南水北调东线水体中有机磷酸酯的时空分布特征与健康风险评价

《Environmental Technology & Innovation》：Spatiotemporal variations and risk assessment of organophosphate esters in surface waters of the Eastern Route of the South-to-North Water Diversion Project, China: A comprehensive survey for human health

本研究针对人工输水环境中有机磷酸酯(OPEs)污染缺乏系统调查的问题，对南水北调东线工程水体开展多季节采样分析。研究发现TCEP在鲁南运河和南四湖对藻类产生中等生态风险，儿童经饮水暴露的健康风险高于成人，但致癌风险处于可接受水平。该研究为大型调水工程水质安全评估提供了重要科学依据。

　　

当我们打开水龙头享受清洁饮用水时，很少有人会想到这些水可能经历了数百公里的长途跋涉。作为世界上规模最大的调水工程，南水北调工程承载着保障北方地区供水安全的重要使命。然而，在这条"人工天河"中，一种名为有机磷酸酯(Organophosphate Esters, OPEs)的化学物质正悄然引起科学家的关注。

有机磷酸酯是广泛用于塑料、纺织品、电子产品中的阻燃剂和增塑剂，随着溴代阻燃剂因环境毒性被逐步淘汰，OPEs的使用量近年来显著增加。这类物质具有环境持久性和生物累积性，可能对水生生态系统和人体健康造成潜在威胁。更令人担忧的是，传统污水处理工艺对OPEs的去除效率有限，导致它们很容易进入水环境。

尽管已有研究调查了天然河流湖泊中的OPEs污染，但对于南水北调这类大型人工输水系统中OPEs的分布规律和风险特征，科学界仍知之甚少。这就像一个"黑箱"——我们不知道这些化学物质在人工调控的水体中如何迁移转化，也不清楚它们对以调水为水源的亿万居民健康可能产生什么影响。

为了解开这个谜团，淮阴师范学院的研究团队开展了一项系统研究，他们的成果发表在《Environmental Technology》上。研究人员选择南水北调东线工程作为研究对象，这一工程通过京杭大运河及其沿线湖泊，将长江水引向山东、河北、天津等北方地区，是保障华北水资源安全的重要生命线。

研究方法主要包括实地采样、实验室分析和风险评估三个环节。研究团队在2022年10月至2023年12月期间，沿输水干线（鲁南运河、苏北运河）和四个调蓄湖泊（东平湖、南四湖、骆马湖、洪泽湖）布设了70个采样点，共采集140个地表水样品。利用固相萃取-高效液相色谱串联质谱技术分析了12种目标OPEs的含量。

在风险评估方面，研究人员采用风险商值法评价OPEs对藻类、甲壳类和鱼类的生态风险，通过计算慢性每日摄入量和致癌风险来评估经饮水途径的人体健康风险。值得一提的是，研究还考虑了不同年龄段人群（成人和儿童）的暴露差异，并利用蒙特卡洛模拟进行了概率风险评估。

3.1. 水体中OPEs的浓度水平

研究结果显示，在所有水样中共检测出7种OPEs，表明这些物质在工程沿线被广泛使用。输水河道中总OPEs浓度范围为28.3-906.3 ng L^-1，调蓄湖泊中为80.9-478.1 ng L^-1。值得注意的是，鲁南运河的平均浓度(408.9 ng L^-1)显著高于苏北运河(173.0 ng L^-1)，且苏北运河浓度呈现明显的季节性变化，而鲁南运河则相对稳定。这种差异与人工闸坝调控密切相关——在丰水期，鲁南运河的水体被排入苏北运河，导致后者OPEs浓度升高。

在四个调蓄湖泊中，南四湖的平均浓度最高(273.6 ng L^-1)，这与当地相对较高的工业废水排放量相吻合。特别值得关注的是，东平湖作为调水工程的最后一级调蓄水库，其OPEs浓度也表现出季节性变化，这主要是受调水工程运行的影响。在2023-2024调水年度，约有10亿立方米水从江苏经鲁南运河调入山东。

3.2. 水体中OPEs的组成特征

TCEP、TCPP和TEP这三种OPEs在各类水体中均占主导地位，合计比例超过87%。这种组成特征与它们在传统污水处理厂中难以被有效去除的特性有关。研究发现，除东平湖外，其他水体的OPEs组成季节性变化不大，表明污染来源相对稳定。而东平湖的组成变化则再次印证了调水工程对其水质的影响。

3.3. OPEs的空间分布特征

空间分析显示，鲁南运河L2点位的浓度最高，这与当地发达的输送带制造业密切相关。梁山县作为全国重要的阻燃输送带生产基地，可能是OPEs的重要来源。沿水流方向，鲁南运河的浓度呈递减趋势，进一步证实了局部工业排放的影响。

在不同湖泊中，OPEs的空间分布模式各异：东平湖受调水工程影响明显，最高浓度点位于进水口；南四湖受北沙河输入影响；骆马湖分布相对均匀；洪泽湖则分别受汴河和濉河输入影响。这种空间异质性反映了不同湖泊受周边污染源影响的差异性。

3.4. 环境风险评价

生态风险评估结果令人警醒：TCEP在南四湖87.5%和鲁南运河94.4%的采样点中对藻类产生中等风险。对甲壳类而言，所有OPEs均只构成低风险。而对鱼类，TCEP在南四湖6.3%和鲁南运河33.3%的采样点中产生中等风险。这一发现提示我们，TCEP在特定水域可能对水生生态系统构成威胁，需要引起重视。

3.5. 健康风险评价

尽管水处理工艺对OPEs的去除效率有限（约40%），但健康风险评估带来了相对乐观的结果。在考虑最坏暴露情景下，儿童经饮水摄入的OPEs剂量虽高于成人，但仍低于安全参考剂量。更重要的是，TNBP和TCEP的致癌风险值均低于10^-6的可接受风险水平，表明当前浓度下不会对居民造成显著的致癌风险。

这项研究首次系统揭示了南水北调东线工程这一重要人工输水系统中OPEs的污染特征和风险水平。研究结果表明，虽然TCEP在部分河段对水生生态系统构成潜在风险，但从饮用水安全角度而言，当前水平下的OPEs尚不会对居民健康造成不可接受的风险。

该研究的价值不仅在于提供了基础监测数据，更在于揭示了人工水利工程这一特殊环境中污染物迁移转化的独特规律。闸坝调控、跨流域调水等人类活动显著影响了污染物的时空分布，这一认识对未来水利工程的环境管理具有重要指导意义。

研究同时指出，工业废水排放尤其是输送带制造等特定行业，可能是OPEs的重要来源。加强这类行业的排放监管，研发更高效的水处理技术，将是保障水质安全的关键。此外，虽然饮水途径的风险可控，但通过食物链等其他途径的暴露风险仍有待进一步研究。

作为世界上最大的调水工程，南水北调的水质安全关系到千万人的健康福祉。这项研究为我们理解人工输水系统中新型污染物的行为提供了重要科学依据，也为类似大型水利工程的环境风险管理树立了典范。随着调水工程持续运行，长期监测和风险评估仍需继续，以确保这一"生命之水"真正安全可靠。