电镀企业排放及周边水环境中典型全氟及多氟烷基化合物的环境风险评估

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全氟及多氟烷基化合物(PFASs)是一类高度氟化的脂肪族化合物,具有持久性和生物蓄积性,对水环境构成了潜在威胁。电镀行业是水环境中PFASs的重要来源之一,因此掌握电镀企业PFASs排放特征并评估其在周边水环境中的风险,对电镀行业PFASs的污染防控具有重要意义。本研究通过对电镀企业及周边水环境实地采样分析和文献调研,掌握企业排放和周边水环境中PFASs的种类和分布特征,结合定量构效关系(QSAR)、种间关系预测(ICE)、物种敏感度分布(SSD)模型,推断了典型PFASs的预测无效应浓度(PNEC),最后基于商值法定量评估了企业排放和周边水环境中PFASs的环境风险。具体研究内容和结果如下:(1)获取了电镀企业排放及周边水环境中PFASs的种类和浓度。建立了水环境中19种PFASs的分析方法,方法检出限为0.1~2.0 ng/L,回收率为81%~122%;分析了深圳市某电镀园区企业排放及周边水环境中PFASs的浓度特征,分别检测到了13种、15种,其中分别以全氟辛烷磺酸(PFOS,16.9 ng/L)和全氟丁烷磺酸(PFBS,132 ng/L)含量最高;通过文献调研获取了广州市某电镀企业周边水环境中11种PFASs的浓度数据。基于实地采样分析和文献调研,确定全氟丁烷羧酸(PFBA)、全氟辛烷羧酸(PFOA)、PFBS、全氟己烷磺酸(PFHx S)、PFOS和6:2氯-全氟醚磺酸(6:2 Cl-PFESA)等6种PFASs为电镀企业排放和周边水环境中的特征PFASs,开展环境风险评估。(2)通过QSAR模型补充了PFASs对羊角月牙藻、小球藻、斑马鱼、大型溞等4个物种的急性毒性数据。基于MOPAC,EPI Suite等软件计算的分子描述符,建立了4个物种预测PFASs急性毒性与亲脂性、极化和电子受体等性质相关的QSAR模型(R2>0.370)。使用非交叉验证和留一法交叉验证对模型进行评价,四个模型均表现出较高的预测能力和一定的统计学意义。(3)通过ICE模型构建了替代物种与预测物种的种间结构毒性关系,进一步完善了本地物种的急性毒性数据。利用34个ICE模型,结合QSAR和实验所得急性毒性数据,分别补充了PFBA、PFOA、PFBS、PFHx S、PFOS、6:2 ClPFESA的13个、34个、17个、13个、14个、13个急性毒性数据。(4)通过SSD模型推算了PNEC。综合文献收集、QSAR预测、ICE补充的急性毒性数据,建立了QSAR-ICE-SSD毒性效应推算方法。针对六种PFASs,通过拟合的正态分布曲线获得了生态系统5%的物种受影响的浓度值(HC5),除以评估因子5,得到6种PFASs的PNEC推算值,分别为804μg/L(PFBA)、6.27×103μg/L(PFOA)、1.01×4μg/L(PFBS)、1.29×4μg/L(PFHx S)、2.09×103μg/L(PFOS)、254μg/L(6:2 Cl-PFESA)。对毒性数据详实的PFOA和PFOS,通过毒性实验数据构建SSD模型,以此推算PNEC。结果表明该推算值分别是QSAR-ICE-SSD方法推算值的1.16倍(PFOA)和1.20倍(PFOS),建立的QSARICE-SSD毒性效应推算方法可靠,可用于PFASs的PNEC推算。(5)根据PFASs的暴露浓度和PNEC推算值,采用商值法评估了PFASs的环境风险。结果表明,深圳市某电镀园区企业排放和周边水环境中6种PFASs的环境风险均较低(风险商范围0~1.21×10-4),风险最高的为PFOS(风险商为1.21×10-4)。
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