降雨驱动下山区土壤壤中流有机污染物组成动态变化与毒性效应研究

为解决山区土壤壤中流(interflow)中有机污染物组成不明及生态风险评估缺失的问题，研究人员采用非靶向筛查(NTS)结合斑马鱼胚胎毒性测试(ZET)，揭示了降雨事件中四个水文阶段(初期、早、中、晚期)173种有机物的动态分布规律，发现芳香环/酸性基团化合物(如2,4-二甲苯胺)与胚胎毒性显著相关，为山地水源保护提供科学依据。

　　

山地生态系统是地球水资源的重要屏障，但近年来气候变化与人为污染加剧，使得降雨驱动的土壤壤中流(interflow)成为污染物迁移的“隐形高速公路”。这种沿土壤渗透界面侧向流动的水体，携带了大量未被识别的有机污染物，威胁下游水质。尽管前人研究聚焦于氮磷营养盐(NO₃^-–N、NH₄⁺–N)的迁移，但对复杂有机物及其复合毒性知之甚少。传统靶向检测受限于化合物库覆盖范围，难以捕捉环境中的“未知威胁”，而单纯化学分析也无法反映混合污染物的真实生态风险。

针对这一空白，来自重庆大学等机构的研究团队在《Environmental Pollution》发表论文，首次将非靶向筛查(Non-Targeted Screening, NTS)与斑马鱼胚胎毒性测试(Zebrafish Embryo Toxicity, ZET)联用，解析了中国西南丘陵区降雨事件中壤中流污染物的动态变化规律。研究发现，173种有机化合物呈现三类运输模式：反抛物线型(如脂肪胺)、抛物线型(如芳香酰胺)和单调型(如类固醇)，其中含芳香环或酸性基团的化合物(如2,4-二甲苯胺)是胚胎毒性的关键驱动因子。该研究为山地水环境保护提供了精准治理靶点。

关键技术方法
研究选取四川盐亭县三个典型站点(小麦-玉米轮作坡耕地S1/S2、果树种植地S3)，采集四个水文阶段的壤中流样本。通过超高效液相色谱-高分辨质谱(UPLC-HRMS)进行非靶向筛查，结合Schymanski五级分类体系确认化合物结构；同步采用斑马鱼胚胎暴露实验评估急性毒性，并利用Spearman相关性分析毒性效应与污染物组成的关联。

研究结果

Fate and Transport of Organic Micropollutants
通过NTS共检测29,822个化学特征，鉴定出173种化合物(Level 2置信度)。果树种植地化学多样性最高(146种)，显著高于小麦-玉米轮作地(83/62种)。按碳骨架分为脂肪族(32.4%)、芳香族(28.3%)、杂环(23.1%)和甾体(16.2%)四大类，其中芳香族化合物在中期流量阶段占比提升至41.7%，与毒性峰值阶段重合。

Discussion
降雨事件通过溶解-迁移-富集三阶段调控污染物动态：初期以高溶解度脂肪胺为主；中期疏水性芳香族化合物(如苯甲酰胺)通过胶体携带作用增加；晚期则因累积效应出现类固醇等持久性污染物。ZET结果显示，含芳香环或羧基的化合物与胚胎畸形率呈显著正相关(r>0.72)，揭示其作为风险标志物的潜力。

Conclusion
研究证实壤中流是山区有机污染物迁移的关键途径，其毒性受化合物结构(如芳香性)与水文过程共同调控。芳香族和杂环化合物因持久性及生物活性成为优先控制对象。该成果为建立基于NTS-ZET联用的山地水质预警体系奠定基础，呼吁针对农业集约化区域的土壤保护策略。

重要意义
该研究突破传统污染物筛查的局限性，首次揭示降雨-壤中流-毒性效应的级联关系。通过锁定2,4-二甲苯胺等高风险物质，为《斯德哥尔摩公约》新增持久性有机污染物(POPs)提供候选清单。方法论上，NTS-ZET整合模式为复杂环境混合物的风险评价树立新范式，尤其适用于监测设施匮乏的山区农村。