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图文摘要 Emerging Contaminants
成果简介 Emerging Contaminants
近日，河北大学王美副教授课题组在环境领域学术期刊Emerging Contaminants上发表了题为“Organophosphate ester contamination in long-term plasticulture soils: Co-occurrence of tri/di-OPEs, influence factors, source Attribution, and environmental risks”的研究论文。本研究应用超高效液相色谱/静电场轨道肼高分辨质谱的分析方法，开展了塑料大棚土壤样本中OPEs类化合物的污染特征、影响因素、来源解析和风险评估的基础工作。本研究的结果为全面了解塑料大棚土壤环境中OPEs类化合物的环境行为和污染控制提供理论基础和技术支撑。
全文速览 Emerging Contaminants
有机磷酸酯（Organophosphate esters, OPEs）是磷酸分子上的氢被取代而形成的磷酸衍生物，常作为阻燃剂和塑化剂被物理添加到各种材料当中，易于通过挥发、磨损、淋出等途径从材料的生产和使用过程中释放进入环境。
本研究聚焦于种植年限在6至32年的塑料大棚土壤，开展了有机磷酸三酯（tri-OPEs）和有机磷酸二酯（di-OPEs）的污染特征、影响因素及来源解析研究。土壤中三（氯乙基）磷酸酯（tris(chloroethyl) phosphate）是主要的tri-OPE，磷酸二丁酯（dibutyl phosphate）是含量最高的di-OPE。OPEs的污染水平随塑料地膜使用年限增加而升高，凸显了塑料地膜使用时长对OPEs累积的重要影响。此外，肥料类型也显著影响OPEs含量。施用复合肥的土壤中tri-OPEs浓度最高；而施用可溶性肥料的土壤中di-OPEs浓度最高。总有机碳含量、pH、总氮和总磷对OPEs含量影响较小。
根据正定矩阵因子分解（PMF）模型结果，OPEs的主要来源包括：（1）农药、食品包装材料及小型机械使用、（2）灌溉用水及再生水的使用、（3）农膜使用和（4）大气沉降与降解排放过程。本研究中磷酸三(氯乙基)酯在土壤样品中呈现出较高的风险水平，为深入理解农业土壤中OPEs污染的潜在风险提供了重要依据。
引言 Emerging Contaminants
有机磷酸酯（Organophosphate esters, OPEs）作为一类新型污染物，包含三酯（tri-OPEs）和二酯（di-OPEs），因其潜在的环境风险引起全球广泛关注。OPEs广泛用作增塑剂和阻燃剂，常见于纺织染料、家具、涂料、聚氯乙烯（PVC）塑料、电子产品及聚氨酯泡沫等材料中。Tri-OPEs在生产和使用过程中易于释放进入环境，并在生物体内代谢形成相应的二酯产物。已有研究表明，OPEs广泛存在于灰尘、大气、水体及沉积物等多种环境介质中，并表现出内分泌干扰效应以及神经毒性、生殖毒性、发育毒性和潜在致癌性。土壤作为各类化学物质的主要蓄积库，在OPEs的迁移与转化过程中发挥重要作用。与开放环境中OPEs污染研究相比，塑料大棚土壤的污染状况尚未得到充分关注。
本研究采集了代表性的塑料大棚土壤样品，开展了tri-OPEs和di-OPEs的共存污染特征、影响因素、来源解析和风险评估研究。研究结果将为深入理解塑料大棚土壤污染状况及OPEs污染的防控与治理提供基础数据。
图文导读 Emerging Contaminants
土壤样品中共检出8种tri-OPEs，其检出率为54.17%–100.00%。Σtri-OPEs含量范围为39.60–730.52 ng/g。依据取代基类型，tri-OPEs可划分为三大类。其中Cl-tri-OPEs浓度显著高于烷基-tri-OPEs和芳基-tri-OPEs，分别占总tri-OPEs的76.88%、14.31%与8.81%。主要归因于其难降解特性，导致其在土壤中持续累积。TCEP为主要单体，浓度为33.94–682.18 ng/g，占总tri-OPEs的58.64%，其水平较其余tri-OPEs高出一个数量级。
所有土壤样品中均检出BCEP、DnBP、DPhP及DEHP，检出率均超过95%。土壤中Σdi-OPEs的浓度范围为2.25–6.94 ng/g。S8中DEHP浓度显著高于其余样品，可能与该采样点邻近机械设备厂有关，局部排放源导致DEHP水平升高。非Cl-di-OPEs占总Σdi-OPEs的92.22%，为绝对优势组分。DnBP污染水平最高，贡献率达49.57%；其次为DEHP（28.80%）与DPhP（26.10%）。
