印度河流中挥发性甲基硅氧烷的污染特征与生态风险：首份水体沉积物时空分布研究

《Environmental Pollution》：Volatile methylsiloxanes in surface water and sediment of an Indian river: Levels, spatiotemporal variations, and ecological risk

本刊推荐：为解决印度河流中挥发性甲基硅氧烷（VMS）污染数据缺失问题，研究人员首次开展VMS时空分布与生态风险研究，发现水体∑VMS浓度冬季达1430 ng L-1、夏季达1810 ng L-1，沉积物中D4、D5为主要污染物，风险商值表明存在显著生态风险，为PBT化学品管控提供科学依据。

　　

在化妆品和个人护理产品中广泛应用的挥发性甲基硅氧烷（Volatile Methylsiloxanes, VMS），因其具有持久性、生物累积性和毒性特征，已成为全球关注的新兴污染物。尽管世界各地均有VMS在水体中被检出的报道，但作为硅酮生产和消费大国的印度，其河流系统中VMS的污染状况却一直缺乏基础数据。这一空白不仅阻碍了对印度水环境质量的准确评估，也为相关化学品的环境管理和公众健康风险防控带来了挑战。在此背景下，研究人员选择印度那格河（Nag River）及其支流皮利河（Pili River）作为研究对象，首次系统揭示了VMS在印度河流水体及沉积物中的含量水平、时空变化规律及其潜在的生态风险，相关成果发表于环境领域权威期刊《Environmental Pollution》。

本研究的关键技术方法包括：利用气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术对水体和沉积物样本中的7种目标VMS（4种环状D3-D6，3种线性L3-L5）进行定性与定量分析；通过采集冬季和夏季的河流水样与沉积物样本，进行时空分布特征研究；应用水-沉积物分配系数（log K_ow）和有机碳分配系数（log K_oc）评估VMS在两相间的平衡状态；基于水体VMS浓度估算年输入通量；并采用风险商值（Hazard Quotient）法进行生态风险评价。

Occurrence and composition of VMS in river water

研究人员通过季节性采样分析发现，VMS在那格河与皮利河的水体中普遍存在。冬季∑VMS浓度范围为437–2,580 ng L^-1（均值1,430 ng L^-1），夏季为未检出至5,500 ng L^-1（均值1,810 ng L^-1）。环状VMS中的D4（八甲基环四硅氧烷）和D5（十甲基环五硅氧烷）是水体中的主要组分，而线性VMS的浓度波动较大。这表明VMS污染在印度河流中具有普遍性，且污染组成与全球其他地区的报道相似。

Spatiotemporal variations of VMS

时空分析显示，水体中∑VMS浓度夏季略高于冬季，可能与夏季用水量增加导致更多含VMS产品通过废水排放进入水体有关。相反，沉积物中的∑VMS浓度冬季（均值12,100 ng g^-1）显著高于夏季（均值4,950 ng g^-1），研究者推测这与冬季水文条件（如流速减缓）更利于颗粒物及附着污染物沉降有关。主成分分析（PCA）进一步指出，工业排放、含VMS产品的处置不当以及生活污水是主要的污染来源。

Distribution of VMS between water and sediment

对水-沉积物相间分配的研究表明，基于辛醇-水分配系数（log K_ow）和有机碳分配系数（log K_oc）计算的理论分布系数与野外实测值存在差异，提示VMS在水相与沉积物相之间尚未达到平衡状态。同时，VMS浓度与水体、沉积物的有机碳含量之间未发现显著相关性，说明有机碳并非控制VMS在环境中归趋的唯一主导因素。

Riverine input flux of VMS

基于水体VMS浓度，研究估算出经由该河流系统输入水环境的VMS年通量约为1.29吨（平均0.65吨/年）。这一量化数据为评估VMS的区域环境负荷及其长距离迁移潜力提供了重要依据。

Ecological risk assessment

生态风险评价是本研究的核心环节。计算得到的各类VMS的风险商值（Hazard Quotient）均超过了安全阈值，表明VMS（尤其是D4和D5）对水生生物构成了显著的生态风险。这印证了国际上将VMS视为具有持久性、生物累积性和毒性（PBT）或高持久性高生物累积性（vPvB）物质的担忧，也凸显了对这类化学品加强环境监管的紧迫性。

综上所述，这项研究填补了印度水体环境中VMS污染数据的空白，首次详细描绘了VMS在印度河流中的污染水平、季节变化特征和空间分布模式。研究证实VMS在印度河流中普遍存在，其在水体与沉积物中的行为受到复杂环境因素影响，且当前浓度水平已对水生生态系统构成可察觉的生态风险。这些发现不仅为印度制定VMS相关环境标准和管理政策提供了至关重要的科学依据，也对全球范围内理解VMS在热带及亚热带河流系统中的环境行为与风险具有重要参考价值。随着全球硅酮市场的持续扩张，此类针对新兴污染物的基础环境研究将变得越来越重要。