电子废物无序拆解区土壤PAEs污染分析及其风险评估_严逸凯.pdf

第 51 卷第 3 期2023 年 2 月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.51 No.3Mar.2023电子废物无序拆解区土壤 PAEs 污染分析及其风险评估严逸凯(上海纺织建筑设计研究院有限公司,上海 200082)摘 要:电子废物无序拆解可能会导致邻苯二甲酸酯(PAEs)污染。为了量化拆解区土壤中 PAEs 含量及其健康风险,本研究选取某电子废物无序拆解区为调查对象,以 GC-MS 和美国环保署规定的暴露量化及风险表征方法进行分析,结果表明,调查区土壤中4PAEs 含量为 256.59 10866.47 g/kg,其中 DEHP、DBP、BBP、DNOP 的平均含量分别为控制标准的 1.20、5.51、0.08 和 0.09 倍。不同暴露途径下 PAEs 的人体健康风险水平:经口途径皮肤接触呼吸途径,尚在可接受范围内,但已对土壤造成污染。关键词:电子废物;无序拆解;土壤;邻苯二甲酸酯;风险评估中图分类号:X53 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2023)03-0182-04 作者简介:严逸凯(1987-),男,博士,工程师,主要研究方向为土壤污染分析及其风险评估。Pollution Analysis and Risk Assessment of PAEs Derived fromSoil within Informal Dismantling of Electronic WasteYAN Yi-kai(Shanghai Textile Architectural Design Research Institute Co.,Ltd.,Shanghai 200082,China)Abstract:Disorderly disassembly of electronic waste may lead to phthalates(PAEs)contamination.Using GC-MSand methods prescribed by the US Environmental Protection Agency for exposure quantification and risk characterization,acertain electronic waste disassembly area was selected to quantify the content and the health risk of PAEs in soil.The resultsshowed that the content of 4PAEs in the soil ranged from 256.59 to 10866.47 g/kg.The average contents of DEHP,DBP,BBP and DNOP were 1.20,5.51,0.08 and 0.09 times of the control standard,respectively.The ranking of humanhealth risk levels of PAEs under different exposure pathways were as follows:oral routeskin contactrespiratory route.Thehealth risk levels of PAEs in soil were still within acceptable limits,but the concentrations of PAEs had caused soilcontamination.Key words:electronic waste;informal dismantling;soil;PAEs;risk assessment全球经济的快速发展同步带来了电子废物产量的快速增加,已成为增长最快的废物流之一。有报道显示:全球电子废物的年产生量预计为 3500 万吨1,其中,中国和美国均超过300 万吨2。电子废物不仅含有铜、铝、铁和塑料等有价资源,还含有铅、镉和有机溶剂等有毒有害物质,如废电路板、荧光粉和阴极射线管等属于危险废物。2017 年 1 月 1 日,最高人民法院、最高人民检察院 关于办理环境污染刑事案件适用法律若干问题的解释(法释 2016 29 号)正式施行,对危险废物的管控提升至刑事犯罪的高度3。鉴于电子废物具有资源价值和环境污染的双重属性,对其有价资源的回收和有毒有害物质的污染防控一直以来都是国内外学者研究的热点领域4-6。邻苯二甲酸酯(Phthalate Esters,PAEs)作为美国环保署优先控制的污染物之一7,其在大气、土壤、水体以及底泥中均能够较长时间存在,具有积累性和持久性的特点。研究表明电子废物拆解活动会产生 PAEs 污染。为了量化电子废物无序拆解区土壤中 PAEs 含量及其对人体健康的风险,本研究选取位于台州市路桥区的某典型电子废物无序拆解区为研究对象,应用气相色谱-质谱(GC-MS)联用法分析拆解区土壤中 PAEs 的种类及含量,并采用美国环保署规定的暴露量化及风险表征方法对其进行人体健康风险评估,为我国电子废物无序拆解区的环境管理及污染防控提供基础数据支撑。1 实验和方法1.1 样品来源和预处理研究选取的点在中国东南沿海地区,是我国典型的电子废物拆解区,曾以家庭式作坊无序拆解为主。采样工具:铁铲、自封袋、铅笔、采样标签纸等8。采样点选择拆解过或仍在拆解电子废物的家庭作坊,且其拆解后的尾渣在不同时期均填埋于房屋前后场地土壤中。在调查点位周围不同方向布设采样点7 个(图 1)。样品采集点与居民房屋距离 40 m 以内。根据 土壤环境监测技术规范 的相关要求,采集 0 20 cm 表层土壤混合样9。