科研进展

肖雨薇、赵时真等-ES&T:挥发性甲基硅氧烷(VMS)是城市大气中高挥发性持久性有机污染物的主导组分

发表日期:2026-01-08

近日,先进环境装备与污染防治技术全国重点实验室张干研究员团队,联合加纳、孟加拉国、马来西亚等多国科研人员,对亚洲、非洲的6个典型城市大气中的高挥发性持久性有机污染物(Highly Volatile Persistent Organic Pollutants,HV-POPs)进行了系统的探查,获得了对大气中HV-POPs的污染水平、来源差异与健康风险的新认识。相关成果于2026年1月2日在线发表于Environmental Science & Technology。

HV-POPs中,既包括已列入《斯德哥尔摩公约》的六氯丁二烯(HCBD)、六氯苯(HCB)等“传统”污染物,也涵盖尚未被纳入公约管控的挥发性甲基硅氧烷(VMS)、氯化硝基苯(CNBs)等具有POPs属性的毒害有机物,具有潜在的致癌性和神经毒性。相对于半挥发性的POPs,HV-POPs主要赋存于气相中,故更易通过呼吸进入人体。长期以来,主要受采样技术限制,关于城市大气中的HV-POPs污染特征的报道十分缺乏,其环境与健康风险一直受到低估。

针对上述问题,先进环境装备与污染防治技术全国重点实验室博士生肖雨薇、副研究员赵时真等,联合“21世纪海上丝绸之路”沿线国家的科学家,在中国广州、马来西亚吉隆坡、孟加拉国达卡、巴基斯坦伊斯兰堡和加纳阿克拉、肯尼亚内罗毕等六个亚洲和非洲的典型城市,开展了大气中HV-POPs监测和评估研究。团队采用大流量采样器,以XAD树脂-PUF海绵为吸附剂,采集了包含HV-POPs的大气样品,对样品中的52种HV-POPs化合物进行了定量分析,获得了HV-POPs组成、分布与来源的信息,并通过应用不同国家的人群暴露参数,评估了HV-POPs的潜在健康风险。

研究结果表明,HV-POPs 在大气中以气相为主,占比超过96%,其组成和大气浓度呈现出显著的区域差异(图1)。在气相中,HV-POPs的总中位浓度依次为:广州(351 ng/m3)>吉隆坡(167 ng/ m3)>阿克拉(82.4 ng/ m3)>达卡(73.3 ng/ m3)>内罗毕(44.9 ng/ m3)>伊斯兰堡(33.5 ng/ m3)。在广州站点的多类大气POPs横向对比分析中,HV-POPs的浓度显著高于其他POPs(图2),占总POPs浓度的50%,其重要性不言而喻。

团队发现,挥发性甲基硅氧烷(VMS)是大气中HV-POPs的主导组分,其浓度占HV-POPs总浓度的84 ± 18%,较其他污染物高2-5个数量级。不同城市VMS的组成和来源具有显著差异(图3),其中,广州以D4为优势同系物(占比70%),这主要与本地密集的有机硅工业和化妆品生产密切相关;而吉隆坡、达卡等其他城市则以D5为主导,表明个人护理产品使用是主要排放源。此外,广州市大气中已列入《斯德哥尔摩公约》的HCBD浓度(中位数:3540 pg/m3)远高于其它城市(达30-40倍),凸显大湾区石化企业密集分布的潜在环境影响。

该研究是中国科学院广州地球化学研究所主导的“21世纪海上丝绸之路”空气毒害物观测与研究计划(MORATOXA)的内容之一。为“海丝”沿线低纬度带发展中国家城市提供了首批基于主动大气采样的高质量POPs观测数据,是相关国家制定化学品管控策略、开展《斯德哥尔摩公约》履约行动的重要科学依据。据悉,MORATOXA是即将于2026年开始实施的联合国环境署/全球环境基金(UNEP/GEF)全球化学品监测计划(Global Chemical Monitoring Programme,GCMP)的全球伙伴计划之一。

1. (A)所有样品中HV-POPs的组成及气态浓度(pg/m3);(B)亚洲及非洲六个采样点中∑7VMS、∑23HHCs、HCBD、∑17CNBs和∑4HCHs的空间分布。

2. (A)广州同一采样点气相中各类污染物浓度(ng/m3)的比较。污染物包括:201种多氯联苯(PCBs)、75种多氯萘(PCNs)、27种有机氯农药(OCPs)、8种多溴联苯醚(PBDEs)、6种新型溴化阻燃剂(NBFRs)、11种有机磷阻燃剂(OPFRs)、16种多环芳烃(PAHs)、短链氯化石蜡(SCCPs)、中链氯化石蜡(MCCPs)以及52种HV-POPs。

3. (A)六个采样点大气中∑7VMS的浓度(ng/m3);(B)六个采样点大气中∑7VMS的组成。

肖雨薇为该论文的第一作者,赵时真和张干为共同通讯作者,主要合作者包括中国科学院广州地球化学研究所李军研究员、加纳CSIR水资源研究所Kwadwo Ansong Asante博士、孟加拉国达卡大学Ahsan Habib教授、马来西亚马来亚大学Chui Wei Bong博士、巴基斯坦伊斯兰堡COMSATS大学Jabir Hussain Syed博士、肯尼亚内罗毕大学Simion Bartilol博士、联合国环境署化学品管理高级顾问Roland Weber博士以及英国兰卡斯特大学Kevin Jones教授等。该研究受到国家自然科学基金重点项目和面上项目(42030715和42473070)、“一带一路”国际科学组织联盟(ANSO)联合研究合作专项项目(ANSO-CR-KP-2021-05)、广东省基础与应用基础研究重大项目(2023B0303000007)、广东省杰出青年项目(2023B1515020067)和中国科学院青年创新促进会(2022359)等资助。

论文信息:Yuwei Xiao(肖雨薇), Shizhen Zhao(赵时真), Weiru Wang(王惟儒), Kwadwo Ansong Asante, Ahsan Habib, Chui Wei Bong, Jabir Hussain Syed, Simion Bartilol, Roland Weber, Kevin C. Jones, Jun Li(李军), Moses Njeru, and Gan Zhang(张干). Environmental Science & Technology. 2026. ASAP

原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c16890



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