液晶单体在水相氯化过程中形成类多氯联苯和类二噁英转化产物的降解、转化及毒性评估

为解决液晶单体(LCMs)在污水处理过程中的环境归趋问题，研究人员首次系统研究了两种典型LCMs(3OCB和2OdF3B)在氯化处理中的降解机制。通过高分辨质谱鉴定出34种转化产物(TPs)，其中部分TPs具有与持久性有机污染物(POPs)相似的结构特征。计算机模拟毒性评估显示这些TPs可能具有发育毒性、致突变性和内分泌干扰效应，为LCMs的环境风险评估提供了重要依据。

　　

随着电子设备的普及，液晶显示器(LCD)已成为现代生活不可或缺的组成部分。然而，这些设备中使用的液晶单体(LCMs)正逐渐显现出令人担忧的环境问题。这些化学物质并未与基材形成化学键合，当设备报废时极易释放到环境中。近年研究发现，LCMs不仅具有持久性和生物累积性，还能在鱼类、哺乳动物甚至人体内蓄积，在母乳中也被检出。更令人担忧的是，这些物质可能引起氧化应激、肝毒性以及血糖血脂异常等健康问题。

尽管LCMs在各类环境介质中广泛存在，但对其在污水处理过程中的转化行为知之甚少。特别是氯化消毒作为最常用的水处理技术，其与LCMs的相互作用尚未被研究。考虑到LCMs与多氯联苯(PCBs)具有相似的结构骨架，氯化过程可能产生具有类似毒性的转化产物，这一知识空白亟待填补。

香港浸会大学的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表的研究首次揭示了LCMs在氯化处理中的环境行为。研究选取污水中最常检出的两种LCMs——氰基类代表4'-丙氧基-4-联苯甲腈(3OCB)和氟代类代表1-乙氧基-2,3-二氟-4-(4-丙基苯基)苯(2OdF3B)作为模型化合物。通过气相色谱/液相色谱-串联质谱(GC/LC-MS/MS)分析，结合计算机模拟毒性预测(QSAR)，系统评估了氯化处理后产物的环境风险。

研究采用的主要技术方法包括：在pH7条件下进行氯化降解实验；利用高分辨质谱鉴定转化产物；通过量子化学计算预测反应位点；应用QSAR模型评估发育毒性、致突变性等毒性终点；并与典型PCBs和PCDFs进行毒性比较。

【降解动力学】实验显示，在10mg/L氯浓度下，2OdF3B的降解速率(70%)显著高于3OCB(52%)。这种差异源于3OCB中氰基的强吸电子效应降低了苯环的电子密度，使其更难发生亲电氯化反应。

【转化产物鉴定】研究共鉴定出34种TPs，包括羟基化产物和氯化产物。特别值得注意的是，部分TPs具有与PCBs和PCDFs相似的结构特征。例如，3OCB通过环氧化和开环反应生成了二苯并呋喃类结构；而2OdF3B则通过脱乙氧基和氯化生成了多氯联苯类结构。

【毒性评估】计算机模拟显示，与母体化合物相比，多数TPs表现出更高的发育毒性和致突变风险。某些氯化产物的毒性参数甚至接近或超过某些管制PCBs。特别是一些二苯并呋喃类TPs显示出强效的内分泌干扰活性和蛋白质结合能力。

研究结论指出，虽然氯化处理能有效降解LCMs，但会产生具有潜在更高毒性的转化产物。这些产物不仅结构上与经典POPs相似，毒性特征也高度重合。该发现对污水处理工艺的选择具有重要指导意义——常规氯化可能将相对低毒的LCMs转化为高风险的POPs类似物。

讨论部分强调，LCMs氯化产物的环境行为与健康风险需要进一步研究，包括：更全面的毒性测试、环境监测以及流行病学调查。特别是考虑到这些物质可能通过饮用水和食物链进入人体，开展相关风险评估刻不容缓。该研究为理解LCMs的环境归趋提供了新视角，也为制定相关环境标准提供了科学依据。