環境中典型內分泌干擾物（EDCs）去除技術研究進展

＊楊廷政 桑宇馳 呂禾源 劉琳 李媛媛 劉永林* 王煒亮

（1.青島理工大學環境與市政工程學院 山東 266520 2.青島理工大學土木工程學院 山東 266520）

內分泌干擾物（Endocrine Disrupting Chemicals，EDCs），又稱環境激素、環境荷爾蒙或環境雌激素等，一般指存在于外界環境中的影響生物體內分泌系統的外源性化學物質[1]。這些物質可以模仿或阻止體內激素信號傳遞，或者干擾其他代謝途徑[2]。EDCs具有很多種類，常見的內分泌干擾物有酚類（如雙酚A（BPA）、三酚B、叔丁基酚等）、阻燃劑（如多溴聯苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）、六溴環十二烷（HBCD）等）、塑料添加劑（如鄰苯二甲酸酯（phthalates）、聚碳酸酯（PC）等）、農藥（如殺蟲劑DDT、草甘膦等）等。除了以上幾種，還有許多其他的內分泌干擾物，如氟化物、某些藥物、空氣污染物等[3]。環境內分泌干擾物廣泛存在于空氣、水和土壤介質中，一部分來源于動植物、人類的攝取及排放，另一部分源于工農業廢水、化石燃料燃燒等物理化學過程被釋放到環境中。這些干擾物可以通過吸入、食入、皮膚接觸等途徑進入人體內[4]。

EDCs是一類對人體健康和生態環境都可能造成極大損害的化學物質。許多研究表明，EDCs可以干擾或破壞生物體內分泌系統的正常功能，導致生殖健康、兒童發育、基礎疾病等健康問題[5-6]。同時，內分泌干擾物可以對生態環境產生影響，威脅野生動植物的繁殖和生命，如類固醇類激素可導致水中生物性別變異、干擾動物的分泌與生殖系統等問題[7]。

EDCs作為一類新的環境污染物質，近年來引起了越來越多的關注。許多國家和地區已經開始制定針對內分泌干擾物的法規和標準，以減少其對人體健康的影響。但是，目前中國對內分泌干擾物的監管還比較薄弱，需要進一步加強。而其他國家已經頒布了關于內分泌干擾物的法規[8]，禁止在化妝品、日用品、食品包裝等領域使用具有內分泌干擾作用的化學品。然而EDCs仍廣泛存在于環境之中，基于EDCs對人類健康的危害性，從環境中高效去除EDCs具有重要意義。

現有的EDCs的去除技術包括物理技術、化學技術及生物技術。物理技術較為成熟，但不適合處理低濃度的內分泌干擾物；化學技術能夠有效降低EDCs的濃度，但普遍存在生成化學副產物、處理成本較高等問題；生物技術適用范圍較廣，處理效果穩定可靠，但是處理時間較長，需要較高的設備要求。雖然現有的技術已經能夠較為穩定地去除EDCs，但在EDCs去除技術領域仍有一些挑戰和限制需要解決。其中包括方法的標準化，關于EDCs去除技術的長期影響的數據有限，根據目標環境選擇適當的治療方法，以及需要新的創新治療方法。因此本文綜述了EDCs的來源、物理化學性質、去除技術，指出了EDCs處理方面的局限性，并對未來內分泌干擾物處理研究進行了展望。

1.EDCs的來源及物理化學性質

EDCs的來源多種多樣，其主要的來源有：塑化劑、含酚化合物農藥、化肥化妝品、個人護理產品食品中的污染物工業和廢棄物家庭用品等[9]。

內分泌干擾物廣泛存在于空氣、水和土壤介質中，一部分來源于人類、家畜和水產品等攝取后進入體內，再通過排泄物（糞便和尿液）排入環境，另一部分源于工業廢水、農業施肥和污水灌溉、醫療廢水、污水處理廠尾水、垃圾填埋物滲濾液、化石燃料燃燒、石油泄漏和大氣沉降等物理化學過程釋放到環境中[10]。

內分泌干擾物是一類化學物質，它們具有一些特定的物理化學性質[11-12]。

溶解性和穩定性：內分泌干擾物可以在水中或有機溶劑中溶解，但它們的穩定性因物種而異。某些內分泌干擾物可以被光、氧化或水解破壞，而其他物種則相對穩定。

揮發性：某些內分泌干擾物可以揮發至空氣中，例如，BPA，它可以從塑料制品中釋放出來，并進入空氣中。

毒性：內分泌干擾物具有不同的毒性，這些毒性因物種而異。一些內分泌干擾物可以干擾內分泌系統的功能，導致一系列的健康問題。

2.EDCs的去除技術

大多數EDCs具有優異的脂溶性、疏水性及化學穩定性，能夠有效地與土壤/沉積物結合，形成穩定的結構。此外，它的半衰期很長，而且劑量很小，因此很難降解或消除。對于EDCs的去除應用最多的有物理方法、化學方法和生物方法等[13]。

