圣雄甘地大学:室内灰尘中的双酚类物质-全球分布、暴露风险、转化和生物监测的全面综述

文摘   2024-12-14 09:05   浙江  

 

摘要  

双酚类物质(BPs)是广泛存在于全球室内环境中的污染物。尽管它们无处不在且存在潜在健康风险,但针对室内灰尘中双酚类物质的全面综述仍存在明显不足。现有文献通常仅涉及特定方面,如暴露途径、转化产物或生物监测技术,缺乏对所有这些层面的综合深入评估。本综述全面概述了双酚类物质的全球分布,强调了其在从家庭、工作场所到公共场所等各种室内环境中的普遍存在。探讨了这些环境中双酚浓度的变化,其受到工业活动、消费品使用模式和地理位置等因素的影响。暴露评估突出了摄入、吸入和皮肤接触是双酚暴露的主要途径,其中摄入对于婴儿和幼儿等弱势群体尤为重要。研究一致显示,城市室内灰尘中的双酚浓度高于农村地区,反映了城市化和密集消费行为的影响。此外,来自车辆等移动源的双酚对人类总暴露量有显著贡献,使暴露评估更加复杂。本综述还深入研究了双酚类物质在室内环境中的转化,强调了物理、化学和生物过程在产生各种转化产物(TPs)中的不同作用。这些转化产物可能比其母体化合物毒性更强,因此需要进一步研究其环境归趋和潜在健康影响。对双酚类物质及其代谢物生物监测技术的批判性审视强调了非侵入性采样方法的重要性,该方法在评估人类暴露水平方面具有伦理优势和实用性。生物指示剂(包括植物、动物以及蜘蛛网等创新方法)的新兴应用为有效监测环境污染提供了有前景的途径。    

主要内容  

1. 引言:双酚类物质在现代制造业中因其独特化学性质而至关重要,广泛用于生产聚碳酸酯塑料和环氧树脂,但也可通过多种途径进入环境,如从产品中渗出、降解、工业活动排放等。室内灰尘因含双酚产品的使用成为双酚的重要储存库,人们可通过摄入、吸入和皮肤接触等途径暴露于双酚,已有研究揭示了全球不同地区双酚水平的差异,但对其在室内灰尘中的来源、分布、转化和停留时间等了解有限,本综述旨在填补这些知识空白。
2. 数据采集策略:重点关注报道室内灰尘中多种双酚类似物浓度及跨国比较的文献,检索了2010年1月至2024年6月期间多个电子数据库中的相关出版物,使用特定关键词确保全面覆盖,以提供室内环境中双酚污染的全球视角。    

