陈着 博士J. Hazard. Mater.: 从全球范围视角分析邻苯二甲酸酯和替代增塑剂的室内分布和关键动力学参数

2024年11月14日,《Journal of Hazardous Materials》杂志(中科院1区,IF:12.2)刊登了课题组陈着博士的最新综述论文:Global perspectives on indoor phthalates and alternative plasticizers: Occurrence and key transport parameters. (https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136506)


背景介绍

增塑剂包括传统的邻苯二甲酸酯(phthalates,下文简称PAEs)及其新兴替代品(alternative plasticizers,下文简称APs),因其在室内环境中的广泛存在及对空气质量的污染而引起了广泛关注。增塑剂种类繁多且相关工业产品发展迅速,这导致研究人员难以确定PAEs和APs的实际室内分布。更重要的是,新兴APs的实际室内浓度甚至比传统PAEs更难总结,使得研究者对这些污染物的暴露评估和控制难以推进。
现有报道增塑剂室内分布的综述论文尚不全面,这些综述往往只关注PAEs而忽略了APs,或者专注于有限的浓度数据总结而没有对其室内传递行为提供深入的分析,而未能系统地阐明室内增塑剂的实际分布和关键动力学参数。因此,本文将从全球视角对PAEs和APs的实际室内分布和关键动力学参数进行充分综述。

【核心内容】

(1) 增塑剂在室内源材料、降尘、空气和悬浮颗粒中的实际分布情况

通过整理和分析全球实地采样所得室内浓度数据,本研究发现在源材料、降尘、空气和悬浮颗粒中有10种PAEs和14种APs广泛存在。不同增塑剂在室内各相中的浓度和总样本量在本文中通过柱状图和气泡图进行对比(图1)。本文同时将具体的增塑剂浓度、样本量、检出限等数据及其参考文献整理至excel表格,详情可见Supplementary Material B。基于文献报道的源材料增塑剂含量,本研究进一步开发了预测其表层气相浓度(y0)的经验公式,计算得到PAEs和APs的y0数值范围为0.015至64.7 μg/m3

图1. 文献报道的室内源材料、降尘、空气和悬浮颗粒中的PAEs和APs浓度分布(具体数据及参考文献可见Supplementary Material B)

(2) 增塑剂室内环境采样研究的空间分布及各地浓度随时间的变化趋势

本研究从全球角度全面分析了源材料、气相、悬浮颗粒相和降尘相增塑剂浓度在空间和时间维度上的差异,其样本分布及各地降尘相PAEs和APs浓度随时间的变化趋势如图2所示。研究结果表明,欧洲、北美洲和亚洲之间的增塑剂浓度分布存在较大差异。在2000年左右PAEs的室内浓度较高,但随着时间的推移呈下降趋势,其中欧洲的室内PAEs浓度下降速率最大。相反,APs的室内浓度随着时间逐渐增加。通过对各大洲的PAEs法规进行详细调研,发现欧洲最早颁布了对PAEs的禁令,这被认为是导致欧洲室内PAEs浓度大幅下降的关键因素。

图2. 全球室内增塑剂环境采样研究的样本分布及各地降尘相PAEs和APs浓度随时间的变化趋势

(3) 决定室内增塑剂传质和分配行为的关键动力学参数

在系统地综述了室内有机物的质量传递和分配理论后,本研究进一步预测了室内常见PAEs和APs的对流传质系数(hm)和分配系数(K)等关键动力学参数,其具体数据可见于Supplementary Material A。值得注意的是,本文基于实验数据开发了一系列经验公式以预测PAEs和APs在悬浮颗粒、降尘、不可渗透及可渗透表面的分配系数K,详情如图3所示。这些关键参数的确定有助于科学评估PAEs和APs的室内空间分布及人体暴露风险,尤其是随着APs的广泛使用,迫切需要对其潜在的长期人体健康风险进行深入研究。

图3. 颗粒物和室内材料的分配系数随增塑剂的p0Koa等物性参数变化的散点图及经验公式

成果小结

本研究从全球视角对室内环境中邻苯二甲酸酯(PAEs)和替代增塑剂(APs)的存在和关键动力学参数进行了全面综述,研究了广泛报道的10种PAEs和14种APs在室内源材料、降尘、空气和悬浮颗粒上的浓度分布,并从时间和空间的维度讨论了全球范围内的增塑剂变化趋势。基于室内界面的传质和分配理论,本研究进一步提供了预测对流传质系数(hm)和分配系数(K)等关键动力学参数的经验公式和预测值。总之,本研究有望助力于评估室内环境质量、正确认识增塑剂的暴露风险以及开发对应的净化和监测技术等。

【作者介绍】

陈着:清华大学建筑技术科学系博士/香港理工大学土木与环境工程系博士后

该论文的第一作者是本课题组2023届博士毕业生陈着,现为香港理工大学土木与环境工程系博士后。陈着博士致力于研究室内气态污染物在室内表面(包括气载颗粒物表面)之间的界面传递机制,已在Journal of Hazardous Materials, Science of The Total Environment, Building and Environment, Environmental Pollution, Chemical Engineering Journal等国际著名期刊发表论文12篇(第一作者7篇),申请发明专利1项,曾在2019年全国室内环境与健康大会获Best Poster Award。

本文通讯作者为深圳大学土木与交通工程学院特聘教授莫金汉。松山湖材料实验室田恩泽副研究员、香港理工大学土木与环境工程系蒋毅副教授参与了这项工作。


本文引用格式

Chen, Z., Tian, E., Jiang, Y., Mo, J., 2025. Global perspectives on indoor phthalates and alternative plasticizers: Occurrence and key transport parameters. Journal of Hazardous Materials, 482, 136506.

该工作受到国家重点研发计划课题(课题编号:2022YFC3702803)和国家自然科学基金项目(项目号:52325801,52078269)资助,特此致谢。

原文出处:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136506


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