中国城市绿地合成抗氧化剂污染：从新兴污染物到环境与公共健康风险解析

《Emerging Contaminants》：Synthetic antioxidants in Chinese urban green Spaces: From emerging contaminants to environmental and public health risks

本研究针对城市绿地中合成抗氧化剂(SAOs)污染问题，首次系统调查了中国广州、石家庄和乌鲁木齐三地城市公园土壤中57种传统与新型SAOs的赋存特征。研究发现新型SAOs已成为主导污染物，BHT-CHO、DTPD和6PPD为主要贡献者；通过PCA和APCS-MLR模型识别出轮胎磨损颗粒、工业排放等五大污染源；生态风险评价显示BHT-CHO及其混合物存在高风险，而人体健康风险相对较低。该研究为城市环境新兴污染物管控提供了科学依据。

　　

在城市绿树成荫的公园里，孩子们在草地上奔跑嬉戏，老人们在长椅上悠闲聊天——这些看似安全的休闲场所，却可能隐藏着不为人知的污染风险。近年来，随着工业化和城市化的快速发展，合成抗氧化剂(SAOs)作为一类新兴环境污染物逐渐引起关注。这些化学物质广泛应用于食品、药品、塑料、橡胶等消费品和工业产品中，但由于它们通常以物理混合而非化学键合的方式添加到基质中，很容易在生产、使用和处置过程中渗入环境。

更令人担忧的是，城市公园土壤作为污染物的"汇"，其形成过程受到强烈人为干扰，导致典型人为污染物的富集。而公园作为高频公共活动区域，特别容易使儿童、孕妇和老年人等脆弱人群通过直接皮肤接触和无意中摄入表层土壤而暴露于这些污染物。尽管SAOs在空气、水体和沉积物等多种环境介质中均有检出，但关于其在城市公园土壤中的出现特征、潜在来源和风险影响的认识仍然有限。

在这一背景下，西安交通大学公共卫生学院的Jing Li、Hao Tian、Yuying Ding、Yongfeng Deng和Hongli Tan研究团队在《Emerging Contaminants》上发表了最新研究成果，首次系统调查了中国三个代表性城市（广州、石家庄和乌鲁木齐）城市公园土壤中13种传统和44种新型SAOs的污染状况。

研究人员主要运用了高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)技术对土壤样品中的SAOs进行定量分析，采用主成分分析(PCA)和绝对主成分得分-多元线性回归(APCS-MLR)模型进行污染源解析，并通过风险商值(RQ)和危害商数(HQ)方法分别评估了生态风险和人体健康风险。研究涵盖了55个城市公园的土壤样本，确保了数据的代表性。

3.1. 中国城市公园土壤中SAOs的浓度和组成

研究结果显示，所有57种目标SAOs在采集的样本中均有检出，检测频率跨度达1.8%–100%。总SAO浓度范围广泛，为231.6–21,477.2 ng/g（中位数：3487.0 ng/g），其中新型SAOs的浓度（中位数：2205.7 ng/g）显著高于传统SAOs（中位数：934.1 ng/g）。在74.1%的样本中，新型与传统SAOs的比值(N/T)大于1.0，表明新型SAOs在大多数地区占主导地位。

污染组成分析表明，BHT-CHO（BHT的氧化产物）是主要同系物，占ΣSAOs的41.8%，其次是DTPD（13.1%）和6PPD（10%）。BHT-CHO的异常普遍性与低BHT浓度形成对比，表明存在显著的原位转化而非直接排放，可能反映了BHT的快速降解或转化过程。

3.2. 城市公园土壤中SAOs的空间分布

尽管在不同城市间个别SAO浓度存在区域波动，但广州、石家庄和乌鲁木齐三地的总SAO负荷表现出空间同质性。三城市在ΣSAOs、Σ传统SAOs和Σ新型SAOs浓度以及N/T比值上均无显著差异，且新型SAOs在三地均占主导地位。组成谱在不同城市间高度一致，主要SAOs（包括BHT-CHO、DPG、DTPD和6PPD）占总量比例超过64.6%，凸显了主要SAO污染物的跨区域稳定性。

空间同质性的潜在驱动因素可能归因于城市化过程中的共同污染源。尽管区域产业存在差异，但城市公园中SAOs的输入主要来源于轮胎磨损颗粒(TWPs)和公共设施（如健身器材、合成运动跑道）的橡胶老化。此类污染源（包括轮胎配方和橡胶添加剂）的全国标准化使用导致了趋同的污染特征。

