大氣中溴代阻燃劑的特性及研究進(jìn)展

王婕好

【摘要】溴代阻燃劑是一種能夠使易燃材料降低燃燒性能的助劑。隨著其大量生產(chǎn)和使用已經(jīng)成為多種環(huán)境介質(zhì)中普遍檢出且極具生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的持久性有機(jī)污染物。本文介紹了溴代阻燃劑的基本理化性質(zhì)和來(lái)源并對(duì)當(dāng)前大氣中的污染水平進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述，最后對(duì)溴代阻燃劑相關(guān)的未來(lái)研究進(jìn)行了初步展望。

【關(guān)鍵詞】溴代阻燃劑;特性;大氣

溴代阻燃劑（BFRs）是指脂肪族、脂環(huán)族、芳香族及芳香一脂肪族的含溴化合物，添加于家具、電子產(chǎn)品、塑料、油漆、紡織品和建材等商品中以降低其可燃性的一類(lèi)化學(xué)品。BFRs種類(lèi)繁多，目前正在使用的有70多個(gè)品種，使用量較大包括多溴聯(lián)苯醚、四溴雙酚A和六溴環(huán)十二烷等。2009年5月斯德哥爾摩公約將包括五溴聯(lián)苯醚和八溴聯(lián)苯醚在內(nèi)的9類(lèi)污染物列為持久性有機(jī)污染物。

一、BFRs的特性

BFRs有四大特性：第一持久性，對(duì)生物降解、光解、化學(xué)分解作用等均有較強(qiáng)的抵抗能力，因此這些物質(zhì)一旦排放到環(huán)境中就難以被分解，殘留數(shù)年或更長(zhǎng)的時(shí)間;第二遷移性，此類(lèi)物質(zhì)通常具有半揮發(fā)性，使得它們能夠從土壤、水體揮發(fā)到空氣中，并能作遠(yuǎn)距離遷移，但不會(huì)永久停留在大氣中，可重新沉降下來(lái)，因此，BFRs的污染問(wèn)題是個(gè)全球性的環(huán)境問(wèn)題;第三累積性，大部分BFRs具有高親脂性和疏水性，因此可以在生物脂肪組織中累積，并且在食物鏈的生物放大作用下在高級(jí)捕食者體內(nèi)成幾何倍數(shù)累積;第四毒性，包括致癌性、致突變性、致畸性、神經(jīng)毒性、致內(nèi)分泌紊亂、致免疫功能減退性等，嚴(yán)重危害生物體的健康與安全。

二、BFRs的來(lái)源

BFRs主要來(lái)源于工業(yè)生產(chǎn)和電子廢棄物。隨著生活水平的提高，物質(zhì)條件極大豐富，由于各種產(chǎn)品中使用的高聚物被引燃而導(dǎo)致的火災(zāi)也在大大增加，溴代阻燃劑在高溫下能高效地抑制高分子材料的燃燒以及濃煙和有毒有害氣體的產(chǎn)生，因此使用廣泛，市場(chǎng)需求量大，BFRs的生產(chǎn)與使用占總阻燃劑市場(chǎng)的25%，是世界上產(chǎn)量最大、阻燃效率最高、應(yīng)用最廣泛的有機(jī)阻燃劑之一，并且其使用量以每年8%的速率增長(zhǎng)，主要廠家分布在山東和江蘇省等。另外，含BFRs廢棄物的焚燒會(huì)導(dǎo)致溴代阻燃劑的釋放和溴代二惡英類(lèi)的生成和排放。BFRs的另外一個(gè)大的來(lái)源是電子廢棄物，隨著電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代和技術(shù)升級(jí)，全世界電子垃圾量迅速增加，其中發(fā)展中國(guó)家的電子垃圾增量最為明顯，電子垃圾所包含的線路板及塑料外殼中含有大量的溴代阻燃劑，不規(guī)范的拆解及回收使產(chǎn)品中的BFRs釋放進(jìn)環(huán)境中。

