城市环境中多卤代咔唑(PHCZs)的大气归趋与沉降：基于多介质迁移与生态风险评估的研究

本研究针对具有二噁英类毒性的新兴污染物多卤代咔唑(PHCZs)，首次系统考察了其在多伦多冬季大气中的相分配规律、沉降特征及对城市水体的输入通量。研究发现3-氯咔唑(3-CCZ)和3,6-二氯咔唑(36-CCZ)在气相(0.020-0.030 pg/m3)和颗粒相(0.029-0.086 pg/m3)的差异分布受温度调控，降水事件使城市径流中PHCZs通量提升3倍，为评估工业城市中PHCZs的环境行为提供了关键数据。

　　

在工业化进程中，一类被称为多卤代咔唑(Polyhalogenated carbazoles, PHCZs)的化学物质正悄然成为新的环境威胁。这类含氮杂环化合物不仅具有类似二噁英的毒性机制，能通过激活芳香烃受体(AhR)引发内分泌干扰和发育毒性，更令人担忧的是它们已在大湖沉积物中累积超过3300吨。尽管在水生环境中的分布已有报道，但这些"隐形杀手"如何通过大气迁移、最终进入食物链的过程仍是未解之谜。作为加拿大最大工业城市的多伦多，其密集的交通网络和毗邻安大略湖的地理位置，使其成为研究PHCZs城市循环的理想"天然实验室"。

来自加拿大环境与气候变化部等机构的研究团队在《Environmental Pollution》发表的最新研究中，首次揭示了PHCZs在大气多介质环境中的迁移规律。研究团队在2024年冬季采用中流量空气采样器收集气相(XAD-2吸附)和颗粒相(玻璃纤维滤膜)，结合自动降水采样器和城市径流采样，通过气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)对11种PHCZs进行定量，并运用HYSPLIT模型解析污染物来源。研究特别关注温度对相分配的影响，以及降雪/降雨事件对污染物迁移的差异化作用。

在大气相分配特征方面，研究显示3-CCZ和36-CCZ是主要检出同系物，其中36-CCZ更倾向于分布在颗粒相(占比63±29%)，其气-粒分配系数(log₁₀ K_PA)达5.48±0.67。温度升高会显著促进36-CCZ向气相迁移，其空气-表面交换表观焓变(ΔH_AS-app)为71±26 kJ/mol。通过反向轨迹分析发现，来自北美工业区的气团携带更高浓度的PHCZs，印证了工业排放是重要来源。

在环境风险评估部分，研究计算出大气PHCZs的二噁英毒性当量(TEQ)仅为0.013±0.007 fg/m³，远低于加拿大空气质量标准，成人每日估计摄入量(EDI)仅1.64×10^-4 fg TEQ/kg/day，表明经呼吸暴露风险可忽略。但沉降通量分析显示，36-CCZ的大气干湿沉降通量(89±60 pg/m²/day)显著高于3-CCZ，且降水贡献了96±3.5%的36-CCZ总沉降量。温度降低会增强3-CCZ的降水清除效率，其实测清除比(10^5.7±0.3)与理论预测相符。

最引人注目的是降水事件对污染物迁移的放大效应。研究发现降雨能使城市径流中PHCZs通量骤增3倍，其中汉伯河的36-CCZ日排放量达892 mg/day，是大气直接沉降量的16倍。通过质量平衡计算，大气沉降对安大略湖沉积物中36-CCZ的贡献率达13%，显著高于3-CCZ(仅0.4%)，这种差异源于两者理化性质的差异——36-CCZ更高的辛醇-空气分配系数(log K_OA=10.2)和更长的半衰期(31.2小时)使其更易通过颗粒相迁移。

这项研究首次绘制了PHCZs从大气到水体的完整迁移路径图，揭示了温度与降水对污染物环境行为的调控机制。其价值不仅在于发现工业城市中36-CCZ的大气输送是湖泊污染的重要来源，更创新性地量化了不同气象条件下污染物迁移通量。研究结果为制定针对性的污染物管控策略提供了科学依据——鉴于36-CCZ更易通过大气颗粒物远程传输，需优先控制其工业排放源；而城市暴雨管理系统的优化则可有效阻断PHCZs向水生态系统的输入。这些发现对全球工业城市新兴污染物的综合治理具有重要启示意义。