壬基酚多介质环境目标值探讨

暨仕臣，李海晶，王娩霞

(中国人民解放军后勤工程学院环境保护科学研究所，重庆　400041)



壬基酚多介质环境目标值探讨

暨仕臣，李海晶，王娩霞

(中国人民解放军后勤工程学院环境保护科学研究所，重庆400041)

壬基酚是联合国环境规划署要求优先控制的27种持久性有毒污染物(PTS)之一，属内分泌干扰物质，在环境中存在时间长，具有持久性以及生物蓄积性，并且可通过食物链逐级放大。它具有模拟雌激素的作用，一旦进入生物体内，会影响生物体正常的生殖和发育，可导致人类男性精子数量的减少。目前国内外尚缺乏各环境介质中壬基酚的控制标准。利用美国环保局推荐的“多介质环境目标值”来估算壬基酚在环境介质(空气、水、土壤)中的含量及排放量的限定值，为环境影响评价提供参考数据。长江、嘉陵江水体夏季壬基酚浓度较高，或与夏季洗涤用水量增大有关。三峡库区应禁止使用含壬基酚成分的洗涤、包装用品。

壬基酚；环境目标值；估算

壬基酚，又称壬基苯酚(Nonyl Phenol，简称为NP)，分子式C15H24O，常温下为无色或淡黄色黏稠状液体，稍有苯酚气味，微溶于水，20℃时的溶解度仅为5.43 mg/L。壬基酚是重要的精细化工原料和中间体，主要用于生产非离子表面活性剂、抗氧剂、纺织印染剂、润滑油添加剂、农药乳化剂、树脂改进剂、树脂及橡胶稳定剂等。

壬基酚是联合国环境规划署要求优先控制的27种持久性有毒污染物(PTS)之一，属内分泌干扰物质，可促使乳腺癌细胞增殖，同时具有模拟雌激素的作用，一旦进入生物体内，会影响生物体正常的生殖和发育，可导致人类男性精子数量的减少。此外，壬基酚在环境中存在时间长，具有持久性以及生物蓄积性，并且可通过食物链逐级放大。当前我国江河湖海及土壤已经不同程度地受到了壬基酚的影响。邵兵、胡建英等人利用固相萃取(SPE)-气相色谱-质谱法(GC-MS)对嘉陵江和长江重庆段河流中的壬基酚进行了检测，河流水样中4月份NP的浓度范围为0.02～1.12 μg/L，7月份为1.55～6.85 μg/L[1]。刘文萍等利用固相萃取气质连用(SPE-GC/MS)法对1月北黄海辽宁近岸水体中壬基酚污染状况进行了调查，结果显示水体中壬基酚浓度为15.13～762.73 ng/L[2]。壬基酚在土壤中残留也有报导。环境中壬基酚无天然源，主要来自于人类活动造成的污染，其广泛存在于各种介质中，包括水体及沉积物、大气、污泥、土壤、生物体、食品及包装材料、纺织品等，甚至人类的乳汁、脂肪组织、血液和尿样等也有壬基酚存在[3]。目前调查发现壬基酚普遍存在于各类食品中[4]。

基于壬基酚对环境和生物体的危害，在环境影响评价中，应控制壬基酚在环境中的排放量，但目前国内外尚缺乏各环境介质中壬基酚的控制标准。本文利用美国环保局推荐的“多介质环境目标值”来估算壬基酚在环境介质(空气、水、土壤)中的含量及排放量的限定值。

多介质环境目标值是由美国环保局工业环境实验室推算出的化学物质在环境介质(空气、水、土壤)中的含量和排放量的限定值，美国环保局曾以政府报告书的形式予以发表。多介质环境目标值(Multimedia Environmental Goals，MEG)包括周围环境目标值(Amvient MEG，AMEG)和排放环境目标值(Discharge MEG，DMEG)。其中，AMEG表示化学物质在环境介质中可以容许的最大浓度，DMEG相当于排放浓度的限定值。汪晶、和德科等人编译的《环境评价数据手册：有毒物质鉴定值》中，对多介质环境目标值作了详细介绍[5]。

根据对健康和生态系统的影响，采用两种方法推算MEG，即以对健康影响为依据，采用毒理学数据进行推算，以下标“H”予以表示；以对生态系统影响为依据进行推算，以下标“E”予以表示。

1　周围环境目标值的估算

1.1估算大气环境目标值

1.1.1估算大气环境目标值(AMEGAH)

AMEGAH，其下标“A”表示大气环境，下标“H”表示用毒理学数据推算，即采用阈限值进行推算。阈限值表示每周工作5天，每天工作8小时，工作人员可以承受的化学物质在空气中的时间加权平均浓度值(TLV-TWA)，并考虑0.01的保险系数，这时得到：

