典型淡水湖泊中有机磷酸酯阻燃剂的存在和生物累积行为研究

The occurrence of organophosphate esters (OPEs), as the main alternatives of brominated flame retardant, in the environment has become increasingly concerned since they are widely used and easily released into the environment. However, there are few available studies on the transportation, transformation, and bioaccumulation of OPEs in aquatic environment, especially in China. In our project, the occurrence, transportation and transformation, and bioaccumulation of OPEs in a typical urban lake will be studied. The project mainly includes four parts: (1) The passive sampling technology for OPEs in air samples and a high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS) method for the determination of OPEs in the water, sediment, air and biological samples will be developed; (2) The occurrence and distribution of OPEs will be investigated in the lake water, sediment, aquatic organisms and ambient air. Based on these results, the source of OPEs in the Tangxun Lake will be further probed; (3) To investigate the environmental fate and evolution tendency of OPEs in the Tangxun Lake, the transportation and transformation of OPEs in the water-sediment system will be assessed; (4) The bioaccumulation and biodegradation of OPEs will be investigated in the typical lake aquatic food web organisms. Finally, risk assessment for aquatic organisms and human health of OPEs in the Tangxun Lake will be done. In summary, our project will provide enough data and scientific evidence for fully understanding the environmental behavior and assessing potential risks of OPEs in lake environment.

有机磷酸酯（OPEs）阻燃剂作为溴代阻燃剂的主要替代品，由于广泛使用并且极易释放到环境中而备受关注，然而目前关于OPEs在典型湖泊水环境中的迁移转化、生物累积等环境行为的研究还很少。本课题拟选定典型的烷基、含卤代烷基及芳香基有机磷酸酯阻燃剂为研究对象，建立大气被动采样技术，完善不同环境和生物介质中OPEs的分析方法；以汤逊湖为切入点，开展OPEs在淡水湖泊水体、沉积物、水生生物及周围大气的污染特征研究；探讨OPEs在水体-沉积物之间的迁移和转化行为，通过湖芯研究湖体内OPEs的污染趋势；研究OPEs的生物富集和放大效应，阐明OPEs在典型淡水湖泊水生食物网中的累积规律。本研究将有助于我们全面了解城市湖泊水环境中OPEs的污染现状和环境归趋，并为评价OPEs对水生生物和人体健康风险提供基础性数据和技术支撑。

按照项目计划，在建立和完善了不同环境和生物介质中烷基、卤代烷基和芳香基OPEs及其主要代谢物分析方法的基础上，围绕武汉和北京城区的河流、湖泊开展了OPEs的污染水平和特征研究，结果表明两个研究区域均广泛检出多种OPEs，且具有相似的组成特征，以氯代OPEs（TCPP和TCEP）所占比例最大，其次是烷基OPEs，而芳香基OPEs检出较少，分析表明河流和湖泊中OPEs污染水平受人类活动影响较大；研究发现随着与排污口距离的增加多数OPEs的浓度均有明显降低趋势，说明OPEs在随水流迁移过程中会发生部分降解，或者分配到底泥、富集到水生生物体内；它们在底泥中的分配能力及生物富集能力均与其疏水性有明显相关性，疏水性强的OPEs更易分配到底泥中同时在水生生物体内的富集能力也相对较强，然而在湖泊水体采集的泥芯中OPEs浓度并无明显变化规律。在北京市8个主要污水处理厂污泥中均检出OPEs的存在，但其浓度组成和水平各不相同，其原因可能是由于污水来源和污水处理厂处理能力之间的差异造成的，但是污泥中OPEs浓度在采样时间跨度上（2008-2014年）均呈现逐年上升的趋势，反映了在这期间北京地区OPEs使用量有所增加；对北京市六里屯垃圾填埋场渗滤液及其后续处理过程中OPEs的污染特征研究发现，进水中检出较高浓度的OPEs，其中磷酸三乙酯（TEP）浓度最高可达到20709 ng/L，比一般污水处理厂污水高1-2个数量级；垃圾渗滤液处理单元出水中OPEs浓度水平有所降低，表明处理过程对垃圾渗滤液中的OPEs具有一定的去除效果，但是磷酸三（2-氯乙基）酯（TCEP）的去除效率仅为4.71%，因此垃圾填埋场渗滤液处理出水的排放可能会对周围河流中OPEs的污染具有重要影响。通过对北京市各环路道路灰尘和周边土壤的分析，研究了城市公路交通对周围环境的影响，研究发现道路灰尘和周边土壤中普遍存在OPEs的污染，均以氯代OPEs为主，汽车内饰可能是其主要来源；灰尘中OPEs的浓度水平远远高于土壤，说明道路交通对邻近灰尘的污染具有较大影响；不同环路道路灰尘中OPEs污染水平具有显著差异，这与道路交通负荷以及环路沿线人口密度具有密切关联。