调水重塑杀菌剂的多介质归宿并加剧蓄水湖中的杀菌剂风险

《Water Research》:Water diversion reshapes the multimedia fate of fungicides and intensifies fungicide risks in impounded lakes

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月17日 来源:Water Research 12.8

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   •调水重塑了杀菌剂去向并增加了围蓄湖的风险。•调水加剧了农业来源(64%)、城市混合来源(26%)的输入和颗粒再分配(10%)。•沉积物是杀菌剂的主要汇,而悬浮颗粒物构成了最高的生态风险。•调水期间湖泊净化效率提高。•多菌灵是南水北调东线沿线最大围蓄湖的主要风险驱动因素。引言

  
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    调水重塑了杀菌剂去向并增加了围蓄湖的风险。
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    调水加剧了农业来源(64%)、城市混合来源(26%)的输入和颗粒再分配(10%)。
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    沉积物是杀菌剂的主要汇,而悬浮颗粒物构成了最高的生态风险。
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    调水期间湖泊净化效率提高。
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    多菌灵是南水北调东线沿线最大围蓄湖的主要风险驱动因素。

引言

杀菌剂在农业中预防和控制真菌病害方面发挥着关键作用(Wan et al., 2025)。全球范围内,农业杀菌剂总使用量从2014年的4.9 × 105吨增加到2023年的7.8 × 105吨,增幅约58%(FAO, 2025)。然而,只有部分施用的杀菌剂被有效用于作物保护,其余部分可能沉积在农业土壤中(Tagele, Gachomo, 2024)。进入土壤后,杀菌剂可能横向迁移至地表水或垂直淋溶进入地下水(Ji et al., 2025b)。由于其广谱生物活性,杀菌剂可能对非目标水生生物(包括甲壳类和鱼类)产生不利影响(Alexandre et al., 2025; Wang et al., 2023b)。此外,杀菌剂残留物可通过食物链传递,对哺乳动物的内分泌系统(Sharma et al., 2022)、免疫系统(Chen et al., 2025)和神经系统(Lini et al., 2024)造成潜在危害。因此,杀菌剂在水生生态系统中的发生及其生态风险日益受到关注。
杀菌剂在河流和湖泊中已被广泛检测到,其浓度超过急性或慢性生态阈值。例如,多菌灵(CAR),一种早期合成的苯并咪唑类内吸性杀菌剂,在黄浦江所有水样(Xu et al., 2020)、太湖流域(Wang et al., 2021)以及长江(Wang et al., 2023a)中均被检测到。其最高浓度分别达到607、853和502 ng/L,其中70%、67%和40%的采样点超过了对应的生态阈值。戊唑醇(TEB),全球使用最广泛的三唑类杀菌剂之一,在黄海和东海的均浓度为16.3 ng/L,最高浓度为110 ng/L(Wang et al., 2022)。此外,沉积物通过上覆水的积累成为杀菌剂的重要汇,因此不应忽视沉积物中杀菌剂的发生情况(Ji et al., 2025b)。Li(2024)报道,黄河河南段沉积物中多菌灵浓度为29.72至525.81 ng/g。Calvo et al.(2021)在西班牙阿尔布费拉自然公园的沉积物中检测到7种杀菌剂,最高浓度为739 ng/g dw。然而,这些研究主要关注水或沉积物中杀菌剂的发生及生态风险,而关于悬浮颗粒物(SPM)的相关研究仍然有限。作为水与沉积物之间的重要界面,SPM是杀菌剂的载体,并通过颗粒沉降和再悬浮影响其分配和交换(Niu et al., 2025)。因此,表征SPM中杀菌剂的发生情况并探讨它们在水、SPM和沉积物之间的多媒体分配和交换至关重要,从而为制定有效的污染控制策略提供科学依据。
这些多媒体过程通过颗粒输运、沉降和再悬浮受水文条件调控(Huynh et al., 2023)。此类效应在围蓄湖中可能尤为重要,因为水文调节会改变入流和出流、水力停留时间以及水位(Huynh et al., 2023; Peng et al., 2021)。洪泽湖是中国南水北调工程(SNWDP)东线沿线的最大围蓄湖(Zhang et al., 2024)。它接受来自农业集水区、入湖河流和城市区域的大量输入(Cao et al., 2024; Cheng et al., 2025)。其水文条件还会因调水运行而周期性变化。这种外源输入与受控水文的结合使洪泽湖成为研究调水条件下杀菌剂输运与留存的代表性系统(Wu, Tao, 2021)。然而,受控水文条件对源相关输入、介质间转移和长期留存的影响仍未得到充分表征。
基于此背景,本研究调查了洪泽湖在不同调水条件下杀菌剂的发生、生态风险、来源和多媒体去向。本研究的目标是:1)表征调水期和非调水期杀菌剂的时间空间变化和多媒体分布;2)评估其生态风险并量化潜在来源的贡献;3)利用多媒体逸度模型阐明其跨环境介质的输运、分配、留存和介质间交换。这些分析共同提供了基于过程的视角,区分了在受控水文条件下SPM的动态输运作用和沉积物的留存作用。研究结果有望推进对调水条件下杀菌剂行为的理解,并为围蓄湖系统中的污染控制和调水管理提供科学依据。

各章节摘要

研究区域与采样点

南水北调工程(SNWDP)是世界规模最大的跨流域调水工程。洪泽湖(33°06′–33°40′ N,118°10′–119°10′ E)是南水北调东线沿线的最大围蓄湖,也是中国第四大淡水湖(图1)。设计年调水量约为湖泊正常蓄水量的2.88倍。
洪泽湖位于暖温带季风区,夏季炎热潮湿,冬季干燥,年均

洪泽湖中杀菌剂的发生与组成

在洪泽湖的4次采样中,6种目标杀菌剂在水体、SPM和沉积物中均被广泛检测到(表S13和图2)。它们的浓度在不同采样次之间变化显著,而多菌灵在三种介质中通常占据杀菌剂组成的主导地位。
在水体中,6种杀菌剂在4次采样的所有采样点均被检测到,检出率为100%(图2)。多菌灵浓度最高,范围为123.97至1508.00 ng/L,其次是戊唑醇,为26.19–804.41 ng/L。

结论

本研究调查了调水条件下典型围蓄湖中杀菌剂的发生、生态风险、来源和多媒体去向。调水期水、悬浮颗粒物和沉积物中的杀菌剂浓度高于非调水期。多菌灵是三种介质中主要的生态风险驱动因素。杀菌剂浓度从入湖河流到湖泊再到出湖河流呈下降趋势,

未引用参考文献

Xie et al., 2016

CRediT作者贡献声明

Shu Ji:写作–原稿撰写、调查研究、数据整理。Haomiao Cheng:写作–审阅与编辑、监督指导、概念构思。Yun Ge:调查研究、形式分析。Anan Wang:调查研究、数据整理。Xing Yang:研究方法、调查研究。Miao Hou:形式分析、数据整理。Yu Chen:研究方法、形式分析。Jian Zhang:调查研究、数据整理。Tengyi Zhu:写作–审阅与编辑、监督指导。

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究受国家自然科学基金(批准号:52479076和42177365)、江苏省水利科技项目(批准号:2025030、2025031和2026030)、江苏省研究生科研创新计划项目(批准号:KYCX25_3957)资助。本研究还得到了江苏省青蓝工程、扬州大学青蓝工程以及扬州大学高层次人才支持计划的支持。
Shu Ji|Haomiao Cheng|Yun Ge|Anan Wang|Xing Yang|Miao Hou|Yu Chen|Jian Zhang|Tengyi Zhu
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