三、大氣中BFRs的污染現(xiàn)狀

隨著人們對(duì)空氣質(zhì)量的關(guān)注度越來(lái)越高，大氣環(huán)境中BFRs的研究也正在開(kāi)展，受到采樣條件和采樣技術(shù)等因素的影響，目前中國(guó)對(duì)大氣環(huán)境中BFRs的研究仍主要集中于經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好的城市地區(qū)和電子垃圾回收地區(qū)。

李文龍博士研究了5個(gè)亞洲國(guó)家（中國(guó)、日本、韓國(guó)、越南和印度）大氣樣品中的BFRs，結(jié)果表明亞洲五國(guó)大氣中BFRs主要來(lái)源于十溴聯(lián)苯醚及其替代產(chǎn)品，并且中國(guó)、日本和韓國(guó)的BFRs平均濃度顯著高于越南和印度。為確定中國(guó)污染源區(qū)，利用污染物的徑向擴(kuò)散模型進(jìn)行定位，發(fā)現(xiàn)BFRs的主要污染源區(qū)域?yàn)樯綎|省的萊州灣地區(qū)，這是因?yàn)槿R州灣地區(qū)具有豐富的溴元素資源，許多溴化阻燃劑的制造工廠都位于該地區(qū)。吳輝等選取我國(guó)溴代阻燃劑生產(chǎn)源區(qū)山東省濰坊市濱海開(kāi)發(fā)區(qū)為生產(chǎn)源區(qū)域，廣西壯族自治區(qū)南寧市作為對(duì)照區(qū)域，測(cè)定兩地大氣中11種溴代阻燃劑，結(jié)果表明生產(chǎn)源區(qū)域大氣中算術(shù)平均濃度比對(duì)照區(qū)域高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，在全球范圍內(nèi)屬于較高污染水平，而南寧大氣中BFRs的濃度水平與我國(guó)北京相近，但低于電子垃圾拆卸區(qū)。陳祖怡以上海市寶山區(qū)大顆粒物PM2.5及PMl0中有機(jī)污染物為研究對(duì)象發(fā)現(xiàn)14種多溴聯(lián)苯醚的24小時(shí)日平均質(zhì)量濃度分別為15.8pg/m3和24.1pg/m3。陳社軍等研究華南電子垃圾處理區(qū)大氣中的BFRs，并以臨近的農(nóng)業(yè)地區(qū)作比對(duì)，電子垃圾拆卸地區(qū)大氣中BFRs的含量比對(duì)照區(qū)高一個(gè)數(shù)量級(jí)。通過(guò)對(duì)華北地區(qū)大氣中15種BFRs的含量進(jìn)行連續(xù)90天的觀測(cè)，趙怡凡發(fā)現(xiàn)該地區(qū)大氣中BFRs的最主要來(lái)源為面源，約占78%，天津某電子垃圾拆解場(chǎng)貢獻(xiàn)了14%的大氣多溴聯(lián)苯醚類(lèi)物質(zhì)。

四、展望

溴代阻燃劑由于其良好的阻燃性能而廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)，為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及社會(huì)進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)，但其帶來(lái)的環(huán)境副作用也讓我們甚是堪憂。今后我們要做的很多：（1）開(kāi)發(fā)高效率、低毒性的環(huán)境友好型阻燃劑，從源頭上掐斷污染的產(chǎn)生，真正做到“以防為主”;（2）發(fā)展BFRs降解技術(shù)，因?yàn)榻到馕廴疚锏耐瑫r(shí)會(huì)產(chǎn)生有害中間產(chǎn)物，所以深入探究其降解機(jī)理、抑制有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生、避免對(duì)環(huán)境造成二次污染將成為日后研究的一個(gè)重要發(fā)展方向;（3）電子垃圾的回收利用是最好的處理方式，但是要嚴(yán)格打擊家庭作坊式非正規(guī)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng);（4）需要不斷提高環(huán)境監(jiān)測(cè)水平，完善我國(guó)環(huán)境中各種溴代阻燃劑的污染水平數(shù)據(jù)。