摘要：根据欧盟技术指导文件和EUSES模型预测了镀铬企业全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)排放和周边环境浓度，并对周边水体进行环境风险评价.结果表明，镀铬企业周边环境淡水、海水、淡水沉积物、海水沉积物中pF0s浓度分别为10^-7，10^-8, 10^-9, 10^-10kg/m³数量级.镀铬企业周边淡水水体风险表征比＞l，呈现显著的环境风险。

关键词：全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)；镀铬；排放；环境浓度；风险评价

全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)广泛应用于纺织品、皮革、室内装潢等以及清洁剂、杀虫剂、医药、阻燃剂等化学品生产领域.由于长期和大量使用，世界范围内均能够检测出PFOS。根据《斯德哥尔摩公约》新POPs审查委员会2007年11月的会议结论，PFOS具有持久性、生物蓄积性及远距离环境迁移的潜力，对人类健康和环境产生不利影响。我国是当前少数生产PFOS的国家之一。镀铬企业是PFOS应用的主要行业之一，年使用量约为20t。研究镀铬企业PFOS排放和周边环境浓度及风险评价，对于控制PFOS的环境风险，具有积极意义。

鉴于目前我国PFOS监测数据有限，不能满足风险评价要求，需要引进模型模拟污染物的环境归趋，进行风险评价。欧盟编纂了新化学物质和现有化学物质风险评价技术指导文件(TGD)，阐述了在化学品生命周期整个过程中，在不同的时空尺度，进行化学品排放计算、环境分配和归宿模拟、环境浓度计算及环境和人体健康风险评价的方法.欧盟物质评价体系(EUSES)，是TGD的辅助部分.EUSES是在一个框架内用于获取化学物质信息的几种模型的综合，采用“预警原则”进行“最坏情况”的量化风险评价。EUSES不仅能在数据充足情况下进行全面的风险评价，而且能在数据有限的情况下进行量化风险评价。

目前在我国尚未有EUSES模型的应用研究.本研究根据TGD和EUSES模型，预测了镀铬企业PFOS排放和周边环境浓度，并据此进行周边水体环境风险评价。

一、排放量计算

1.1向水中排放量

向水中排放的计算根据OECD金属加工排放情景文件，见式(1)，式(2).当金属离开处理槽时，溶液残留于金属之上，这个过程叫做带出。向水中的排放主要来源于带出。排放量根据处理池中PFOS浓度、单位时间处理金属量、单位面积金属带出溶液量、带出溶液回流百分比和车间运行时间计算。

1.2向空气中排放量

在电镀过程中，PFOS也有可能排放到空气中。排放计算使用欧盟风险评价报告中所用方法，PFOS通过铬雾带出，假设处理池和空气中铬和PFOS的浓度比相同，见式(3)，式(4)。

根据最坏情况原则，C_bath使用最大值lg/L.选取参数取值见表1，经计算，Elocal_water：=0.O12kg/d，Elocal_{water ,ann}=3.6kg/a，Elocal_air =0.00072kg/d，Elocal_air,ann=0.216kg/a.

二、环境浓度计算

2.1周边水体中PFOS浓度

在确定周边水体(指污染源排放的污染物通过污水处理厂之后进入的附近河流)中PFOS浓度时[2-3]，假设污水均通过污水处理厂，使用SimpleTreat模型模拟物质在污水处理厂中的环境归宿，得出稳态下污染物质在流出废水、污泥和空气中百分数.然后，假设一个污染源的废水仅排放到一个污水处理厂中，通过污染源向水中排放污染物的量和污水处理厂流入废水中污染物的量相等，得出污水处理厂流入浓度；通过污水处理厂流入浓度与物质在流出废水中百分比得出污水处理厂流出浓度.如果废水不经处理，则取值为1。

污水处理厂流出物进入地表水后被稀释，假设流出物在地表水中完全混合。因为从废水流入处到完全混合处之间距离很短，忽略挥发、降解和沉积作用，仅考虑稀释作用和悬浮物吸附，得出完全混合时物质浓度.周边水体固有物质浓度作为背景浓.

2.2沉积物中浓度

沉积物指刚刚沉降的沉积物，根据热动力学分配平衡方法，通过对应的水体浓度和悬浮物理化性质推导出沉积物中浓度，输入参数见表3。

2.3大气中PFOS浓度

空气介质的输入包括：向空气中直接排放和污水处理厂挥发.空气中浓度计算使用高斯羽化OPS模型，模型设置如下：使用平均大气环境；蒸发物质和气溶胶结合物质的传输分别进行，气体和气溶胶之间分配通过Junge方程计算；大气反应速度为5％/h；污染源为理想点源，高度10m，排放气体热含量为0；研究范围为点源附近100m。

根据以上假设和模型设置，使用OPS模型计算发现，浓度和源强成正比.所以点源排放导致的空气中浓度可以根据源强为lg/s的空气中浓度和实际源强计算.点源排放和污水处理厂排放均考虑在内，两个浓度的最大值用于计算.区域尺度的浓度(PECregiona1)作为背景浓度。

2.4参数选取与结果

根据最坏情况原则，结合我国实际情况，假设污水不经处理直接排放.淡水和海水背景浓度，取我国目前现有研究中淡水和海水浓度的平均值1.048x10^-8kg/m³和3.06x10^-9kg/m³。

