纳米级生物炭在改善土壤健康及降低多环芳烃污染风险方面优于传统生物炭

《Environmental Pollution and Management》：Nanoscale biochar outperforms conventional biochar in enhancing soil health and reducing risks from polycyclic aromatic hydrocarbon-contaminated soil

　　本研究针对车辆相关化合物(VRCs)在塔霍河水体中的污染现状，通过液相色谱-高分辨质谱(LC-HRMS)可疑筛查技术，系统分析了2020-2022年期间采集的89个地表水样本。研究发现26种VRCs检出频率超过20%，其中六甲氧甲基三聚氰胺(HMMM)衍生物、苯并三氮唑类(BTR/Me-BTR)和1,3-二苯胍(DPG)等污染物普遍存在，揭示了道路交通对水生生态系统的显著影响，为欧盟水框架指令下新兴污染物的监管提供了重要数据支持。

　　

在欧洲蜿蜒千里的塔霍河流域，看似清澈的河水下潜藏着来自现代交通体系的隐形威胁。随着汽车成为主要出行方式，车辆在运行过程中不仅排放温室气体，更持续释放出各类车辆相关化合物（Vehicle Related Compounds, VRCs）。这些源自轮胎磨损、刹车片摩擦、燃油泄漏的化学添加剂，通过地表径流进入水体，形成复杂的污染物混合物，对水生生态系统构成潜在威胁。

2020年，当科学家发现轮胎抗氧化剂6PPD的转化产物6PPD-Q导致银鲑大量死亡时，车辆排放物的环境风险才真正引起广泛关注。这种名为N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基-对苯二胺(6PPD)的化合物在臭氧作用下生成的醌类衍生物，展现出惊人的毒性，不仅对鲑鱼科鱼类致命，也对其他水生生物产生神经、肝脏和生殖毒性。然而，这只是冰山一角——车辆零部件中使用的上百种添加剂及其转化产物，在环境中的分布规律和生态风险仍存在大量认知空白。

针对这一迫切问题，Juan Escobar-Arnanz等研究人员开展了一项系统性调查，通过先进的可疑筛查技术，对西班牙塔霍河流域13个点位在2020-2022年间采集的89个地表水样本进行全面分析，旨在揭示VRCs在该重要欧洲水域的污染特征和分布规律。这项发表于《Environmental Pollution and Management》的研究，为理解交通污染对水生生态系统的影响提供了重要科学依据。

研究团队采用液相色谱-高分辨质谱(LC-HRMS)技术，建立了包含153种VRCs的可疑筛查方法。通过固相萃取前处理和水样分析，结合5级置信度的鉴定标准，确保检测结果的可靠性。研究还利用主成分分析等统计方法，探究污染物分布与人类活动强度的关联性。

化学特征分析结果显示，在塔霍河水体中共鉴定出46种VRCs，其中26种化合物的检出频率超过20%。轮胎相关添加剂占主导地位(40种)，包括硫化剂、防腐剂及其转化产物。尤为值得注意的是，六甲氧甲基三聚氰胺(HMMM)及其衍生物表现出极高的检出率(91%)，成为流域内最普遍的污染物。

主要污染物分布特征显示，1,3-二苯胍(DPG)、5-甲基-1H-苯并三氮唑(Me-BTR)、1H-苯并三氮唑(BTR)、三异丙醇胺(TIPA)和苯甲地那铵(DB)等化合物在超过60%的样本中被检出。其中，用作苦味剂的DB在汽车防冻液中的使用，以及苯并三氮唑类化合物作为金属腐蚀抑制剂的应用，都体现了VRCs来源的多样性。

抗氧化剂及其转化产物的检测发现了6PPD醌(6PPD-Q)和6PPD转化产物TP274的存在，后者检出率高达60%，表明轮胎添加剂在环境中的转化过程可能生成更具持久性的污染物。这一发现对评估轮胎磨损颗粒的环境行为具有重要意义。

交联剂类化合物的降解链研究揭示了HMMM在环境中经历逐步降解的过程，其衍生物HMPE、TMMM和d-HMMM等与母体化合物呈现强相关性(^r_s >0.95)，证实了它们在环境中的共同来源和转化路径。

空间分布特征分析表明，城市化程度与污染负荷呈正相关。马德里大都市区采样点(S3、S4)的污染物标准化峰面积和检出数量显著高于农业区点位。主成分分析进一步证实，DPG、HMMM衍生物等化合物可作为城市水体交通污染的标志物。

这项历时三年的流域尺度研究，首次系统揭示了塔霍河流域VRCs的污染特征，为欧盟水框架指令下新兴污染物的监管提供了关键数据。研究表明，可疑筛查策略能有效识别传统靶向分析易忽略的污染物，特别是那些在环境中发生转化的添加剂衍生物。研究结果不仅证实了道路交通对水生生态系统的持续影响，也为制定更精准的水质监测方案和污染控制策略提供了科学依据。随着欧盟将6PPD和6PPD-Q纳入第五版观察清单，此类广谱筛查方法在环境风险评估和化学品管理中的价值将日益凸显。