日常衣物中的邻苯二甲酸酯污染及其人体暴露风险

刘玉斌，张艺蕾，李科，吴颖虹，汪磊,*

1. 南开大学环境科学与工程学院，环境污染过程与基准教育部重点实验室/天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室，天津 300071 2. 天津市疾病预防控制中心理化室，天津 300011

邻苯二甲酸酯(phthalates esters, PAEs)作为塑化剂被大量应用于聚氯乙烯(PVC)产品、食品包装以及纺织品等的生产过程中[1]。作为一类环境内分泌干扰物，PAEs具有类雌激素作用[2-4]，在机体内可与激素受体结合，引起机体的神经系统失调、内分泌紊乱和免疫能力下降[5]，导致生殖及发育损害等健康问题[6-8]，并在生物实验中表现出累积性[9]，因此各国纷纷对PAEs的使用做出限制[10]。例如全球纺织行业公认的权威生态纺织标准“Oeko-Tex Standard 100标准”即限制了邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)及邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)在所有儿童玩具和服装以及其他物品所使用的PVC材料中的添加[11]。我国已把邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和邻苯二甲酸二正辛酯(DOP)纳入环境优先污染物的名单[12]。

人体可并通过摄食、呼吸和皮肤接触等途径暴露于PAEs。其中饮食被认为是DEHP进入人体的主要途径[13-15]，而呼吸和皮肤接触被认为是DMP、DEP和DBP等进入体内的重要途径[16-18]。纺织品如衣物等含有的污染物可能导致污染物的皮肤暴露[19-21]。然而，对于衣物等纺织品中含有PAEs的人体暴露风险，尚有待评估。此外，对于衣物中污染物的调查，往往以新衣服为研究对象，而对于日常穿用的旧衣服，其与新衣服的污染特征差异往往被忽视。本研究选择7种PAEs，包括DMP、DEP、DBP、邻苯二甲酸二异丁酯(DiBP)、DOP、DEHP和BBP为研究对象，检测了新旧衣物中的PAEs污染水平和分布特征，并对服装中PAEs人体暴露的风险开展了模拟研究。

1 材料与方法(Materials and methods)

1.1 样品采集

本研究调查的目标衣物包含随机从全国各地城市居民衣柜中采集的49件清洗过的旧衣物，以及通过商场或网络购物得到的12件新衣物。

实验用试剂：乙酸乙酯(色谱级)，购自上海安普实验科技股份有限公司。PAEs标准物质DMP、DEP、DBP、DiBP、DOP、BBP和DEHP(>99.5%)与内标物DEP-D4和DEHP-D4(>99.5%)购自德国Dr. Ehrenstorfer公司。

实验仪器：Agilent 7890A-5977B气相色谱质谱联用仪(GC-MS)购自美国安捷伦科技有限公司，色谱柱为Agilent HP5-MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm，美国安捷伦科技有限公司)；KH400KDB超声波清洗器(中国昆山禾创超声仪器有限公司)。

1.2 样品预处理及仪器分析

PAEs提取：随机从收集来的衣物上裁剪下10 cm×10 cm的正方形布块(选择时避免印花图案)，然后称重计算面积密度(mg·cm-2)。将1.0 g的衣物碎片置于50 mL三角锥形瓶中，再分别加入50 ng DEP-D4和DEHP-D4，之后加入20 mL乙酸乙酯，再用铝箔将瓶口封闭。超声处理30 min，10 mL的上清液移入40 mL EPA瓶中，1 000×g离心5 min。将上清液移入另一个40 mL干净的EPA瓶中，45 ℃水浴条件下，用高纯氮气缓慢浓缩至几乎干燥，加入2 mL正己烷，涡旋混匀，移入棕色样品瓶中，用气相色谱-质谱联用仪检测PAEs浓度。

GC-MS参数设置：Agilent HP5-MS色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；进样口温度为250 ℃；高纯氦气作为载气(纯度≥99.999%)，流速为1.0 mL·min-1；不分流进样，进样量1.0 μL；升温程序，初始柱温为60 ℃，以15 ℃·min-1升至220 ℃，保持1 min，再以5 ℃·min-1升温至280 ℃，保持3 min；传输线温度为280 ℃；离子源温度为230 ℃；四级杆温度为150 ℃；EI源，离子检测模式(SIM)；电离能量为70 eV。

