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刘超研究组在消毒过程中轮胎源污染物细胞毒性研究方面取得进展
刘超研究组在消毒过程中轮胎源污染物的转化机制与细胞毒性研究方面取得进展，相关成果以“Unveiling the mammalian cell cytotoxicity of tyre-impacted water in disinfection”为题，在线发表于Nature Water （DOI：10.1038/s44221-025-00469-w）。气候变化导致极端降水（雨、雪）事件频发，在城市化、工业化等因素共同影响下，大量人工化学品随径流进入水体，威胁水质安全。在径流污染物中，轮胎源污染物由于高生态毒性、普遍检出性而受到广泛关注。除轮胎磨损颗粒外，人工草坪、城市基础设施中广泛使用的轮胎回收材料也是水体中轮胎源污染物的潜在来源。现有常规水处理工艺对轮胎源污染物的去除效果有限，在后续消毒过程中轮胎源污染物的细胞毒性及其驱动因子尚不明确。研究团队以中华仓鼠卵巢细胞毒性作为风险评估手段，发现氯胺、氯、臭氧消毒可分别使受轮胎颗粒影响水体的细胞毒性提高4.0、3.0和0.4倍，是文献中报道的消毒后地表水细胞毒性的3.1–6.0倍（图1）。通过高分辨质谱非靶向分析发现，苯并噻唑类、酚类、苯甲酮类、芳香胺类等轮胎添加剂及其转化产物与消毒剂具有较高的反应活性，受影响水体消毒后细胞毒性的提升与轮胎源污染物卤代（尤其是溴代、碘代）产物的生成相关。研究团队进一步通过靶向分析结合标准品验证探究了驱动轮胎源污染物细胞毒性变化的关键组分。虽然苯并噻唑酮、二苯胍、N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基对苯二胺（6PPD）、6PPD-醌等33种典型轮胎源污染物对受轮胎颗粒影响水体有机碳的贡献小于5%，但其在消毒工艺中的转化对水体细胞毒性的贡献达25–36%。通过二级质谱对产物结构进行解析，识别了卤代苯并噻唑酮、卤代苯甲酮、卤代二苯胍、卤代6PPD-醌等多种潜在高毒性产物（图2）。图1 受轮胎颗粒影响水体消毒前后的中华仓鼠卵巢细胞毒性图2 依据高分辨质谱分析推测的典型轮胎源污染物在消毒过程中的转化机制依据报道的水环境中轮胎颗粒浓度进行估算，轮胎源污染物影响下消毒后径流的细胞毒性最高可达消毒后地表水6倍。对于高度城市化、径流量占地表水资源量比例高的地区，需评估轮胎源污染物对水质安全的影响。研究结果揭示了轮胎源污染物在消毒过程中的转化所引起的潜在水质风险，为气候变化、城市化背景下的水质风险识别提供参考。该论文第一作者为刘航助理研究员，通讯作者为刘超研究员。该研究得到了国家自然科学基金基础科学中心项目、面上项目和青年基金项目等支持。论文链接：https://www.nature.com/articles/s44221-025-00469-w环境水质学重点实验室2025年8月1日
2025-07-31
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环境水质学重点实验室俞文正研究组NC：利用纳米网捕效应的铁混凝法有效去除纳米塑料
环境水质学重点实验室俞文正研究组在混凝水处理工艺方面取得重要进展，相关成果以“Nanonet trapping for effective removal of nanoplastics by iron coagulation”为题，发表于Nature Communications期刊。自19世纪50年代以来，塑料制品因其独特的属性在全球广泛使用。其降解产生的纳米塑料（NPs）已成为一个重大污染问题并威胁人类健康。开发高效去除NPs的水处理技术势在必行。然而传统混凝工艺去除NPs效果并不理想。因此，亟需新方法来提高混凝去除NPs的效率。本研究中，作者摒弃了传统通过改变混凝剂类型来提升NPs去除的思路，选择通过调控絮体的纳米晶体结构来克服传统混凝的局限性。使用过碳酸钠和Fe(II)混凝剂来实现原位氧化混凝，使絮体中的氢氧化铁纳米颗粒经电子转移机制变为高效去除NPs的柔性纤铁矿纳米网。实验结果表明原位氧化混凝工艺显著提高了混凝速率与NP去除效率。该方法兼具Fe(II)的电荷中和能力和Fe(III)的快速沉淀优势，形成结构稳定、可再生的絮体，且对天然有机物、水动力扰动和pH变化表现出更强适应性，展现出良好的环境应用潜力。