日常生活中的化學品——新型有機污染物簡介

1 前言

通常來說，人們對於能直接感官感受到的環境污染的危害認識較為清楚，比如灰暗的天空、黑臭的河水、以及遍地的塑料垃圾。但是你有沒有想過，其實在一些表面看來極其乾淨的環境中也會存在高濃度的有毒有害污染物，而這些污染物對人體健康的損害可能並不比直接可感官感覺到的環境污染小。以北美五大湖為例，它風景優美，湖水清澈。可就是這樣美麗的外表下卻有著一顆「骯髒的心」。表面上，五大湖的湖水比國內多數湖泊、河流看上去要乾淨，但其中的某些持久性有機污染物 (persistent organic pollutants, POPs) 的濃度遠高於國內湖泊。這也是外國人不吃淡水魚的原因之一，因為淡水魚體內的POPs濃度確實高于海水魚。

POPs是指能持久存在於環境中，具有長距離遷移能力，通過食物鏈（網）累計，並且對生物和人體具有毒性效應的一類有機化學品。目前POPs的生產和使用已經受到《斯德哥爾摩公約》的嚴格限制，但在可以預見的將來，所有被列入《斯德哥爾摩公約》的POPs均會退出化學品市場。隨著POPs的退出，其他新型有機污染物的研究成為目前環境化學領域的研究熱點。這些新型有機污染物常常以化學品，也即是人工合成添加劑的形式出現，影響人體健康。化學品對人體造成損害有兩個必要條件，其一是化學品具有毒性效應，其二是人體和化學品有接觸途徑。在我們日常生活中能夠接觸到的化學品品種眾多，包括紫外線吸收劑、抗氧化劑、阻燃劑、塑化劑、光引發劑等，本文將重點介紹合成酚類抗氧化劑、雙酚類物質、光固化材料等三類。這些化學品是一類富含爭議的物質，它們在保障人們現代生活品質的同時，也給我們造成了一定的困擾。

2 實例

合成酚類抗氧化劑，天使還是魔鬼？

為阻止或延緩橡膠、塑料、纖維等人工合成有機高分子材料在使用過程中的氧化降解，抗氧化劑被廣泛應用。由於天然抗氧化劑的穩定性較差，目前廣泛使用的是人工抗氧化劑。目前我國市場上最常使用的抗氧化劑為BHT。BHT化學名稱為2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，它是由對甲酚、異丁醇為原料，以濃硫酸作為催化劑，氧化鋁為脫水劑，反應生成的產物。根據世界經濟合作與發展組織 (OECD) 的統計BHT的使用主要分布在以下領域：橡膠(27%)，塑料(27%)，礦物油/燃料(17%)，食品/藥品/化妝品(12%)，動物飼料/寵物食品(11%)，列印油墨(6%)。目前，BHT的污染已經非常普遍，且存在於多種環境介質中，例如河水、底泥、污泥、室內灰塵等。

在食品應用方面，最近發表在Nature Communications上的文章揭示了一個有趣的現象，給吃貨們找到了一個自我安慰的理由。研究者發現，添加到食物中的BHT會干擾人體消化系統與大腦間的信號傳遞，從而導致人腦產生更強的飢餓感，想吃更多的食物，進而導致肥胖。好想說「真的不是我饞，是BHT讓我很餓」。

沒有直接研究表明BHT具有毒性，甚至有研究認為BHT可以清除人體內的氧化自由基，因此具有抗癌的功效。然而，BHT可以在生物體內和環境介質中被轉化為多種產物。目前的毒理學研究表明其部分轉化產物的毒性顯著高於BHT。例如，BHT-Q在濃度為10-6mol/L時即可通過生成H2O2進而破壞人體的DNA，從而表現出較強的基因毒性。更值得注意的是，我們的研究顯示BHT可以在污水處理廠（厭氧-缺氧-好氧的活性污泥處理系統）中轉化為相應的毒性產物（BHT-CHO，BHT-Q，BHT-quinol）。經過污水處理廠處理的污水，BHT的濃度會顯著下降，但相關轉化產物的濃度會顯著上升，增加了污水處理廠出水回用的潛在危害。

