南京市水体OPEs分布及人群内暴露特征分析

发布时间：2020-04-13 14:43

【摘要】：有机磷酸酯类化合物(OPEs)由于其良好的阻燃效果而主要用作阻燃剂,已经广泛应用于建材装饰材料、塑料、电子产品、纺织品、车辆、石油工业等生产行业中。研究发现OPEs具有多种毒性危害,主要表现为神经毒性,遗传毒性,内分泌干扰毒性,生殖细胞毒性,生长发育毒性,致畸性和潜在致癌性。近年来,OPEs作为主要替代型阻燃剂而大量生产使用,目前在多种环境介质中检出OPEs的存在,因此成为环境领域新型污染物的研究热点。目前研究主要集中于环境介质中OPEs分析方法的建立以及环境横断面调查,但是关于OPEs在水体中迁移变化以及人体内暴露风险评估研究较少。本研究通过检测南京市水体中残留OPEs以及人体尿液中OPEs代谢产物及8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)浓度水平,分析其浓度分布和内暴露特征,探讨OPEs在水体中外暴露与人体内暴露及损伤产物8-OHdG之间的关联性,为了解南京市水体中OPEs污染分布特征及其暴露风险提供参考依据。方法:1.采用固相萃取技术通过HLB固相萃取小柱对水体中12种OPEs进行富集净化,包括磷酸三甲酯(Trimethylphosphate,TMP),磷酸三乙酯(Triethyl phosphate,TEP),磷酸三正丁酯(Tri-n-butyl phosphate,TnBP),磷酸三(2-丁氧基乙基)酯(Tributoxyethyl phosphate,TBEP),磷酸三(2-氯异丙基)酯(Tri(chloropropyl)phosphate,TCPP),磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯(Tri(dichloropropyl)phosphate,TDCP),磷酸三苯酯(Triphenyl phosphate,TPhP),磷酸三甲苯酯(Tricresyl phosphate,TCrP),磷酸三(2-氯乙基)酯(Tri(2-chloroethyl)phosphate,TCEP),磷酸三(2-乙基己基)酯(Tri(2-ethylhexyl)phosphate,TEHP),磷酸三(2,3-二溴丙基)酯(tris(2,3-Dibromopropyl)phosphate,TDBPP),2-乙基己基二苯基磷酸酯(2-Ethylhexyl diphenyl phosphate,EHDPP),使用高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)检测富集净化后的水体样品,采用外标法和多反应离子监测分析模式(MRM)对水体中12种OPEs建立定性定量方法。2.采用液液萃取-固相萃取结合技术通过自制小柱对人体尿液中7种OPEs磷酸二酯代谢产物及8-OHdG进行提取浓缩,包括磷酸二乙酯(Diethyl phosphate,DEP),磷酸二正丁酯(Di-n-butylphosphate,DnBP),磷酸二苯酯(Diphenyl phosphate,DPhP),双(2-氯乙基)磷酸酯(Bis(2-chloroethyl)phosphate,BCEP),双(1-氯-2-丙基)磷酸酯(Bis(1-chloro-2-propyl)phosphate,BCPP),双(丁氧乙基)磷酸酯(Bis(butoxyethyl)phosphate,BBEP),双(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯(Bis(1,3-dichloro-2-propyl)phosphate,BDCP),8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-hydroxy-2'-deoxyguanosine,8-OHdG),使用HPLC-MS/MS方法检测富集净化后的尿液样品,采用外标法和MRM对尿液中8种目标物建立定性定量方法。3.分别于2017年4月、9月、11月和2018年2月采集长江南京段水源地横断面水、水源水、出厂水、末梢水水样,共29个采样点,运用前处理方法和分析方法检测分析水体中OPEs的时空分布特征。4.于2017年5月~7月从南京市金山医院体检中心随机收集20-50岁成人15ml晨尿,共222份样本,排除有机磷酸酯职业暴露,所有研究对象经知情同意完成尿样收集和问卷调查。检测分析尿液中7种OPEs磷酸二酯代谢产物及8-OHdG的浓度水平,利用统计软件SPSS 20.0统计分析目标物的暴露分布特征及相互之间的关联性。结果:1.本研究优化了水体中12种OPEs的HPLC-MS/MS分析方法,12种目标物OPEs在0.01~200μg/L浓度范围内峰面积与质量浓度的线性关系良好(R~2≥0.998),方法检出限为0.04~2.00 ng/L,前处理方法回收率范围在42.05~118.28%之间,日内及日间精密度均小于10%。2.建立并优化了人体尿液中7种OPEs磷酸二酯代谢产物及8-OHdG的前处理方法和分析方法,在0.01~200μg/L范围内线性关系良好,R~2为0.998~0999,7种OPEs代谢产物检出限为0.03~18.33 ng/L,及回收率为52.36~114.56%,8-OHdG检出限为13.03 ng/L,及回收率为88.63~97.72%,8种目标物精密度RSD9.5%。3.在长江南京段水源地水体中检测出OPEs,OPEs浓度分布呈现出横断面水水源水出厂水末梢水,随时间变化趋势呈现出2月份11月份4月份9月份,枯水期大于丰水期,OPEs污染在横断面水和水源水等地表水中以TCEP、TCPP和TDCP为主,平均浓度水平在29.12~2476.92 ng/L之间;在南京市政自来水中主要是以TPhP、TMP、TEP和TCEP为主,平均浓度范围在在5.26~566.48 ng/L之间。4.在南京地区人体尿液中7种OPEs代谢产物总浓度范围在2.61~348.02μg/L之间;普遍暴露于DPhP、BCEP、BCPP和BDCP,与南京地区水体中主要OPEs暴露分布一致;年龄是人体尿液中7种OPEs代谢产物暴露水平的重要影响因素,低年龄段人群暴露浓度高于高年龄段;尿液中8-OHdG与7种OPEs代谢物浓度水平无关联性。结论:本研究建立并优化了水体中12种OPEs和尿液中7种OPEs代谢物及8-OHdG的高效液相色谱串联质谱分析方法和前处理方法,该方法具有灵敏度高、选择性好、进样量少、重现性好、检测准确和线性关系良好等特点,能够满足样品中低浓度OPEs及其代谢产物和8-OHdG的测定。南京地区水体中检出12种OPEs的存在,浓度分布具有时间和空间分布差异;南京地区人体尿液中OPEs代谢产物主要检出物与南京地区水体中主要OPEs暴露分布一致,7种代谢产物的总浓度水平呈现低年龄段人群高于高年龄段,可能与不同年龄段暴露机会不同有关;尿液中8-OHdG与7种OPEs代谢物浓度水平无关联性,人体内OPEs的浓度水平对氧化损伤产物8-OHdG的产生可能没有影响,以上为深入了解OPEs污染现状及其人体内暴露特征提供了参考依据。
【图文】：

