饮用水瓶和婴幼儿玩具中有害物质的溶出及其对人体的健康风险研究

发布时间：2020-07-04 00:26

【摘要】：本文主要研究了温度和储存时间对16种品牌的国产聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)饮用水瓶中锑(Sb)、双酚A(BPA)和邻苯二甲酸酯类物质(PAEs)释放的影响,其中,邻苯二甲酸酯包括邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)和二(2-乙基已基)邻苯二甲酸酯(DEHP)。同时,通过消解-人工唾液模拟研究了儿童玩具中的金属元素可能对儿童健康产生的风险。首先,通过对样品的消解,测量了16种PET瓶中Sb的总量,浓度为104-166 mg/kg;并用乙醇超声提取了PET瓶中的BPA和PAEs, BPA的浓度为37.7-64.1μg/kg,DMP、DBP、BBP和DEHP的浓度分别为40.6-57.4、5.14-7.08、14.1-19.0和1.85-3.62μg/kg。我们测量了原始PET瓶装饮用水中Sb、BPA和PAEs的浓度,Sb和BPA的浓度分别为55.1-597和1.38-48.6 ng/L,只有样品6和9中测到了BBP(35.4±28.3、 38.4±0.00 ng/L)、DEHP (69.1±0.00、883±70.0 ng/L)和DBP(0、191±64.8 ng/L)。本实验用Milli-Q水来模拟PET瓶装饮用水,研究其在4、25和70℃条件下储存过程中Sb、BPA和PAEs浓度的变化。结果表明,储存一周后,三个温度下储存的PET瓶装水中Sb的浓度分别为1.88-8.32、2.10-18.4和20.3-2604 nG/L。相应的BPA的浓度分比为0.26-18.7、0.62-22.6和2.89-38.9 ng/L。但只有少数几个样品可以检测到]PAEs,以7号样品为例,分别储存在三个温度下的PET瓶装水中DBP的浓度为18.5±1.52、77.1±3.68和53.3±3.48 ng/L,而DEHP的浓度为5.78±0.18、12.9±0.02和10.7±0.16 ng/L。可以看出,高温会促使PET瓶中Sb和BPA的释放,但对PAEs的释放却没有影响。关于储存时间的延长对PET瓶中Sb、BPA和PAEs释放的影响,用Milli-Q水来模拟PET瓶装饮用水,并测量分别在三个温度下(4、25和70℃)储存1、2、4、8、14、22、32和44周后Sb、BPA和PAEs的浓度,发现随着时间的延长,Sb和BPA的释放量逐渐增大。Sb有趋向平衡的趋势,70℃下存放44周后,释放量为197-9211 ng/L,其中样品10释放出的Sb最多,浓度为9.21μg/L,已超过GB5749-2006对Sb的饮用水标准(5μg/L)。实际上样品10在存放到第4周时,Sb释放量已接近标准限值。由于夏季气温较高,人们习惯于将整箱的PET瓶装水置于汽车后备箱备用,因此,我们计算了在此环境中储存4周后PET瓶装水中的Sb对人体产生的健康风险,发现样品10中Sb的日常摄入量已经超过了美国环境保护署规定的400 ng/kg·bw/d,成人和儿童分别为409和1430 ng/kg·bw/d.另外,我们还分析了PET瓶装水中Sb的形态,发现PET瓶释放出的Sb都是毒性较低的Sb(V),70度下存放44周后BPA的释放量没有达到平衡,释放量为443-1161 ng/L,远小于EPA标准(10μg/L),因此不具有健康风险。对于PAEs而言,由于实验过程中背景值较大,在扣除空白以后,PAEs随存放时间呈现跳跃式的递增,从而说明检测到的PAEs可能来自于背景污染,而非PET瓶子中的释放。因此,国产PET瓶装饮用水总体上是安全的,但是极端的存放条件,如长时间的高温存放应该避免。除了温度和储存时间的影响外,我们还分析了PET瓶的厚度、质量、密度以及内表面积对Sb.BPA和PAEs释放的影响,发现PET瓶的厚度和质量与原始瓶装水中Sb和BPA的浓度存在正相关的关系,而与模拟释放出的量却没有相关性。PET瓶中物质的释放除了受温度和时间的影响外,还与其它多种因素(包括温度、时间、PET塑料瓶的物理性质以及瓶装饮料的化学性质)有关,并且文献表明,较低pH也会促使污染物的释放并影响Sb的形态,因此,未来还应多关注PET瓶装酸性饮料中这些物质的浓度。此外我们还系统研究了国产儿童玩具中金属元素的安全问题。共选取48个玩具样品,包括塑料和金属玩具,以及蜡笔、颜料等玩具。首先,我们测量了玩具中铅(Pb)、砷(As)、铬(Cr)、镉(Cd)、锑(Sb)和镍(Ni)的总量,发现48个玩具样品中有10个含有较高的金属浓度。其中,金属类玩具样品39-42中Pb的浓度较高,分别为(6.03±2.04)×103、(4.96±0.07)×103、(8.57±0.30)×105和(1.9l±0.75)×105 mg/kg;样品9-12(气球和纸质拼图)中Cr的浓度分别为846±11.5、53±79.9、1292±321和3212±120 mg/kg;样品39、43和44中Ni的浓度分别为1947±158、1169±104和1306±82.6 mg/kg;样品39和41中还含有高浓度的Cd,浓度分别为139±3.06.42.1±1.33 mg/kg。为了研究玩具中高浓度金属元素对儿童可能产生的健康风险,我们选取了金属总量较高的10个样品以及其它12个金属总量较低的样品,用人工唾液模拟儿童对玩具的啃食,提取玩具中的金属元素。另外,我们还用0.07 M的盐酸和0.43M的硝酸来提取,并与唾液提取的结果做了比较。其中,有研究表明不同体积的唾液可能影响提取出的金属元素的量,因此,我们分别用5、15和45 mL的唾液提取同一质量的玩具样品中的金属元素。结果表明,唾液体积的大小与提取出的金属元素的量没有相关性。三种溶液提取的结果差异性较大,与唾液相比,稀酸提取出的金属元素的量偏高,因此不能用稀酸代替唾液来评价玩具中金属元素的生物可利用性。另外,样品中金属总量的高低并不能表明生物可利用率的高低,例如：样品40和42含有高浓度的Pb((4.96±0.07)×103和(1.91±.75)×105 mg/kg),而唾液却没有提取出任何的Pb；相反,部分样品在金属元素总量相对较低的情况下却释放出了较多的量到唾液中,如样品15的Cd、21的Sb、35的Sb和As、以及46-50的Cr等。我们对溶入唾液中的金属元素对0.5-1岁儿童可能带来的健康风险做了评估,发现22个玩具样品中有16个至少存在Cd、Pb、Cr、Ni、As和Sb中的一种会产生健康风险的金属元素。此外,Cr(VI)具有较高的毒性且玩具中的Cr(样品9-12以及46-50)可能产生健康风险,因此,在以后的研究中,应多关注婴幼儿玩具中Cr的形态。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TS972.23;TS958.07

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