在中国珠江三角洲地区一个典型的城市化河流系统中，液晶单体的多媒体空间分布及分聚行为

《Journal of Hazardous Materials》：Multimedia spatial distribution and partitioning behavior of liquid crystal monomers in a typical urbanized river system within the Pearl River Delta, South China

LCMs在珠江三角洲水系中的分布特征及分配行为研究表明，水相中Σ44LCMs浓度范围为9.5-58 ng/L，平均23 ng/L；沉积物中浓度达9.7-120 ng/g dw，为迄今最高报告值。研究首次获得5种LCMs的有机碳归一化分配系数（logKOC），发现其分配系数与沉积物有机碳含量显著正相关（P<0.05），揭示有机碳是影响LCMs水-沉积物分配的主要因子。

　　

贾毅古|张思龙|梁婵|魏高玲|侯叶阳|孟佩佩|刘亮英

中国广东省广州市济南大学环境与气候学院环境污染与健康重点实验室，511443

摘要

液晶单体（LCMs）已被认为是新兴的污染物。然而，关于它们在水生系统中的存在和分配行为知之甚少。本研究在中国南部珠江三角洲（PRD）的城市化河流系统中收集了水和沉积物样本，以调查LCMs的空间分布和分配行为。水中Σ₄₄LCM的浓度范围为9.5至58 ng/L，平均值为23 ng/L；而沉积物中Σ₄₄LCM的浓度范围为9.7至120 ng/g干重（dw），平均值为55 ng/g干重。值得注意的是，本研究中的沉积物LCM浓度是迄今为止报道的最高值。氟化联苯及其类似物（FBAs）在悬浮颗粒物（SPM）和沉积物中占主导地位，而联苯及其类似物（BAs）在滤液中更为丰富。所有基质中的主要化合物是1-乙基-4-[2-(4-甲基苯)乙炔基]苯。本研究首次报告了五种LCMs的有机碳标准化分配系数（logK_OC）。分配系数（logK_d）与有机碳含量显著正相关（P < 0.05），表明有机碳是影响LCMs分配行为的主要因素。这些发现有助于更深入地了解LCMs在水生环境中的分布和分配行为，从而更好地理解它们的环境行为和生态风险。

引言

自20世纪90年代以来，液晶显示器（LCD）行业经历了快速增长。2010年的全球出货量达到了1.13亿平方米，预计到2025年将达到2.38亿平方米[53]。因此，用于生产LCD的关键材料——液晶单体（LCMs）的消耗量急剧增加[55]。液晶单体通常由刚性芳香环骨架、柔性烷基侧链和极性官能团组成[40]、[9]。商业上使用的LCMs可分为三类：氟化联苯及其类似物（FBAs）、联苯及其类似物（BAs）和氰联苯及其类似物（CBAs）。由于LCMs之间的分子间作用力主要依赖于范德华力和π-π相互作用，它们不会与基底发生化学键合[16]。因此，在电子产品的生产、使用和处置过程中，LCMs很容易释放到环境中。多项研究记录了LCMs存在于不同的环境介质中，包括空气[30]、[31]、土壤[52]、[54]、市政废水[60]、沉积物[40]、[44]、污泥[9]、灰尘[33]、[56]和垃圾填埋场渗滤液[22]。它们也在植物和水生生物[20]、[46]以及人体样本[5]、[56]等生物介质中被发现。接触LCMs可能会引起氧化应激、代谢紊乱和内分泌紊乱[48]。由于其持久性、生物累积性和毒性[60]，LCMs引起了越来越多的关注。然而，它们在水生环境中的行为和归趋仍不甚清楚。

疏水性有机污染物在水和沉积物、滤液以及悬浮颗粒物（SPM）之间的分配对其水传播、在水生生物中的生物累积和食物链转移起着关键作用[26]。因此，阐明LCMs的分配行为对于理解其在水生环境中的传输、归趋和生态风险至关重要[26]。尽管最近有一项研究调查了市政废水中的LCMs在滤液和SPM之间的分布[60]，但LCMs在自然水生环境中的分配动态仍尚未得到探索。

珠江三角洲（PRD）拥有许多与LCD相关的产业[40]。因此，LCD相关产业排放的LCMs可能导致各种环境介质中的广泛污染。例如，在珠江口（PRE）的沉积物中普遍存在LCMs[20]、[44]。在香港的室内空调灰尘中检测到了31种LCMs[21]。我们之前的研究记录了PRD内一家LCD制造商附近的树皮和土壤样本中LCMs的广泛存在[53]、[54]。此外，在深圳的大亚湾和大鹏湾的水生生物以及珠江口的水生生物中也检测到了LCMs[46]、[20]。鉴于LCMs在PRD环境及生物体中的广泛存在，研究它们在水生环境中的空间分布和分配行为至关重要。

在本研究中，我们在中国南部的PRD地区收集了水和沉积物样本，并测定了LCMs的含量。主要目标是展示PRD地区LCD产业繁荣的水生系统中LCMs的水平、分布和空间分布，研究LCMs在水和沉积物之间以及滤液和SPM之间的分配行为，阐明影响分配行为的因素和机制。了解这些问题将有助于理解LCMs的分配行为如何影响其在不同环境介质中的分布。

标准与化学品

本研究使用了60种LCMs作为目标分析物，包括37种FBAs、13种BAs和10种CBAs。它们的全名、缩写、CAS编号、分子量和辛醇-水分配系数（logK_OW）详见补充材料中的表S1。纯度超过98%的标准溶液购自东京化学工业（日本东京）和其他LCMs制造商。使用了六种¹³C标记的PCB标准品，即¹³C₁₂?PCB28、¹³C₁₂?PCB52、¹³C₁₂?PCB118、¹³C₁₂?PCB153、¹³C₁₂?PCB180和^13C

沉积物和水中LCMs的浓度

在60种目标LCMs中，共有44种在沉积物和水中被检测到。这些LCMs的检测频率和浓度见表1。五种LCMs，即PVB、EMPhEB、EOPeCHB、EPB和3eCHB，在沉积物和水样中的检测频率都很高（58%?100%）。这些化合物在电视或电脑面板（PVB和EPB）[29]、[40]、PRD内一家LCD制造商周围的树皮（EMPhEB和3eCHB）[54]以及大气中都有发现

结论

本研究系统地调查了珠江三角洲地区城市化河流系统中LCMs的存在和分配行为。迄今为止，沉积物中LCMs的最高浓度（9.7 – 120 ng/g）表明需要进一步研究其潜在的生态风险。沉积物中LCMs的空间分布与水中的分布存在显著差异，这反映了水动力条件、沉积物管理（如疏浚）以及化学品本身的综合影响

环境意义

在中国南部珠江三角洲典型的城市化河流系统中发现迄今为止最高的LCMs沉积物浓度，表明沉积物是LCMs的主要长期储存库和潜在的二次来源。沉积物中富含更多氟化和稳定的FBAs，这表明底栖生物的累积风险更高，且有可能进入水生食物链。有机碳在分配过程中的关键作用提供了

未引用参考文献

Dagnino等人，[39]，[7]

CRediT作者贡献声明

侯叶阳：验证、方法学。孟佩佩：写作 – 审稿与编辑、监督、资源管理、概念化。张思龙：写作 – 初稿撰写、可视化、验证、软件使用、数据管理。梁婵：软件使用、方法学。刘亮英：写作 – 审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念化。魏高玲：软件使用、可视化、写作 – 审稿与编辑。贾毅古：写作 – 初稿撰写、可视化

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

非常感谢国家重点研发计划（2024YFC3908700）和中国国家自然科学基金（编号U1906224）的财政支持。

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