雙酚類污染物，無處不在

雙酚A (BPA) 是一種人工合成的化學品，作為增塑劑、抗氧劑、熱穩定劑等添加劑廣泛應用於塑料、紙幣、熱敏紙等日常生活用品中。此外，BPA也是一種重要的有機化工原料，主要用於生產聚碳酸酯和環氧樹酯等聚合材料，BPA在2011年的全球產量超過550萬噸。BPA的主要毒性表現為內分泌干擾效應，尤其是對嬰幼兒內分泌系統的危害，能導致內分泌失調，威脅胎兒和兒童的健康。為了對塑膠進行分類，美國塑膠工業協會 (Society of the Plastics Industry) 自1988年起，對塑膠進行編碼分類，塑膠分類標誌的符號包含了順時針轉的箭頭，形成一個完整的三角形，並將編碼包圍於其中，如圖7所示。一般來講，塑膠分類標誌為1、2、4、和6的塑料不太可能在生產中與BPA接觸，而有一些塑膠分類標誌為3或7的塑料在生產中可能會接觸到BPA。自2011年6月1日起，我國已禁止進口和銷售含有BPA的嬰幼兒奶瓶。

隨著對BPA使用風險的關注和日趨嚴格的法規控制，市場上出現結構和性質與BPA相似的新型替代化合物，統稱為雙酚類化合物(Bisphenols, BPs), 它們在與人們日常生活密切相關的購物小票、紙幣、食品包裝材料中廣泛使用。在日常生活中接觸購物票、紙幣等物質時，BPs可透過皮膚吸收進入人體。加拿大學者的研究發現手持購物小票5分鐘，即可使這類物質透過皮膚吸收進入人體。因此，相關職業人群如收銀員體內BPs的濃度顯著高於普通人群。目前，關於BPs這類替代化合物對人體健康的影響尚處於研究當中,暫無足夠的數據來判定其對人體健康的影響。基於BPs這類替代化合物與BPA結構的類似性，我們預測部分BPs可能具有與BPA類似的毒性效應。

光固化材料--綠色化學真的綠色嗎？

光固化材料是指光引發劑在光照（一般為紫外光）作用下產生活性物質（自由基等），從而引發單體發生的聚合反應所生成的聚合材料。與傳統的聚合反應相比，光敏聚合反應具有反應所需能量低、無揮發性有機污染物釋放等優點。因此，光固化材料的生產過程被稱為綠色化學。目前，光固化材料廣泛應用於紫外列印、紫外塗料、以及光敏樹脂3D列印等領域。

2005年，歐洲市場上的雀巢嬰幼兒奶粉中發現高濃度的光引發劑污染，首次引起了科學家對光固化材料中光引發劑污染的重視。事後的研究發現奶粉中的光引發劑污染來源於包裝材料中的光敏列印油墨。近年來的研究已經在食品包裝材料和3D列印產品中檢測到20多種光引發劑。由於光固化材料在室內環境中有大量應用，北京市室內灰塵中也檢測到了高濃度的光引發劑。這類物質的毒性主要表現為內分泌干擾效應。加州大學的研究發現，使用光敏樹脂3D列印器皿培養斑馬魚魚卵，可以觀察到明顯的斑馬魚發育毒性。由此可見，「綠色化學」並不絕對的綠色。目前，世界各國並無關於光引發劑使用的限制。歐洲及日本的列印協會建議停止在食品包裝材料的列印油墨中使用某些高毒性的光引發劑，但該建議尚未形成法律條文。

3 結語

傳統的水污染及土壤污染等只會對生活於其區域的人群產生影響。即使近年來在我國北方影響範圍比較大的霧霾，人們也可以通過遷移到更乾淨的區域進行規避。與傳統的空氣、水、土壤等污染不同，只要你選擇現代生活，你就無法避免形形色色的合成添加劑。但我們也無需過度擔心，因為污染物的毒性總是與劑量相關聯。以「前言」中所述北美淡水魚為例，儘管魚體內含有較高濃度的污染物，但只要找到合理的攝入標準，就不會對人體健康產生損害。

同理，對於生活中形形色色的添加劑危害的預防，最重要的還是深化基礎科學研究。由政府加大投入，相關領域科學家對添加劑的生物安全性進行評估，促進政府制定相應的法律法規。目前，我國有4.6萬種化學品在生產和使用，每年還有幾百種新增加的化學品進入市場，要全面評估所有化學品對人體的健康風險工作量巨大。可喜的是，近年來科學家開始重視基於計算機的定量結構-效應關係(QSPR)模型方法，QSPR可幫助我們初步篩選具有潛在危害的目標化學物質，對篩選出來的可能具有危害性的化學物質可進行進一步的實驗評估。對毒性較大物質的使用進行限制或禁止，而對毒性較小且產品替代比較困難的物質可在相關標準下進行使用，從而最大限度地提升生活品質，降低化學品（添加劑）的使用風險。

作者：L潤Z

校稿：看透，勝利屯屯長

編輯：李立平

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