图1：不同混凝条件下絮凝物的生长和NP的去除效果结构表征说明传统Fe(III)混凝剂只能形成细小的水铁矿颗粒并简单附着在NP单体表面，而Fe(II)混凝剂形成的片状纳米纤铁矿则包裹NP单体，实现完全的表面改性。适量的SPC氧化剂能够在加速Fe（II）混凝的同时保留这种结构，进一步强化了纳米网捕效应。图2：絮凝物中捕获的NP单体的形态分子动力学结果说明与传统Fe(III)混凝形成的水铁矿结构相比，该方法形成的纤铁矿纳米网表面与NPs的结合力更强，能够在更近的距离产生势垒，且被氧化的NP分子能够与其表面的第一壳层配位形成更稳定的构型。图3：粒子、NOM和NP之间相互作用的分子动力学模拟本研究提出了一种通过改变絮体纳米结构来优化混凝的思路。通过电子转移机制生成的柔性纤铁矿纳米网被用来包裹NP单体实现高效去除。原位氧化则加速水解，实现纳米结构从非柔性到柔性的转变，并改变了NPs的表面基团来提高混凝性能。利用矿物形成机制来控制絮凝物中纳米颗粒的形貌，为混凝处理新兴污染物提供了一种有效方法。这一概念为混凝的未来发展提供了一个有希望的方向，对环境修复和新兴污染物的全球管理具有重要意义。该论文的第一作者为硕博生杨并乾，通讯作者为俞文正研究员和美国莱斯大学Menachem Elimelech教授。合作作者包括博士毕业生田隆、博士生周鹏，英国曼彻斯特大学助理教授Peyman Babakhani博士，英国伦敦大学学院John Gregory教授，英国帝国理工学院Nigel Graham教授。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-60974-0环境水质学重点实验室2025年7月19日<!--!doctype-->
2025-07-19
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苏泳娴等在Nature Ecology & Evolution发文揭示景观格局通过生物物理效应调控森林恢复力的重要机制
中国科学院生态环境研究中心区域与城市生态安全全国重点实验室周伟奇课题组在森林景观格局的生态影响方面取得重要进展。研究结果以“Pervasive but biome-dependent relationship between fragmentation and resilience in forests”为题在线发表于Nature Ecology & Evolution期刊。21世纪以来，森林破碎化作为全球土地覆盖变化的核心特征，已成为生态学研究的重要前沿。这一过程对生态系统恢复力产生双重效应：破碎化既可能通过边缘效应加剧环境胁迫敏感性，导致生态恢复力衰减，也可能因景观异质性缓解物种间对光温水资源的竞争，从而提升系统恢复潜力。这种矛盾的机制使得破碎化对全球森林恢复力的净效应亟待系统解析。为厘清这一科学问题，研究团队基于多源卫星遥感数据，首次在全球范围内揭示了森林破碎化对生态系统恢复力的影响格局及机制。研究结果表明，全球约77%的破碎化森林中，破碎化指数与恢复力存在显著的统计学关联（P < 0.05），但其影响方向与强度在不同生物群落间差异显著。这种分异主要受生物物理过程的调控：在热带和温带森林生态系统中，破碎化通过加剧局地增温与大气干旱化，导致恢复力下降；而在北方森林中，破碎化反而会有利于增加大气湿度和优化光照资源，从而增强生态系统的恢复能力。研究不仅揭示了景观格局调控生态系统功能的普适规律，更重要的是提出了一个关键见解：全球森林恢复力评估必须纳入破碎化的空间异质性特征，这或将成为气候变化下增强全球森林韧性的重要突破口。研究由中国科学院生态环境研究中心牵头，联合中山大学、欧洲委员会联合研究中心、中国科学院地理科学与资源研究所、法国气候与环境科学实验室等多家单位科研人员共同完成。中国科学院生态环境研究中心苏泳娴研究员为论文第一兼通讯作者，中国科学院生态环境研究中心周伟奇研究员、张超群博士后和中国科学院地理科学与资源研究所吴朝阳研究员为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金杰青项目、面上项目、国家重点研发计划以及广东省科技计划项目等项目支持。论文全文链接：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02776-7区域与城市生态安全全国重点实验室2025年7月8日
2025-07-08
