综述:新兴污染物土壤综合评估的分析挑战与未来方向
《TrAC Trends in Analytical Chemistry》:Analytical Challenges and Future Directions for the Holistic Assessment of Emerging Contaminants in Soils
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时间:2025年10月27日
来源:TrAC Trends in Analytical Chemistry 11.8
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本综述系统探讨了新兴污染物(ECs)在土壤环境中的分析挑战与解决方案,重点评述了绿色分析化学(GAC)框架下的微型化设备、无溶剂萃取技术和新型吸附材料等创新手段,为构建兼顾灵敏度与可持续性的综合评估体系提供了前瞻性视角。
土壤作为连接大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的关键界面,其异质性对新兴污染物(ECs)的检测构成核心挑战。污染物在土壤中的迁移受质地、有机质含量和pH值等多因素调控,既可通过地表径流横向扩散,也能通过淋溶作用纵向渗透至地下水。传统分析方法难以应对低浓度ECs与土壤复杂组分的干扰,且代谢产物可能比母体化合物具有更高毒性,亟需开发高灵敏度检测技术。
土壤空间异质性和时间动态变化导致代表性采样困难,传统离散采样方法难以捕捉ECs的时空分布规律。被动采样器等新型监测工具虽能实现原位富集,但尚缺乏标准化操作流程。此外,参考标准的缺失和分析方法的不统一,进一步限制了风险评估的可靠性。
基于绿色分析化学(GAC)十二项原则,微型化传感器、溶剂替代萃取技术(如固相微萃取)和低能耗检测平台显著降低环境负荷。新型吸附材料如金属有机框架(MOFs)和分子印迹聚合物(MIPs)通过特异性识别机制提升对ECs的富集效率,同时兼容质谱联用技术实现多组分同步分析。
内分泌干扰物(EDCs)如双酚A(BPA)可引发生物激素失调,微塑料(MPs)抑制植物根系发育并改变土壤养分循环。全氟烷基物质(PFAS)和纳米材料(NMs)在土壤生物体内富集,导致蚯蚓肠道组织损伤和种群遗传变异。人类通过食物链暴露于ECs,与生殖功能障碍、代谢疾病及神经退行性疾病风险上升相关。
整合人工智能的高分辨质谱(HRMS)与多组学技术,可揭示ECs的转化路径与毒性机制。场部署式传感器与物联网结合,有望实现污染实时预警。未来需建立跨学科协作框架,通过标准化指标(如AGREEprep工具)量化方法绿色度,推动土壤污染治理向精准化、可持续化方向发展。
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