(1)

式中，阈限值单位为mg/m3，AMEGAH单位为μg/m3，则应乘上单位换算系数103。

在无阈限值时可使用LD50(mg/kg)，即大鼠经口的LD50数据作为计算依据。Handy和Schindler研究了数百种化学物质LD50(大鼠，经口)与阈限值关系的回归方程[6]。

阈限值=4.5×10-4×LD50

(2)

以100作为安全系数，则有：

AMEGAH=阈限值×100×103/420=4.5×10-4×LD50(大鼠，经口)×100×103/420=0.107×LD50(大鼠，经口)

1.1.2估算大气环境目标值(AMEGAE)

对于致癌、致畸、致突变的“三致”化学物质，其毒害作用与其使用剂量有关，一般不使用LD50数据来衡量，这时可使用可疑致癌物序码来推算AMEG，即AMEGAE，下标“E”表示化学物质对生态环境的影响。

“可疑致癌物序码”是美国国家职业安全和卫生研究所(NIOSH)为可疑致癌物排列的序码，它由四个数字组成，从左到右编码规则如下：

第1位数字是动物物种指数，人为7；猴为6；猫、猪、狗、牛等为5；大鼠为4；小鼠为3；豚鼠、沙鼠、兔、松鼠等为2；鸟、鸡、鸭、火鸡等为1；蛙等为0。

第2位数字是因引起癌变反应实验动物物种种属的总和。

第3位数字是指实验毒物摄入途径，经皮摄入为2；经口摄入为1；其他摄入途径为0。

第4位数字是物种与毒物摄入的途径的联种类数，包括物种数目加上第3位数字的总和，最高为9。

可疑致癌物序码考虑了物种种属、毒物摄入途径，但未考虑致癌反应物剂量，因此增加了调整序码：

(3)

利用调整序码确定的AMEGAE：

(4)

式中，k值为统计值，1/6。即：

(5)

1.2估算水环境目标值

1.2.1估算水环境目标值(AMEGWH)

AMEGWH可由AMEGAH推算得出，其下标“W”表示水环境。

由AMEGAH推算AMEGWH是假定每人每日平均呼吸潮气量为30 m3、饮水量为2 L，假设空气中的污染物浓度达到AMEGAH、被吸入的空气中污染物全部进入体内经过代谢后，不会造成超过身体负荷的累积影响，则有：

(6)

式中，AMEGWH的单位为μg/L。

同样可由LD50或阈限值来推算出AMEGWH值。

AMEGWH=1.605×LD50

(7)

1.2.2估算水环境目标值(AMEGWE)

同理：

AMEGWE=15×AMEGAE

(8)

1.3估算土壤环境目标值

1.3.1估算土壤环境目标值(AMEGLH)

根据土壤中的污染物对水及农作物的影响，来推导土壤环境目标值AMEGLH，下标“L”表示土壤环境。按最不利情况考虑，将1 kg土壤中的污染物全部溶出约需要2 L水，溶解了污染物的水经自然稀释100倍后被人饮用，假定每人每日饮水量为2 L，则有：

AMEGLH=2×AMEGWH×100×10-3

(9)

式中，AMEGLH单位为μg/g。

1.3.2估算土壤环境目标值(AMEGLE)

同理：

AMEGLE=0.2×AMEGWE

(10)

2　排放环境目标值的估算

2.1大气环境排放水平目标值(DMEGAH)

DMEGAH依据毒理数据推算的方法与AMEGAH基本相同，对于DMEGAH，接触时间不是每天工作8小时，而是每天24小时，则有：

=100×4.5×10-4×LD50×103

=45×LD50

(11)

式中，DMEGAH的单位为μg/m3；LD50为大鼠经口的剂量，也可使用LC50或LCLo乘以安全系数100进行估算。由ADEGAH来确定DMEGAH，可由ADEGAH乘以系数4.21(0.004 5/0.001 7)。

2.2水环境排放水平目标值

2.2.1水环境排放水平目标值(DMEGWH)

DMEGWH=5×最低饮用水标准或基准

(12)

式中，DMEGWH的单位为μg/L。

对于无饮用水标准的因子，采用DMEGAH乘以15进行估算。

DMEGWH=15×DMEGAH

(13)

2.2.2水环境排放水平目标值(DMEGWE)

对于DMEGWE，采用水生生物LC50进行估算，则：

DMEGWE=0.1×LC50

(14)

式中，0.1为安全系数。

或：

DMEGWE=15×AMEGWE

(15)

2.3土壤环境排放水平目标值

2.3.1土壤环境排放水平目标值(DMEGLH)