3.3. 源解析

3.3.1. 基于PCA分析识别的污染源

主成分分析从研究区域提取了五个特征值大于1.5的主成分，累计解释了总方差的69.1%。PC1（方差解释率23.3%）在轮胎衍生化学物质（包括CPPD、DBDPA、DTPD、44PD、6PPD、6PPD-Q和77PD）上具有高载荷，确定为TWPs衍生污染源。PC2（方差解释率19.7%）在BHT-CHO、DPT和BBOT上表现出高载荷，表明为工业排放或专用橡胶产品来源。PC3（方差解释率19.7%）以硝化二苯胺衍生物（如2-NO₂-DPA、2,4-NO₂-DPA、4,4′-NO₂-DPA）和AO697为特征，代表降解相关来源。PC4（方差解释率7.2%）在DNPD、BHT、BHT-quinol和4-tOP上显示高载荷，确定为多模式污染源。PC5（方差解释率6.2%）以DPG、BHA和PANA为特征，表明为专用工业添加剂来源。

3.3.2. 基于APCS-MLR模型的源解析

APCS-MLR模型量化了已识别来源对SAO浓度的相对贡献。结果表明，TWPs衍生污染源(APCS1)对CPPD、DBDPA、DTPD、44PD、6PPD、6PPD-Q和77PD的贡献率为36.6%–88.1%。工业排放或专用橡胶产品来源(APCS2)对AO259、AO3790、BBOT、BHT-CHO和DPT的贡献率为34.1%–63.9%。降解相关来源(APCS3)对2-NO₂-DPA、2,4′-NO₂-DPA和4,4′-NO₂-DPA的贡献率为54.9%–66.3%。多模式污染来源(ACPS4)对BHT、BHT-quinol、DNPD、2,4-DtBP和4-tOP的贡献率为33.4%–69.1%。专用工业添加剂来源(ACPS5)对BHA和DPG的贡献率分别为21.8%和23.2%。

3.4. 风险评估

3.4.1. 生态风险

生态风险评估显示，BHT-CHO表现出高生态风险，中位RQ值为3.5（超过阈值1.0）。AO245、AO259、AO3790、BHT、DBDPA、DPG、DPT、DNDP、DTDP、6PPD和44DP表现出中等风险（中位RQ：0.1–1.0）。其他SAOs（如BHA、DTG、2-NO₂-DPA和77DP）呈现低中位风险潜力（RQ <0.1），但在特定地点最大RQ值超过1.0，表明存在需要持续监测的局部高风险热点。

考虑到城市公园土壤中共存SAOs的潜在协同效应，评估了选定SAOs混合物(ΣRQ₂₇)的累积生态风险。ΣRQ₂₇值在采样城市公园中跨度从1.0到114.6，表明存在高生态风险。这些发现表明，多种SAOs的共存可能显著放大个别化学品的生态风险。

3.4.2. 人体健康风险

人体健康风险评估显示，儿童经皮肤接触的选定SAOs总估计日摄入量(ΣSAO₂₇的EDI_dermal)中位数为8.5 ng/kg bw/天，显著高于成人（中位数：1.4 ng/kg bw/天）。对于非致癌风险，儿童ΣSAO₂₇的HQ(ΣHQ₂₇)（1.4 × 10^?4)约为成人（2.4 × 10^?5)的7倍，进一步证实了儿童群体的脆弱性。总体而言，儿童和成人的个体和累积SAO HQ均低于风险阈值1.0，表明非致癌风险在统计上可忽略不计。然而，儿童的风险潜力显著较高，强调需要针对这一亚群采取优先风险管理。

该研究首次揭示了中国城市公园土壤中SAOs的综合污染特征，证实新型SAOs已成为主导污染物，并识别出五大污染来源。研究创新性地发现，尽管个别SAO浓度存在区域差异，但总污染负荷呈现空间同质性，这为制定全国性的污染控制策略提供了重要依据。风险评估结果明确了BHT-CHO及其混合物的高生态风险，同时指出人体健康风险相对较低，使利益相关者能够优先考虑生态保护，而无需过度监管低风险的人类暴露途径。

这项研究增进了对城市绿地中SAOs暴露的理解，为污染源控制和风险减缓策略建立了科学基础，未来研究可重点关注SAOs在城市公园食物网中的生物累积效应。该成果值得环境和公共卫生部门给予更多关注，以推动城市环境新兴污染物的有效管控。