采回的土壤样及时放在牛皮纸上,摊成薄薄的一层,置于干净整洁的室内通风处自然风干,同时剔除石块、草根等杂质,过 100 目筛待测。第 51 卷第 3 期严逸凯:电子废物无序拆解区土壤 PAEs 污染分析及其风险评估183 图 1 采样点分布情况Fig.1 The distribution of sampling points1.2 样品 PAEs 含量分析有机样品前处理:称取 5.00 g 风干过筛土壤,加入 5.00 g无水硫酸钠混匀后,放入清洗干净的微波消解管中,再加入丙酮和二氯甲烷混合溶剂(体积比=1 1)25 mL,扣上安全弹片,旋紧盖子。将微波消解罐对称放置于微波消解仪样品盘上,于800 W,120 下萃取60 min。萃取结束后,仪器自动风冷至室温。打开消解罐,将萃取液转至平底烧瓶中,待浓缩。利用旋转蒸发仪在 40 下将萃取液浓缩至 1 mL 左右。用二氯甲烷活化 C18SPE 柱,取1 mL 浓缩液加入 C18SPE 柱。用二氯甲烷+丙酮=1 1 混合溶剂洗脱,收集 10 mL 洗脱液于 10 mL 刻度离心管中。利用防腐型 24 位氮吹仪于 40 水浴中浓缩至 1 mL,正己烷置换溶剂后,用 0.45 m 的滤头过滤至进样瓶中,最后采用 GC-MS 分析 PAEs。GC-MS 分析条件:进样口温度 250;程序升温,40(保持 5 min),10 /min 升温至 310 (保持 3.5 min),共35.5 min;溶剂延迟 6.5 min;后运行时间 0 min;AUX 250;离子源 230;四级杆 150。测定方法和过程均严格执行质量保证和质量控制措施,以确保数据的准确性。有机物加标回收率在 76%120%之间。1.3 健康风险评估1.3.1 暴露量化土壤中的 PAEs 主要通过三条暴露途径对人体产生危害10:(1)经口暴露途径;(2)经皮肤暴露途径;(3)经呼吸暴露途径。经口暴露途径 CDI经口=CWIR0CFEFEDBWAT(1)经皮肤暴露途径 CDI皮肤=CWCFAFSAEDEFABSdBWAT(2)经呼吸暴露途径 CDI呼吸=CWIRiETEFED(1VF+1PEF)BWAT(3)式中,CDI 为经不同暴露途径摄入的有机物质含量;CW为有机物浓度,mg/kg;IR0为土壤摄入频率,mg/d,取 100;CF 为转换系数,kg/mg,取 E-06;EF 为暴露频率,d/a,取250;ED 为暴露年限,取 24a;BW 为人体平均体重,取 60 kg;AT 为平均作用时间,d(非致癌:365ED/致癌:36570);ET为暴露时间,h/d,取 8;IRi为土壤尘吸入频率,m3/d,取16;VF 为挥发系数11-12,见表 2;PEF 为土壤尘扩散因子,m3/kg,取 1.316E+9;SA 为表面积,cm3(6-9 月取 7475,其他月份取 2045);AF 为土壤对皮肤吸附系数,mg/cm2,取 0.1;ABSd为皮肤吸收系数,取 0.13。1.3.2 风险表征以人群暴露量为基础,对土壤中的 PAEs 进行人体健康风险评价。非致癌风险指数:主要针对 DBP 和 DNOP 两种进行非致癌风险评价,公式为:HI=CDI/RfD(4)式中,RfD 为暴露途径非致癌参考剂量,mg/(kgd);CDI为致癌风险指数,主要针对 DBP 和 DEHP 等2 种 PAEs 进行致癌风险评价,分为低剂量暴露和高剂量暴露,公式分别为:Risk=CDISF(5)Risk=1-exp(-CDISF)(6)式中,SF 为暴露途径致癌斜率因子,当致癌风险大于0.01 时,使用公式(6)。表 1 PAEs 的 VF、RF 和 DSF 等相关系数Table 1 VF,RF and DSF of PAEsPAE 单体挥发因子暴露途径非致癌参考剂量 RFD暴露途径致癌参考剂量 SFVF经口皮肤呼吸经口皮肤呼吸DEHP2.417E+082.000E-022.000E-022.000E-021.400E-021.400E-021.400E-02BBP9.075E+062.000E-012.000E-012.000E-011.200E-031.200E-031.200E-03DBP1.959E+061.000E-011.000E-011.000E-01DNOP6.796E+074.000E-024.000E-024.000E-022 结果与讨论2.1 电子废物无序拆解区土壤 PAEs 污染分析7 个采样点的 DEHP 的含量范围在 155.96 9330.12 g/kg,平均含量为4124.39 g/kg。在3 号采样点28.531 min 时 DEHP含量达到 9330.12 g/kg,污染程度最高。DBP 的含量范围为16.95 978.50 g/kg,平均含量为 416.99 g/kg。BBP 的含量范围 8.01 262.51 g/kg,平均含量为 98.31 g/kg。DNOP 的含量范围为 12.07 295.34 g/kg,平均含量为 107.26 g/kg。与美国土壤中 PAEs 化合物控制标准与治理标准相比较13,DEHP、DBP、BBP、DNOP 的平均值含量分别是控制标准的1.20、5.51、0.08 和 0.09 倍。4PAEs 含量范围为 256.59 10866.47 g/kg,平均含量为 4746.95 g/kg。有研究发现14,距离台州电子废弃物拆解区 1000 米的表土中,6PAEs 的含量为 2.63 17.55 mg/kg,与本文研究结果相似。郭岩等15研184 广 州 化 工2023 年 2 月究发现贵屿电子废弃物拆解场地土壤 6PAEs 含量为 3.35 58.4 mg/kg,高于文中研究结果。但不同的电子废弃物拆解地PAEs 都对环境造成了影响。DEHP、DBP、BBP 和 DNOP 等主要用于聚氯乙烯、纤维素树脂以及多种橡胶的增塑剂,说明电子废物拆解地的土壤受到 DEHP、DBP 等塑料产品的污染相对严重。图 2 各采样点 PAEs 含量Fig.2 The PAEs content in ea