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傅伯杰院士参与国际研究团队提出人与自然共同繁荣的新全球指数
中国科学院生态环境研究中心区域与城市生态安全全国重点实验室傅伯杰院士参与的由联合国开发计划署组织、美国马里兰大学巴尔的摩分校Erle Ellis教授领衔的国际团队，于6月25日在国际重要刊物《Nature》上发表题为《面向地球未来的愿景式方法》（An Aspirational Approach to Planetary Futures）论文，提出了一个衡量人与自然共同繁荣程度的全球框架。几十年来，人类发展模式通过关注人们实现其所珍视生活的能力（更长寿、更健康的生活，获取知识，并享有体面的生活水平）激励了全球进步。然而，像国内生产总值（GDP）和人类发展指数（HDI）等当前衡量标准，都没有考虑我们如何与地球上其他生命相处。如果不将“面向所有生命的发展”纳入发展愿景，自然的衰退将持续下去，最终影响到我们人类自身。而对全球自然系统的评价仅从单纯的“阈值”避免对生态环境破坏，未能从积极的方面考虑人与自然共同繁荣。研究提出了一个崭新的全球性指标，“自然关系指数”（Nature Relationship Index，NRI），用于衡量一个国家或区域人与自然关系的质量，从而与人类发展指数互补。其目的是追踪和评估各国在改善人类与自然关系方面的进展。该指数包括：（1）拥有繁荣且可亲近的自然环境、（2）负责任地利用和呵护自然以及（3）保护自然的法规及效应等3大核心维度及可衡量的进展目标（见图1）。NRI预计将于2026年《人类发展报告》中正式发布，其长期目标是像HDI一样定期在国家层面更新，以实现从对地球生态系统崩溃的被动反应到主动建设，实现向人类与地球生态系统共同繁荣的未来转型。NRI评估框架的发表标志着全球发展评估的转折点，呼吁从单纯避免生态环境破坏，转向建设积极的人与自然关系。研究团队呼吁各国政府、社区与个人将这一愿景融入政策与日常决策中，采取切实可行的行动，为全人类与地球共建更美好的未来。美国马里兰大学巴尔的摩分校Erle Ellis教授为论文第一和通讯作者，傅伯杰院士为合作作者。该研究得到了国家自然科学基金国际合作与交流重点项目“可持续发展科学理论与耦合方法研究”（W2412141）等项目的资助。文章链接：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09080-1图1 自然关系指数概念框架区域与城市生态安全全国重点实验室2025年6月26日<!--!doctype-->
2025-06-26
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环境化学与环境毒理全国重点实验室刘思金团队在《Advanced Science》发文揭示铁缺乏损害树突状细胞发育并降低宿主抗感染能力的新机制
环境化学与环境毒理全国重点实验室刘思金研究员团队在铁元素代谢失衡影响宿主抗流感病毒感染机制研究方面取得重要进展，相关成果以 “Iron Deficiency Impairs Dendritic Cell Development and Function, Compromising Host Anti-Infection Capacity”为题，在线发表于Advanced Science（DOI: 10.1002/advs.202408348）。铁元素缺乏作为全球重大公共卫生问题，其成因不仅与膳食营养失衡相关，更与环境污染物暴露密切关联。研究团队既往研究显示：重金属（如铅、镉等）、有机污染物（如多环芳烃等）可通过干扰肠道的铁吸收功能、肝脏的铁调素表达以及抑制血红素合成酶活性等途径，导致机体功能性铁缺乏，增加了呼吸系统感染性疾病的发生风险。目前尚不清楚，铁元素缺乏影响机体抗病毒免疫防御功能的分子机制。研究团队通过构建铁缺乏及流感病毒感染的模型小鼠，结合流式细胞术、单细胞测序及免疫共培养等技术，系统解析铁缺乏对免疫细胞发育及功能的影响。研究发现：铁缺乏小鼠肺部树突状细胞（DC）数量显著减少。在感染流感病毒后，肺原位以及炎症招募DCs的提呈抗原、促进病毒特异性T细胞增殖的能力降低，导致病毒清除能力降低，加剧小鼠肺部损伤。机制研究表明，骨髓单核细胞树突状细胞祖细胞（MDPs）对铁元素缺乏较为敏感。由于可利用铁元素的减少，导致MDP 迁移、增殖能力下降，伴随抗原摄取基因和免疫信号基因下调，而凋亡相关通路上调，进而导致MDP向共同树突状细胞前体细胞（CDP）及DC分化受阻，损害多器官 DCs 数量与功能。