEGAE

(8)

1.3估算土壤環(huán)境目標(biāo)值

1.3.1估算土壤環(huán)境目標(biāo)值(AMEGLH)

根據(jù)土壤中的污染物對水及農(nóng)作物的影響，來推導(dǎo)土壤環(huán)境目標(biāo)值A(chǔ)MEGLH，下標(biāo)“L”表示土壤環(huán)境。按最不利情況考慮，將1 kg土壤中的污染物全部溶出約需要2 L水，溶解了污染物的水經(jīng)自然稀釋100倍后被人飲用，假定每人每日飲水量為2 L，則有：

AMEGLH=2×AMEGWH×100×10-3

(9)

式中，AMEGLH單位為μg/g。

1.3.2估算土壤環(huán)境目標(biāo)值(AMEGLE)

同理：

AMEGLE=0.2×AMEGWE

(10)

2　排放環(huán)境目標(biāo)值的估算

2.1大氣環(huán)境排放水平目標(biāo)值(DMEGAH)

DMEGAH依據(jù)毒理數(shù)據(jù)推算的方法與AMEGAH基本相同，對于DMEGAH，接觸時間不是每天工作8小時，而是每天24小時，則有：

=100×4.5×10-4×LD50×103

=45×LD50

(11)

式中，DMEGAH的單位為μg/m3；LD50為大鼠經(jīng)口的劑量，也可使用LC50或LCLo乘以安全系數(shù)100進(jìn)行估算。由ADEGAH來確定DMEGAH，可由ADEGAH乘以系數(shù)4.21(0.004 5/0.001 7)。

2.2水環(huán)境排放水平目標(biāo)值

2.2.1水環(huán)境排放水平目標(biāo)值(DMEGWH)

DMEGWH=5×最低飲用水標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)

(12)

式中，DMEGWH的單位為μg/L。

對于無飲用水標(biāo)準(zhǔn)的因子，采用DMEGAH乘以15進(jìn)行估算。

DMEGWH=15×DMEGAH

(13)

2.2.2水環(huán)境排放水平目標(biāo)值(DMEGWE)

對于DMEGWE，采用水生生物L(fēng)C50進(jìn)行估算，則：

DMEGWE=0.1×LC50

(14)

式中，0.1為安全系數(shù)。

或：

DMEGWE=15×AMEGWE

(15)

2.3土壤環(huán)境排放水平目標(biāo)值

2.3.1土壤環(huán)境排放水平目標(biāo)值(DMEGLH)

按照AMEGLH估算方法，將1 kg土壤中的污染物全部溶出約需2 L水，溶解了污染物的水經(jīng)自然稀釋100倍后被人飲用，假定每人每日飲水2 L，則有：

DMEGLH=2×DMEGWH×100×10-3

=0.2×DMEGWH

(16)

式中，DMEGLH單位為μg/L。

2.3.2土壤環(huán)境排放水平目標(biāo)值(DMEGLE)

同理：

DMEGLE=0.2×DMEGWE

(17)

3　壬基酚多介質(zhì)環(huán)境目標(biāo)值的推算

根據(jù)當(dāng)前相關(guān)文獻(xiàn)報告，淡水急性和慢性中毒標(biāo)準(zhǔn)各有不同說法及數(shù)據(jù)。壬基酚作為內(nèi)分泌干擾物，按“三致”物質(zhì)從嚴(yán)考慮，提供相關(guān)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和排放標(biāo)準(zhǔn)的參考數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有文獻(xiàn)中已有“大鼠皮試”相關(guān)數(shù)據(jù)，并且壬基酚涉及生物影響的品種較多，包括大鼠、鳥類、魚類及多種水生動物，由此確定壬基酚可疑致癌物序碼為4929；以淡水中慢性中毒濃度2.4 μg/L作為最低三致反應(yīng)劑量[7-8]，壬基酚調(diào)整序碼為2053.75。因此，壬基酚各介質(zhì)環(huán)境目標(biāo)值為：

