黏土-有机复合体对有机磷酸酯（OPEs）的分子尺度滞留与聚集机制研究

本研究针对有机磷酸酯（OPEs）在环境中的滞留与迁移机制不明的问题，通过分子动力学（MD）模拟和密度泛函理论（DFT）计算，系统探究了OPEs与黏土-有机复合体的动态相互作用。研究发现，柔性（SRFA）和刚性（WFA）有机质通过氢键和疏水作用分别形成“多层”和“单层”结构，显著降低OPEs的生物有效性和迁移性，为环境风险评估提供了分子尺度依据。

　　

有机磷酸酯（OPEs）作为广泛使用的阻燃剂和增塑剂，因易从材料中释放而成为环境中的新兴污染物。其低水溶性和高logK_ow特性使其易在矿物颗粒上积累，但黏土-有机复合体（如kaolinite-NOMs）对OPEs的滞留机制尚不明确。这一问题直接关系到OPEs的环境归趋和生态风险。西北农林科技大学的研究团队通过多尺度模拟方法，首次揭示了OPEs与黏土-有机复合体的分子级相互作用机制。

研究采用分子动力学（MD）模拟和密度泛函理论（DFT）计算，结合两种典型天然有机质（NOMs）模型——柔性Suwannee River富里酸（SRFA）和刚性Wang富里酸（WFA），系统分析了OPEs（TBEP、TCEP、TCP）与kaolinite-有机复合体的动态结合过程。

NOMs在羟基表面的复合行为
MD模拟显示，SRFA通过Ca²⁺桥接和氢键形成松散多层结构，而刚性WFA则形成致密单层吸附。SRFA的折叠构象暴露出疏水位点，为OPEs聚集提供结合界面。

OPEs的聚集机制
DFT计算表明，OPEs的寡聚化主要依赖范德华力（vdW），辅以弱静电作用。SRFA-kaolinite复合体中，OPEs通过疏水作用形成核壳结构；而WFA因刚性无法重构，导致OPEs聚合物外附分散。

环境意义
研究证实OPEs-NOMs-kaolinite三元共聚体的形成可显著降低OPEs的迁移性和生物有效性。柔性NOMs通过动态构象变化增强污染物固定，而刚性NOMs则依赖表面吸附。该成果发表于《Applied Clay Science》，为预测OPEs环境行为及开发黏土基修复技术提供了理论支撑。

结论与展望
该工作首次从分子电子尺度阐明了黏土-有机复合体调控OPEs环境行为的机制：1）NOMs的刚性/柔性决定其与kaolinite的结合模式；2）OPEs聚集以疏水作用为主导；3）三元共聚体形成是降低OPEs环境风险的关键路径。未来需结合原位表征技术验证模拟结果，并拓展至其他矿物-污染物体系研究。