基于生物指示物的方法评估环境中类二噁英持久性有机污染物的负荷:对污染监测和暴露风险评估的启示

《Journal of Environmental Management》:A bioindicator-based approach for evaluating environmental dioxin-like POPs burden: Implications for contamination surveillance and exposure risk assessment

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月16日 来源:Journal of Environmental Management 9.2

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   •利用生物指示剂触发dl-POPs暴露风险的早期预警•识别出点源排放的环境负担高于非点源排放•火灾事故导致当地生产食品中PCDD/Fs含量升高•dl-POPs的中位等效毒性当量(EWI)为EFSA指定水平的0.1至5.6倍•发展中国家需实施dl-POPs食品法规引言近几十年来

  
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    利用生物指示剂触发dl-POPs暴露风险的早期预警
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    识别出点源排放的环境负担高于非点源排放
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    火灾事故导致当地生产食品中PCDD/Fs含量升高
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    dl-POPs的中位等效毒性当量(EWI)为EFSA指定水平的0.1至5.6倍
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    发展中国家需实施dl-POPs食品法规

引言

近几十年来,具有潜在环境和人体健康危害的持久性有机污染物(POPs)成为全球监管关注的焦点,《斯德哥尔摩公约》的签署即是明证。事实上,二噁英类持久性有机污染物(dl-POPs),包括多氯二苯并对二噁英/呋喃(PCDD/Fs)和二噁英类多氯联苯(dl-PCBs),因其显著的持久性、生物累积性、多种毒性终点和长距离传输特性,被视为POPs的典型代表(Sales-Alba等,2026;UNEP,2025)。dl-POPs在燃烧和工业过程中意外生成,导致全球排放格局呈现多样化,包括固定点源和面非点源。特别是与非点源相比,点源(如废物焚烧炉、冶金工艺和氯化化学品工业)的特点是持续排放且排放点可识别,而非点源的瞬态dl-POPs排放,包括城市固体废物(MSW)露天焚烧、垃圾填埋场火灾和非正规电子废物回收,因其异质性和弥散性面源排放,在监测和监管方面固有地更具挑战性(Srivastava等,2025;UNEP,2013)。
与之一致,近期全球dl-POPs排放清单将非点源露天焚烧活动识别为最大排放源部门,占全球排放的31.2%,超越了此前排放清单中的焚烧源;此外,与发达国家相比,发展中国家的排放负担仍然较高或持续增加。这些趋势抵消了发达国家在20世纪末主要通过技术和法规驱动的固定源措施所实现的排放下降趋势(Song等,2023)。因此,进一步减轻全球dl-POPs负担需要综合监测框架,涵盖非科学面源的瞬态和连续排放以及工程化固定源的排放;从而使排放控制战略的审查和更新成为可能,特别是在发展中国家。在非点源露天焚烧源中,不受控的垃圾填埋场火灾在发展中国家中是一个重要排放源,在这些国家,超过90%的MSW被倾倒或露天焚烧(WHO,2025)。此外,当医疗废物焚烧炉(BMWIs)在高负荷处理、技术不达标和排放控制不足的情况下运行时,构成潜在的dl-POPs点源。这反过来导致dl-POPs排放升高,特别是在发展中国家,与发达地区报告的相对低且稳定的焚烧炉排放形成对比(Ajay和Prathish,2024)。
然而,尽管对单个点源和非点源的排放进行了调查,主要来自发达地区,但现有文献很少扩展到现实世界中的监测框架,用于对这些排放源的排放负担和累积暴露风险进行比较评估(表S1)。此外,全球清单中估计的许多发展中国家dl-POPs排放升高,主要源自默认排放因子和活动率,很少通过现场直接测量进行验证,因此常常忽视了场地特异性异质性(Lei等,2021;Song等,2023;UNEP,2013)。这些限制主要与在发展地区使用现有的烟气和环境空气采样实施频繁源监测和快速反馈控制所面临的挑战有关,因为存在采样时间滞后、技术和财务限制,以及长期排放的代表性有限(Dreyer和Minkos,2023;Wen等,2023)。或者,使用生物指示剂(如觅食动物来源食品)进行快速测量正作为一种具有成本效益的方法出现,用于代表性的dl-POPs源排放映射以及触发早期预警"行动水平"警报以进行缓解(Henriksson等,2026)。此外,作为人类dl-POPs暴露的关键途径,动物来源的脂肪食品也提供了长期暴露的代表性度量,用于综合健康风险评估,而烟气/环境空气监测主要仅反映居民贡献较小的吸入风险。
因此,本研究采用基于觅食动物来源食品作为生物指示剂的整合实地方法,在南印度两个现实世界排放源——一个MSW露天填埋场和一个采用BMW焚烧的通用医疗废物处理设施(CBWTF)——下,系统比较了罕见报道的瞬态和连续排放情景下的dl-POPs环境负担和暴露风险。此外,进行了多期采样以评估dl-POPs环境负担的时间趋势,特别是针对COVID-19大流行后两个场地大规模火灾事件的发生(印度政府,2022)。据此,本研究旨在:(i)测定觅食动物来源奶牛牛奶和鸡蛋样品中PCDD/Fs和PCBs的浓度水平及源特异性同系物指纹,以阐明连续BMWI和瞬态MSW填埋场火灾排放对环境dl-POPs负担的相对贡献,(ii)通过不同采样期进行时间评估,调查火灾事故对当地生产食品中PCDD/Fs和PCBs污染的影响,以及(iii)通过PCDD/Fs和PCBs膳食摄入评估,预测相关居民人群的健康风险。
本研究框架可使利益相关者,包括环境/食品监管机构,采用基于生物指示剂的功能性监测来评估已识别排放部门的dl-POPs污染趋势,从而作为保护环境和公共健康的早期预警工具。此外,研究结果为国内市场中动物来源食品的dl-POPs控制法规建立提供关键的科学证据和基线监测数据,这些法规在许多发展中国家(包括印度)仍然缺乏,并实施最佳可用技术/最佳环境实践(BAT/BEP)以确保有效的源排放控制。