影响OPEs浓度的因素
依据地膜使用年限将土壤样品划分为＜10年、11–20年与＞20年三组，以探讨塑料地膜使用年限对土壤OPEs赋存水平的影响。结果显示随地膜使用年限延长，tri-OPEs与di-OPEs的污染水平均呈升高趋势。施用高氮高钾肥、复合肥和水溶肥后，塑料大棚土壤中Σtri-OPEs的平均浓度分别为170.09 ng/g、205.32 ng/g与204.59 ng/g，表明施肥显著改变了tri-OPE的分布格局；对于di-OPEs，水溶肥处理的土壤中BCEP、DPhP、DnBP及BDCP的平均浓度均高于复合肥与高氮高钾肥。土壤OPEs浓度的升高是多种因素共同作用的结果。长期覆膜栽培导致的微塑料累积及其进一步分解，可持续释放OPEs，加剧大棚土壤污染；肥料组分与微塑料的相互作用亦可能影响微塑料的分解速率及OPEs的二次释放。上述结果凸显了科学施肥管理在控制土壤OPEs污染中的关键作用，需开展深入研究以阐明施肥对土壤OPEs环境归趋的影响机制。
OPEs的潜在来源
TCEP、EDP、TEHP及Σtri-OPEs之间呈显著正相关，说明其为主要tri-OPE污染物。BCEP与TCEP显著相关，DPhP与TPhP呈正相关，表明上述化合物具有相似的来源与释放行为。
总体来说，灌溉水与再生水对OPEs的贡献率为17.7%（因子1）；农药、食品包装、小型农机为48.4%（因子2）；农膜使用为17.4%（因子3）；大气沉降与母体降解为16.5 %（因子4）。基于以上源解析结果，需制定符合国情的土壤OPEs污染控制标准；规范地膜使用，妥善回收处置残膜；科学施用化肥与有机肥，完善肥料及农药中有害物质限量标准。
OPEs的风险评估
塑料大棚土壤中Σtri-OPEs的RQ值为0.10–2.13，均值为0.56。其中，TCEP在多数样品中呈中等至高风险水平；TEHP、EDP及TCIPP属中等风险水平；其余tri-OPEs生态风险较低。综上，塑料大棚土壤中的tri-OPEs，尤其是TCEP需予以关注。结果凸显了制定针对性风险管理策略的紧迫性。
小结 Emerging Contaminants
本研究系统评估了长期覆膜栽培土壤中的OPEs污染状况，明确了tri-OPEs与di-OPEs的污染特征、影响因素、潜在来源及生态风险。其中，TCEP为绝对优势单体。地膜使用年限与肥料类型是影响OPE浓度的关键因素。PMF模型解析出四大污染来源：灌溉水/再生水、农药-食品包装-小型农机、农膜使用以及大气沉降与母体降解。生态风险评估显示TCEP呈中度至高风险水平。研究强调需构建土壤OPE污染管控标准、规范农业塑料制品与肥料管理，并开展后续研究以防范这类新兴污染物对土壤生态系统的威胁。
文章信息 Emerging Contaminants
Organophosphate ester contamination in long-term plasticulture soils: Co-occurrence of tri/di-OPEs, influence factors, source Attribution, and environmental risksYangyang Liu, Yuting Ren, Huijie Dang, Mengfei Liu, Ke Hu, Ang Zhao, Wei Liu, Yuxia Yang, Chao Wei, Jianzhong Xu, Mei Wang
Emerg. Contam., Volume 11, 2025, 100487.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.emcon.2025.100487
期刊简介 Emerging Contaminants
Emerging Contaminants是世界领先的研究解决由新兴污染物引起的环境污染问题及其解决方案的期刊，该刊入选2020年中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。
Emerging Contaminants所有文章将经过严格的同行评审，一经收录将发表在月活用户超过1700万的ScienceDirect平台，供领域内的学者、及全球读者免费阅读、下载及引用。
目前，期刊已被ESCI、Scopus、DOAJ等数据库收录。
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