《TrAC Trends in Analytical Chemistry》:Critical Review of Analytical Methods for Antifouling Paint Particles in Marine Systems
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本综述系统评述了海洋环境中防污漆颗粒(APPs)的分析检测技术,指出当前研究方法存在标准化不足、对小尺寸颗粒(<500 μm)关注不够等局限。文章强调APPs因含有重金属(Cu、Zn、Sn)及有机 booster biocides 而具有独特环境行为,呼吁开发基于化学标记(如Py-GC/MS)的标准化工作流程,以准确评估其生态风险。
防污漆颗粒的环境来源与特性
防污漆(Antifouling paints)是涂覆在船舶、水产养殖网箱等水下结构表面的特种涂层,旨在防止海洋生物附着。其活性成分从早期的有机锡(如TBT)发展到目前的铜基化合物(如Cu2O、CuSCN)并辅以有机 booster biocides(如Irgarol 1051、Diuron)。这些涂层在磨损、维护或老化过程中会脱落形成防污漆颗粒(APPs),其尺寸可从微米级至毫米级,密度常高于2 g/cm3,且含有高浓度金属及持久性有机化合物,显著区别于常规微塑料。
APPs的污染途径与环境归宿
APPs主要通过三种途径进入海洋环境:船舶维护(如高压水枪清洗、打磨)、航行中的侵蚀以及遗留源(如沉船、废弃船舶)。由于其高密度特性,APPs在水体中沉降迅速,易在码头、船坞等区域的沉积物中富集,成为重金属和杀菌剂的慢性释放源,对底栖生物和微生物群落构成长期威胁。
现有分析方法的局限性与挑战
当前APPs的检测方法严重依赖粒径大于500 μm颗粒的筛分与体视镜观察,导致对小尺寸颗粒的低估。传统密度分离法(如NaCl、ZnCl2溶液)因APPs密度过高而失效。鉴定技术虽多样(如FTIR、XRF、SEM-EDX、Py-GC/MS),但均存在瓶颈:FTIR易受风化干扰;XRF和SEM-EDX虽能检测金属元素(Cu、Zn),却无法区分APPs与其他含金属碎屑;LC-ESI-MS/MS可检测booster biocides,但难以实现单颗粒溯源。
前沿技术与标准化方向
热裂解-气相色谱-质谱联用(Py-GC/MS)结合加速溶剂萃取(ASE)展现出潜力,可通过分析树脂(如松香衍生物)或丙烯酸共聚物等 binder 的特异性裂解产物实现APPs的定量。然而,标记物选择(如甲基脱氢枞酸酯 vs. 甲基丙烯酸甲酯)会显著影响结果准确性,需进一步验证。未来需建立APPs标准物质、优化溶剂萃取流程,并开展实验室间比对,以形成可重复、可比较的标准化分析方法。
生态影响与研究展望
APPs可诱导端足类、螺类等底栖生物产生氧化应激、生存率下降及繁殖障碍。其环境行为受风化(如光降解、机械破碎)影响,表面化学变化进而影响毒性释放与生物膜形成。当前研究缺口包括APPs的长期归趋、细颗粒(<500 μm)的毒理学效应以及与其他污染物的协同作用。推动分析方法标准化将为准确评估APPs的生态风险提供关键支撑。