（1）物理方法。通常，物理技術包括過濾、膜分離和吸附。吸附技術利用其具有較大的比表面積、較大的孔隙率及能夠有效地與EDCs相互作用的特點[14]，可以有效地清除EDCs。活性炭可以有效吸附EDCs，然而，傳統的活性炭材料在凈化水體中的內分泌污染物方面表現不佳，無法滿足預期的水質標準。通過氧化還原及負載物質改性，改變活性炭表面官能團種類及數目可以顯著提升活性炭材料的吸附能力，從而更好地去除各種有害物質[15]。改性方法不同，對不同污染物的去除效果也不同。吳鴻偉等人[16]研究發現酸堿改性后會影響活性炭親疏水性能，從而影響其對有機物的去除效果。生物質炭經過蒸汽活化、化學改性、浸漬或熱處理等方法修飾后，其表面吸附活性基團如羥基、羧基、羰基等含量增加，極大提高了其對水中EDCs的吸附效率。

（2）化學方法。化學方法主要包括氧化還原、加氯消毒、臭氧氧化、高級氧化等方法[17]。這些方法可以將內分泌干擾物轉化為易于處理的物質，達到去除內分泌干擾物的目的。其優點是能夠降低內分泌干擾物的濃度，但存在化學副產物的生成、處理成本較高等問題。TiO2由于其較好的光催化性能被廣泛應用，但隨著研究的進行，TiO2的問題也逐漸顯現，其帶隙較寬（3.2eV），其光響應范圍在紫外光區，對光的利用率低，量子效率較低[18]。因此，Noorimotlagh等人[19]將金紅石/銳鈦礦比的碳摻雜TiO2（CDT）可見光催化劑固定在顆粒活性炭（GAC）的表面，研究了催化劑對溶液中NP的光降解效率。結果表明，催化劑對NP的去除率達到最大（98%）。其他的傳統寬帶隙光催化劑（如ZnO），大多也都存在此類問題[20]。

（3）生物方法。生物方法主要通過微生物的代謝作用降解內分泌干擾物。例如，微生物富集代謝技術。微生物富集代謝技術是指利用特定微生物對EDCs進行富集和代謝處理的一種技術。其優點是能夠適應不同種類和濃度的污染物，處理效果穩定可靠；缺點是處理時間較長，需要較高的操作技能和設備要求[21]。微生物富集代謝技術對EDCs的作用機理是特定微生物利用EDCs作為其生長和代謝的能源，將EDCs分子分解為無害的物質，如二氧化碳、水等。

3.目前在EDCs處理方面的局限性

（1）方法標準化。內分泌干擾物（EDCs）去除技術領域的主要挑戰之一是缺乏測量和報告治療方法去除效率的標準化方法。這導致數據不一致，并使不同研究的結果難以比較。標準化方法將有助于確保從不同研究中收集的數據具有可比性，從而更好地了解不同治療方法的效率。

（2）大規模應用困難。目前大多數內分泌干擾物處理技術還處于實驗室階段，難以大規模應用，需要進一步優化和完善。

（3）處理成本高。目前內分泌干擾物處理的主要成本在于設備和操作費用，造成了處理成本相對較高的問題。

4.結論與展望

環境中EDCs的存在引起了人們對人類健康和生態系統影響的擔憂。已經開發了各種處理方法來從環境中去除EDCs，包括物理、化學和生物方法。然而，在EDCs去除技術領域仍有一些挑戰和限制需要解決。其中包括方法的標準化，關于EDCs去除技術的長期影響的數據有限，根據目標環境選擇適當的治療方法，以及需要新的創新治療方法。

未來的內分泌干擾物處理研究可以從以下幾個方向進行展望。

（1）提高處理技術的效率和可行性。目前，生物處理和化學處理技術是內分泌干擾物處理的主流方法。未來需要進一步研究和開發新的處理技術，同時提高處理技術的效率和可行性，以滿足日益增長的環境污染問題。

（2）精細化處理技術的研究。內分泌干擾物的種類繁多，對不同種類的內分泌干擾物進行精細化處理的研究具有重要意義。未來需要通過分子設計和合成等手段，研究和開發具有高選擇性和高效率的內分泌干擾物處理技術。

（3）加強監測和評估。內分泌干擾物的研究需要從源頭防控，在處理之前就要進行監測和評估，以避免內分泌干擾物污染進一步擴大。因此，需要加強監測和評估，為內分泌干擾物處理提供可靠的數據支持。

總之，內分泌干擾物處理研究的未來需要從多個方面展開，通過合理的技術路線設計和實施方案，有效地控制和減少內分泌干擾物的排放和污染，保護人類健康和生態環境的可持續發展。