基于监测和模拟的国家尺度大气中溴代阻燃剂的时空分布和健康风险

The project is designed to apply the multi-year air monitoring data of the synchronous active/passive air samples to calibrate the effective sampling rate for brominated flame retardants (BFRs) collected by polyurethane foam disk passive air sampler (PUF-PAS) based on their physicochemical properties or the ambient temperature. Then the sampling rates of BFRs will be applied to calculate the pollution levels of BFRs in Chinese atmosphere for two national scale studies which had multiple seasons. The statistical analysis methods will be applied to apportion the pollution sources of BFRs and their contributions. The seasonal variation of BFRs in Chinese atmosphere will be studied using the cyclical changes in ambient temperature during the sampling periods. Through the analysis of samples collected by the two sampling campaigns, the changes of BFRs in the atmosphere of China before and after the phase-out PBDEs can be clarified. The spatial distribution of BFRs in the atmosphere of China will be simulated by using the models that include meteorological factors, population density and point source and so on, and we will establish the gridded distribution of atmospheric BFRs concentration in Chinese air on national scale. Monte Carlo method will be used to simulate the human health risk of BFRs through air inhalation, and the sensitivity and uncertainty of the model will be analysed. Finally, combined with the grid atmospheric concentrations of BFRs and other parameters, the gridded distribution of human health risk through the inhalation of BFRs for different age groups in China will be established.

本项目拟利用主动/被动大气多年同步采集数据，建立以化合物理化性质或气温为替代参数的聚氨酯泡沫被动大气采样器（PUF-PAS）采集溴代阻燃剂（BFRs）有效采样速度的计算方法，并应用于中国国家尺度2批次多个季节的被动大气样品中BFRs污染水平的校正。结合统计分析方法阐明BFRs的污染源及其贡献率。结合采样期间气温的周期性变化，研究中国大气中BFRs的季节变化特征。通过对2批次大气样品的分析，研究在部分PBDEs被禁止使用前后中国大气中BFRs的变化规律。利用模型模拟中国大气中BFRs的空间分布，并结合气象因素、人口密度和点源等影响因素模拟大气中BFRs的分布特征，建立网格化的中国国家尺度大气BFRs浓度分布图。利用蒙特卡罗法模拟呼吸摄入BFRs的健康风险，并分析模型的灵敏度及不确定性；最后结合网格化大气浓度及其他参数，建立网格化的中国不同年龄段人群呼吸摄入BFRs的健康风险。

溴代阻燃剂（BFRs）是一类广泛添加于家具、电子产品、纺织品和建材等商品中的化学品。如何获得准确的聚氨酯泡沫被动大气采样器（PUF-PAS）采集BFRs的采样速度是获得准确的大气浓度的关键。研究在多溴联苯醚（PBDEs）被禁止使用后，中国国家尺度大气中BFRs的时空分布特征具有重要意义。本项目通过校正PUF-PAS采集BFRs的有效采样速度，将之应用于中国国家尺度大气中BFRs的污染特征监测、环境行为和健康风险的研究。研究结果表明，通过蒙特卡罗模拟法计算获得被动采样器对不同BFRs组分的采样速率在2.3±1.2至5.8±2.1 m3/d之间。除了PBDEs，中国城市大气中的典型溴代阻燃剂（NBFRs）组分中只有PBT的浓度有降低的趋势，而其他NBFRs的平均浓度均显著升高（p < 0.05）。从BFRs的百分比含量的变化趋势可以看出中国大气中商用产品的替代过程，即从商用五溴联苯醚的禁用到商用十溴联苯醚的大量使用的过程。中国大气中ΣNBFRs的中位数浓度（73 pg/m3）高于ΣPBDEs的平均浓度（50 pg/m3），表明目前大气中ΣNBFRs的污染水平高于ΣPBDEs。ΣNBFRs浓度最高的采样点几乎全部位于中国山东省。大气中低溴代的BFRs（例如TriBDE、TetraBDE、PBT、HBBZ和PBBA等）的平均浓度按夏季 > 春节或秋季 > 冬季的顺序递减，表明气温是影响大气中低分子量BFRs的季节分布的主要因素。通过大气中BFRs点污染源的定位分析，发现中国大气中较大的污染源地区为山东省的莱州湾地区。不同年龄段人群经呼吸大气摄入ΣBFRs产生的危险指数的平均值在（1.3±1.4）×10-6至（1.1±1.6）×10-5之间，且按年龄段的增加而递减。BFRs厂区和e-waste地区人群经呼吸大气摄入BDE-209产生的致癌风险系数超过可接受范围的平均概率在（1.6±1.3）×10-6至（1.1±1.0）×10-3之间。蒙特卡洛模拟法结果表明，五个年龄段人群经呼吸摄入ΣBFRs产生的非致癌风险的累计概率基本在1.0×10-6左右。