中国科大环境系One Earth：抗氧化剂的大气转化过程加剧大气有机磷酸酯污染——对全球管控政策的启示

近日，中国科学技术大学环境科学与工程系刘启帆、谢周清团队和山东大学刘润增、加拿大康考迪亚大学张先明、加拿大环境和气候变化部 Hayley Hung 和 Tom Harner 、多伦多大学 Jonathan Abbatt 和 Scott Mabury 、暨南大学曾力希、上海交通大学朱樱、内华达大学里诺分校李力、中国科学院化学所葛茂发团队合作，在《 One Earth 》上发表题为 “Oxidation of commercial antioxidants is driving increasing atmospheric abundance of organophosphate esters: Implication for global regulation” 的论文 。

当前，环境中的有机磷酸酯（ OPEs ）被认为只有一个来源，即来自化学品的直接排放。基于这一认识，现有国际管控政策旨在限制或禁止在消费产品中使用 OPEs 。本研究结合全球外场观测、实验研究和模式模拟，发现 OPEs 具有重要的间接来源：有机亚磷酸酯抗氧化剂（ OPAs ；一种在塑料中广泛使用的化学品）与大气 O ₃ 反应会生成 OPEs ， OPEs 的生成产率接近 100% 。由 OPAs 经大气氧化生成的新型 OPEs 在全球城市的室内和室外环境中广泛分布，在北极大气中的浓度自 1994 年起持续增长 20 余年，并且新型 OPEs 比传统 OPEs 具有更长的环境持久性和环境健康风险。研究表明，如不考虑 OPAs 大气转化过程对 OPEs 的贡献，现有管控政策可能难以有效控制 OPEs。

引言

OPEs 作为一类备受国际社会关注的新污染物，明确其环境来源具有重要意义 。

本研究从外场观测切入，抗氧化剂 TDtBPPi 的生产量远高于新型 OPE （ TDtBPP ），但是在包括我国广州、加拿大多伦多、南极和北极的大气颗粒物样品中均检测到高浓度的新型 OPE （ TDtBPP ），与此对照， TDtBPPi 抗氧化剂未被检测到或浓度较低，表明 TDtBPPi 可能会转化生成 TDtBPP 。为了验证由 OPAs 转化引发的污染是近期发生的还是长期性问题，我们对加拿大环境部在 1994-2018 年所采集的北极大气颗粒物样品进行分析，发现新型 OPE （ TDtBPP ）的浓度自 1994 年起持续增长 20 余年。为明确 OPAs 的转化机制，在实验室模拟 OPAs 与 O ₃ 发生的大气转化反应，发现 OPAs 会快速转化生成 OPEs ，且 OPEs 的产率接近 100% 。最后，基于模式模拟，发现新型 OPE （ TDtBPP ）比传统 OPEs 具有更长的环境持久性和环境健康风险。基于实验研究，发现 TDtBPP 在体外和大鼠体内的生物转化与传统 OPEs 具有明显区别， TDtBPP 的生物转化速率极慢，浓度相对稳定。

图文导读

图 3. OPAs 与 O ₃ 发生的大气转化过程。 A-C: TCEPi 、 TPHPi 和 TDtBPPi 及其转化产物（ TCEP 、 TPHP 和 TDtBPP ）的质量比在 O ₃ 暴露下随时间的变化趋势。 D ： 3 种 OPAs （ TCEPi 、 TPHPi 和 TDtBPPi ）与 O ₃ 反应的动力学参数，反应速率 TDtBPPi > TPHPi > TCEPi 。 E ： OPAs 与 O ₃ 的化学反应过程中，相应 OPEs （ TCEP 、 TPHP 和 TDtBPP ）的生成产率。 F ： OPAs+O ₃ 反应生成 OPEs 的化学反应机理。