这一研究不仅明确了树突状细胞在铁缺乏相关免疫缺陷中的关键地位，还系统阐明了铁元素缺乏导致骨髓中树突状细胞发育异常、降低其抗病毒潜能的新机制，为深入研究环境污染导致铁代谢异常并扰动机体抗病毒能力的分子机制提供了思路。该论文的第一作者为博士研究生任泉仲，通讯作者为马娟研究员。该研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院先导专项B、国家重点研发计划、中科院青促会等项目的支持。论文链接：Iron Deficiency Impairs Dendritic Cell Development and Function, Compromising Host Anti‐Infection Capacity - Ren - 2025 - Advanced Science - Wiley Online Library环境化学与环境毒理全国重点实验室2025年6月5日
2025-06-05
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秦占芬研究组在新污染物的雄性生殖毒性研究方面取得新进展
环境化学与环境毒理全国重点实验室秦占芬研究组在新污染物的雄性生殖毒性研究方面取得新进展，相关成果以“Screening and evaluation of male reproductive effects of isothiazolinones at human-relevant levels in mammals: direct impairments and increased susceptibility to subsequent spermatogenic stress”为题在线发表于Environmental Science & Technology (2025; DOI：10.1021/acs.est.5c00652)。杀菌剂异噻唑啉酮（ITs）作为一类生产和生活中广泛使用的杀菌剂，存在多种人体直接暴露途径。然而，除必要的登记资料外，目前有关其健康毒性尤其是生殖毒性的认识尚不清楚。鉴于ITs的亲电特性以及通过与亲核基团（如DNA、巯基）作用的杀菌机制，推测该类污染物具有多个分子靶点和多种毒性效应。研究团队首先利用体外培养的睾丸支持细胞TM4和生殖细胞GC1筛查了7种典型ITs的细胞毒性，发现几乎所有测试物都有明显的细胞毒性，其中辛基异噻唑啉酮（OIT）的毒性最强；结合体外培养的精子暴露实验，证实DNA和含巯基的谷胱甘肽是OIT的分子靶点，氧化损伤是低剂量OIT毒性的机制之一。进一步动物研究发现，小鼠在孕10.5天（GD 10.5）至出生后10天（PND 10）这一关键发育期的OIT暴露，明显延迟睾丸发育；暴露延长至性成熟PND 56，导致雄鼠精子缺陷，伴随着睾丸组织学结构的异常。以上不良效应即便在人体相关剂量50 μg/kg/d暴露下也显著发生。在此基础上，该研究利用之前建立的白消安诱导生精压力模型，揭示了在生精压力下OIT暴露可增加睾丸对生精压力的易感性，表现出睾丸萎缩严重、精子畸性增加等更严重的雄性生殖损伤。综上研究结果，该研究首次揭示了人体相关剂量下杀菌剂OIT的雄性生殖毒性，提示该污染物尤其在某些污染物复合作用下的雄性生殖风险需要关注。结合研究组前期利用白消安诱导的生精压力模型揭示四溴双酚A增加雄性生殖毒性易感性的研究（Environ Int, 2023），该工作进一步支持白消安诱导生精压力模型可作为一种理想的概念化模型，用于敏感地识别污染物在压力条件下的雄性生殖危害。此外，结合研究组在衰老小鼠中开展的四溴双酚A-双(2,3-二溴-2-甲基丙基醚)生殖毒性研究（Environ Sci Technol, 2024），生精压力易感性的研究进一步明确了从易感性增加的角度研究污染物生殖危害的新思路。 以上研究工作得到了中国科学院先导专项B和国家自然科学基金的资助。相关论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c00652https://doi.org/10.1021/acs.est.3c10560https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107683环境化学与环境毒理全国重点实验室2025年6月4日
2025-06-04