3. 灰尘样本采集和分析  

    - 采集技术:2010 - 2024年期间,多数研究使用真空吸尘器采集灰尘样本,因其收集效率高、速度快且能有效捕获小颗粒灰尘,采集后样品经筛分和手动分离处理。
    - 化学分析:室内灰尘样本中双酚分析以液相色谱(LC)技术为主,因其能分析更广泛的化合物;高分辨率质谱(HRMS)如Orbitrap分析仪的发展提升了化合物鉴定能力,GC-Orbitrap技术在复杂样品分析中具有高分辨率和灵敏度优势。
4. 暴露风险:暴露风险受多种因素影响,人类可通过摄入灰尘、吸入灰尘颗粒和皮肤接触灰尘暴露于双酚,估计每日摄入量(EDI)考虑了这些暴露途径,不同年龄组的暴露风险因个人习惯、职业、饮食等因素而异,婴儿和幼儿因特殊行为更易暴露且受影响更大。
5. 九种广泛报道的双酚(BPs)在室内灰尘中的分布:分析了九种双酚在室内灰尘中的分布和描述性统计,BPA浓度最高且分布广泛,其他双酚浓度较低,所有双酚分布呈右偏态,偏离正态分布,这表明大多数样本浓度较低,但存在少数高浓度样本。
6. 不同收入国家灰尘中九种常用双酚的跨国视角:不同收入国家灰尘中九种常用双酚的跨国视角
图 3 展示了一个详细的堆叠柱状图,呈现了不同国家室内灰尘中九种广泛使用的双酚(BPs)的分布情况。选择标准确保纳入报告了这九种化合物中至少三种双酚类似物中位数浓度的研究,旨在全面分析双酚污染模式。该图表使用颜色编码段来表示九种双酚(TBBPA、BPA、BPAF、BPS、BPAP、BPB、BPF、BPP 和 BPZ)的相对浓度。每个柱内段的长度表示该双酚在每个国家灰尘中测量的总双酚中的比例,每个柱的总长度归一化为 100%。    
Fig. 3. Distribution profile of nine BPs in indoor dust across high income, upper middle income and lower middle-income countries.
在高收入国家如加拿大、美国、日本和韩国,由于 BPA 在各种消费品和建筑材料中的广泛使用,其在室内灰尘中占主导地位。这包括塑料瓶、食品罐头内衬、热敏纸收据以及用于涂料和密封剂的环氧树脂等产品(Song 等人,2012)。尽管近年来旨在限制 BPA 使用的监管努力,但其遗留存在仍然持续,原因有多种。首先,BPA 已在产品中使用数十年,在法规实施前制造的物品仍会随着时间释放 BPA。其次,全球供应链的复杂性使得完全消除其使用或确定导致室内 BPA 水平的所有来源具有挑战性(Vogel, 2009; Fan 等人,2021)。此外,BPA 的化学稳定性和附着于表面的能力有助于其在室内环境中的持久性,因为它可以从产品中渗出并附着在灰尘颗粒上。再者,在所有应用中找到合适的 BPA 替代品一直很困难,一些替代品具有类似的持久性和暴露风险。最后,含有 BPA 的产品的全球贸易和运输进一步传播了其存在,削弱了当地的监管措施。这些因素共同导致尽管有监管努力限制其使用,但 BPA 在室内环境中仍然持续存在。    
像希腊和中国这样的中高收入国家,在室内环境中双酚的存在情况呈现出独特的特征。希腊显著存在 BPS(一种 BPA 的替代品),这表明在消费品和材料中向替代双酚的转变。这种转变可能受到监管措施或行业自愿行动的影响,以减少对 BPA 的依赖,同时在产品中保持类似的功能。
另一方面,中国和希腊也显示出 BPA 和 TBBPA 的显著水平,反映了其广泛的工业活动以及含有这些化学物质的材料的广泛使用。中国的工业规模和制造业多样性导致了既有像 BPA 这样使用了数十年的遗留污染物的存在,也有新兴污染物如 TBBPA(用于电子产品和其他应用)的存在。这些物质的共存突显了在快速发展的经济体中管理化学暴露的复杂性,因为监管执法和基础设施发展在不同地区可能存在差异。
在越南、印度和巴基斯坦等低收入国家,室内环境中的双酚分布呈现出明显不同于 BPA 的特征,如 BPF 和 BPS 等双酚的存在更为显著。例如,越南显示出较高水平的 BPF(主要用于电子产品和建筑材料中的阻燃剂)。这种多样性可归因于几个因素。首先,与高收入国家相比,这些国家可能具有较宽松的监管框架,允许在制造过程和消费品中广泛使用各种双酚(Ali 等人,2019)。其次,可能存在对环境安全标准的较低遵守情况,导致室内环境中双酚污染物水平较高。
总体而言,在低收入国家观察到的更多样化的双酚分布突显了监管政策、工业实践和全球贸易动态在塑造这些地区的化学暴露和环境健康风险方面的复杂相互作用。
7. 不同室内环境中双酚水平的变异性:不同室内环境中双酚水平差异显著,电子废物回收车间、温室、电子商店等因特定产品和活动导致双酚浓度较高,超市、塑料产品市场和网吧等浓度中等,浓度差异与产品和材料使用及环境因素有关。
8. 14个国家室内家庭灰尘中的双酚水平:不同国家室内家庭灰尘中双酚污染水平不同,新加坡最高,可能受产品使用、气候和城市化影响;希腊、加拿大、美国等因工业和产品使用等因素污染水平较高;亚洲国家受工业和电子产品使用影响;沙特阿拉伯、罗马尼亚、越南和科威特等也有不同程度污染,反映各自影响因素。
9. 教育和住宅室内环境中双酚水平的空间变化:教育机构中实验室双酚浓度最高,其次是宿舍、办公室和教室,与室内活动和材料有关;住宅环境中浴室浓度最高,其次是客厅、走廊和卧室,受产品使用和通风等影响,总体呈现不同空间分布差异。    
10. 移动源中的双酚:移动源如车辆中的双酚研究较少但很重要,西班牙汽车灰尘中双酚浓度最高,不同国家汽车灰尘中双酚种类和浓度不同,反映了车内材料使用和暴露环境的差异,监测其对了解暴露风险至关重要。
11. 不同年龄组双酚暴露途径比较:双酚通过摄入、吸入和皮肤接触进入人体,婴儿和儿童因行为和生理特点更易受影响,如手口行为多、身体发育阶段特殊等,监管和干预措施对降低其暴露风险至关重要。
12. 室内环境中双酚的转化:途径和产物:双酚在室内环境中可通过多种途径转化为多种产物,这些转化产物毒性可能更强,但对其在室内环境中的研究有限,进一步研究其在室内的转化、存在和影响对评估风险和制定策略至关重要。
13. 监测室内环境中的双酚:生物监测策略和见解:生物监测通过分析生物样本评估人类暴露,包括尿液、唾液、血液、母乳、头发和指甲等,也可利用生物指示剂如植物和动物监测环境污染,蜘蛛网作为新兴生物指示剂具有潜力,但用于监测双酚仍待探索。
14. 总结和未来展望:双酚在室内灰尘中普遍存在,不同国家和环境中分布和浓度各异,暴露途径多样,婴儿和儿童更易感,转化产物毒性需关注,生物监测重要,未来研究应填补知识空白,包括转化途径、区域差异、暴露途径、监测技术和监管干预等方面,以更好地理解和应对双酚污染问题。

引用该文献  

[1] Vishnu S. Moorchilot, Helency Louis, Aiswarya Haridas, et al. Bisphenols in indoor dust: A comprehensive review of global distribution, exposure risks, transformation, and biomonitoring[J]. Chemosphere, 2025, 370: 143798.   
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