PET塑料光降解产物在海洋沉积物中的累积机制及环境风险评估

为解决PET塑料在海洋环境中的光降解机制及产物生态风险问题，研究人员通过模拟海洋条件结合UPLC-HRMS技术，鉴定出17种极性降解产物，证实其年释放量达1-5.5吨并在韩国港口沉积物中检出。该研究揭示了传统GC-MS方法易忽略的水溶性降解产物的环境累积风险，为塑料污染治理提供新视角。

　　

随着全球每年超7000万吨聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的生产，仅有10-28%被回收利用，大量废弃PET通过河流进入海洋环境。这种富含芳香环的塑料在紫外线作用下发生光降解，但以往研究多关注非极性挥发物，对水溶性降解产物的环境行为知之甚少。来自韩国庆北国立大学化学系的Eonjin Hwang团队在《Marine Pollution Bulletin》发表的研究，首次系统揭示了PET光降解产生的极性化合物在海洋环境中的归趋。

研究采用加速光老化实验模拟韩国海域年均267.27 MJ/m²的紫外辐射，结合超高效液相色谱-高分辨质谱(UPLC-HRMS)非靶向筛查技术，并创新性地通过三重四极杆质谱(UPLC-TQ-MS)对沉积物样本进行靶向验证。

在"3.1 光降解产物的鉴定"部分，研究通过13天连续UV照射(248 W/m²)人工海水中的PET样品，对比暗对照组发现68个特征峰，最终鉴定出17种化合物，包括4-(甲氧基羰基)苯甲酸等5种通过标准品确认的产物。这些化合物主要源于PET主链的酯键断裂和芳香环氧化，形成含羧基和羟基的极性衍生物。

"3.2 定量分析与全球释放估算"显示，每克PET可产生8.75×10^-7至5.705×10^-6克降解产物。据此推算全球海洋每年可能累积0.84-5.477吨这类物质。值得注意的是，塑料添加剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的检出量达1.615 mg/L，其年释放预估达1.55吨。

在"3.3 沉积物靶向分析"中，研究团队从韩国江口港10个站点采集沉积物，所有站点均检出至少2种目标化合物，其中2号和7号站点同时检出全部5种标志物。这种共现模式强有力地证明了PET降解产物在真实环境中的累积。

通过"3.4 计算机毒性评估"，研究预测8种降解产物具有生态风险，其中对苯二甲酸和DBP属于慢性2级毒性(LC₅₀≤10 mg/L)。特别是DBP作为内分泌干扰物，在沉积物中的存在可能通过食物链放大生态风险。

该研究的创新性在于突破了传统GC-MS对挥发性产物的局限，首次系统揭示了PET光降解产生的极性化合物谱系。研究不仅量化了这些物质的环境释放通量，更通过实地验证证实了其在沉积物中的持久性。尽管存在未考察深层沉积物、未涉及共聚物降解等局限，但为评估塑料全生命周期环境影响提供了关键数据支撑。建议未来研究应结合体内实验验证QSAR预测结果，并探索这些极性产物在海洋食物网中的迁移转化规律。