基于太湖流域有机磷酸酯的毒性效应，确定优先控制的有机磷酸酯种类及重点控制区域

《Water Research》：Identification of priority organophosphate esters and priority control areas based on toxic effects in the Taihu Basin, China

有机磷酯（OPEs）在太湖流域表面水中的分布及毒性效应研究显示，13种典型OPEs中7种（包括卤代和芳基类）具有DNA损伤作用，其中TCPIP毒性最强。西北湖区入口OPEs浓度最高（TCIPP达89.10 ng/L，TCEP达145.90 ng/L），且与遗传毒性显著相关，被判定为优先控制区域。采用毒性效应风险评估结合区域筛选方法，为太湖流域OPEs污染治理提供了科学依据。

　　在近年来的环境研究中，有机磷酸酯类化合物（Organophosphate Esters, OPEs）因其广泛的工业应用和潜在的生态风险而备受关注。OPEs是一类合成化学物质，被广泛用作阻燃剂、增塑剂和消泡剂。它们被大量应用于家具、塑料、电子产品、建筑材料和纺织品等产品中。随着全球对含溴阻燃剂（如多溴二苯醚）的限制逐步加强，OPEs逐渐成为其主要替代品，导致其生产和使用量迅速增长。然而，由于OPEs通常是通过物理混合方式添加到材料中，因此它们很容易通过磨损、溶解、渗出和挥发等途径进入环境，从而在地表水中广泛存在。这些化合物可能对生态系统和人类健康造成潜在危害，包括内分泌干扰、神经毒性、发育毒性、生殖毒性以及基因毒性等。

研究发现，许多OPEs具有潜在的生物累积和生物放大效应，尤其是在食物链中，这使得它们的环境影响更加复杂。以太湖流域为例，该区域作为中国重要的经济区，同时也是有机磷酸酯类阻燃剂的重要生产与使用地，其水体质量直接关系到周边居民的饮用水安全和生态环境的健康。太湖是中国第二大淡水湖，不仅在水资源供应方面具有重要意义，而且其生态系统的完整性对区域的可持续发展至关重要。近年来，太湖北部入口地区的OPEs污染问题尤为突出，浓度显著升高，引发了广泛关注。主要污染源来自电子制造和阻燃剂生产等工业活动，这些活动在区域内的分布和规模决定了OPEs污染的空间格局。

目前，OPEs的生态风险评估通常采用基于浓度的风险商数（Risk Quotient, RQ）方法。该方法通过比较实际环境浓度（Measured Environmental Concentration, MEC）与预测无效应浓度（Predicted No-Effect Concentration, PNEC）来评估其对生态系统的潜在危害。然而，这种方法存在一定的局限性，因为它主要依赖于急性死亡等传统毒性终点数据，而缺乏对代谢途径、DNA转录等更复杂生物学效应的研究。因此，基于浓度的风险评估无法全面反映OPEs对生态环境的真实影响，特别是其基因毒性和内分泌干扰风险。

为了解决这一问题，本研究对太湖流域的79个地表水采样点进行了系统调查，包括15个主要入湖河流的入口、王禹河和太湖浦河的河段以及新萌河流域的8条河流。通过对这些采样点的OPEs浓度进行测定，并结合体外毒性实验分析其具体毒性效应，研究团队试图识别出在太湖流域中具有优先控制价值的OPEs和污染区域。该研究采用了一种基于毒性效应的风险评估方法，即通过分析OPEs浓度与特定毒性效应之间的相关性，来确定哪些化合物对生态环境构成最大威胁，并据此划分出高风险污染区域。

