室内灰尘中氟化液晶单体的赋存特征及人体健康暴露风险

doi:10.3724/SP.J.1123.2025.03021

摘要/Abstract

摘要：

氟化液晶单体（FLCMs）作为液晶显示器（LCD）的关键材料，可在其生命周期中释放到环境，被视为新型持久性有机污染物。室内灰尘中的FLCMs污染与人体健康紧密相关，但其赋存特征及人群健康风险差异尚不明确。本研究利用全二维气相色谱-飞行时间质谱（GC×GC-TOF MS）分析了实验室、宿舍、教室、打印店和食堂5种室内灰尘中FLCMs的赋存特征，并采用蒙特卡洛模拟评估人群差异化健康风险。结果显示，20种FLCMs的总含量范围为3.68~593 ng/g（中位数85.1 ng/g），其中打印店含量最高（206~593 ng/g），其次为实验室（89.0~219 ng/g）、教室（28.4~137 ng/g）。这种分布差异与电子设备数量/种类、通风条件及清洁频率密切相关。健康风险评估表明，4-［二氟（3，4，5-三氟苯氧基）甲基］-3，5-二氟-4′-丙基联苯（tFPO-CF2-dF3B）和4-［反-4-（反-4-乙基环己基）环己基］-1-三氟甲氧基苯（2bcHtFMeOP）的健康风险熵（HQ，>1.00×10^-6）高于其他FLCMs，这归因于其较高浓度和自身毒性。打印店对各年龄段人群的危害指数（HI）最高（HI中位数范围：1.88×10^-5~1.60×10^-4），为其他场所的2~6倍。差异性分析表明，不同室内场景和不同人群的非致癌风险存在差异，高校主要群体（18~60岁）中女性的非致癌风险更高。本研究弥补了室内灰尘中FLCMs赋存特征及人群差异化健康风险评估的不足，为FLCMs污染的管控和治理提供了全面精细的数据支持。

关键词: 氟化液晶单体, 全二维气相色谱-飞行时间质谱, 室内灰尘, 人群差异, 健康风险评估

Abstract:

Fluorinated liquid crystal monomers （FLCMs） are the most widely used materials in liquid crystal display （LCD） manufacturing. They can be released into environmental media during production， use， and disposal， and are recognized as a class of novel persistent organic pollutants. Contamination of FLCMs in indoor dust is closely linked to human health； however， existing research has yet to fully elucidate their occurrence characteristics and population-differentiated health risks within this medium. This study analyzed the occurrence characteristics of FLCMs in dust from five indoor environments （laboratories， dormitories， classrooms， print shops， and cafeterias） using comprehensive two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry （GC×GC-TOF MS）. Population-differentiated health risks were further evaluated by Monte Carlo simulation. The results showed that the total contents of 20 target FLCMs ranged from 3.68 to 593 ng/g （median： 85.1 ng/g）. Print shops exhibited the highest ∑FLCMs contents （206-593 ng/g）， followed by laboratories （89.0-219 ng/g） and classrooms （28.4–137 ng/g）. This differential distribution was closely associated with the number and types of electronic devices， ventilation conditions， and indoor cleaning frequency. The health risk assessment indicated that 4-［difluoro（3，4，5-trifluorophenoxy）methyl］-3，5-difluoro-4′-propylbiphenyl （tFPO-CF2-dF3B）， and 4-［trans-4-（trans-4-ethylcyclohexyl）cyclohexyl］-1-trifluoromethoxybenzene （2bcHtFMeOP） pose a higher health risk （hazard quotient （HQ）>1.00×10^-6） than the other FLCMs， which is probably result of their higher fugitive contents as well as higher autotoxicity. Print stores had the highest hazard index （HI） for all age groups （median HI range： 1.88×10^-5-1.60×10^-4）， which was 2-6 times higher than other sites. Population difference analysis reveals that minors （especially infants and young children） are more sensitive to indoor dust FLCMs exposure， which may be due to the high exposure rate of infants and young children caused by their crawling， playing， and hand mouth contact on the ground. In addition， the results indicate that the estimated daily intakes （EDIs） of elderly people （>60 years old） is higher than that of the 18-45 and 45-60 age groups， which may be related to their longer indoor exposure time and lower cleaning frequency due to their limited mobility. It is worth noting that in the college environment group （18-45 years old）， although the exposure risk in this age group is lower than that of the sensitive population mentioned above， the related health risks cannot be ignored. In addition， it was found that the exposure risk of women in this group was slightly higher than that of men， which may be because women usually spend more time indoors and have a higher frequency of exposure. This study fills the gaps in the occurrence characteristics of FLCMs in indoor dust and population differentiated health risk assessment， providing comprehensive and detailed data support for the control and management of FLCMs pollution.