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欧阳志云研究组在森林伐后碳循环与碳储量研究方面取得新进展
城市与区域生态安全全国重点实验室欧阳志云研究组在森林伐后碳循环与碳储量研究方面取得新进展，相关研究成果以“Carbon Balance of China-Made Wood Products Assessed Using a Trade-Linked Approach”为题在线发表在《Environmental Science & Technology》上。林业的碳汇功能不仅存在于森林生态系统中，在经过森林采伐后，一部分生物量以木材的形式进入社会经济系统，在森林伐后阶段的“原材料供应—木质林产品生产—终端消费—废弃处理”整个生命周期中形成碳循环过程并累积碳储和碳汇。自1990年前后，森林伐后阶段的碳循环和碳储量进入学术界视野；2006年起，森林伐后碳循环和碳储量的4种核算方法基本奠定并被IPCC纳入《国家温室气体排放清单指南》。此后学术界和IPCC关于方法的选择和争议持续存在，其核心瓶颈在于，森林伐后生命周期过程由于国家间贸易流的存在，在全球范围内追踪碳循环和碳储过程极为复杂。而既有IPCC方法仅能满足国内自用木质林产品全生命周期内的碳循环和碳储量评估，在日益增长的全球贸易和不断强化的全球供应链的基本现实面前，IPCC方法在评估完整的森林伐后碳循环和碳储量、推动全球林业碳汇共同提升方面显得捉襟见肘。针对上述问题，研究团队创新性地提出了一种新的方法——贸易链法（Trade-Linked Approach），可以立足中间木质林产品生产国有效追溯前端原材料贸易流，并通过改进的投入产出模型追溯全球供应链后端的木质林产品终端消费和废弃处理过程。本研究以我国为案例，系统分析了我国1990-2020年森林伐后碳循环过程和碳储碳汇数量。研究发现，我国1990-2020年森林伐后阶段消耗原材料折合二氧化碳64.07亿吨，其中海外供应22%；生产木质林产品折合二氧化碳52.89亿吨，其中海外消费了13%；形成碳储量折合二氧化碳43.75亿吨，其中海外贡献了13%；2016-2020年形成碳汇量折合二氧化碳2.94亿吨/年，其中海外贡献了15%。图. 基于贸易链法的我国1990-2020年森林伐后碳循环过程和碳储量研究团队发现，尽管我国森林伐后阶段的碳储量仅相当于前端森林碳汇的约4%，但其碳汇能力却高达同期森林碳汇的35%，显示出森林伐后阶段在林业增汇方面的重要能力和巨大价值；2016-2020年流向海外的碳汇量达到了0.43亿吨/年，几乎与同期全球森林碳汇交易规模相当。同时，2016-2020年间，我国森林伐后阶段每年涉贸易的原材料和木质产品碳流动量分别达到了0.89和0.45亿吨，如若按照2020年森林碳汇的价格，价值合计高达7.5亿美元，其中仅发展中国家出口原材料所转移的碳价值就相当于当年全球用于REDD+项目经费的42%。研究团队据此提出的基于贸易链法的碳交易方案，能够有效地调动各国力量推动全球林业碳汇提升。本研究由中国科学院生态环境研究中心牵头，联合加拿大安大略林业研究所、悉尼大学、西班牙加泰罗尼亚林业科学与技术研究中心、葡萄牙阿威罗大学、同济大学、北京大学、南开大学、中国农业大学、南京林业大学等多家单位共同完成。中国科学院生态环境研究中心助理研究员张小标为论文第一作者，欧阳志云研究员和南京林业大学杨红强教授为通讯作者。本研究工作得到了国家自然科学基金、国家社会科学基金、中国科学院生态环境研究中心碳达峰碳中和生态环境技术专项等多项研究项目资助。论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c09208区域与城市生态安全全国重点实验室2025年5月26日
2025-05-26
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贺泓院士课题组发现V2O5-WO3/TiO2催化剂NH3-SCR反应中WO3助剂作用新机制