1.3 模拟实验设计

模拟汗液PAEs浸出实验：参照ISO 105-E04-2008E标准方法[22]，配制pH=8.0和pH=5.5的2种模拟汗液。在所采集的日常旧服装中，选择一件材质为聚酯纤维，PAEs总浓度为52.88 μg·g-1的运动紧身衣为实验材料。并利用OasisHLB固相萃取小柱(500 mg/6 cc; Waters, Milford, MA)接收从衣物上浸泡出的PAEs。在本实验中假设一个成年人持续运动2 h，出汗速率为1.5 L·h-1[23-24]，皮肤面积为1.63 m2 [25]，模拟实验中衣物面积为16 cm2(4 cm×4 cm)，对应模拟汗液体积为3 mL。预先使用10 mL乙酸乙酯清洗SPE小柱，并使用10 mL空白模拟汗液活化小柱，再将加有15 ng的DEP-D4和DEHP-D4的织物碎片放入SPE小柱中，关闭SPE流速控制开关，加入3 mL模拟汗液浸泡2 h，再利用真空泵抽滤分离汗液与织物，用镊子取出织物，再用15 mL乙酸乙酯洗脱SPE小柱，洗脱液以氮吹浓缩至1 mL，以GC-MS检测PAEs浓度。

1.4 PAEs日暴露评估

对于日常衣物穿着过程中的PAEs皮肤接触暴露，可采用公式(1)进行估算[19]。

式中：EXPcloth为PAEs日暴露量(μg·(kg BW)-1·d-1)，C为原始衣物中PAEs浓度(μg·g-1)，D为衣物密度(g·cm-2)，SA为皮肤接触面积(cm2)，Fmig为污染物转移至皮肤的转移率(0.005 d-1)，Fcontact为皮肤接触比例(100%)，Fpen为污染物侵入体内的比例(0.01)，T为接触时间(1 d)，BW为成年人平均体重(kg)。

同时，参照公式(1)改进得到公式(2)，用于估算在2 h的汗液浸泡条件下，衣物中PAEs的人体暴露量。

(2)

式中：EXP为PAEs日暴露量(μg·(kg BW)-1·d-1)，MR为衣物在汗液中释放的PAEs的浓度(μg·cm-2·d-1)，SA为皮肤接触面积(cm2)，Fpen为污染物侵入体内的比例(0.01)，BW为成年人平均体重(kg)。

1.5 质量控制与质量保证(QC/QA)

使用同位素稀释法对PAEs浓度进行校正，其中，DMP、DBP和DiBP用DEP-D4校正，DEHP、DOP和BBP用DEHP-D4校正。7种PAEs的样品加标回收率均在97.7%～106%范围内。空白对照实验表明，样品前处理和模拟实验过程中的PAEs背景污染相较于实验结果均可忽略(<2%)。污染物浓度的组间差异采用单因素方差分析和T检验分析(SPSS V.22.0)。

2 结果(Results)

2.1 PAEs在新旧衣物中的成分分布

在7种PAEs，有4种(DMP、DBP、DiBP和DEHP)可在衣物中检出。总体上，碳链较长的PAEs如DBP和DEHP在衣物中含量较高，而碳链较短的DMP在衣物中含量较低(图1)。新衣物中的4种PAEs含量占比为DBP(52.7%)>DiBP(24.2%)>DEHP(19.8%)>DMP(3.3%)；旧衣物中的PAEs含量占比为DEHP(79.1%)>DBP(12.4%)>DiBP(7%)>DMP(1.5%)。新衣物中DBP的比例最高，而旧衣物中占优势的PAEs为DEHP。

2.2 不同衣物中PAEs在的浓度差异

通过比较新旧衣物中4种可检出的PAEs(DMP、DiBP、DBP和DEHP)浓度(图2)发现，新衣物中PAEs总浓度为1.153～647.7 μg·g-1，其几何平均值(GM)为11.17 μg·g-1，不同PAEs的浓度之间没有显著差异(P>0.05)；旧衣物中PAEs总浓度为4.802～17 05 μg·g-1，其GM值为80.82 μg·g-1，其中DEHP浓度为2.654～1 543 μg·g-1，其GM值为85.36 μg·g-1，显著高于其他3种酯(P<0.05)。新旧衣物之间DMP、DiBP和DBP这3种酯的浓度没有显著差异，而旧衣物中的DEHP浓度显著高于新衣物。

为探究不同年龄段群体所穿衣物中PAEs的浓度，将所采集的旧衣物按照年龄分为3组，即婴儿(n=22)、儿童(n=11)和成人(n=16)。通过比较不同年龄组之间的PAEs浓度差异(图3)发现，浓度较低的DMP、DBP和DiBP在不同年龄段的衣物中没有显著差异，但婴儿衣物中的DEHP浓度远高于成人衣物。