假设污水不经处理直接排放，所以不考虑污水处理厂的排放.因为PFOS蒸气压和挥发性较低，可以认为在空气中发现PFOS的可能性很小，假设背景浓度为0。

根据以上分析和假设，将表2～表4中数值输入EUSES2.0模型结果见表6。

三、环境风险评价

3.1评价指标

3.1.1危害识别

对环境中作为污染物的化学品的特征、数量和其对人体健康和生态环境可能产生的毒害类型进行判断.主要是指水生生物的毒性危害，如鱼类、无脊椎动物和藻类。

3.1.2剂量效应评估

评估化学品的浓度与暴露于该化学品的人体或生物体的危害程度之间的关系.通常用预计的无影响浓度(PNEC)表示，用外推法得出短期试验的半数致死浓度[L(E)C50]或长期试验的无可见效应浓度(NOEC)与评价系数之比。

3.1.3暴露评价

指人体或环境对化学品发生暴露的情况以及相应产生的暴露浓度的估计。以该化学物质的环境浓度(PEC)表示.环境浓度(PEC)可以通过模型预测得出，也可以通过监测获得.本文使用模型计算值.

3.1.4风险表征

风险表征可由商值法确定，即通过PEC/PNEC的比值来评判化学物质的环境安全性.通过比较PEC/PNEC的结果，得出如下结论：a需要进一步的信息或试验；b目前不需要进一步的信息或试验以及新的风险降低措施；c需要限制风险，应考虑已被采用的风险降低措施。

如果PEC/PNEC比值不超过l，可以采用结论b；如果PEC/PNEC的比值大于1，则应根据实际情况判断是按照结论a的要求，需要进一步信息或试验，还是按照结论c的要求，采取必要的风险降低措施

3.2参数选取与结果

在文献调研的过程中，未发现PFOS对沉积物和大气中生物的毒性试验数据，故不作评价。根据TGD，排放发生时水体中浓度用作PEC。水生毒性实验数据很多，OECD报告中综合了当前水生毒性数据。根据最坏情况原则，淡水水生毒性最小值为0.3mg/L，海水水生毒性中最小值为0.25mg/L，根据TGD，选取评价系数1000，利用外推法得出淡水中PNEC为310^-7kg/m³，海水中PNEC为2.510^-7kg/m³，则淡水中(PEC/PNEC)=2.O3(>1)，海水中(PEC/PNEC)=0.252(<1).

四、讨论

我国镀铬企业PFOS向水中排放量为0.012kg/d，3.6kg/a.向空气中排放量为0.00072kg/d，O.216kg/a.欧盟镀铬企业向水中排放量为0.18g/d，43g/a；向空气中排放量为0.33mg/d，79mg/a.说明我国镀铬企业在生产工艺和污控手段上与欧盟国家相比有一定差距，可以通过改变生产工艺和提高污染控制手段的方式减少PFOS排放。

镀铬企业导致的周边水体PFOS浓度均远大于环境中背景浓度，提示控制企业PF0S排放是减轻周边PFOS污染的必要措施。

淡水中风险表征比>1，意味着镀铬企业PFOS排放对其周边水体的生物构成了风险，应采取措施，降低环境风险。

文献调研中，未检索到我国镀铬企业周边场所PFOS污染的相关研究，因此无法和实测数据对比，但本计算结果可以用于今后比较监测结果。

由于我国PFOS研究刚刚起步，本研究部分参数源自国外文献和TGD中默认值。可能产生一定偏差。如水体中浓度计算时，背景浓度的计算应该建立在我国总体生产量和使用量的基础上，但是由于具体企业使用数据的不可获得性，文中用我国现有研究中的平均浓度代替背景浓度.在计算空气中浓度时，假设背景浓度为0，但由于PFOS蒸气压和挥发性较低，其在空气中发现的可能性较小，该假设具有一定的合理性。此外，本研究在一些参数的选取上，遵循“最坏情况”原则，有可能导致高估环境风险。

五、结论

5.1根据TGDEUSES模型，计算了镀铬企业PFOS排放和周边环境浓度，进行了周边水体环境风险评价.结果表明，向水中排放量为0.012kg/d，3.6kg/a；向空气中排放量为0.00072kg/d，O.216kg/a；排放发生时淡水和海水中浓度分别为6.10x10^-7kg/m³和6.31x10^-8kg/m³,年平均浓度分别为5.04x10^-7kg/m³和5.24x10^-8kg/m³：淡水和海水沉积物中浓度分别为1.63x10^-9kg/m³和1.69x10^-10kg/m³：排放发生时空气中浓度为2.00xl0^-7kg/m³，年平均浓度为1.65x10^-7kg/m³。

5.2控制镀铬企业PFOS排放是减轻周边PFOS污染的有效手段，可以通过改变生产工艺和提高污染控制手段的方式减少PFOS排放。

5.3镀铬企业PFOS排放对其周边淡水水体中的生物构成风险。需要加强镀铬企业周边PFOS污染研究，有必要采取风险降低措施。

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本文主要内容来自于：刘超，胡建信，刘建国，仝宜昌(北京大学环境科学与工程学院，北京100871)

中图分类号：X820.4文献标识码：A文章编号：1000—6923(2008)10-0950--05

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