色谱图,选择反应,色谱图,离子

15图 1-2 12 种 OPEs 选择反应监测色谱图表 1-3 12 种 OPEs 的特征离子化合物保留时间定量离子定性离子TMP 1.30 140.9/108.8 140.9/79.1TEP 1.64 182.6/98.7 182.6/127.0TCEP 1.73 284.8/223.1 284.8/99.3TCPP 3.24 327.0/99.0 327.0/174.7TDCP 6.40 430.9/99.0 430.9/208.7TPhP 6.67 327.1/214.9 327.1/152.1TnBP 9.66 267.1/98.9 267.1/155.0TBEP 9.91 399.2/198.9 399.2/298.9TCrP 10.19 369.3/164.8 369.3/243.3TEHP 15.61 435.5/98.7 435.5/112.9TDBPP 9.88 698.5/299.1 698.5/500.8EHDPP 10.43 362.7/250.9 362.7/151.91.4.2 方法验证

色谱图,混合标准溶液,代谢产物,色谱图

明显提高负离子响应值，尤其是作为生物内源性物质的 8-OHdG，本身检测离子基线较高，为了避免 7 种 OPEs 代谢物对 8-OHdG 的离子干扰作用，单独检测 8-OHdG，并利用梯度洗脱改善其离子峰型；因此，选择乙腈-0.2%氨水溶液作为流动相，图 2-1 为此流动相条件下的 7种 OPEs 代谢产物混合标准溶液 100μg/L 的总离子流色谱图，8 种目标物选择反应监测色谱图见图 2-2，根据保留时间以及定性定量离子进行定性定量监测分析，保留时间和特征离子见表2-3。2.4.1.2 质谱条件的优化根据 7 种 OPEs 代谢产物及 8-OHdG 分子结构，选择电喷雾离子源负离子扫描模式，优化一系列质谱参数，通过全扫描首先确定灵敏度高的质荷比（m/z）为母离子，获取 DEP、DnBP、DPhP、BCEP、BCPP、BBEP、BDCP 和 8-OHdG 的母离子，其 m/z 分别为 153.1、210.0、248.9、222.8、250.9、299.1、318.2 和 282.6，，采用多反应监测模式进行子离子扫描，调节上述质谱参数使得目标物离子强度达到最强，离子丰度达到最高，确定目标化合物定性和定量离子对，最终质谱参数优化结果见表 2-2。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X52;R12

【参考文献】