Key words: fluorinated liquid crystal monomers （FLCMs）, full two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry （GC×GC-TOF MS）, indoor dust, population differences, health risk assessment

中图分类号:

O658

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图/表 5

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Compound	Abbreviation	Detection rate/%	Contents/（ng/g）
Compound	Abbreviation	Detection rate/%	Min	Max	Median	Mean
4-（Difluoro（3，4，5-trifluorophenoxy）methyl）-3，5-difluoro-4′-propyl-1，1′-biphenyl	tFPO-CF2-dF3B	83.3	<LOD	70.3	12.0	11.8
（trans，trans）-4-（4-Ethoxy-2，3-difluorophenyl）-4′-propyl-1，1′-bi（cyclohexane）	2OdFP3bcH	81.7	<LOD	102	14.3	19.1
trans，trans-4′-（4′-Propylbicyclohexyl-4-yl）-3，4，5-trifluorobiphenyl	3bcHtFB	80.0	<LOD	101	13.1	20.3
trans，trans-4-Fluorophenyl 4′-propylbicyclohexyl-4-carboxylate	3bcHCaAFP	75.0	<LOD	126	11.1	16.5
1，2-Difluoro-4-［4-（4-pentylcyclohexyl）phenyl］benzene	5cHdFB	56.7	<LOD	187	1.74	12.5
1，2-Difluoro-4-［4-（4-propylcyclohexyl）phenyl］benzene	3cHdFB	53.3	<LOD	299	2.70	20.6
（trans，trans）-4-Ethyl-4′-（4-（trifluoromethoxy）phenyl）-1，1′-bi（cyclohexane）	2bcHtFMeOP	50.0	<LOD	31.7	0.220	3.59
2，3-Difluoro-1-methoxy-4-（（trans-4-propylcyclohexyl）methoxy）benzene	3cHMeO-MeOdFP	45.0	<LOD	31.5	<LOD	3.87
1-［4-（4-Propylcyclohexyl）cyclohexyl］-4-（trifluoromethoxy）benzene	tFMeO-3bcHP	45.0	<LOD	41.2	<LOD	3.44
5-［4-［4-（4-Ethylcyclohexyl）cyclohexyl］phenyl］-1，2，3-trifluorobenzene	2bcHtFP	41.7	<LOD	4.56	<LOD	0.817
1-Fluoro-4-［4-（4-propylcyclohexyl）phenyl］benzene	3cHFB	36.7	<LOD	15.9	<LOD	1.14
1-Fluoro-4-［4-（4-propylcyclohexyl）cyclohexyl］benzene	3bcHFP	35.0	<LOD	37.6	<LOD	3.66
1-Ethoxy-2，3-difluoro-4-（trans-4-pentylcyclohexyl）benzene	5cH2OdFP	25.0	<LOD	13.4	<LOD	1.03
3，4-Difluoro-4′-（4-ethylcyclohexyl）biphenyl	2cHdFB	18.3	<LOD	14.6	<LOD	0.870
1，2-Difluoro-4-［4-（4-pentylcyclohexyl）cyclohexyl］benzene	5bcHdFB	16.7	<LOD	13.1	<LOD	1.14
1，2-Difluoro-4-［4-［4-（4-propylcyclohexyl）cyclohexyl］phenyl］benzene	3bcHdFP	13.3	<LOD	8.64	<LOD	0.389
4-［4-（4-Ethylcyclohexyl）cyclohexyl］-1，2-difluorobenzene	2bcHdFP	11.7	<LOD	3.20	<LOD	0.174
1，2-Difluoro-4-［4-［4-（4-propylcyclohexyl）cyclohexyl］phenyl］benzene	3bcHdFB	10.0	<LOD	7.96	<LOD	0.525
（4-Fluorophenyl） 4-（4-pentylcyclohexyl）cyclohexane-1-carboxylate	5bcHCaAFP	5.0	<LOD	10.3	<LOD	0.386
1，2-Difluoro-4-［4-（4-pentylcyclohexyl）cyclohexyl］benzene	5bcHdFP	1.7	<LOD	2.56	<LOD	0.072
trans，trans-4′-Ethyl-4-（3，4，5-trifluorophenyl）bicyclohexyl	2bcHtFP	0	-	-	-	-
1，2-Difluoro-4-［2-fluoro-4-（4-propylphenyl）phenyl］benzene	3tFT	0	-	-	-	-
（4-Cyano-3-fluorophenyl） 4-propylbenzoate	3BzoFCP	0	-	-	-	-
1，2，3-Trifluoro-5-［4-［4-（4-pentylcyclohexyl）cyclohexyl］phenyl］benzene	5bcHtFB	0	-	-	-	-
trans，trans-4-（3，4-Difluorophenyl）-4′-vinylbicyclohexyl	dFPVbcH	0	-	-	-	-

