城市地区中不同的暴露特征及较高的液晶单体暴露水平：来自中国室内灰尘的洞察

《Environmental Research》：Distinct profiles and elevated exposure to liquid crystal monomers in urban areas: Insights from indoor dust across China

本研究调查了中国10个省份室内灰尘中60种液晶单体（LCMs），发现LCMs浓度与电子设备数量呈显著正相关（P<0.05），城市浓度（平均565 ng/g）高于农村（平均386 ng/g），主要成分城乡差异明显，并评估了人体通过灰尘摄入和皮肤接触的LCMs暴露量，为污染控制提供依据。

　　

侯业阳|李大健|刘世阳|郭鹏然|刘良英

中国广东省环境与气候学院环境污染与健康重点实验室，广州，511443

摘要：

液晶显示器（LCD）中添加的液晶单体（LCMs）是一种新兴的污染物。虽然室内LCD排放是潜在的暴露源，但LCMs浓度与设备数量之间的相关性以及城乡差异尚未得到充分研究。本研究收集了中国10个省份的室内灰尘样本，并检测出了60种LCMs。研究发现，LCMs浓度与电子设备数量之间存在显著的正相关关系（P < 0.05）。城市地区的灰尘中LCMs浓度（78.7–2,730 ng/g，平均：565 ng/g）显著高于农村地区（57.8–2,050 ng/g，平均：386 ng/g）。城乡地区灰尘中LCMs的组成也存在显著差异。在城市灰尘中，trans-1-ethoxy-4-(4-pentylcyclohexyl)benzene是主要成分；而在农村灰尘中，4-[difluoro(3,4,5-trifluorophenoxy)methyl]-3,5-difloro-4'-propyl-biphenyl是主要成分。通过灰尘摄入的LCMs日均摄入量分别为儿童0.984 ng/kg体重/天和成人0.093 ng/kg体重/天，通过皮肤吸收的日均摄入量分别为儿童0.818 ng/kg体重/天和成人0.184 ng/kg体重/天。本研究揭示了城乡之间的差异，为有针对性的污染控制策略和公共卫生干预提供了重要依据。

引言

据估计，到2025年，全球液晶显示器（LCD）的产量将达到4.5亿平方米（Statista, 2025a）。因此，对关键材料液晶单体（LCMs）的需求迅速增加（Liang et al., 2021; Shen et al., 2022; Zhang et al., 2017）。市场上有多种LCMs化合物可供选择（Feng et al., 2023a）。LCMs通常由包含2到4个环的主链结构组成（例如苯环、环己烷环），并带有烷氧基、烷基、氰基、氟基和氟化基等取代基（Hird, 2007; Kirsch, 2015; Takatsu, 2006）。根据其结构，LCMs可分为联苯类及其类似物（BAs）、氰联苯类及其类似物（CBAs）和氟联苯类及其类似物（FBAs）（Shen et al., 2022）。历史上，这三类LCMs被广泛应用于各种类型的LCD中，从早期的电子计算器到现代电子设备（Kawamoto, 2002; Liang et al., 2021）。根据氟含量，LCMs还可分为氟化LCMs和非氟化LCMs（Liang et al., 2021）。目前，这些化合物主要应用于薄膜晶体管LCD（TFT-LCD），这是市场上最主流的LCD类型（Takatsu, 2006）。

与大多数传统和新兴有机化合物一样，LCMs在其生产、使用和处置过程中可能会释放到环境中（Wang et al., 2024）。LCMs的释放主要通过屏幕的保护层扩散（Jin et al., 2023b）。值得注意的是，加热会促使屏幕上吸附的高分子量、低挥发性LCMs重新释放（Feng et al., 2022）。LCMs广泛存在于各种环境介质和生物体中，包括灰尘（Liu and Kannan, 2024; Zhang et al., 2022）、沉积物（Su et al., 2021; Tao et al., 2022）、空气（Hua et al., 2025b; Shen et al., 2022）、市政污水污泥（Feng et al., 2023b; Zhan et al., 2023）以及水生生物（Jiang et al., 2024; Wang et al., 2022）。