中国科学院生态环境研究中心贺泓院士团队在V2O5-WO3/TiO2催化剂氨选择性催化还原（NH3-SCR）反应机理研究方面取得新进展，相关研究成果以“Unexpected redox role of WO3 in V2O5-WO3/TiO2 catalysts for selective reduction of NO by forming V-W dinuclear sites”为题，发表在Angewandte Chemie International Edition（2025,e202501957）期刊上。催化剂通常由主催化剂、助催化剂和载体组成，助催化剂本身几乎没有活性，但与主催化剂共同作用，可显著提高催化剂的活性、选择性和稳定性等性能。V2O5-WO3/TiO2（V-W/TiO2）催化剂是一种典型的三元催化剂，自20世纪70年代以来广泛应用于NH3-SCR去除氮氧化物（NOx）中。现有研究普遍认为，WO3助剂主要通过增强V基催化剂的表面酸性和调控V2O5结构提高催化剂活性，而NH3-SCR反应的氧化还原循环都发生在V2O5物种上，WO3助剂不直接参与氧化还原过程。图1. （a）催化剂的H2-TPR。（b）V-W/TiO2和W/TiO2结构中W的PDOS。（c）0.5V-2.5W/TiO2催化剂在不同气氛下的拉曼结果。（d-f）0.5V-2.5W/TiO2催化剂在He、NH3和NH3+NO+O2气氛下的EXAFS小波变换图。（1和N1分别表示W与第一配位层中O原子间的平均原子间距和W-O配位数）。研究团队通过球差电镜、原位X射线谱吸收精细结构（XAFS）、原位拉曼（Raman）光谱等实验结合第一性原理计算发现，V-W/TiO2催化剂表面原子级分散且与V形成V-W双核位点的W=O物种表现出很高的氧化还原活性，可直接参与对NH3的摘氢活化过程，在SCR反应中发挥氧化还原作用。具体反应过程为：W位点对吸附态的NH3摘氢活化生成W-OH基团，活化后的NH3（即-NH2）与NO反应生成NH2NO，在此过程中，W=O转化为W-OH，导致W-O原子间距的增大。随后，生成的相邻V-OH和W-OH基团之间可通过H转移反应，复原W=O基团。这项研究深化了对助催化剂作用机理的理解，同时为高效钒基催化剂的设计与开发提供了新的理论依据和研究思路。图2. V-W/TiO2催化剂中WO3助剂在NH3-SCR反应中的氧化还原作用机理。中国科学院生态环境研究中心何广智研究员和贺泓院士为论文通讯作者，生态环境研究中心博士研究生李卓灿为论文第一作者。该研究工作得到了国家重点研发计划（2023YFC3707303）、国家自然科学基金（22276202，22188102）和中国科学院青年创新促进会优秀会员项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202501957大气环境与污染控制实验室2025年5月23日
2025-05-23
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李英明等在北极生态系统中有机磷酸酯的生物积累行为研究方面取得新进展
2025年4月，重点实验室张庆华研究组李英明等人在北极陆地与海洋生态系统中有机磷酸酯（OPEs）的生物富集与营养级传递研究方面取得新进展，相关研究成果以“Bioaccumulation and Trophic Transfer of Organophosphate Esters (OPEs) in Arctic Terrestrial and Benthic Marine Ecosystems”为题发表于Environmental Science & Technology (DOI: 10.1021/acs.est.4c13957)。OPEs作为传统卤代阻燃剂的重要替代品，近年来在全球范围内的生产和使用量呈现快速增长趋势。OPEs极易通过挥发、浸出等途径释放到环境中，并可能通过生物富集和放大效应对生态系统和人类健康构成潜在威胁。现有研究表明，OPEs具有长距离迁移特性，能够通过大气环流和海洋洋流等途径迁移至偏远地区。北极地区的人类活动和污染物的工业排放极少，为研究全球性污染物的环境迁移转化行为提供了理想场所。然而，目前关于OPEs在北极生态系统中的环境赋存特征与生物积累规律的认识仍存在显著不足，对其在极地环境中的迁移转化行为缺乏系统性评估。本研究对北极斯瓦尔巴地区土壤、植物、海洋沉积物与生物中的10种OPEs进行了检测分析。北极环境中OPEs的含量与其他地区相比仍处于较低水平，其中单体TEP、TCIPP、TCEP和TBOEP在多个介质中普遍占据优势。陆地环境中，OPEs的生物富集因子（BCF）计算结果远大于1，表明存在明显的生物富集行为。底栖海洋食物网中，∑10OPEs的营养级放大因子（TMF）为0.5，且大多数单体的TMF值均小于1，呈现显著的营养级稀释趋势。对数辛醇-水分配系数（log KOW）与logBCF、logTMF之间的相关性分析结果表明，中等亲脂性的OPEs单体具有较高的生物积累潜力。本研究首次对北极偏远地区生态系统中OPEs的生物富集规律和营养级传递行为进行了全面解析，为深入理解新污染物在全球尺度下的环境归趋和生态风险提供了重要的科学依据。论文第一作者为博士生董程，通讯作者为李英明研究员。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院先导专项B等项目的支持。环境化学与环境毒理重点实验室 2025年5月8日<!--!doctype-->