Compound	Abbreviation	Detection rate/%	Contents/（ng/g）
Compound	Abbreviation	Detection rate/%	Min	Max	Median	Mean
4-（Difluoro（3，4，5-trifluorophenoxy）methyl）-3，5-difluoro-4′-propyl-1，1′-biphenyl	tFPO-CF2-dF3B	83.3	<LOD	70.3	12.0	11.8
（trans，trans）-4-（4-Ethoxy-2，3-difluorophenyl）-4′-propyl-1，1′-bi（cyclohexane）	2OdFP3bcH	81.7	<LOD	102	14.3	19.1
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Age	EDI/（ng/（kg·day））
Age	Laboratory	Dormitory	Classroom	Printshop	Canteen
0-1 years （male）	0.927	0.470	0.527	1.587	0.091
0-1 years （female）	0.965	0.489	0.549	1.654	0.095
1-2 years （male）	1.027	0.521	0.584	1.759	0.101
1-2 years （female）	1.069	0.542	0.608	1.831	0.105
2-3 years （male）	0.883	0.447	0.502	1.512	0.087
2-3 years （female）	0.891	0.451	0.506	1.526	0.088
3-6 years （male）	0.839	0.425	0.477	1.436	0.083
3-6 years （female）	0.810	0.411	0.461	1.388	0.080
6-18 years （male）	0.513	0.260	0.292	0.879	0.051
6-18 years （female）	0.499	0.253	0.283	0.854	0.049
18-45 years （male）	0.127	0.064	0.072	0.218	0.013
18-45 years （female）	0.148	0.075	0.084	0.253	0.015
45-60 years （male）	0.126	0.064	0.071	0.215	0.012
45-60 years （female）	0.139	0.070	0.079	0.238	0.014
> 60 years （male）	0.142	0.072	0.081	0.243	0.014
> 60 years （female）	0.158	0.080	0.090	0.271	0.016

Age	EDI/（ng/（kg·day））
Age	Laboratory	Dormitory	Classroom	Printshop	Canteen
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0-1 years （female）	0.965	0.489	0.549	1.654	0.095
1-2 years （male）	1.027	0.521	0.584	1.759	0.101
1-2 years （female）	1.069	0.542	0.608	1.831	0.105
2-3 years （male）	0.883	0.447	0.502	1.512	0.087
2-3 years （female）	0.891	0.451	0.506	1.526	0.088
3-6 years （male）	0.839	0.425	0.477	1.436	0.083
3-6 years （female）	0.810	0.411	0.461	1.388	0.080
6-18 years （male）	0.513	0.260	0.292	0.879	0.051
6-18 years （female）	0.499	0.253	0.283	0.854	0.049
18-45 years （male）	0.127	0.064	0.072	0.218	0.013
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45-60 years （male）	0.126	0.064	0.071	0.215	0.012
45-60 years （female）	0.139	0.070	0.079	0.238	0.014
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> 60 years （female）	0.158	0.080	0.090	0.271	0.016