不同材质类型(含棉、聚酯纤维和未知材质)的衣物中DMP、DBP或DiBP的浓度没有明显差异。而检出浓度最高的DEHP，在棉质衣物中浓度的GM为92.00 μg·g-1，远高于聚酯纤维和未知材质的衣物中的DEHP浓度的GM为8.023、21.15 μg·g-1(表1)。

图2 新旧衣物中4种邻苯二甲酸酯浓度注：(a). 新衣物，(b). 旧衣物。Fig. 2 Concentration of four PAEs in new or used clothesNote: (a). New clothes; (b). Used clothes.

图3 成人、儿童及婴儿的旧衣物中4种邻苯二甲酸酯浓度Fig. 3 Concentration of four PAEs in used clothes of adults, children and infants

表1 不同材质的旧衣物中PAEs的几何平均浓度Table 1 Geometric mean of PAEs concentration in used clothes made of cotton, polyester and unknown material (μg·g-1)

2.3 衣物中PAEs的浸出和人体暴露评估

在旧衣服中，选择一件DEHP浓度为61.76 μg·g-1、材质为聚酯纤维的紧身运动衣作为实验对象，在衣物浸泡后，模拟汗液中未检测到DMP、DiBP和DBP的渗出，但衣物中原始浓度最高的DEHP的浸出较为明显。通过比较2个不同pH的模拟汗液浸泡实验中的DEHP浸出量发现，pH为8.0的模拟汗液中，DEHP从衣物中的浸出量为3.700 μg·(g 衣料)-1，远高于pH为5.5的模拟汗液中的浸出量(0.490 μg·(g 衣料)-1)。

根据公式(1)，在日常活动中的PAEs经此衣物的日暴露量估值为11.83 ng·(kg BW)-1·d-1。相比之下，利用公式(2)可估算在2 h出汗后人体PAEs暴露量，经过计算，汗液pH为5.5时，PAEs皮肤暴露量为21.92 ng·(kg BW)-1，而汗液pH为8.0时，其暴露量可高达165.5 ng·(kg BW)-1。

3 讨论(Discussion)

在大多数新旧衣物中均仅检出DMP、DiBP、DBP和DEHP 4种PAEs。DEP、DOP和BBP未被检出可能是由于这3类PAEs在纺织品生产过程中不添加使用，同时其环境浓度较低。然而值得注意的是，新衣物中DBP浓度最高，而旧衣物中的优势污染物是DEHP；新衣物中PAEs总浓度GM值为11.17 μg·g-1，而旧衣服中PAEs的总浓度GM值高达80.82 μg·g-1，表明穿用过的旧衣服可能遭受PAEs的二次污染。虽然普通衣物在生产过程中通常不会添加PAEs，但带有印花和涂层的衣物中可能添加DBP、DiBP和DEHP[10]，这可能是新衣物中DBP浓度高的原因。相比之下，旧衣物中PAEs总浓度更高，表明清洗过程无法有效去除衣物中的PAEs。清洗剂和环境中PAEs广泛存在。例如，洗涤剂中DEHP的浓度可高达2 000 ng·g-1[26]；此外，室内空气颗粒物和灰尘中也含有浓度较高的PAEs[27]。这极可能导致PAEs对衣物的二次污染。

衣物材质极可能会影响PAEs的二次污染，含棉衣物相对其他材料更易吸附PAEs。相较于非极性的合成纤维衣物，由于天然纤维素含有羟基等极性官能团，棉质衣物对一些极性有机污染物的吸附更加显著[28]。婴儿衣物多为含棉材料，且通常洗涤频率远高于儿童与成人衣物，这可能导致本研究中婴儿衣物中PAEs浓度更高。除材质与洗涤频率的影响外，婴儿往往使用较多个人护理品，个人护理品中含有的高浓度PAEs[29]也可能导致衣物在穿着时被皮肤上的PAEs污染。

碱性汗液有利于衣料中PAEs的浸出。浸出量约占衣物中PAEs总量的6%，虽然相比于饮食暴露等PAEs主要暴露途径，衣物皮肤暴露的贡献大约低2个数量级[30]，但皮肤与衣物的持续接触仍对PAEs人体暴露有一定贡献。相比于日常穿用衣物导致的皮肤接触暴露，流汗时PAEs的暴露量可能提高1.89～14.0倍，表明长时间高强度运动或劳动时PAEs由衣物导致的皮肤接触暴露风险值得进一步关注。