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北京高校宿舍窗膜中邻苯二甲酸酯暴露研究

日期:2020年08月25日 编辑:ad201107111759308692 作者:无忧论文网 点击次数:74
论文价格:150元 论文编号:lw202008180914294367 论文字数:38254 所属栏目:工程硕士论文
论文地区:中国 论文语种:中文 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis

本文是一篇工程硕士论文,本研究共选取 14 个校区 145 个宿舍的室内窗膜作为研究对象,探究其污染特征。分析室内外空气环境数据、环境因素以及人为因素对窗膜中 PAEs 浓度的影响,对其污染源进行解析。通过窗膜中 PAEs 浓度计算室内环境中 PAEs 浓度,估算学生宿舍中 PAEs在口入、吸入和皮肤接触三种途径下的人体暴露量,并进行健康风险和致癌风险评估。


第 1 章 绪论


1.1 研究背景及意义

室外空气污染已经普遍引起人们的重视,但同样会对健康产生重大而有害的影响的室内空气污染却容易被人们忽视。人大约有 90%的时间处于室内环境中,美国环境保护署(USEPA)对人体暴露于空气污染物的研究发现室内污染物的水平可能比室外水平高2~5 倍,某些情况下高达 100 倍以上[1]。室内空气品质的恶化对办公室人群、孕妇、儿童、老年人和呼吸道疾病患者危害最大。人在长期接触室内空气污染物后会产生困倦、头晕、胸闷等不适症状或疾病,即病态建筑综合症[2],对人体的身体健康与工作效率都产生极大的负面影响。目前对室内空气品质的研究已经成为建筑环境科学相关领域内一个新的重要组成部分。而我国对住宅室内的空气污染研究始于 70 年代[3],相对于发达国家而言起步较晚。各种新型材料的使用使得室内污染物的来源更加多样化,种类也更加丰富。目前可被检测出的室内污染物超过 300 种,其中超过 20 种为致癌污染物[4]。

室内污染物主要分为气体污染物(以挥发性有机物(VOCs)为主)、微生物污染物(过敏反应物、病毒和真菌等)和可吸入颗粒物(PM2.5 和 PM10)。非工业建筑中检测到的 VOCs 的总和统称为 TVOC,分为八类:烷类、烯类、芳烃类、卤烃类、酯类、醛类、酮类及其它,包括甲醛、苯系物等[5]。世界卫生组织(WHO)将沸点在 240~400℃室内有机物规定为半挥发性有机物(SVOC)[6],包括多溴联苯醚(PBDEs)、邻苯二甲酸酯(PAEs)、多环芳烃(PAHs)等。SVOC 具有不易降解和在环境中相对稳定的特点,可长期存在于室内环境中,甚至超过数十年。流行病学和毒理学研究结果均表明 SVOC 可损害人体的内分泌系统、生殖系统、呼吸系统等,甚至部分具有致癌效应[7],对人体健康造成长期甚至跨代的持续性危害。

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1.2 PAEs 概述

邻苯二甲酸酯(PAEs),又称酞酸酯,属于脂溶性化合物。PAEs 主要用于聚氯乙烯(PVC)材料,使其由硬塑胶变为有弹性的塑胶,起到增塑剂的作用。PAEs 被普遍应用于玩具、食品包装材料、医用血袋和胶管、乙烯地板和壁纸、清洁剂、润滑油、个人护理用品(如指甲油、头发喷雾剂、香皂和洗发液)等数百种产品中[11]。空气中的气相和颗粒相物质可以在窗户玻璃的内表面发生冷凝聚集,沉积形成一层有机膜[12](简称窗膜)。窗膜可作为被动空气采样器,不断累积室内空气中的气相和颗粒相 PAEs。USEPA 将 PAEs 列为 B2 类人类可能致癌物[13]。中国环境监测总站将邻苯二甲酸二甲酯(Dimethylphthalate,DMP)、邻苯二甲酸二丁酯 (Dibutyl phthalate ,DBP)和邻苯二甲酸二辛酯( Dioctyl phthalate,DNOP)列为水中优先控制污染物[14]。欧盟 1999年公布的 1999/815/EEC 指令规定儿童玩具及相关用品中,邻苯二甲酸(2-乙基已基)酯(Bis(2-Ethylhexyl)phthalate,DEHP)、DBP、邻苯二甲酸丁基苄酯(Butyl benzylphthalate,BBP)、邻苯二甲酸二异壬酯(Diisononyl phthalate,DINP )、邻苯二甲酸二异癸酯(di-iso-decyl phthalate,DIDP) 及 DNOP 不得超过 0.1%的限制。丹麦遵循上述欧盟所规定的六项含量要求外,另外规定针对小于三岁幼童所使用的玩具及育儿物品中其他任一项邻苯二甲酸酯类含量不得超过 0.05%。

