基于单体同位素分析的双酚A来源追踪和环境过程研究

Scientific and effective techniques to trace the Bisphenol A (BPA) in environment are in great need. The technique based on BPA compound specific C and O stable isotope analysis can avoid the problems of the BPA concentration dependent tracing process and the incapability of identifying the releasing sources produced by some chemical reactions with the traditional chemical fingerprinting method. In this study, the analytical methods for BPA compound specific C and O stable isotopes in three representative BPA releasing materials as well as environmental samples and biological samples are developed. The differences of δ13C、δ18O in BPA specific compound extracted from three various representative releasing source materials work as the prerequisite. Systematic study on the change rules and relative parameters of δ13C、δ18O during the release, transfer, transformation process of BPA is conducted. The pertinence between the δ13C、δ18O in BPA specific compound extracted from water, sediment, hydrophyte as well as fish samples and the releasing sources is elucidated. Furthermore, the feasibility and validity to trace the BPA in typical polluted water with the developed compound specific isotope analysis technique is investigated. The results of this project will provide a scientific basis for clarifying the BPA pollution source and implementing precision management of BPA releasing sources.

环境中双酚A（BPA）的污染来源追踪亟需科学有效的技术手段。基于BPA单体化合物C、O稳定同位素分析技术避免了采用传统化学指纹因子溯源时过于依赖于BPA含量变化和无法有效识别因化学反应参与而产生的释放源问题。本项目通过创建可用于BPA三种典型释放源材料、环境样品及生物样品中BPA单体化合物稳定性C、O同位素的分析方法，基于三种典型释放源材料中BPA单体化合物δ13C、δ18O的差异性，系统开展BPA在释放、迁移、转化过程中δ13C、δ18O的影响因素和变化规律研究，采用池塘微宇宙阐明环境水体、沉积物、水生植物及鱼体内BPA单体化合物δ13C、δ18O与不同释放源的相关性，并在此基础上探讨利用项目所创建的分析技术对典型污染水体中BPA来源追踪的可行性和有效性。研究工作的顺利实施，将为厘清BPA污染来源，实现对排放源的精准管理提供科学依据。

本项目针对备受关注的环境污染物双酚A（BPA）污染来源不清、追踪理论与技术缺乏等研究现状，通过采用基于BPA单体化合物同位素分析的技术开展BPA污染来源追踪和环境过程研究，避免了采用传统化学指纹因子溯源时过于依赖BPA含量变化和无法有效识别因化学反应参与而产生释放源的问题。为获得准确的BPA单体化合物δ13C、δ18O分析测定结果，首先开展了环境样本中BPA高效分离富集及精准检测方法研究，发现市售固相萃取（SPE）小柱中大多数存在BPA背景污染的问题，需要在开展研究工作前对样品前处理过程进行有效监控，选择合适的SPE小柱，并进一步开发了可有效降低检测过程BPA背景值的基于双柱分离的同位素稀释-超高效液相色谱-串联质谱（ID-UPLC-MS-MS）分析检测方法，实现检测限低至0.01 ng/mL的环境水样中BPA精准检测；通过采用BSTFA衍生化反应，气相色谱-燃烧（高温裂解）-同位素比质谱法（GC-C/Pyr-IRMS），实现了环境水样、PC树脂材料、环氧树脂涂层材料及PVC塑料中BPA单体化合物的δ13C、δ18O准确测定，发现三种不同释放源本身所含BPA单体化合物中δ13C、δ18O存在一定差别。尽管简单体系三种释放源模拟实验结果仍能呈现出类似的变化规律，但对于一个相对复杂的池塘微宇宙系统来说，释放源在该体系中释放出BPA的同时，也会被系统里的微生物所降解，使得BPA单体化合物C、O同位素分馏效应异常复杂。而且，PC树脂材料、环氧树脂涂层材料及PVC塑料三种释放源单一作用、两两交叉甚至三种同时作用的复杂性，给仅由BPA单体化合物δ13C、δ18O值来确定释放源造成了极大的困难，最终导致在实际污染水体中BPA的来源分析时，较难以获得明确的结论。