实验测定地表水半衰期对易生物降解物质暴露模型准确性的影响

推荐：本研究针对易生物降解物质地表水半衰期数据稀缺且监管默认值保守的问题，通过测定12种表面活性剂和叔胺的半衰期，发现实验值（<24小时）显著低于默认值（120-360小时）。结合AIST-SHANEL模型验证，证实实验值可提升暴露评估准确性，为高阶风险评估提供关键参数。

　　

化学物质的环境影响日益受到全球关注，尤其是易生物降解物质在环境中的归趋和暴露风险。当前，地表水半衰期作为关键参数，其数据稀缺且监管机构（如日本CSCL和欧盟REACH）通常采用保守默认值（120小时和360小时），可能导致暴露浓度的高估。这一问题在风险评估中尤为突出，亟需实验数据验证默认值的合理性并优化模型预测。

为解决这一问题，Kao Corporation（花王株式会社）的研究团队开展了一项系统性研究，通过测定12种易生物降解表面活性剂和叔胺的地表水半衰期，评估其对暴露模型AIST-SHANEL的影响。研究发现，实验测定的半衰期普遍低于24小时，显著短于默认值。模型分析表明，半衰期超过60小时时，生物降解对浓度预测的影响有限，而低于24小时的半衰期可显著降低暴露估计值。研究还通过环境监测数据验证了实验值的准确性，相关成果发表在《Chemosphere》上。

研究采用的关键技术包括：1）基于OECD TG 309的河流衰减实验，测定不同初始浓度（1-100 μg/L）下物质的降解动力学；2）液相色谱-串联质谱（LC/MS/MS）定量分析；3）AIST-SHANEL模型模拟109条日本一级河流的化学物质浓度分布；4）统计比较实验值与默认值对模型预测的改进效果。

研究结果
3.1 降解动力学特征
所有测试物质均呈现浓度依赖性降解，其中9种物质的半衰期低于24小时。C₈-C₁₆ BAC和C₁₀ DASS因结构特性（如苯环空间位阻）表现出反常的浓度-降解关系。

3.2 分子结构影响
烷基链长度和可水解基团显著影响降解速率。例如，C₁₂ ATMAC半衰期（12.4小时）短于C₁₈ ATMAC（120小时），而C₈ BAC因“距离效应”降解缓慢。

3.3 模型敏感性分析
半衰期低于24小时时，AIST-SHANEL模型的95百分位浓度预测值下降32%-71%，而半衰期超过60小时则影响微弱（降幅<30%）。

3.4 环境验证
对比监测数据，实验半衰期（C₁₂ AO: 7.88小时；C₁₆-C₁₈ TEAQ: 13.9小时）较默认值（120小时）显著提升预测准确性（p<0.05）。

结论与意义
该研究首次系统证实易生物降解物质的地表水半衰期实验值可有效优化暴露模型，避免默认值的保守偏差。研究提出：1）短半衰期（<24小时）物质需优先采用实验数据；2）分子设计应兼顾烷基链长度和可水解基团以增强降解性；3）为东南亚等污水处理薄弱地区的风险评估提供方法论参考。这一成果为化学物质的高阶风险评估和可持续分子设计提供了科学依据。