爱尔兰沉积物与污水处理厂生物固体中拟除虫菊酯的分布特征及生态风险评价

为解决爱尔兰水体环境中拟除虫菊酯（Pyrethroids）污染现状不明的问题，研究人员首次系统调查了8种拟除虫菊酯在沉积物和污水处理厂生物固体（WWTP-derived biosolids）中的赋存特征。通过分析120个沉积物和21个生物固体样本，发现氯氟氰菊酯（Cyfluthrin）、氯菊酯（Permethrin）和氯氰菊酯（Cypermethrin）为主要污染物，风险商数（RQSed）评估显示其生态风险达中高水平。研究为爱尔兰拟除虫菊酯管控提供了关键基线数据，并揭示了非农用来源（如生物杀灭剂）的潜在贡献。

　　

拟除虫菊酯作为全球广泛使用的合成杀虫剂，因其高效性和低哺乳动物毒性被广泛应用于农业、水产养殖和家居环境。然而，这类高疏水性化合物（log K_ow 5-7）易在水体沉积物中富集，通过生物放大效应威胁水生食物链。尽管爱尔兰拟除虫菊酯农业用量（2022年仅1.8吨）显著低于欧洲其他国家，但其在环境中的分布特征和生态风险长期缺乏系统研究。更值得关注的是，污水处理厂生物固体（biosolids）作为农田肥料的主要来源（爱尔兰98%生物固体用于农用），可能成为拟除虫菊酯进入陆地食物链的潜在途径。

为填补这一空白，来自University of Birmingham等机构的研究团队在《Science of The Total Environment》发表了首份爱尔兰全境拟除虫菊酯污染调查报告。研究整合了2018-2023年间采集的120个沉积物样本（包括河流和河口）及7个污水处理厂的21个生物固体样本，采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分析了8种拟除虫菊酯（包括4种爱尔兰注册品种和4种非注册品种）的赋存特征。通过风险商数（Risk Quotient, RQ_Sed）模型评估生态风险，并结合流量衰减指数（FARL）、年均降雨量（SAAR）等环境参数解析污染驱动因素。

3.1 浓度分布特征
沉积物中检出率最高的为氯菊酯（97.5%）、氯氟氰菊酯（95.1%）和氯氰菊酯（93.8%），其中氯氰菊酯作为爱尔兰注册使用品种浓度最高（中位数2.51-8.45 ng/g dw）。值得注意的是，未注册的氯氟氰菊酯在沉积物和生物固体中分别占比25.7%-31.4%和57.2%，其来源需进一步溯源。生物固体中Σ₈-拟除虫菊酯平均浓度高达1795 ng/g dw，是沉积物的60倍，凸显污水处理厂作为污染汇的作用。

3.5 生态风险评价
基于预测无效应浓度（PNEC_Sed）的风险评估显示：氯菊酯、氯氟氰菊酯和氯氰菊酯在90%以上沉积物样本中呈现高风险（RQ_Sed>1）；而欧盟已撤销登记的双丙威虫酯（Bifenthrin）因PNEC_Sed值异常高（105,078 ng/g）始终显示低风险，但研究者质疑其生态毒性数据可靠性。过渡水域2018-2022年数据显示，2021年Σ₈-拟除虫菊酯浓度显著下降（p=0.042），提示监管措施可能初见成效。

3.9 污染驱动因素
流量衰减指数（FARL）与氯氰菊酯浓度正相关（r=0.274），表明湖泊/水库对水流的缓冲作用会促进污染物沉积。相反，年均降雨量（SAAR）与氯氰菊酯负相关（r=-0.333），强降雨可能冲刷沉积物。人口规模与λ-氯氟氰菊酯（r=0.266）、氯氟氰菊酯（r=0.277）的显著关联，揭示了城市化对特定拟除虫菊酯污染的贡献。

这项研究首次绘制了爱尔兰拟除虫菊酯污染的"全景图"，其创新性体现在三方面：一是揭示了非农用拟除虫菊酯（如生物杀灭剂用途的氯菊酯）的广泛存在；二是发现污水处理厂生物固体与沉积物的污染物组成差异（如生物固体中氯氟氰菊酯占比57.2%），提示环境转化过程的重要性；三是建立了流量衰减、降雨等本土化环境参数与污染特征的关联模型。研究者建议将氯氟氰菊酯纳入优先监控清单，并加强对生物固体农用带来的长期暴露风险评估。这些发现不仅为爱尔兰环境管理提供科学依据，也为全球拟除虫菊酯的归趋研究提供了重要案例。