在体外毒性测试中，研究团队对13种典型的OPEs进行了评估，结果表明其中7种化合物显著诱导基因突变。这些化合物包括三(2-氯异丙基)磷酸酯（TCIPP）、三苯基磷酸酯（TPHP）、三-对-甲基苯基磷酸酯（TMPP）、2-乙基己基二苯基磷酸酯（EHDPP）、三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯（TDCIPP）、三(2,3-二溴丙基)磷酸酯（TDBPP）和三(2-氯乙基)磷酸酯（TCEP）。值得注意的是，这些具有基因毒性的OPEs主要属于芳香族和卤代类化合物，而其他6种OPEs则未表现出明显的基因突变诱导效应，因此被暂时判定为无基因毒性。研究还发现，尽管OPEs在体外实验中未表现出显著的雌激素干扰效应，但在实际地表水样本中，其基因毒性和内分泌干扰效应仍然存在。这种现象表明，虽然单个OPEs可能不具备明显的雌激素干扰能力，但它们在水体中的混合效应可能导致更复杂的毒性风险。

为了进一步揭示OPEs在太湖流域的污染特征和毒性影响，研究团队对水样中的OPEs混合物进行了毒性分析。结果表明，OPEs的浓度与特定毒性效应之间存在显著的相关性。卤代OPEs在太湖北部入口地区的浓度最高，达到182.40 ng/L，其中TCIPP和TCEP为主要成分，分别达到89.10 ng/L和145.90 ng/L。相比之下，芳香族OPEs在太湖流域的检测频率和浓度均较低。此外，研究还发现，OPEs的基因毒性在不同采样点之间存在显著差异，其中TCIPP的基因毒性最强，其次是TCEP、TMPP、TPHP、TDCIPP、TDBPP和EHDPP。这一结果为确定优先控制的OPEs提供了科学依据，同时也揭示了不同区域污染程度的差异。

基于上述分析，研究团队提出了“优先物质识别与优先区域筛选”相结合的评估方法，旨在更全面地评估OPEs对生态环境的风险。该方法不仅能够识别出在太湖流域中对基因毒性和内分泌干扰具有最大贡献的OPEs，还能够确定哪些区域需要优先进行污染控制。具体而言，研究发现太湖北部入口地区是OPEs基因毒性风险最高的区域，因此被列为优先控制区域。此外，通过综合评估各采样点的生态风险和基因毒性风险，研究团队进一步明确了需要重点治理的污染区域。

在实际应用中，这种基于毒性效应的风险评估方法为OPEs污染治理提供了科学支持。传统基于浓度的风险评估方法虽然在一定程度上能够反映OPEs的环境暴露水平，但无法准确预测其对生态系统的长期影响。而通过结合体外毒性实验和现场采样分析，研究团队能够更精准地识别出那些对生态环境具有最大威胁的OPEs及其污染区域。这种方法不仅提高了风险评估的科学性和准确性，也为制定有效的污染防治措施提供了依据。

此外，本研究还强调了建立统一的毒性效应测试方法的重要性。由于OPEs在环境中的存在形式复杂，且其毒性效应可能涉及多种生物学途径，因此需要针对不同的毒性终点（如基因毒性和内分泌干扰）制定相应的检测方法。这种统一的测试方法能够确保不同区域和不同水体中的OPEs污染状况得到准确评估，从而为制定针对性的治理策略提供支持。同时，这种方法也为其他类似污染物的生态风险评估提供了参考。

在实际操作中，OPEs的污染治理需要从多个方面入手。首先，需要加强对OPEs生产与使用过程的监管，特别是对高风险化合物（如TCIPP和TCEP）的排放进行严格控制。其次，应加强对OPEs在水体中的迁移和转化过程的研究，以更好地预测其在环境中的行为。此外，还需要加强对OPEs污染对生态系统和人类健康影响的长期监测，以评估治理措施的有效性并及时调整策略。

总的来说，本研究通过对太湖流域OPEs污染的系统调查和毒性效应分析，揭示了OPEs在该区域的分布特征和潜在生态风险。研究结果表明，TCIPP是OPEs中基因毒性最强的化合物，而太湖北部入口地区则是OPEs污染最为严重的区域。基于这些发现，研究团队提出了一种“优先物质识别与优先区域筛选”相结合的评估方法，为OPEs污染治理提供了科学依据。这一方法不仅能够提高风险评估的准确性，还能够为制定有效的污染防治措施提供支持，从而在一定程度上减少OPEs对生态环境的危害。