半挥发性有机化合物在室内表面与空气间平衡分配系数的实验方法评估及其健康意义

《Atmospheric Environment》：Equilibrium partition coefficients of Semi-volatile Organic Compounds (SVOCs) between indoor surfaces and air assessed using two experimental methods

本研究针对SVOCs在室内表面与空气间分配系数KSurf数据缺乏的问题，通过微腔室/热萃取仪和夹心式排放池两种实验方法，系统评估了TPP、EHDPP和DINCH在棉布、玻璃和不锈钢表面的分配特性。研究发现棉布对SVOCs的吸附能力显著高于非多孔表面，证实蒸汽压是预测非多孔表面分配系数的有效指标。该研究为室内SVOCs迁移转化模型提供了关键参数，对评估污染物暴露风险具有重要意义。

　　

在现代城市生活中，人们超过80%的时间在室内度过，而室内空气中潜藏着一类被称为半挥发性有机化合物（SVOCs）的隐形健康威胁。这些化合物广泛存在于塑料制品、家具、电子设备等日常物品中，由于其低蒸汽压特性，能够从材料中持续释放数年之久。更令人担忧的是，SVOCs会吸附在室内各种表面（如衣物、玩具、建筑材料）上，进而通过皮肤接触、吸入或手口接触等途径进入人体，与哮喘、过敏、神经系统损伤、生育能力下降甚至癌症等多种健康问题相关联。儿童由于频繁的手口接触行为，更是SVOCs暴露的高危人群。

尽管SVOCs的室内污染问题日益受到关注，但科学界对其在表面与空气间分配行为的认知仍存在重大空白。特别是对新型替代塑化剂和阻燃剂（如磷酸三苯酯TPP、磷酸二苯基-2-乙基己酯EHDPP和环己烷-1,2-二甲酸二异壬酯DINCH）在常见室内材料上的吸附特性数据严重缺乏，这极大限制了准确评估人体暴露风险和制定有效防控策略的能力。

为破解这一难题，法国建筑科学技术中心的研究团队在《Atmospheric Environment》上发表了一项创新性研究，系统比较了两种实验方法在测定SVOCs表面/空气分配系数K_Surf方面的适用性。研究团队选择TPP、EHDPP和DINCH这三种具有不同蒸汽压（10^-4至10^-6Pa）的代表性SVOCs作为目标化合物，以棉布、玻璃和不锈钢三种典型室内材料为吸附表面，通过微腔室/热萃取仪（M-CTE）和夹心式排放池（SW-cell）两种实验平台，首次获得了这些化合物在不同表面的平衡分配系数。

关键技术方法包括：1）采用M-CTE动态系统和SW-cell静态系统平行测定分配系数；2）利用加速溶剂萃取和热脱附-气相色谱-质谱联用技术定量分析吸附量；3）应用计算流体动力学模拟腔室内气流场；4）通过固相微萃取技术监测气相浓度变化。

3.1 微腔室内空气混合的CFD模拟

通过计算流体动力学（CFD）模拟发现，多孔和非多孔吸附材料的放置会改变微腔室内的气流分布。多孔棉布样品允许气流穿透，导致材料上下方流速较为均匀；而非多孔玻璃板则引起气流绕流，在材料下方形成低速区。模拟还显示，将玻璃板垂直于对称面放置可获得更均匀的空气混合效果，这为实验设计提供了重要依据。

3.2 M-CTE方法测定的气相浓度

研究发现，SVOCs在微腔室中的平衡气相浓度不受吸附材料存在的影响，主要取决于源材料的发射特性和通风条件。TPP、EHDPP和DINCH在25°C下的平均平衡浓度分别为0.49±0.09 μg/m³、1.41±0.28 μg/m³和1.17±0.10 μg/m³，且能保持长期稳定，证实了SVOCs的持久排放特性。

3.3 M-CTE方法测定的分配系数

棉布/空气分配系数K_cotton的测定结果显示，TPP和EHDPP在60-100天内达到吸附平衡，K_cotton值分别为7300 m和10500 m。而低挥发性的DINCH在100天内未达到完全平衡，表明其吸附动力学更为缓慢。对于玻璃表面，由于吸附量低于检测限，未能获得可靠的分配系数数据。

3.4 SW-cell方法测定的分配系数

采用SW-cell方法获得了玻璃和不锈钢表面的分配系数。玻璃/空气分配系数K_glass分别为：TPP 23 m、EHDPP 200 m、DINCH 465 m；不锈钢/空气分配系数K_SS分别为：TPP 99 m、EHDPP 650 m、DINCH 1570 m。值得注意的是，虽然DINCH的气相浓度在10天内达到平衡，但其表面吸附在28天后仍未饱和，提示仅凭气相浓度稳定判断吸附平衡可能导致低估分配系数。

3.5 与文献数据比较及蒸汽压相关性分析

与已有研究对比发现，棉布对SVOCs的吸附能力显著高于非多孔表面（玻璃和不锈钢）。通过建立分配系数对数（LogK_Surf）与蒸汽压对数（LogV_P）的相关性，发现非多孔表面的线性关系（R²>0.80）明显优于多孔棉布表面（R²=0.41），表明蒸汽压是预测SVOCs在非多孔表面吸附的良好指标，而棉布吸附还受材料孔隙率、组成等参数影响。

本研究通过系统评估两种实验方法，首次提供了TPP、EHDPP和DINCH在典型室内材料上的分配系数数据，填补了SVOCs室内行为研究的重要空白。研究发现证实了棉布等纺织品作为SVOCs重要汇的强大吸附能力，这尤其值得关注，因为污染物通过衣物接触可能成为人体暴露的重要途径。研究还揭示了低挥发性SVOCs吸附动力学缓慢的特性，即使气相浓度已达平衡，表面吸附可能仍在进行，这一发现对准确评估长期暴露风险具有重要启示。

两种方法的互补性为未来研究提供了灵活选择：M-CTE适用于大分配系数测定且对材料形状无限制，而SW-cell则具有平衡时间短、分析简便的优势。建立的蒸汽压与分配系数间的经验关系，为预测其他SVOCs的室内行为提供了实用工具，特别是对非多孔表面表现出良好的预测能力。

这项研究不仅深化了对SVOCs室内环境行为的理解，更重要的是为暴露评估模型的参数化提供了关键数据，为制定科学的室内环境质量控制策略和产品安全标准奠定了坚实基础。随着低挥发性替代化学品在消费品中的广泛应用，此类基础研究对保障公众健康，特别是对易感人群（如儿童）的保护具有日益重要的现实意义。