淡水微藻中6PPD-Q与6PPD代谢产物的阶梯式筛选与信号扣除技术解析及其生态风险研究

本研究针对轮胎添加剂6PPD及其有毒代谢物6PPD-Q在水生生态系统中的转化机制不明问题，通过LC-Q/TOF-MS阶梯式筛选与GC×GC-TOFMS信号扣除技术，首次在淡水微藻Raphidocelis subcapitata中鉴定出24种6PPD-Q和15种6PPD代谢产物，发现醌分解、磷酸化等新反应路径，揭示4种毒性增强的代谢物，为评估其生态风险提供关键数据。

　　

轮胎添加剂6PPD及其氧化产物6PPD-Q的广泛环境检出，尤其是6PPD-Q对鲑鱼的急性毒性（LC₅₀
95 ng/L），引发了全球对其生态风险的担忧。然而，这些化合物在淡水食物链基础生产者——藻类中的代谢路径和产物毒性仍属空白。厦门大学的研究团队选择淡水环境中丰度高的Raphidocelis subcapitata为模型，通过96小时暴露实验，结合液相色谱-四极杆飞行时间质谱（LC-Q/TOF-MS）的阶梯式筛查与全二维气相色谱-飞行时间质谱（GC×GC-TOFMS）的信号扣除技术，系统解析了6PPD和6PPD-Q的I相（如羟基化）和II相（如磷酸化、甲基化）代谢网络。

关键技术包括：1）LC-Q/TOF-MS的阶梯式筛查策略，通过反应路径预测逐级追踪代谢产物；2）GC×GC-TOFMS的全扫描电子轰击电离（EI）结合NIST谱库验证结构；3）生物累积与降解动力学实验（初始浓度20 μg·L^?1
，细胞密度1.2×10⁶
cells/mL）。

研究结果

1. 微藻对6PPD-Q和6PPD的摄取与降解：6PPD-Q在4天内被R. subcapitata显著降解60.88%（p<0.01），生物累积（2.71 μg/L）和生物吸附（2.04 μg/L）为主要途径；而6PPD因快速非生物降解（如光解）贡献有限。

2. 代谢产物鉴定：共发现39种代谢物，包括6PPD-Q的醌环裂解产物（如TP270）和6PPD的甲基化产物。LC-Q/TOF-MS主导结构解析，GC×GC-TOFMS则通过二维分离克服共洗脱干扰，如鉴定出6PPD-Q的首例磷酸化产物。

3. 毒性评估：多数代谢物呈现解毒趋势，但4种6PPD-Q代谢物（TP270/312/314/328）毒性等同或超过母体，提示次级污染风险。

结论与意义
该研究首次揭示藻类可通过多途径快速转化6PPD/6PPD-Q，但部分代谢产物的毒性放大效应（如TP270的LC₅₀
低于母体）可能威胁水生食物网。建立的阶梯式筛查-信号扣除联用技术为复杂环境代谢物鉴定提供了新范式，相关成果发表于《Journal of Hazardous Materials》，为轮胎添加剂的环境风险评估与管控提供了科学依据。