除了在各种环境介质中的普遍存在外，一项全国性饮食调查显示，LCMs也存在于各种类型的食品中，包括蔬菜、谷物和肉类（Yang et al., 2023a）。有机污染物可通过吸入、皮肤吸收和摄入进入人体（Lexén et al., 2021; Yang et al., 2020; Zhang et al., 2022）。已有研究表明，LCMs不仅在职业人群和普通人群的血液中普遍存在（Li et al., 2022; Yang et al., 2024a），也在孕妇和婴儿的尿液中存在（Yang et al., 2025）。预测毒理学研究、体外实验、使用模型生物的体内暴露实验以及流行病学研究表明，LCMs具有不良影响，如内分泌干扰、肝毒性、睾丸毒性以及干扰胎盘发育和孕酮分泌（An et al., 2008; He et al., 2024; Su et al., 2019; Zhang et al., 2025a; Zhang et al., 2025b; Zhao et al., 2023）。因此，LCMs被认为是一种持久性、生物累积性和有毒的化学物质（PBTs）（Kong et al., 2023; Liu et al., 2020; Zhao et al., 2023）。这些结果强调了研究LCMs的环境暴露和人类健康风险的重要性。此外，关于某些半挥发性有机化合物的研究表明，城市人群的暴露水平明显高于农村人群（Iwegbue et al., 2019; Zhu et al., 2015）。然而，目前缺乏关于城乡人群LCMs暴露水平的比较研究，因此需要系统性的评估。

鉴于室内灰尘是普通人群常见的暴露介质，许多研究已经探讨了室内灰尘中各种有机污染物的浓度、特性和暴露水平（Iwegbue et al., 2019; Yang et al., 2020; Zhu et al., 2015; Zhu et al., 2020）。研究表明，LCMs在来自电子废物回收厂、住宅区和实验室的室内灰尘中普遍存在（Cheng et al., 2022; Li et al., 2024; Liang et al., 2021; Su et al., 2019; Zhang et al., 2022）。电子废物回收厂中的LCMs浓度显著高于住宅区，这表明该环境下的职业暴露风险较高。对中国和美国室内灰尘中LCMs的全国性调查显示，普通人群普遍受到LCMs的影响（Liu and Kannan, 2024; Zhang et al., 2022）。由于电子废物回收厂中的LCMs浓度远高于住宅区，可以推测室内灰尘中的LCMs浓度与电子设备数量密切相关。然而，上述问题仍需进一步研究。

为填补这一知识空白，本研究旨在检测中国不同省份室内灰尘中LCMs的浓度和组成，探讨LCMs浓度与电子设备数量之间的关系，分析城乡之间的差异，并估计人体对LCMs的暴露情况。这项研究对于了解普通人群的LCMs环境暴露情况具有重要意义。

标准与化学品

60种目标LCMs（纯度>98%）的标准品购自东京化学工业有限公司及其他工厂。这些化合物的完整名称、缩写、物理化学性质等信息详见补充材料中的表S1。三种标记有¹³C₁₂的化学品：¹³C₁₂-PCB-52、¹³C₁₂-PCB-153和¹³C₁₂-PCB-208购自美国马萨诸塞州安多佛的Cambridge Isotope Laboratories，用作替代回收标准品。另外三种：¹³C₁₂-PCB-28、¹³C₁₂

室内灰尘中的LCMs浓度

表1总结了住宅室内灰尘中LCMs的检测频率（DF）和浓度。在60种目标化学品中，有48种在室内灰尘中被检测到。其中15种检测频率较高，检测频率范围从trans,trans-4-propyl-4'-vinyl-bicyclohexyl（PVB）的57%到1-ethyl-4-[(4-methylphenyl)ethynyl]benzene（EMPhEB）和3,5-difloro-4'-ethyl-biphenyl（DTMDEB）的99%。这与我们之前的研究结果相似（PVB的检测频率为59%）

结论与局限性

本研究显示，LCMs在中国城乡家庭的室内灰尘中普遍存在。最常见的化合物是DTMDPB（17.6%）、EOPeCHB（15.2%）和DTMDEB（14.4%），它们占总浓度的近一半。这种组成特征有助于确定污染源。LCMs总浓度（Σ₄₈LCM）与电子设备数量之间存在统计学上的显著相关性（P < 0.05，Spearman相关性）

CRediT作者贡献声明

侯业阳：撰写初稿、可视化处理、验证、软件应用、方法学设计、数据整理。刘世阳：方法学设计、概念构思。李大健：验证、方法学设计、数据分析、数据整理。刘良英：撰写修订稿、监督工作、项目管理、资金筹措、概念构思。郭鹏然：监督工作、项目管理、概念构思

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（2024YFC3908700）、广东省科学院分析研究所（KF2024003）以及国家自然科学基金（项目编号U1906224）的财政支持。