按照AMEGLH估算方法，将1 kg土壤中的污染物全部溶出约需2 L水，溶解了污染物的水经自然稀释100倍后被人饮用，假定每人每日饮水2 L，则有：

DMEGLH=2×DMEGWH×100×10-3

=0.2×DMEGWH

(16)

式中，DMEGLH单位为μg/L。

2.3.2土壤环境排放水平目标值(DMEGLE)

同理：

DMEGLE=0.2×DMEGWE

(17)

3　壬基酚多介质环境目标值的推算

根据当前相关文献报告，淡水急性和慢性中毒标准各有不同说法及数据。壬基酚作为内分泌干扰物，按“三致”物质从严考虑，提供相关环境质量标准和排放标准的参考数据。现有文献中已有“大鼠皮试”相关数据，并且壬基酚涉及生物影响的品种较多，包括大鼠、鸟类、鱼类及多种水生动物，由此确定壬基酚可疑致癌物序码为4929；以淡水中慢性中毒浓度2.4 μg/L作为最低三致反应剂量[7-8]，壬基酚调整序码为2053.75。因此，壬基酚各介质环境目标值为：

AMEGAE=8.12×10-2μg/m3

AMEGWE=15×8.12×10-2=1.22 μg/L

AMEGLE=0.25 μg/g

DMEGAE=0.342 μg/m3

DMEGWE=18.3 μg/L

DMEGLE=3.66 μg/g

以上提供的数据可在无标准限值的情况下，考虑作为环境影响评价的参考控制标准。

壬基酚AMEGWE估算值为1.22 μg/L，对照重庆流域嘉陵江和长江水环境中壬基酚检测浓度，4月检测浓度能达到水环境目标值，但7月检测浓度1.55 μg/L，达到目标值的127%，可能与夏天气温升高后洗涤剂用量增大有关。作为三峡库区，对水环境质量的保护应予以高度重视，而洗涤用品、纺织品、食品及其包装等生活用品应禁止使用含有壬基酚的成分。

[1]邵兵, 胡建英, 杨敏. 重庆流域嘉陵江和长江水环境中壬基酚污染状况调查[J]. 环境科学学报, 2002, 22(1): 12- 16.

[2]刘文萍, 石晓勇, 王晓波, 等. 北黄海辽宁近岸水环境中壬基酚污染状况调查及生态风险评估[J]. 海洋环境科学, 2009, 28(6): 664- 667.

[3]张婷瑜, 张福金, 何江, 等. 壬基酚的土壤残留及其行为研究进展[J]. 农业资源与环境学报, 2014, 31(2): 118- 125.

[4]谢明勇, 刘晓珍, 陈泱杰. 壬基酚在食品中的污染现状及其生物毒性概述[J]. 食品科学技术学报, 2014, 32(1): 1- 7.

[5]汪晶, 和德科, 汪尧衢. 环境评价数据手册：有毒物质鉴定值[M]. 北京: 化学工业出版社, 1988: 2- 4.

[6]Handy R, Schindler A. Estimation of permissible concentration of pollutants for continuous exposure[Z]. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, EPA-600/2-76-155(1976).

[7]胡燕金, 许梦漾, 龚剑, 等. 壬基酚对环境中动物危害的研究进展[J]. 环境科技, 2012, 25(4): 53- 58.

[8]高培. 壬基酚的水质基准探讨和生态风险评价[D]. 青岛: 中国海洋大学, 2014.

Discussion of Nonyl Phenol Multi-Medium Environmental Goal

JI Shi-chen, LI Hai-jing, WANG Wan-xia

(Environmental and Environmental Protection Science Research Institute of PLA Logistics Engineering College,Chongqing 400041, China)

Nonyl phenol is one of the 27 persistent toxic substances, which requires priority control according to the requirements of UNEP. It belongs to endocrine disrupting substance. It exists for a long time in the environment, with persistence and biological chemicals, and can be gradually exaggerated through food chain. It has simulated the effect of estrogen, once in organisms, will affect organisms normal reproductive and developmental, can lead to the reduction of human male sperm. Currently there is not any control standard of nonyl phenol in environmental media on a worldwide scale. This paper took advantage of “Multimedia Environmental Goals”, which was recommended by the U.S. Environmental Protection Agency, to estimate the content and emission limit value of nonyl phenol in environmental medias (air, water, soil), and to provide reference data for environmental impact assessment. The nonyl phenol concentration of the Yangtze river and Jialing river is higher in the summer, it may be associated with the increase of washing water in summer.The using of washing supplies and packaging supplies which contains nonyl phenol should be banned in the Three Gorges area.

nonyl phenol; environmental goals; estimate

2016-07-22

暨仕臣(1939—)，男，教授，主要从事化工及环保研究，E-mail：617321346@qq.com

10.14068/j.ceia.2016.05.017

X13

A

2095-6444(2016)05-0066-03