基于自然环境舱概念对有机磷阻燃剂在室内释放迁移机制及健康暴露风险的研究

Organophosphorus flame retardants (OPFRs) are emerging pollutants in the indoor environment and their emissions, composition profiles, and distribution levels have been carefully studied in recent years. However, less attempts have been made to connect the emissions with the subsequent fate and transport. The simulations for emissions using chambers cannot accurately reflect the releasing characteristics from the products. In this study, we use the existing “experimental chambers” as a prototype and apply the model into the residential properties to build “natural environmental chambers”. The selected properties are located in different areas in China, the nature of which thus differentiates and governs the temperature, humidity, and other variables naturally. Sampling starts from the completion of decoration and the end of move-in of furniture and electrical devices and continues over two years to study the emission patterns and temporal trends of OPFRs. Along the time series, sampling also takes place in representative microenvironment to examine the within-room spatial dynamics of OPFRs. The data collected under real conditions provide new possibilities in emission rate modelling and improve our understanding of the emission mechanisms, all of which supports for advanced risk assessment on human exposure to OPFRs in the indoor environment.

有机磷阻燃剂是室内新兴污染物之一，尽管其在室内微环境中的释放来源、组成、水平分布特征等已受到广泛关注，但尚缺乏各环节有机结合的系统性研究，且通常的室内污染研究对于污染释放规律的探索主要集中在实验条件下环境舱的模拟，由此获得的结论与实际情况存在较大差异。本申请拟以实验环境舱为原型，选取对应的模型元素应用到真实室内环境，构建以住宅为主体的自然环境舱模型，选择不同地域住宅反映实验所需的温湿度等参数变量，采用以新装修住宅为时间起点、装修两年后为终点的时间序列，探究装饰材料、家电家具等有机磷阻燃剂释放源的时间分布规律，并对室内典型微环境中的有机磷阻燃剂进行采样分析，明确不同季节室内不同温度湿度条件下，有机磷阻燃剂的时间和空间动态迁移变化特征，结合经验释放和暴露数学模型拟合优化，阐明在真实室内环境条件下有机磷阻燃剂的释放机制，为系统全面的对人体健康暴露风险进行评价提供科学依据。

本研究首先以3种典型室内装修材料为研究对象，通过在标准实验环境舱中连续测试20 天及GC-MS定量分析污染源中9种有机磷阻燃剂的含量水平变化，得到OPFRs在无纺布墙纸、乳胶漆和强化木地板3种污染源中的平均浓度分别为3874.18、19225.33、4137.30 ng·g-1，其中磷酸三（丁氧基乙基）酯（TBEP）为最主要的污染物；计算得到3种典型材料中OPFRs的挥发强度系数，按大小排序为：强化木地板>乳胶漆>无纺布墙纸，为后续模型建立奠定基础；计算得到无纺布墙纸、乳胶漆和强化木地板释放OPFRs的平衡半衰期分别为6.53 天、5.98 天和9.43 天，衰减半衰期分别为30.01 天、17.15 天和116.55 天。环境舱实验获得的挥发强度系数及两类半衰期对于揭示室内典型污染源挥发释放OPFRs的规律和特征具有重要意义，同时也为真实室内环境中OPFRs污染源特征因素解析奠定了基础。然后将相同装修材料布置于温湿度梯度变化的真实住宅内来模拟真实环境舱，采集室内灰尘、空气及玻璃膜样品，对3种室内环境介质中9种OPFRs进行测定，结果显示TBEP是室内灰尘样品中含量最高的OPFRs，浓度范围为9174.60—13879.38 ng·g-1，室内空气样品中浓度最高的有机磷系阻燃剂为Cl-OPFRs，浓度范围为163.61—1153.98 ng·m-3，玻璃膜样品中OPFRs含量组成在不同温湿度环境中各有差异，其中灰尘和玻璃膜样品中的OPFRs含量与温湿度无显著相关关系，室内空气中OPFRs浓度水平和分配平衡可能受到环境因素影响，通过进一步回归拟合分析之后发现温度和封闭时间是影响室内装修材料释放OPFRs浓度水平的主要环境因素。最后对室内灰尘和室内空气中OPFRs进行了健康风险评价，结果显示成人和儿童通过摄入、吸入、皮肤接触三种暴露途径不会构成直接和重大的健康风险，但由于毒性剂量加性效应的存在，我们不能忽略室内OPFRs的健康风险，对装修后初期某些含量较高的目标物对儿童造成的风险需要持续关注。