巴西工业城市中多氯联苯（PCBs）的环境水平：对来源、人体暴露风险和当前全球立法的启示

《Emerging Contaminants》：Environmental levels of PCBs in Brazilian Industrial Cities: Implications for sources, human exposure risks, and current global legislations

　　

多氯联苯（PCBs）是已知对环境和人类健康具有显著影响的优先控制化学品。本研究评估了巴西主要工业城市索罗卡巴（Sorocaba）、沃托兰廷（Votorantim）和伊图（Itu）中的PCBs水平。每年进行采样，每两个月使用被动空气采样器-聚氨酯泡沫（PAS-PUF）采集土壤和室外空气样品。此外，在伊图帕兰加（Ituparanga）大坝（索罗卡巴市的主要水源）的延伸区域采集了沉积物和水样品。空气、土壤和沉积物样品中的平均指示性PCBs（iPCBs）浓度分别为65 pg/m³、310 pg/g（干重）和140 pg/g（干重）。水样品中未检测到任何PCBs同系物。观察到湿沉降的大气清除作用在空气PCBs水平中起潜在作用，在雨季高峰期空气浓度降低约4倍至约24倍。湿沉降的潜在影响在水沉积物中通过径流也明显可见，显示沉积物和水样品中酸化及其他理化性质变化。然而，湿沉降并未导致土壤水平有意义的增加。三个城市的土壤质量总库存平均为3.7×10^-2公吨。在所有目标微环境中，PCBs暴露水平显著较低。尽管如此，室外空气的吸入风险超过了室外环境中土壤意外摄入的风险。结合全球持续消除持久性有机污染物（POPs）/PCBs的努力，研究人员提出了相关建议。

**论文解读：巴西工业城市环境多氯联苯（PCBs）水平、来源、人体暴露风险及全球立法启示**

**一、研究背景与问题**

多氯联苯（PCBs）是一类具有持久性、生物累积性、长距离环境迁移能力和毒性的持久性有机污染物（POPs），被《斯德哥尔摩公约》列为优先控制化学品。PCBs曾广泛应用于变压器、电容器等电气设备，以及润滑剂、塑料、涂料等产品。尽管全球于20世纪90年代停止生产，但遗留污染仍持续存在。巴西约占全球PCBs总应用量的6.7%，主要分布在电力部门，但当前环境数据多集中于特定微环境，对工业城市的多介质污染水平、来源及人体暴露风险的研究仍较为有限。现有研究显示，PCBs暴露与糖尿病、高血压、代谢相关脂肪性肝病（MAFLD）及肺癌功能下降等健康问题相关。因此，本研究旨在评估巴西三个工业城市（索罗卡巴、沃托兰廷、伊图）的室外空气、土壤、水体和沉积物中PCBs的当前水平，解析潜在来源，评估人体暴露风险，并结合全球立法提出政策建议。该论文发表在《Emerging Contaminants》。

**二、主要关键技术方法**

研究人员采用被动空气采样器-聚氨酯泡沫（PAS-PUF）在五个地点（索罗卡巴的UNESP、ETEC、PARQT，沃托兰廷的ITUP，伊图的FATEC）进行了为期一年的双月采样，收集室外空气样品（气相与颗粒相），同时在伊图帕兰加湖采集表层水及沉积物样品。样品经索氏提取或液液萃取后，利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）在选择性离子监测（SIM）模式下分析七种指示性PCBs（iPCBs：PCB-28、52、101、118、153、138、180）。土壤iPCBs质量库存通过蒙特卡洛模拟评估，人体暴露风险采用USEPA暴露因子手册模型计算，生态风险通过危害商数（HQ）评估。本研究未涉及特定试剂或培养、质粒构建操作，且样本来源为上述三个城市的五个具体地点。

**三、研究结果**

**3.1 空气样品中的多氯联苯（PCBs）**

**3.1.1 空气样品中的PCBs浓度：** 空气iPCBs浓度范围为7.4-150 pg/m³（平均65 pg/m³），最高浓度出现在UNESP（平均89 pg/m³）和ETEC（平均79 pg/m³），最低在FATEC和PARQT（均52 pg/m³）。索罗卡巴市平均浓度最高（73 pg/m³），与人口密度相关。PCB-52、138、28检出频率>50%，浓度以PCB-138、28、52为主。

**3.1.2 季节性浓度及湿沉降影响：** 除UNESP外，各地点呈现“U”形年变化，最低浓度对应雨季高峰（Period 3），最高在寒冷期（Period 1和6）。温度与浓度呈显著负相关，湿沉降在所有地点（除UNESP）与浓度显著负相关，表明大气清除作用使浓度降低约4-24倍。UNESP浓度相对稳定，可能受附近施工及工业活动持续排放影响。

**3.2 土壤样品中的多氯联苯（PCBs）**

**3.2.1 土壤样品中的PCBs浓度：** 土壤iPCBs浓度范围为17-1400 pg/g dw（平均310 pg/g dw），最高在ETEC（平均1200 pg/g dw），与历史遗留沉积及二次挥发有关。三个城市浓度顺序为索罗卡巴（460 pg/g dw）> 沃托兰廷（81 pg/g dw）> 伊图（73 pg/g dw），与人口密度成比例。PCB-153、138、52检出频率>50%，PCB-153和138贡献70%的总浓度，与高logK_OA促进吸附有关。土壤iPCBs质量库存：索罗卡巴为2.0×10^-2公吨，三城市合计3.7×10^-2公吨。