AMEGAE=8.12×10-2μg/m3

AMEGWE=15×8.12×10-2=1.22 μg/L

AMEGLE=0.25 μg/g

DMEGAE=0.342 μg/m3

DMEGWE=18.3 μg/L

DMEGLE=3.66 μg/g

以上提供的數(shù)據(jù)可在無標(biāo)準(zhǔn)限值的情況下，考慮作為環(huán)境影響評價的參考控制標(biāo)準(zhǔn)。

壬基酚AMEGWE估算值為1.22 μg/L，對照重慶流域嘉陵江和長江水環(huán)境中壬基酚檢測濃度，4月檢測濃度能達(dá)到水環(huán)境目標(biāo)值，但7月檢測濃度1.55 μg/L，達(dá)到目標(biāo)值的127%，可能與夏天氣溫升高后洗滌劑用量增大有關(guān)。作為三峽庫區(qū)，對水環(huán)境質(zhì)量的保護(hù)應(yīng)予以高度重視，而洗滌用品、紡織品、食品及其包裝等生活用品應(yīng)禁止使用含有壬基酚的成分。

[1]邵兵, 胡建英, 楊敏. 重慶流域嘉陵江和長江水環(huán)境中壬基酚污染狀況調(diào)查[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2002, 22(1): 12- 16.

[2]劉文萍, 石曉勇, 王曉波, 等. 北黃海遼寧近岸水環(huán)境中壬基酚污染狀況調(diào)查及生態(tài)風(fēng)險評估[J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 2009, 28(6): 664- 667.

[3]張婷瑜, 張福金, 何江, 等. 壬基酚的土壤殘留及其行為研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報, 2014, 31(2): 118- 125.

[4]謝明勇, 劉曉珍, 陳泱杰. 壬基酚在食品中的污染現(xiàn)狀及其生物毒性概述[J]. 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報, 2014, 32(1): 1- 7.

[5]汪晶, 和德科, 汪堯衢. 環(huán)境評價數(shù)據(jù)手冊：有毒物質(zhì)鑒定值[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1988: 2- 4.

[6]Handy R, Schindler A. Estimation of permissible concentration of pollutants for continuous exposure[Z]. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, EPA-600/2-76-155(1976).

[7]胡燕金, 許夢漾, 龔劍, 等. 壬基酚對環(huán)境中動物危害的研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境科技, 2012, 25(4): 53- 58.

[8]高培. 壬基酚的水質(zhì)基準(zhǔn)探討和生態(tài)風(fēng)險評價[D]. 青島: 中國海洋大學(xué), 2014.

Discussion of Nonyl Phenol Multi-Medium Environmental Goal

JI Shi-chen, LI Hai-jing, WANG Wan-xia

(Environmental and Environmental Protection Science Research Institute of PLA Logistics Engineering College,Chongqing 400041, China)

Nonyl phenol is one of the 27 persistent toxic substances, which requires priority control according to the requirements of UNEP. It belongs to endocrine disrupting substance. It exists for a long time in the environment, with persistence and biological chemicals, and can be gradually exaggerated through food chain. It has simulated the effect of estrogen, once in organisms, will affect organisms normal reproductive and developmental, can lead to the reduction of human male sperm. Currently there is not any control standard of nonyl phenol in environmental media on a worldwide scale. This paper took advantage of “Multimedia Environmental Goals”, which was recommended by the U.S. Environmental Protection Agency, to estimate the content and emission limit value of nonyl phenol in environmental medias (air, water, soil), and to provide reference data for environmental impact assessment. The nonyl phenol concentration of the Yangtze river and Jialing river is higher in the summer, it may be associated with the increase of washing water in summer.The using of washing supplies and packaging supplies which contains nonyl phenol should be banned in the Three Gorges area.

nonyl phenol; environmental goals; estimate

2016-07-22

暨仕臣(1939—)，男，教授，主要從事化工及環(huán)保研究，E-mail：617321346@qq.com

10.14068/j.ceia.2016.05.017

X13

A

2095-6444(2016)05-0066-03