东莞理工学院唐少宇、华北电力大学牛军峰等JHM：有机磷酸酯TDCPP的电化学降解转化机制及生态效应研究

图文摘要

成果简介

近日，近日，东莞理工学院唐少宇副研究员团队和华北电力大学牛军峰教授合作在环境科学与生态学领域著名期刊 Journal of Hazardous Materials 上发表了题为“ Electrochemical degradation of aromatic organophosphate esters: Mechanisms, toxicity changes, and ecological risk assessment ”论文。本研究以三种芳香族有机磷酸酯（ AOPEs ），包括磷酸三苯酯（ TPHP ）、磷酸三甲苯酯（ TCP ）和 2- 乙基己基二苯基磷酸酯（ EHDPP ）作为目标污染物，综合评估电化学高级氧化技术（ EAOP ）对其的降解和解毒性能。结果表明， EAOP 对 AOPEs 具有较高的降解效率，其中 ·OH 被确定为降解 TPHP 的主要活性物种，而 ·OH 和 ·O ₂ ^- 共同参与了 TCP 和 EHDPP 的降解。 ECOSAR 毒性预测与大肠杆菌毒性试验表明 24 种降解产物（ DPs ）的毒性均低于 AOPEs 。此外， 10 min EAOP 降解溶液增加了湖泊沉积物微生物生态网络的规模和复杂性，提高了沉积物随机过程的贡献率。本研究结果为利用 EAOP 高效降解 AOPEs 的可行性和安全性提供了深入的视角近期 。

AOPEs 是广泛存在于环境中的毒害有机污染物，其对人体健康和生态环境造成潜在威胁。 EAOP 具有强氧化能力，是去除水中难降解污染物的有效手段。但在 EAOP 处理过程中，不可避免地会产生 DPs 。据报道，环境中存在高浓度的 AOPEs 的 DPs ，如有机磷酸二酯和羟基化 OPEs （ di-OPEs ； OH-OPEs ）等。然而，大多数研究都集中于母体化学物质的降解性能上，而忽略了 DPs 的毒理学效应。因此，了解 EAOP 中产生的 DPs 的降解路径及其毒理学影响至关重要。

湖泊沉积物是水生生态系统的重要组成部分。沉积物中的微生物群落对生物地球化学循环至关重要，是环境变化的敏感指标。分析暴露于污染物后微生物群落组成的变化对于了解 AOPEs 及其 DPs 的生态风险至关重要。此外，微生物群落中性理论与分子生态网络在微生物生态学中得到了广泛的应用，能够更好地阐明污染物与微生物物种间的相互作用关系。

本文旨在通过以 AOPEs 为研究对象，研究 EAOP 的降解性能、机制，并探讨了 AOPEs 及其 DPs 的毒性效应，特别是对湖泊沉积物微生物群落的生态毒性。这些工作为今后利用 EAOP 高效去除 AOPEs 的可行性和安全性提供基础理论支持。

在 10 mA/cm ² 和 10 mM Na ₂ SO ₄ 条件下， AOPEs 的降解符合准一级动力学。 TPHP 、 TCP 和 EHDPP 的反应速率常数（ K _obs ）分别为 0.6832 、 0.3490 和 0.2891 min ^-1 。淬灭实验指出 ·OH 是主导 TPHP 降解的主要活性物种，而 ·OH 和 ·O ₂ ^- 共同驱动 TCP 和 EHDPP 的降解 。

图 2 ： AOPEs 的电化学降解路径

通过 UPLC-Orbitrap-MS/MS 鉴定了 AOPEs 的 DPs 。 AOPEs 主要通过羟基化、氧化、断键等机制产生有机磷酸二酯产物、羟基化产物、氧化产物等一系列降解转化产物 。

图 3 ： ECOSAR 毒性预测

图 3 ： AOPEs 及其 DPs 细胞毒性评估

ECOSAR 毒性预测和 FCM 实验表明， EAOP 过程中产生的 DPs 的毒性作用低于其母体 。

图 4 ： AOPEs 及其 DPs 生态风险评估

16S rRNA 基因测序结果表明 EHDPP 和 TCP 降低了沉积物中微生物的丰富度和多样性，而 TPHP 略微提高了丰富度。 AOPEs 和 DPs 改变了参与沉积物的元素循环（碳、氮、硫）和主导有机化合物降解的菌属。中性模型分析表明 DPs 提高了湖泊沉积物微生物群落的随机过程贡献度 。

图 5 ：分子生态网络分析

分子生态网络分析表明 10 min EAOP 降解溶液暴露导致沉积物微生物网络的模块化显著上升，其中 TPHP-C （ 0.814 ）、 TCP-C （ 0.880 ）和 EHDPP-C （ 0.842 ）的模块化分别显著高于 TPHP-B （ 0.814 ）、 TCP-B （ 0.827 ）和 EHDPP-B （ 0.635 ）。这一现象表明 AOPEs 的初期 DPs 仍具有较高毒性，然而随着反应时间的延长， DPs 被进一步解毒 。

‘’

讨论与小结