【電子文庫-SHS環境科學專題】環境荷爾蒙-壬基苯酚

科博文says:本篇將介紹另一種環境荷爾蒙-「壬基苯酚」(NP),過去曾添加於日常生活中所使用的洗衣精、洗碗精、衛浴清潔劑等。但自1992年起歐洲已有14個國家全面禁止NP類等化學物質的使用,而我國目前亦明文規定凡肌膚接觸之清潔劑皆不得含有其化合物。究竟NP會對人體造成什麼傷害? 姑且讓我們看下去!

撰文作者|游林祺(國立臺北科技大學環境工程與管理所碩士)
特約編輯|李銘杰(國立臺灣大學職業醫學與工業衛生所博研生)

海洋大學水產養殖系張清風教授長期研究黑鯛,發現當環境荷爾蒙超過一定標準,黑鯛的性別就會因此改變。 (圖片來源:http://udn.com/NEWS/main.html)

壬基苯酚對生物體之危害性
壬基苯酚(Nonylphenol, 以下簡稱NP)為一種環境荷爾蒙,少量的NP便足以影響生物生殖系統與生理作用,因其結構類似雌激素(結構如圖一所示)[1,2]。當它進入動物體後即會干擾內分泌系統,其中一種毒理機制是藉由模仿生物體內性荷爾蒙作用,進而導致雄性動物雌性化以及雌性動物卵巢萎縮。短鏈的壬基苯酚聚乙氧基醇類化合物(以下簡稱NPnEO)與壬基苯酚羧酸類化合物(以下簡稱NPnEC)(結構如圖二所示)則具有致癌作用 [1],又由於此類物質的產生源主要由工廠排放至河川中,因此,首當其衝的即為暴露於大量NP、NPnEO與NPnEC的水生生物。

壬基苯酚於環境中之主要產生源
環境中的NP於主要來自於壬基苯酚聚乙氧基醇(Nonylphenol Polyethoxylates, NPnEO)經由微生物分解而獲得的衍生物(圖2)[2]。該類化學物質其分子構造中的苯酚烴基部分為親脂性,後面的聚乙氧基醇長鏈(Eos)則為親水性。工業使用洗劑或乳化劑,並排放廢水流入自然水體環境,此時NPnEO在厭氧環境中經厭氧微生物脫乙氧基作用,切斷其親水性的聚乙氧基醇水溶性之EOs長鏈,而形成NP1EC和NP2EC等副產物 [3],最後皆分解為親脂性且難溶於水之NP [4]。NPnEO本身無基因毒性、致癌性,但當其排放後在廢污水處理廠,經厭氧發酵分解形成NP時,由於NP在環境中不易分解,是持久性有機污染物的一種,對於環境或是生物體影響更深遠。因此,工廠排放口乃至於河川下游水體,普遍皆能檢驗出NP。

NP可運用之範圍相當廣泛,例如由NP與環氧乙烷反應所形成的產物NPnEO,可做為清潔劑、濕潤劑、分散劑、乳化劑、溶化劑和造泡劑使用 [5]。其於工業製程應用上為最大宗,包括造紙、紡織、塗料、農業用殺蟲劑、潤滑油、燃料、金屬以及塑膠工業等;其他還包含工業和公眾團體的清潔製品與居家清潔用品。此外,製造酚樹脂(phenolic resins)、聚合物(polymers)時,NP可做為熱安定劑與抗氧化劑。目前國內的法規中已規定洗衣清潔劑、洗碗精、洗髮精、衛浴廚房清潔劑與地板清潔劑等肌膚會接觸到的清潔劑中不得含有NPnEO及與會產生NP的相關產物,以下為NP相關化學物之常見用途 [6]:

  • 紡織業(染整助劑整理加工用助劑,約含30 %的NPnEO)
  • 皮革業(皮革助劑、皮革染料、作除溼去污)
  • 造紙業(樹脂處理劑,約含5 %的NPnEO)
  • 金屬業(脫脂劑或金屬清潔前處理劑)
  • 化妝品製造業(化妝品的界面活性劑)
  • 農業(殺蟲劑、農藥,約含0.2 %~10 %的NPnEO)

國內近年來對壬基苯酚相關防治訊息
疑似環境荷爾蒙效應之化學物質計有70種,主要為殺蟲劑、殺菌劑、除草劑,共44種。而塑膠之塑化劑計有9種及NPnEO、NP等,皆在環境中廣為流布(尤其是NP),相關的管理及處理措施皆有待加強。