**3.2.2 土壤样品中的季节性浓度：** 土壤浓度年变化趋势与空气不同，无明显季节性脉冲。湿沉降对土壤浓度无显著影响，可能因大气PCBs质量较小及土壤逸度较高。

**3.2.3 土壤理化性质对土壤和空气PCBs的影响：** 主成分分析（PCA）表明，土壤iPCBs与电导率（EC）和pH呈正相关（PC1，占50%变异），而OM与pH负相关（PC2，占25%）。土壤有机质（SOM）与iPCBs未显示正相关，但空气/土壤比值（r7）与OM呈负相关，表明OM限制PCBs从土壤向空气的转移。

**3.3 水体和沉积物样品中的多氯联苯（PCBs）**

**3.3.1 水体和沉积物样品中的PCBs浓度：** 水样中未检测到任何PCBs同系物，浓度低于巴西淡水标准（64 pg/L）。沉积物iPCBs浓度范围为100-210 pg/g dw（平均140 pg/g dw），以PCB-153（55%）、138（30%）、180（29%）为主，PCB-28和118未检出。沉积物密度（2.7 g/cm³）高于土壤，pH（5.9）更低，有机质（3.8%）更低。季节浓度从冷季（Period 1）增至暖季（Period 3），随后下降，可能与夏季径流输入及水体酸化有关。

**3.4 本研究检测到的PCBs与全球其他类似研究的比较**

空气浓度在南美洲处于较高水平，全球处于中值；土壤和沉积物浓度在全球处于低端。

**3.5 本研究检测到的PCBs的潜在来源**

PCA显示土壤和沉积物来源相似，与空气来源不同。R比值（平均0.015）表明土壤侵蚀和径流是沉积物主要输入源。HYSPLIT后向轨迹分析显示气团来源包括海洋和陆地，但ETEC和UNESP的高浓度表明本地排放占主导，可能涉及燃烧、施工、工业活动及颜料/涂料等非Aroclor源。

**3.6 对气候变化的潜在影响**

湿沉降和极端洪水事件（气候变化压力因子）可清除大气PCBs但将陆源污染物迁移至水体，导致酸化及理化性质变化，增加水生生物暴露风险，可能影响人类通过鱼类消费的暴露。建议进一步研究。

**3.7 人体暴露与生态风险影响**

吸入和土壤摄入暴露风险为0.013-5.8 pg/(day·kg-BW)^-1，幼儿风险高于成人，吸入风险高于土壤摄入。最大总PCBs暴露风险（23 pg/(day·kg-BW)^-1）远低于Aroclor 1016（70 ng/(day·kg-BW)^-1）和Aroclor 1254（20 ng/(day·kg-BW)^-1）的参考剂量。沉积物危害商数（HQ）为5.9×10^-4至12×10^-4，远低于0.1毒性阈值，无生态风险。

**3.8 未来政策策略建议**

研究强调了全球消除PCBs的努力（如《斯德哥尔摩公约》2025年退出含PCBs设备、2028年管理废物）面临挑战，包括数据缺失、经济/技术障碍、非法使用及未检测污染点。国内资金支持、公共意识提升及严格立法对于有效管理POPs至关重要。

**四、讨论与结论**

**总结讨论：** 本研究首次系统评估了巴西三个工业城市的多介质PCBs水平，揭示了湿沉降对大气PCBs的清除作用和对水环境的酸化影响，指出气候变化可能加剧污染物迁移。人体暴露风险虽低，但未涵盖饮食和室内暴露等主要途径，且非Aroclor来源及未检测同系物可能增加风险。未来政策需加强公共敏感性和本土资金支持。

**翻译研究结论：** 在巴西索罗卡巴、沃托兰廷和伊图采集的空气和土壤样品中，PCBs水平总体较低。在沃托兰廷伊图帕兰加湾采集的所有沉积物样品中也检测到低浓度PCBs，水样中未发现任何同系物。空气浓度在南美洲处于较高水平，全球处于中值；土壤和沉积物浓度在全球处于低端。土壤PCBs质量库存：索罗卡巴为1.3×10^-2公吨，三城市合计3.7×10^-2公吨。评估的PCBs暴露风险显著较低，但室外空气吸入风险超过土壤意外摄入风险。然而，在未研究地点或未目标同系物中，暴露风险可能显著更高。主要暴露途径（如饮食摄入和室内暴露）的风险评估超出本研究范围，因此估计风险不应解释为总人体暴露。湿沉降在PCBs大气水平中起潜在作用，并在沉积物PCBs富集及水环境（水+沉积物）理化性质变化中观察到其影响，表明在高流量事件或洪水（气候变化压力因子之一）中存在更高风险和污染物汇。虽然报告显示PCBs水平因二次排放而上升，但本研究因缺乏长期数据无法评估该趋势。除全球针对PCBs的若干努力外，研究人员强调未来政策中持续和广泛的公共敏感性的重要性。