《Atmospheric Environment》:From rain to moss: Tracing liquid crystal monomer transport across atmosphere-biosphere interface
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•在雨水和附生苔藓中检测到48种液晶单体。•通过雨水和苔藓反推的环境液晶单体浓度结果一致。•大气降解作用导致气-粒分配偏离平衡状态。•基于苔藓的环境液晶单体重建需要对生物降解进行校正。引言液晶单体(LCMs)是液晶显示器(LCDs)的关键组分,广泛用于电视、电脑和手机等电子设
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在雨水和附生苔藓中检测到48种液晶单体。
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通过雨水和苔藓反推的环境液晶单体浓度结果一致。
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大气降解作用导致气-粒分配偏离平衡状态。
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基于苔藓的环境液晶单体重建需要对生物降解进行校正。
引言
液晶单体(LCMs)是液晶显示器(LCDs)的关键组分,广泛用于电视、电脑和手机等电子设备。近年来,在多种环境和生物基质中均检测到液晶单体,包括空气(Lin等,2024;Su等,2019)、粉尘(Liu和Kannan,2024a)、土壤(Li等,2023)、地表水和沉积物(Hou等,2023;Tao等,2022)、污水和污泥(Zhan等,2023)、垃圾渗滤液(Jin等,2022)、树皮(Xie等,2024a)、水生生物(Wang等,2022),以及人体食物(Yang等,2023a)、皮肤(Cheng等,2022)、母乳(Zheng等,2024)、血清(Zhang等,2025)和排泄物(Liu和Kannan,2024b)。这些发现表明,液晶单体可能在生命周期中被释放到环境中,并进一步进入生物体。
风险评估结果显示,超过90%的液晶单体具有生物累积潜力,60%表现出环境持久性,20%可能对人类健康构成风险(Feng等,2023;Su等,2022;Su等,2019)。实验研究表明,液晶单体暴露可干扰代谢和内分泌功能(Heldman等,2025;Zhao等,2023),诱发氧化应激和肝毒性(Jin等,2023a;Zhang等,2025),并损害胎盘发育(Zhang等,2025)。流行病学证据表明,特定液晶单体的暴露与血脂异常及高血糖呈正相关(Yang等,2024)。因此,液晶单体日益被认定为重要的一类新型污染物。
尽管液晶单体广泛存在于各环境介质中,但其传输途径和潜在机制仍不清楚。既往研究表明,污染源的排放,通常是液晶单体生产厂和电子废物拆解点,对环境中的液晶单体浓度有强烈影响(Wu等,2024)。然而,液晶单体的暴露并非局限于职业人群,而是扩展至普通公众(Yang等,2024)。在多种人体食物中均检测到液晶单体,估计每日膳食摄入量为160至170纳克每千克体重(Yang等,2023a)。液晶单体从排放源迁移至农业区并最终在生物体中积累的过程仍不明确。
我们假设大气传输在液晶单体的区域或跨区域迁移中起关键作用。具体而言,液晶单体可通过大气进行跨区域传输,通过干湿沉降进入土壤和地表水系统,被动植物吸收,最终导致人体暴露。为验证该假设,我们在一个没有本地液晶单体相关产业的背景城市研究了液晶单体的大气传输和沉积行为。本研究旨在:(1)通过分析降水和附生苔藓样品确定环境液晶单体浓度水平;(2)量化液晶单体沉积通量的时间变化;(3)阐明液晶单体在大气-生物圈界面上的传输机制。
章节摘要
目标分析物
本研究根据液晶单体的环境普遍性和分析标准的可获得性,选取了52种液晶单体。目标液晶单体采用Su等(2022)开发的命名法进行鉴定。标准的完整化学名称、供应商和纯度列于支撑信息(SI)的表S1中。
样品采集
本研究在中国广西壮族自治区桂林市(110.31°E,25.08°N)进行。广西的主要产业包括非金属矿物制品
降水中的液晶单体
在降水中检测到37种目标液晶单体,检出频率从1.8%(5bcH2OdFP、MeOBzo5P、3VbcH、2cHdFB、3cHMeO-MeOdFP和Pe3bcH)到64.3%(4cHCP;表1)。在检出的液晶单体中,31种此前已在空气或大气颗粒物中检测到(Lin等,2024;Shen等,2022;Yang等,2024;Yao等,2023),29种在粉尘中检测到(Cheng等,2022;Jin等,2023a;Liu和Kannan,2024a;Su等,2019;Su等,2024;Yang等,2023b;Zhang等
结论
在一个没有液晶单体相关产业的背景城市中,从降水和苔藓样品中检测到48种液晶单体。降水中总液晶单体浓度为19.7±2.1纳克每升,苔藓中为12.5±26.3纳克每克。年平均沉积通量为27.9±1.6微克每平方米,表现出季节性变化,且干湿季之间有明显的降水冲刷机制差异。虽然降水和苔藓中的液晶单体浓度存在差异,但环境液晶单体的组成
作者贡献声明
Liao Jian-Xiong(廖建雄):写作–审阅与编辑,资金获取。Jiang Qian-Wen(江千文):写作–审阅与编辑。Mo Ling(莫凌):写作–审阅与编辑。Ma Rui-Xia(马瑞霞):数据整理。Feng Jing-Jing(冯静静):写作–初稿,方法论,资金获取。Chen Jia(陈佳):调查研究
未引用参考文献
He和Balasubramanian,2010;Ma等,2019。
数据可用性
本研究分析的数据包含在已发表的文章和补充数据中。
竞争利益声明
? 作者声明不存在任何可能影响本文所报告工作的已知经济利益或个人关系。
致谢
本工作由广西科技计划资助(编号:2026GXNSFAA00640403、桂科FN2504240039和2025GXNSFAA069630)。
Feng Jing-Jing|Chen Jia|Liao Jian-Xiong|Jiang Qian-Wen|Mo Ling|Ma Rui-Xia