近年來,為了解NP於台灣水體之污染情形,2009年環保署委託學者針對全台七座主要淨水場(長興、板新、新山、東興、豐原、鳳山、澄清湖)展開調查 [7],檢驗結果七座淨水場皆驗出NP。未處理的原水其NP濃度介於0.1 ppb至0.3 ppb(ppb: 十億分之一)之間,而經過淨水處理後的水其NP含量仍有約0.1 ppb,顯示現有淨水處理程序無法完全去除NP。2010至2011年間,國內陸續檢驗出洗衣乳與服飾衣物上殘留NPnEO與NP。目前法規僅限制家庭用清潔劑不能含有NP類相關物質,而以上的資料顯示,其它工商產業NP相關物質之使用可能具有更大的危害。環保署將擬定短中長程計畫,逐步管制所有可能添加NP及其他環境荷爾蒙物品,避免民眾暴露於這類物質之中。

斯德哥爾摩公約締約國大會。(圖片來源:ENB)

國內外相關禁令與研究
為了預防NP對環境生態造成影響,1992年起歐洲共有14個國家達成協定全面禁止NP類等化學物質的使用。2006年,聯合國環境規劃署於「斯德哥爾摩(Stockholm Convention)第二次締約國大會」中建議增列16種持久性污染物中,NP也包含在其中,可見各國對NP所造成污染與生態問題相當重視。由於NP對健康效應與生態保育產生負面影響,挪威已全面禁止使用NPnEO;歐盟中的許多國家亦發起由業者主動停止添加NPnEO於家用清潔劑中。工業用途上NPnEO類物質已漸漸被其他無害物質取代,但仍舊是最主要的添加物質。

丁望賢教授等人率先進行國內NP在環境中之流佈調查,其研究報告中指出中壢老街溪水中之NP含量平均濃度為30 μg/L;台北市民生污水處理廠放流水中則為1.60 μg/L;桃園山區未受污染河川表面水也有0.60 μg/L [8]。此外,環檢所副所長王正雄等人針對台灣40條主要河川進行調查後發現,NP殘量分析之檢出率為54.2 %(檢出率:水樣總數中測得NP之比例),而採樣的樣品平均NP濃度為4.87 μg/L(0.89~50.0μg/L),南部地區的河川污染情況較為嚴重,其檢出率為77.4 %,平均濃度為7.54 μg/L(1.08~50.0 μg/L)。相對於日本檢測流入琵琶湖八條河川的水質,共計48個水樣,其NP之檢出率為48/48(100 %) [9],台灣地區的河川水體對NP的檢出率較低,但仍需以此為戒,避免污染範圍擴大。

綜合以上,NP相關化學物質之濫用導致NP散佈於環境中,而NP具有內分泌干擾之特性,會對環境中生物體以及族群繁衍造成極大的危害,故如何有效管理與防治實為當急。


>>推薦閱讀

1. 游林祺, 以實驗結合量子化學理論:探討非離子界面活性劑之光催化反應. 碩士論文,國立台北科技大學環境工程與管理研究所,台北, 2011.
2. 吳建誼, 以固相萃取及氣相層析質議對水環境中壬基苯酚類持久性有機污染物之分析與研究. 碩士論文,國立中央大學化學研究所,桃園,2001.
3. John, D.M.a.G.F.W., Mechanism for biotransformation of nonylphenol polyethoxylates to xenoestrogens in Pseudomonas putida. Journal of Bacteriology, 1998. 180(17): p. 4332-4338.
4. Ding, W.H., Y. Fujita, R. Aeschimann, and M. Reinhard, Identification of organic residues in tertiary effluents by GC/EI-MS, GC/CI-MS and GC/TSQ-MS. Fresenius’ Journal of Analytical Chemistry, 1996. 354(1): p. 48-55.
5. Ying, G.G., B. Williams, and R. Kookana,, Environmental fate of alkylphenols and alkylphenol ethoxylates – A review. Environment International, 2002. 28(3): p. 215-226.
6. 王鳳英, 界面活性劑的原理與應用,高立圖書. 1998.
7. 康世芳,飲用水水源及水質標準中列管污染物篩選與監測計畫,行政院環境保護署毒管處, 2007~2009.
8. W.H. Ding , S.H.T., and J.H. Lo, Occurrence and concentrations of aromatic surfactants and their degradation products in river waters of Taiwan. Chemosphere. 38(11): p. 2597-2606.
9. 王正雄、張小萍、洪文宗、李宜樺、黃壬瑰、陳珮珊, 「台灣地區擬似環境荷爾蒙物質管理及環境流佈調查」. 微生物與環境荷爾蒙研討會,國科會生命推動中心主辦,台北, 2000.

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