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PPDs和PPD-Qs在东海海水与沉积物中分布、分配及生态风险评估研究。对78份海水样和39份表层沉积物样进行检测，发现IPPD、6PPD等主要PPDs及其醌类转化产物普遍存在，表层水体浓度高于底层水体，近岸浓度高于远海。DTPD和DPPD-Q的分配系数最高，沉积物中IPPD和6PPD-Q的生态风险值达0.24-0.41，显示中高风险。本研究为东海区域轮胎添加剂污染系统评估提供数据支撑。
朱宁宁|刘明志|严中勇|周海港|吴周|肖泽宇|江瑞金|穆清林|李艳红|张春芳
桂林理工大学环境科学与工程学院，中国桂林541006
摘要
作为一组引起全球关注的新兴污染物，轮胎添加剂及其转化产物对水生生态系统构成了严重威胁。最近的研究表明，N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-对苯二胺醌（6PPD-Q）对银鲑（Oncorhynchus kisutch）具有急性致死作用。然而，关于轮胎添加剂及其醌类转化产物在东海环境中的存在情况及其生态风险的数据仍然很少。本研究从东海采集了海水（n = 78）和表层沉积物（n = 39）样本，以探讨七种PPD和七种PPD-Q的分布特征、相间分配情况及其潜在生态风险。结果表明，目标PPD和PPD-Q在海水和沉积物中频繁被检测到。表层水中的污染物浓度高于底层水，且沿海地区的浓度高于离岸地区。在PPD中，N,N'-双(2-甲基苯基)-1,4-苯二胺（DTPD）的平均对数转换分配系数（log Koc）值最高，而在PPD-Q中，DPPD-Q的平均log Koc值最高。通过风险商数进行的生态风险评估表明，沉积物中的IPPD和6PPD-Q具有中等到高的生态风险。本研究为系统评估东海中PPD和PPD-Q的污染水平及其环境行为提供了可靠且详细的数据支持。
引言
对苯二胺（PPD）是一类广泛用于各种橡胶产品（如轮胎、鞋类和电缆）的合成抗氧化剂（Chang等人，2020年）。这些添加剂可以有效延缓橡胶在高温和臭氧等环境应力下的老化和开裂（Johannessen等人，2022年）。PPD在环境中可发生氧化转化，形成更具毒性的醌类衍生物（PPD-Q），特别是N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-对苯二胺醌（6PPD-Q）（Rapta等人，2009年）。最近的研究表明，6PPD-Q在环境中的毒性值得高度重视（Hua和Wang，2023年；Ihenetu等人，2024年），因为其对幼年银鲑（Oncorhynchus kisutch）和溪红鱼（Salvelinus fontinalis）的半数致死浓度（LC50）分别为41 ng/L和510 ng/L（Brinkmann等人，2022年；Hiki和Yamamoto，2022年）。除了对某些物种的致死性外，6PPD-Q还会对斑马鱼幼体造成发育、行为、心脏毒性效应和神经系统损伤（Jiao等人，2025年；Miao等人，2024年）。因此，应关注这些化合物在环境中的存在及其健康风险。由于轮胎添加剂及其转化产物不会与材料形成化学键（Wei等人，2024年），它们容易导致广泛的环境污染。目前，全球多个环境介质中都检测到了PPD和PPD-Q，包括水环境（Geng等人，2025年；Wang等人，2025年）、大气颗粒物（Chen等人，2024年；Zhang等人，2025年）和土壤（Ihenetu等人，2025年；Wu等人，2024年）。人类不可避免地会通过吸入和摄入接触到这些物质，从而可能对人类健康构成威胁（Liu等人，2024a；Mao等人，2024年）。因此，有必要更好地了解PPD和PPD-Q在环境中的存在情况及其风险。
沿海海洋是陆地污染物的区域储存库，促进了这些污染物向开阔海域的传输。东海（ECS）是一个以河流为主的边缘海，其广阔的流域包括主要的工业区和居民区，每年通过众多河流输入大量陆地污染物（Zhao等人，2018年）。Zhu等人（2024年）对焦江水域的水体和沉积物中的PPD和PPD-Q进行了初步分析。目标PPD和PPD-Q被频繁检测到，表明东海的水生环境可能受到轮胎添加剂的污染，而且6PPD-Q可以在海洋/河口生物（包括贻贝和洄游鱼类幼体）中直接定量，这支持了沿海食物网中的实际暴露可能性（Brinkmann等人，2022年；Kuo等人，2025年）。此外，沉积物作为有机污染物的重要汇（Zhou等人，2024年），沉积物浓度可用于评估底栖生物的生态风险（Zhu等人，2025年）。因此，有必要系统地研究海水和沉积物中PPD和PPD-Q的存在和分布情况。
浙江省的沿海水域是多种渔业资源的重要产卵和觅食场所（Jin等人，2021年），对维持东海的海洋渔业资源起着关键作用。随着沿海产业的快速发展和人口增长，该地区的海洋环境污染日益严重。然而，关于东海中PPD/PPD-Q污染状况的研究仍然相对有限。鉴于PPD-Q对水生生物的高毒性，应更加关注东海海水和沉积物中PPD和PPD-Q的存在和分布情况。因此，本研究从东海采集了海水和表层沉积物样本，并分析了PPD和PPD-Q。本研究旨在：（i）阐明这些目标化合物在海水和沉积物中的污染水平及其空间分布特征；（ii）研究PPD和PPD-Q在水相和沉积物相之间的分配行为；（iii）使用风险商数（RQ）方法评估它们对海洋生态系统的潜在风险。
部分内容
化学物质和试剂
本研究使用了七种PPD和七种PPD-Q作为外部标准品，同时使用6PPD-d5和6PPD-醌-d5作为内部标准品。这些标准品购自CATO（中国广州）、Alta（中国天津）和SCRSTANDARD（中国上海）。目标分析物的名称、CAS编号和缩写在支持信息（表S2）中列出。高效液相色谱级二氯甲烷、甲醇和乙腈购自Merck（Merck KGaA，德国）。表层海水中的存在情况
我们的研究结果表明，PPD和PPD-Q在东海水域中普遍存在。在研究的七种PPD和七种PPD-Q中，所有物质都在表层海水样本中被检测到。表S7提供了PPD和PPD-Q的检测频率、平均浓度、中位浓度和检测范围的详细信息。在检测到的PPD中，IPPD、6PPD、DPPD和DTPD是频繁检测到的化合物，这七种PPD的检测频率均为100%。
结论
本研究调查了东海海水和沉积物中PPD和PPD-Q的存在和浓度分布情况。结果表明，PPD和PPD-Q在海水和沉积物样本中广泛分布。在海水和沉积物中，IPD、6PPD、DPPD和6PPD-Q的检测频率均超过77%。在检测到的PPD中，IPD是海水样本中的主要化合物，其次是6PPD和DPPD。IPD-Q是主要的PPD-Q。
作者贡献声明
张春芳：撰写——审稿与编辑，资金获取。朱宁宁：撰写——初稿，数据可视化，实验研究。刘明志：数据管理。李艳红：撰写——审稿与编辑。吴周：方法学研究。肖泽宇：实验研究。严中勇：数据管理。周海港：方法学研究。江瑞金：实验研究。穆清林：监督
竞争利益声明
? 作者声明没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了广西科学技术计划（Guike AD25069074）、浙江省自然科学基金（编号LDT23D06024D06）、自然资源部热带海洋生态系统与生物资源重点实验室（2023ZD01）以及广东省自然资源厅的海洋经济发展专项资金（六大海洋产业）（GDNRC[2024]34）的支持。
