《Ecotoxicology and Environmental Safety》：Toxicological effects of building surface runoff on three aquatic species from different trophic levels
编辑推荐：
本研究针对建筑外表材料对雨水径流污染及水生生态影响机制不清的问题，通过分析七类常见建筑材料的径流水质并结合藻类、水蚤和鱼胚胎的毒理学实验，揭示了铜、锌等金属及塑化剂DINP等污染物对水生生物的急性/慢性毒性差异。结果表明铜板径流对三种生物均产生≥80%的急性毒性效应，PVC和沥青卷材则引发大型溞生殖抑制。该成果为绿色建筑材料筛选和城市雨水管理提供了毒性减排的科学依据。
随着城市化进程加速，建筑外表材料释放的污染物通过雨水径流进入水体，已成为威胁水生生态系统健康的重要隐患。尽管金属屋面对重金属的释放机制已有部分研究，但不同建筑材料对水生生物的毒性效应差异及其机制尚不明确。同时，欧盟《地表水优先物质指令》将铜、锌等列为优先管控物质，而塑料、沥青类材料释放的塑化剂等有机污染物对水环境的长期影响亦亟待评估。
为系统评估建筑径流的生态风险，来自吕勒奥理工大学的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表论文，通过化学分析与多物种毒理学测试相结合，揭示了七类常见建筑材料径流对藻类、甲壳类和鱼类的毒性效应。研究首次综合比较了金属（铜、锌、镀锌钢、不锈钢）与非金属（PVC、沥青卷材）材料径流的急性与慢性毒性，为源头控制建筑污染提供了关键数据。
研究采用事件平均浓度法采集三次降雨事件中七类材料的径流样本，通过电感耦合等离子体质谱(ICP-SFMS)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)分别分析金属与有机污染物浓度。毒理学实验依据国际标准化组织(ISO)方法，分别以伪蹄形藻(P. subcapitata)72小时生长抑制试验、大型溞(D. magna)48小时急性移动抑制试验和斑马鱼(D. rerio)胚胎48小时死亡率试验评估急性毒性，并对无急性毒性的样本开展大型溞21天繁殖慢性毒性测试。
3.1 水质特征
铜板(CUS)径流中铜浓度最高达2900?μg/L，锌板(ZNS)和镀锌钢(GAL)径流锌浓度分别为5400?μg/L和3400?μg/L。两类PVC材料(PVA、PVB)释放的邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)浓度达31–200?μg/L，沥青卷材(BIF)和PVC材料均检出4-壬基酚(NPs)。不锈钢(STS)作为对照材料，污染物浓度显著低于其他材料。
3.2 急性毒性限值测试
铜板径流对三种生物均产生最强急性毒性（藻类生长抑制≥89%，斑马鱼胚胎死亡率80–100%，大型溞 immobilisation 100%）。锌板和镀锌钢径流对藻类和大型溞也呈现高毒性，但对斑马鱼胚胎影响较弱。PVC和沥青材料径流的毒性因降雨事件差异较大，部分样本甚至刺激藻类生长。
3.3 大型溞移动抑制全浓度序列测试
按瑞典环保署毒性分级标准，铜板径流对大型溞的EC50值均<20%（属高毒性），锌板和镀锌钢径流为20–70%（中度毒性）。最低无效稀释度(LID)显示，铜板径流需稀释至<3.1%方可消除对大型溞的急性毒性。
3.4 大型溞慢性毒性
对无急性毒性的PVC和沥青卷材径流（事件2）进行慢性实验，发现PVA和PVB样本显著降低大型溞后代数量（p<0.05），表明DINP等塑化剂可能通过内分泌干扰作用影响甲壳类繁殖。
3.5 环境效应分析
研究通过对比NORMAN数据库的预测无效应浓度(PNEC)，指出铜、锌及DINP的环境浓度远超安全阈值。例如铜的PNEC（1?μg/L）仅为铜板径流实际浓度的千分之一。同时强调，低硬度软水可能加剧金属生物有效性，而生物过滤等处理措施可显著降低径流毒性。
该研究首次系统揭示了建筑材料径流对多营养级水生生物的差异化毒性机制，明确了金属材料以急性毒性为主、塑化材料以慢性生殖毒性为主的污染特征。成果不仅为建筑行业绿色材料选型提供科学依据，还可整合入城市雨水水质模型，通过量化稀释效应预测生态风险。未来需进一步开展稀释径流的慢性毒性测试，以精准评估实际水环境中的长期生态效应。
