揭秘斯库尔基尔河 6PPDQ 污染:时空分布、风险评估与城市影响

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Emerging Contaminants 5.3

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  为探究 6PPDQ 在斯库尔基尔河的污染状况,研究人员分析其时空分布、环境风险及污染来源。结果显示,城市区域 6PPDQ 浓度更高,与交通量、人口密度等相关,10 月风险最高。该研究为防控河流污染提供依据。

  随着全球车辆交通和轮胎生产的快速增长,轮胎相关污染物对生态系统的影响日益严重。其中,N-(1,3 - 二甲基丁基)-N′- 苯基对苯二胺(6PPD)作为轮胎橡胶抗降解剂,在环境中会与臭氧反应生成 6PPD 醌(6PPDQ),这是一种对水生生物具有急性毒性的化合物。6PPDQ 已在多种环境基质甚至人体样本中被检测到,引发了人们对其潜在公共健康风险的担忧。然而,关于 6PPDQ 在美国东北部淡水系统中的分布、来源和风险的研究却相对较少,尤其是像斯库尔基尔河这样的重要水源地。为了填补这些知识空白,来自国外的研究人员开展了对斯库尔基尔河 6PPDQ 污染的研究。该研究成果发表在《Emerging Contaminants》上,对于深入了解 6PPDQ 污染状况、制定针对性的防控策略具有重要意义。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:一是采样技术,在 2024 年的 2 月、5 月、8 月和 10 月,从斯库尔基尔河的 16 个不同地点采集水样,涵盖上下游区域,且在采样过程中采取多种措施确保样本的代表性和稳定性;二是分析技术,依据美国环境保护署(EPA)1634 草案方法对水样进行处理和分析,包括固相萃取(SPE)、液相色谱 - 串联质谱(LC/MS/MS)分析等,以精确测定 6PPDQ 的浓度;三是风险评估方法,运用风险商值(RQ)法,将测量的环境浓度(MEC)与 EPA 设定的淡水筛选值对比,评估 6PPDQ 对环境的潜在风险。

6PPDQ 在斯库尔基尔河的分布


研究发现,6PPDQ 在所有采样月份均有检出,且浓度随时间变化呈现出季节性差异。2 月浓度范围为未检出至 1.59ng/L,5 月多数采样点浓度上升,8 月部分地点浓度略有下降,10 月所有采样点浓度大幅升高,最高达到 17.95ng/L。这表明径流、降水等环境因素在 6PPDQ 进入河流的过程中起到了重要作用。例如,2 月冬季由于冰雪积累导致径流减少,车辆排放和颗粒再悬浮降低,微生物活动缓慢,使得 6PPDQ 浓度较低;而 10 月可能由于累积效应、河流流量减少稀释能力下降、温度降低微生物降解减缓以及 pH 值变化等多种因素共同作用,导致浓度达到峰值。

统计分析


通过对年度平均日交通量(AADT)与 6PPDQ 浓度关系的分析,研究人员评估了多个回归模型。最终确定线性模型为最适宜模型,其 R2值为 0.419(p=0.001),证实 AADT 与 6PPDQ 浓度呈正相关。同时,通过多种分析方法表明,交通量和季节变化均对 6PPDQ 浓度有显著影响。不过,AADT 数据存在一定局限性,无法反映短期交通波动等情况,且存在未测量的混杂因素影响研究结果。

人口密度对 6PPDQ 浓度的影响


研究表明,人口密度与 6PPDQ 污染存在关联。下游人口密度高的地区,如草莓大厦、栗树桥和格雷渡口桥等地,6PPDQ 浓度较高;上游人口密度低的地区浓度较低。通过皮尔逊相关分析,得出两者呈中等到强的正相关(r=0.645,p=0.007),这意味着人口密集地区的雨水径流、车辆排放等因素会导致更高的污染水平。

轮胎相关产业 proximity 对 6PPDQ 浓度的影响


研究发现,轮胎相关产业与 6PPDQ 浓度之间存在联系。通过计算采样点与最近轮胎相关设施的欧几里得距离并进行分析,发现两者呈强负相关(r=-0.703,p=0.003),即靠近轮胎相关产业的采样点 6PPDQ 浓度更高。这是由于产业区的雨水径流、大气颗粒物沉降等会将轮胎相关污染物带入河流。

环境风险评估


运用风险商值(RQ)分析发现,6PPDQ 污染风险存在时空变化。2 月、5 月和 8 月,多数地点处于低风险和中等风险;10 月风险显著上升,部分地点达到高风险,多数地点为中等风险。下游靠近城市和工业区的地点风险水平持续较高,这表明季节性因素对 6PPDQ 风险趋势有重要影响。

研究结论表明,城市化在 6PPDQ 积累中起关键作用,AADT、人口密度和产业 proximity 均与 6PPDQ 浓度相关,季节性变化对污染水平有显著调节作用。10 月 6PPDQ 浓度最高,风险也相应增加。该研究为了解 6PPDQ 在城市河流系统中的命运和传输提供了重要依据,但研究存在一定局限性,如采样时间分辨率不足,无法完全捕捉污染物短期波动。未来研究应采用高频采样策略、实时交通监测,深入研究 6PPDQ 的环境持久性和毒性,并结合水文建模,为流域管理和污染缓解策略提供更精确的指导。

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