2025-05-08
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经典论文解读：源自车轮胎橡胶的化学物质可毒化河溪，导致鱼类急性死亡
“向经典看齐”是生态环境研究中心主任朱永官院士发起，由生态环境研究中心青年学术委员会委员解读经典论文的系列活动。本活动旨在鼓励青年科研人员勇于挑战高难度的科学问题，抢占科技制高点，向本领域顶尖的科学家看齐，力争取得原创性、颠覆性成果，传承经典、砥砺前行。经典论文解读：源自车轮胎橡胶的化学物质可毒化河溪，导致鱼类急性死亡解读人：陆达伟研究背景在美国西北太平洋沿岸，每年迁徙回城的成年银大马哈鱼（Coho salmon）在进入城市溪流产卵过程中频繁发生非感染性急性死亡事件，在部分城市化程度高的流域，该现象导致多达40–90% 的鱼群在产卵前死亡，严重威胁该物种的自然繁殖与保护工作。值得注意的是，如果碰巧赶上暴雨，在几小时内就会有大量银大马哈鱼死于非命。这让当地政府非常奇怪，把这件事情归因于“城市径流死亡综合症”（URMS），认为可能与城市水体被污染有关。但是究竟是哪种污染物具备如此剧烈的环境毒性仍是谜团。研究目标与方法该研究锁定水体旁城市道路中的汽车轮胎，利用效应导向分析（EDA）、液相色谱-高分辨质谱（LC-HRMS）及核磁共振（NMR）等先进分析手段，锁定并验证了致死物质的结构与来源。研究对象为轮胎磨损颗粒渗滤液中可溶性组分，通过多轮色谱分离与生物实验（以幼年银鲑为模型），追踪其中的“毒性活性”成分。图1. 轮胎滤液色谱分离方案核心发现确定主要毒物：6PPD-醌（6PPD-quinone）。轮胎中广泛使用的抗氧化剂6PPD，在与大气臭氧反应后生成6PPD-醌这一全新结构的氧化产物；图2. 6PPD-醌的鉴别及其形成过程。(A) 6PPD-醌的液相色谱图；(B) 6PPD-醌的质谱图；(C) 6PPD-醌的形成过程。该产物对幼年银鲑具有极高急性毒性，致死浓度仅约为95 ng/L；实验中，暴露银鲑在4–6小时内死亡率高达100%，且行为表现与野外监测一致（如表面呼吸、失衡游动）。图3. 6PPD-醌化合物的剂量效应关系曲线。存在广泛的环境暴露：回顾性采样显示，在西雅图、旧金山、洛杉矶等美西主要城市雨水径流及溪流中普遍检出6PPD-醌，浓度多接近或超过致死阈值；尽管城市物理栖息地修复投入巨大，鱼类仍因“隐形化学污染”而无法恢复种群数量。图4. 路面径流和城市水样中6PPD-醌的浓度。研究意义与影响这项研究首次揭示了轮胎橡胶添加剂在环境中转化后所造成的严重环境毒性，为长期困扰科研界和管理部门的城市径流致死现象提供了明确答案：生态环境意义：建立了化学转化产物-急性毒性之间的“因果链条”，强调需评估商用化学品转化过程的生态安全性；污染源识别：指出轮胎微粒是环境中6PPD-醌的主要来源，尤其在雨天通过城市地表径流进入水体；监管与替代化学品：建议开发“绿色替代抗氧化剂”，并对人工草坪、城市基础设施的轮胎回收材料使用进行风险评估；方法学创新：展示了通过多维色谱-高分辨质谱-结构验证的联合策略在“未知污染物识别”中的高效性与前瞻性。该工作发表著名期刊Science，得到多伦多大学环境化学家Miriam Diamond教授等多位知名专家的高度评价，被引用601次（Web of Science）。作者简介：第一作者田振宇（Zhenyu Tian）博士，美国华盛顿大学塔科马分校城市水中心。值得一提的是，田振宇博士也是中心校友，毕业于中心环境化学与环境毒理全国重点实验室。通讯作者为美国华盛顿大学塔科马分校城市水中心环境化学家Edward P. Kolodziej教授。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abd6951
2025-05-06
