《Nature Communications》：Interfacial-mediated fast formation of toxic derivatives of phthalate esters
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本研究关注邻苯二甲酸酯(PAEs)在环境微滴界面快速转化的健康风险。为揭示PAEs在非均相环境中的未知归趋，研究人员通过微滴实验与从头算分子动力学模拟，发现其界面半衰期缩短至10分钟，转化产物的肝毒性预测最高增强37.5倍。该成果为环境风险评估提供了新的视角。
在我们的日常生活环境中，微小的液滴无处不在——从海洋飞沫、雾霾颗粒到烹饪时的蒸汽和加湿器喷雾。这些微滴构成了一个巨大的“微界面世界”。邻苯二甲酸酯(PAEs)作为广泛使用的增塑剂，早已被证实具有持久性和多种健康危害。然而，过去的研究多聚焦于它们在水体或大气这类均相环境中的行为，对于其在微滴这类“异相”或“界面”环境中的命运，科学界的认知几乎是一片空白。这导致了一个关键的风险评估盲区：PAEs在这些无处不在的微滴表面，会不会发生我们意想不到的快速变化，从而带来新的威胁？
为了回答这个问题，一支研究团队在《Nature Communications》上发表了他们的发现，彻底挑战了我们对PAEs环境持久性的传统认知。他们证明，在微滴表面，PAEs不仅没有我们想象的那么“顽固”，反而会以惊人的速度自发降解，并转化生成毒性更强的物质。这一过程由微滴界面自发产生的羟基自由基驱动，其反应速率比均相水体或气相高出4到11个数量级。更关键的是，计算毒理学模型预测，这些转化产物，尤其是羧基化产物，对人类肝毒性的潜在危害最高可提升37.5倍。这项研究揭示了一个以前未被识别的全球性风险载体，并急迫地要求我们将“界面化学”纳入环境持久性模型和风险评估框架中。
为开展这项研究，作者主要运用了以下几项关键技术方法：首先，他们设计并进行了集成化的微滴实验，用以在真实界面环境中监测PAEs的转化动力学；其次，他们采用了从头算分子动力学模拟，从原子和分子层面解析了反应路径与机理；最后，他们应用了计算毒理学模型，对转化产物的多种健康终点（包括肝毒性、发育毒性和皮肤致敏性）进行了定量的风险评估预测。
研究结果
1. PAEs在微滴界面发生快速降解
通过对比实验，研究人员发现，多种PAEs在微滴表面的半衰期显著缩短，均少于10分钟。与相同化合物在体相水溶液或气相中的降解速率相比，这一界面过程将反应效率提升了4至11个数量级。这直接证明了微滴界面作为独特化学反应器的强大催化能力。
2. 降解由独特的界面机制驱动
利用从头算分子动力学模拟，团队揭示了这一快速过程的微观机制。其驱动力源于微滴界面处自发产生的羟基自由基(·OH)。这些自由基引发PAEs发生逐步的脱烷基化和羟基化反应，形成了一条在均相环境中难以发生的高效转化路径。
3. 转化产物主要为羟基化和羧基化衍生物
深入的产物分析表明，PAEs通过上述界面路径主要转化为两类转化产物(TPs)：羟基化产物和羧基化产物。其中，羧基化产物是更主要的转化形式。这些产物的结构与母体PAEs有显著不同。
4. 转化产物具有更高的预测毒性
研究的关键发现在于对这些新生成TPs的毒性评估。通过计算毒理学模型预测：与母体PAEs相比，这些TPs，特别是羧基化TPs，展现出放大的毒性特征。具体表现为：人类肝毒性预测值最高增强了37.5倍；皮肤致敏性预测值增强了约1.5倍；而发育毒性与母体化合物基本相当。
研究结论与讨论
本研究得出了一个颠覆性的结论：普遍存在的环境微滴体系，能够通过其独特的界面化学，将原本相对持久的邻苯二甲酸酯(PAEs)在极短时间内转化为毒性更强的物质。这一过程由界面自生羟基自由基驱动，其效率远超传统认知下的均相反应。所产生的羟基化及羧基化转化产物(TPs)，经模型预测具有显著增强的人类肝毒性和皮肤致敏性风险。
其重要意义在于，该发现从根本上修正了我们对PAEs环境归趋和生态健康风险的理解框架。它明确指出，当前基于均相环境假设的持久性有机污染物(POPs)环境持久性模型和风险评估体系存在重大漏洞，未能涵盖“界面介导的快速转化与毒性放大”这一关键风险路径。研究强调，无处不在的微滴（如气溶胶、海洋飞沫、工业喷雾等）可能是一个以前被完全忽视的、全球性的化学风险转化与放大载体。因此，迫切需要对现有的环境化学和毒理学评估框架进行修订，将界面化学过程系统地整合进去，以更准确地评估和管理PAEs及其他类似污染物带来的真实健康风险。