章节摘要

研究区域和采样

觅食动物来源食品样品,包括奶牛牛奶和鸡蛋,从印度喀拉拉邦一个MSW填埋场和一个CBWTF附近采集。前者指的是布拉马普兰姆MSW处理设施和填埋场(9°59′28″N,76°21′59″E),位于科钦市郊,MSW处理能力为250吨/天。值得注意的是,由于废物性质异质且未分类,加之堆肥和物料回收单元运行不足,

奶牛牛奶和鸡蛋样品中PCDD/Fs和PCBs的水平

图1总结了在MSW填埋场和BMWI附近分析的动物来源食品样品中观察到的PCDD/Fs和PCBs水平,并在表S6-S11中进一步详细说明。总体而言,在两个采样期间,BMWI附近奶牛牛奶和鸡蛋样品中的PCDD/Fs、dl-PCBs和dl-POPs的TEQ水平均显著高于MSW填埋场附近的样品(p<0.05,图1)。事实上,中位PCDD/Fs、dl-PCBs和dl-POPs

结论

本研究采用基于觅食动物来源食品作为生物指示剂的整合实地方法,评估与点源和非点源排放相关的相对dl-POPs环境负担和暴露风险。与MSW填埋场相比,BMWI场地更高的dl-POPs负担表明点源仍然是发展中国家的重要贡献者,需要加强监测和排放控制以进一步加速dl-POPs的减轻。此外,与

CRediT作者贡献声明

Amala Varghese:撰写-初稿,方法论,调查,形式化分析,数据整理,概念化。V.N. Nasrin:验证,形式化分析。S.V. Ajay:可视化,概念化,方法论。K.P. Prathish:撰写-审阅与编辑,监督,资源,项目管理,方法论,资金获取,概念化。

利益冲突声明

作者声明他们没有任何已知的竞争财务利益或个人关系,这些利益或关系可能会影响本文报告的工作。

致谢

感谢UNEP-GEF持久性有机污染物国家清单审查与更新(GAP 318439)以及布拉马普兰姆火灾事件2023:危险化学品排放评估与缓解计划(GAP 318639)的财政支持。作者AV、VNN和SVA对DST-Inspire博士奖学金(IF 170963)、CSIR-FIRST项目(FIR 050303)以及KSHEC根据首席部长新喀拉拉博士后奖学金(0058 A3/1218/2023)提供的奖学金表示深切感激,Govt. of
Amala Varghese|V.N. Nasrin|S.V. Ajay|K.P. Prathish
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