垃圾热处理过程中氯化石蜡及其UPOPs转化产物的共释放特征、形成机制及健康风险

Short chain chlorinated paraffins (SCCPs) were listed as a new kind of persistent organic pollutants (POPs) in the Stockholm Convention in 2017. A recent study indicate that chlorinated paraffins (CPs) can be transformed into more toxic products -- unintentionally produced persistent organic pollutants (UPOPs) under experimentally thermal process, but their transformation mechanism is unknown. Chlorinated paraffins are widely used as plasticizers and flame retardant in polyvinyl chloride (PVC) products in China. Incineration of municipal solid waste (MSW) containing huge amounts of PVC may be a key but neglected emission source in the environment. In this project, in view of the research gap on the emission, transformation and fate of CPs during MSW incineration and on basis of the preliminary study results, we aim to develop the accurate identification and quantitative methods of CPs and their transformation products, to reveal their emission characteristics, transformation and fate during MSW incineration, to discover thermal transformation mechanism of CPs by using incineration simulation experiment, and to assess the health risks resulting from synergistic emissions. The research results will fill knowledge gaps in both thermal transformation behavior of CPs and new source pathway of UPOPs during MSW incineration, and provide important reference on MSW management and control for the government.

短链氯化石蜡（SCCPs）是《斯德哥尔摩公约》2017年正式增列的一类新型持久性有机污染物。最近研究表明，氯化石蜡（CPs）在实验室热过程中能转化为毒性更强的无意产生类持久性有机污染物（UPOPs），但转化机制尚不清楚。CPs在我国主要被用于聚氯乙烯的增塑剂和阻燃剂，含大量聚氯乙烯生活垃圾焚烧是环境中一直被忽视的CPs潜在的主要污染源。本项目针对典型生活垃圾热处理过程中CPs的释放、转化和归趋尚处于空白的研究现状，基于前期研究结果，建立和发展垃圾焚烧衍生物中CPs及其热转化产物筛查鉴定和定量分析方法，阐明垃圾焚烧过程中CPs及其UPOPs热转化产物的释放特征、迁移转化和归趋，利用实验室焚烧模拟探明CPs的热转化机制，评估垃圾焚烧协同排放CPs及其转化产物潜在的健康风险。研究结果将阐释热过程中CPs的环境转化行为以及环境中UPOPs新的来源途径，为我国政府对市政垃圾的管理和控制提供重要参考。

氯化石蜡（CPs）是一类复杂的工业混合物，主要用于聚氯乙烯等高分子材料的增塑剂和阻燃剂。含大量聚氯乙烯生活垃圾焚烧是环境中一直被忽视的潜在的CPs重要释放源。本项目针对典型城市生活垃圾热处理过程中CPs的释放、转化和归趋尚处于空白的研究现状，开展典型垃圾焚烧厂CPs的共释放特征、环境行为和人群健康风险研究。获得了如下重要结果：I) 揭示了典型垃圾焚烧厂渗滤液、底灰中具有高浓度的短链氯化石蜡（SCCPs）和中链氯化石蜡（MCCPs）检出，垃圾热处理过程产生的飞灰中S/MCCPs亦可频繁检出。证实了实际高温焚烧工况下CPs存在不完全转化和共释放行为，长链的CPs可能热解转为短链CPs或其他无意产生类持久性有机污染物（UPOPs）。发现底灰是CPs向环境再输出的重要二次源。提出垃圾热处理过程复杂化了CPs的环境释放、归趋和暴露风险；II) 发现了CPs在周边普通孕妇人群母血、胎儿脐血和胎盘中均普遍检出，阐明了CPs在母血和脐血中血浆−红细胞间的差异性分配及显著性差异的原因，揭示了CPs同族体呈现碳链依赖性的跨胎盘母体转移特征，被动扩散是CPs母婴传递的主要机制。健康风险评估表明目前CPs暴露的人体健康风险较低；III) 发现暴露人群头发中CPs的蓄积水平与年龄呈现显著的正向相关性，确证了头发可以作为氯化石蜡人体暴露和体内蓄积水平的有效生物指示物，提出通过收集人群头发样品分析来精准阐释垃圾焚烧厂周边区域人群CPs的暴露特征和健康风险。IV) 揭示了我国近海生态系统中CPs环境分布与生态风险，提出CPs的环境释放造成的海岸生态和环境效应值得持续的关注。发现婴幼儿植物源和动物源食品中存在CPs的普遍污染和膳食暴露的健康风险。上述重要结果和研究数据对于认识氯化石蜡在环境中新的释放源、环境行为与归趋以及健康风险具有重要意义。