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第 2 章 问卷调查与实验方法


2.1 问卷调查

2.1.1 调查对象

在北京市西城、海淀、朝阳 3 个中心城区和房山、大兴、怀柔 3 个远郊城区内选择13 所高校(科研机构)共 14 个校区的学生宿舍作为研究对象。不同城区、朝向的样本占比情况图 2.1.1 所示。按照城区对样本进行分类,朝阳区宿舍 27 间,大兴区宿舍 30间,房山区宿舍 8 间,海淀区宿舍 29 间,怀柔区宿舍 6 间,西城区宿舍 45 间。按照性别对样本进行分类,男生宿舍 71 间,女生宿舍 74 间。按照朝向对样本进行分类,朝北宿舍 56 间,朝南宿舍 75 间,朝东宿舍和朝西宿舍各 7 间。

对室内人员的个人生活习惯进行问卷调查。共发放 230 份调查问卷,收回 194 份,回收率 84.3%。以宿舍为单位进行汇总整理,最终得到有效问卷 115 份,其中男生宿舍54 间,女生宿舍 51 间。城区、朝向和性别分布结果如表 2.1.1 所示。

图 2.1.1 样本分布情况
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2.2 实验仪器与材料

2.2.1 实验试剂

溶剂:蒸馏水,正己烷(色谱纯),二氯甲烷(色谱纯)。

气体:氮气(≥99.999%),氦气(≥99.999%)。

15 种 PAEs 混标:DMP、DEP、DIBP、DBP、DMEP、DMPP、DEEP、DPP、DNHP、BBP、DBEP、DCHP、DEHP、DNOP、DNP 的混合标准物质,浓度为 1000μg/mL,溶于正己烷,购于美国 AccuStandard 公司。

2.2.2 仪器与耗材

仪器:美国 Onset HOBO 数据记录器,美国 LightHouse 3016IAQ 手持式尘埃粒子计数器,优利德 UT393A 手持激光测距仪,上海精宏 DHG-9036A 电热恒温鼓风干燥箱,索氏提取装置(冷凝器,索式提取器,烧瓶,铁架台),昆山舒美 KQ_5200DE 数控超声波清洗器,上海亚荣 RE-2000A 旋转蒸发仪,恒奥 HSC-12B 氮吹仪,安捷伦 7820AGC-5977E MS 气相色谱一质谱联用仪。

耗材:无尘纸(美国金佰利)、聚四氟乙烯树脂板(特氟龙板)、美纹纸胶带、2mL进样瓶、125mL 棕色磨砂玻璃广口瓶、25mL 具塞玻璃试管、250mL 烧杯、10mL 量筒、5mL 试管、胶头滴管,玻璃棒,1mL 玻璃注射器、0.45μm 有机微孔滤膜、不锈钢镊子。

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第 3 章 窗膜中 PAEs 的污染特征.....................................17

3.1 窗膜中 PAEs 浓度水平及检出率....................................17

3.2 窗膜中 PAEs 浓度的相关性分析..................................20

3.3 窗膜中 PAEs 浓度的差异性分析...............................27

第 4 章 窗膜中 PAEs 浓度影响因素分析............................33

4.1 问卷调查结果...............................33

4.1.1 宿舍室内装修与家具.......................................33

4.1.2 宿舍人员个人生活习惯................................33

第 5 章 室内环境中 PAEs 暴露与风险评估.............................46

5.1 室内环境中 PAEs 浓度水平...................................46

5.1.1 室内窗膜-空气间 PAEs 分配关系.............................46

5.1.2 室内 PAEs 浓度计算模型...............................46


第 5 章 室内环境中 PAEs 暴露与风险评估


5.1 室内环境中 PAEs 浓度水平

5.1.1 室内窗膜-空气间 PAEs 分配关系

气粒分配是有机物在空气中的分散和转移重要影响因素。PAEs 的饱和蒸汽压较低但吸附性强,可吸附在空气中的悬浮颗粒物、室内降尘和物体表面。室内环境中的空气相较于室外流动性弱,其中的气相和颗粒相 PAEs 通过表面交换作用吸附在窗膜上,并不断沉积,并在太阳的照射下发生光解作用。

室内空气中 PAEs 的浓度与吸附介质的分配情况密切相关。使用辛醇-空气分配系数(KOA)建立模型可计算出室内 PAEs 的气-粒分配系数,以窗膜中 PAEs 的浓度为基础数据,分别对气相、颗粒相和降尘中 PAEs 浓度进行独立计算,进而分析得出室内环境中的 PAEs 污染特征。

表 5.1.1 PAEs 理化性质参数

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第 6 章 结论与展望


6.1 结论

(1)145 个窗膜现状样本中均检出 14 种 PAEs,DIBP、DBP、DEEP、DCHP、DEHP、DNOP 和 DNP 的检出率最高,均为 100%;其次为 DNHP 和 DPP,分别为 93.8%和 90.0%,DMPP 检出率最低,为 2.1%。72 个累积样本中 DIBP、DBP、DEEP、DCHP、DEHP、DNOP 和 DNP 的检出率最高,均为 100%。

(2)大多数分子量相近的 PAEs 组分间存在显著相关关

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