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有机磷酸酯(Organophosphate esters,OPEs)阻燃剂是一类常用的高产量阻燃剂。由于溴代阻燃剂在全球范围内的逐渐禁用及其本身良好的阻燃性能,OPEs被广泛应用于日常生活和工业生产的各个领域。在大量生产和使用的同时,OPEs会不断进入环境,目前已经在各种环境介质中被普遍检出。由于其潜在的环境和健康风险,近年来OPEs成为了研究热点。目前,关于OPEs的研究主要集中在分析方法、污染状况调查及毒理方面,而有关环境过程的研究却十分有限。 本论文首先建立和完善了污水、污泥、土壤和灰尘等多种环境介质中OPEs的分析方法,在此基础上对典型环境过程中OPEs污染现状、分布特征和迁移转化进行了研究,论文分为以下五章: 第一章介绍了OPEs阻燃剂在环境介质中的污染现状、环境行为和毒性效应等领域的研究进展,并对目前主流的OPEs阻燃剂分析方法进行了讨论。 第二章基于超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)建立了污水、污泥、土壤和灰尘中14种常用OPEs的分析方法,以及人体尿液中5种OPEs代谢产物的分析方法。污水样品加标回收率为43.6%-119%,检出限为0.30-6.00 ng/L;污泥、土壤和灰尘样品的加标回收率分别在68.1%-114%、53.1%-121%和54.0%-119%之间,检出限分别为0.60-3.00 ng/g、0.03-1.38 ng/g和0.60-9.68 ng/g;人体尿液样品的加标回收率为54.2%-91.2%,检出限为0.03-0.36μg/L。各方法的加标回收率和重现性表现良好,适用于多种环境介质中OPEs污染现状和迁移转化的研究。 第三章对城市污水处理过程中OPEs的迁移行为和去除进行了研究。选取北京某典型污水处理厂为研究对象,连续三天采集了各个处理流程的出水和污泥样品,在分析污水和污泥中OPEs浓度的基础上,应用质量通量和质量平衡计算,深入研究了14种OPEs在污水深度处理过程中的迁移和去除行为。结果表明,OPEs在所有污水和污泥样品中均有检出,其在污水进水水相、二级出水水相及脱水污泥中的总浓度分别为1399 ng/L,833 ng/L和315 ng/g干重。进水中总OPEs分别有53.1%和6.3%转移到出水和脱水污泥中,其余39.9%和0.7%分别在生物处理和物化处理中被去除。在污水处理过程中,活性污泥处理系统对污水中OPEs的去除起了重要作用,而由疏水作用主导的污泥吸附比较有限。各OPE在活性污泥处理过程中降解程度与其分子结构相关。 第四章研究了OPEs在工业应用过程中的迁移和转化行为。选取北京某使用OPEs生产建筑防火板的工厂为研究对象,研究了14种OPEs在工厂内部及周边环境中的污染特征及环境行为,同时通过对职工尿液样品中OPEs代谢产物的分析考察了OPEs从厂内环境向人体的迁移转化行为。结果发现,工厂内宿舍和办公室的灰尘中OPEs浓度水平(17.9-1456.5μg/g)远高于工厂内土壤中OPEs总浓度(2.68-88.3μg/g),厂内土壤中OPEs总浓度又远高于工厂周边土壤中的浓度(0.004-2.18μg/g);在工厂内及工厂周边土壤和灰尘样品中,工厂的主要生产原料磷酸三(2-氯)乙酯(Tri(2-chloroethyl) phosphate,TCEP)是主要污染物,表明工厂的生产活动对厂内及周边环境造成了明显的污染;工厂周边土壤中OPEs的浓度受盛行风向影响明显;同时,工厂职工尿液中TCEP代谢产物磷酸二(2-氯)乙酯(bis(2-chloroethyl) phosphate,BCEP)的浓度水平(中位值32.1μg/L)明显高于对照组(中位值3.10μg/L)及国外报道,表明工厂的生产活动对职工身体健康造成潜在威胁。 第五章主要基于UPLC-MS/MS和固相萃取(SPE)技术,建立了污水和污泥中2,2-二(氯甲基)-1,3-丙二醇-双[双(2-氯乙基)磷酸酯](2,2-bis(chloromethyl)-propane-1,3-diyltetrakis(2-chloroethyl) bisphosphate, V6)、双酚A双二苯基磷酸酯(bisphenolAbis(diphenylphosphate),BDP)和间苯二酚四苯基二磷酸酯(resorcinol bis(diphenylphosphate),RDP)三种低聚合OPEs的分析方法,并将其用于分析北京市某污水处理厂中这三种物质的污染水平。污水和污泥水相样品和固相样品中三种物质的加标回收率分别在57.3%-125%与69.6%-136%之间,分析方法的检出限分别为0.30-0.50 ng/L和0.13-0.15 ng/g,该方法具有较高的灵敏度和选择性。将其应用于污水厂污水和污泥样品分析,在污水和污泥固相悬浮颗粒物中首次检测到了BDP和RDP。与其他14种常用的单分子OPEs相比,污水和污泥中V6、BDP和RDP浓度水平较低。