双酚A从污水管道改造产品中渗出

《Environmental Challenges》：Bisphenol A leaching from sewer renovation products

本研究通过动态表面泄漏测试（DSLT）评估了四种环氧和乙烯酯树脂系统中BPA和BPF的泄漏行为，发现乙烯酯树脂R3在1天时因空气间隙导致BPA泄漏量（0.086 mg/m2）略超环境质量标准（0.085 mg/m2），调整后符合限值。所有树脂的BPF泄漏量均低于限值，但需进一步研究其长期环境影响。测试表明BPA泄漏量在7天时均低于限值，但R4的雌激素活性（ERα-CALUX值0.47 ng E2 eq/L）可能由其他化合物引起。研究强调了测试条件（如温度、水力条件）和材料制备工艺（如多层结构）对泄漏结果的影响，并提出需完善BPF相关标准及多因素环境模型。

　　在当今社会，随着城市基础设施的不断老化，地下排水系统的维护与更新成为了一个重要的议题。尤其是在欧洲国家，由于历史原因，许多建筑设施已经使用了数十年，导致了管道材料的严重退化。为了应对这一问题，各种树脂基的修复材料被广泛采用，其中包括环氧树脂和乙烯基酯树脂。这些材料因其优异的聚合性能而被用于修复缺陷管道，但在实际应用中，它们也可能带来一些潜在的健康和环境风险。本研究旨在探讨这些树脂材料在排水系统修复过程中对双酚A（BPA）和其替代物双酚F（BPF）的释放行为，以及这些释放物对水体和生态环境的潜在影响。

### 一、研究背景与意义

排水系统是城市基础设施的重要组成部分，其性能直接关系到公共健康和环境安全。在许多国家，尤其是德国，由于二战后大规模建设的遗留问题，大量的管道已经进入需要修复的阶段。排水管道的损坏不仅影响了城市的功能性，还可能对土壤、地下水和空气造成污染。例如，在瑞典，估计有约471,000套公寓需要进行维修，其中包括管道的修复。因此，寻找有效的修复方法和材料成为了当务之急。

树脂基修复材料因其能够有效恢复管道的结构完整性而受到青睐。其中，环氧树脂和乙烯基酯树脂是两种常用的材料。环氧树脂通常由双酚A（BPA）作为预聚物的原料，而乙烯基酯树脂则由含有双酚A的预聚物和丙烯酸合成。然而，BPA作为一种内分泌干扰物，其潜在的健康和环境影响引发了广泛关注。尤其是在2018年，BPA被列入欧盟的REACH候选清单，进一步突显了其对人类健康和环境的潜在危害。

### 二、树脂材料的特性与应用

环氧树脂和乙烯基酯树脂在排水系统修复中扮演着重要角色。环氧树脂通常需要通过加热进行固化，以确保其性能稳定。而乙烯基酯树脂则可以通过紫外线固化，这种方法在某些修复项目中已被采用。然而，无论采用哪种固化方式，材料在固化过程中都可能残留一定的单体，这些残留物在使用过程中可能会被释放到环境中。

在实际应用中，修复材料的安装方式对释放行为也有重要影响。例如，倒置法和滑动法是两种常见的安装方式，适用于不同直径的管道。倒置法通常用于较小直径的管道，而滑动法则更适合较大的管道。安装过程中，材料的接触面和固化条件都会影响其释放特性。因此，为了确保修复材料的安全性和有效性，必须对其在不同条件下的释放行为进行全面评估。

### 三、实验方法与测试过程

为了评估树脂材料的释放特性，本研究采用了动态表面浸出测试（DSLT），这是一种根据EN 16637-2:2023标准设计的实验方法。该测试方法通过将树脂样品置于装有去离子水的玻璃容器中，模拟实际环境中的水浸出过程。测试过程中，样品被放置在不锈钢支架上，并且浸出液的交换间隔设置为0.25、1、2.25、4、9、16、36和64天，以评估不同时间点的释放情况。

在测试中，使用了四种树脂样品，其中两种是环氧树脂，另外两种是乙烯基酯树脂。每种树脂样品的尺寸为直径11厘米，厚度5毫米，单面面积为207平方厘米，总表面积为621平方厘米或0.0621平方米。测试过程中，浸出液的体积与样品表面积的比例为20升/平方米，这是基于德国建筑技术研究所的标准。通过这种方法，可以较为准确地模拟树脂材料在实际使用环境中的释放情况。

### 四、实验结果与分析

实验结果显示，四种树脂样品在不同时间点的释放行为存在显著差异。其中，环氧树脂R1和R2在去离子水中的释放量相对较低，而乙烯基酯树脂R3在早期测试阶段表现出较高的释放量。这可能与R3的两层结构有关，这种结构在制造过程中可能会产生气泡，从而增加实际接触面积。因此，为了更准确地评估释放情况，必须对这些气泡带来的影响进行校正。

在对释放物的分析中，BPA和BPF的浓度被检测到，但其他有机物质的释放情况也值得关注。例如，2,4-叔丁基苯酚、2,5-叔丁基苯酚、三丙二醇二丙烯酸酯等物质在浸出液中被检测到，这些物质可能具有一定的毒性和对水体的污染潜力。此外，ERα-CALUX测试显示，某些浸出液的雌激素活性超过了欧盟推荐的阈值，这表明除了BPA外，还有其他物质可能对内分泌系统产生影响。

### 五、讨论与未来研究方向

尽管实验结果显示，大多数树脂样品在DSLT中的释放量均未超过规定的上限，但仍有部分样品需要进一步研究。例如，乙烯基酯树脂R3在早期测试阶段的释放量较高，这可能与其两层结构和制造过程中的气泡有关。此外，某些物质的释放量虽然未超过当前的监管标准，但其潜在的健康和环境影响仍需深入探讨。

研究还指出，BPA的释放量在不同条件下可能发生变化。例如，温度和pH值的变化可能会影响其释放行为。因此，未来的研究应考虑这些变量，以更全面地评估树脂材料在实际使用环境中的影响。同时，微生物在排水系统中的作用也不容忽视，它们可能影响树脂材料的降解过程，进而改变释放物的组成和浓度。

### 六、结论

综上所述，本研究对环氧树脂和乙烯基酯树脂在排水系统修复过程中的释放行为进行了系统分析。结果显示，虽然大多数样品的释放量在可接受范围内，但仍需关注某些物质的潜在影响。此外，研究强调了在实际应用中，材料的安装方式和固化条件对释放行为的影响。为了确保排水系统的安全性和可持续性，未来的研究应进一步探讨这些材料在不同环境条件下的长期行为，以及其对生态系统和人类健康的潜在影响。同时，建立更加完善的监管标准和测试方法，将有助于更好地评估和管理这些材料的环境风险。