《Water Research》：First environmental surveillance, source-sink fate modelling, and risk assessment of polybrominated diphenyl ethers in the Daman Ganga and Tapi riverine catchments draining into the Arabian Sea
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本研究首次系统调查了古吉拉特邦达曼甘加河与塔皮河流域的PBDEs污染。通过分析水相、沉积物及土壤中PBDEs的浓度，结合模型模拟发现工业排放和电子废弃物焚烧是主要来源，BDE-209对生态风险贡献最大。
帕罗米塔·查克拉博蒂（Paromita Chakraborty）|弗朗索瓦·克莱尔（Fran?ois Clayer）|萨拉特·昌德拉（Sarath Chandra）|基内·贝克（Kine Baek）|米图恩·卡拉伊（Mithun Karayi）|K·帕维特拉（K Pavithra）|西塞尔·布里特·兰内克莱夫（Sissel Brit Ranneklev）|吉里贾·巴拉特（Girija Bharat）|斯米塔·莫汉蒂（Smita Mohanty）|埃里克·霍夫兰德·斯坦达尔（Eirik Hovland Steindal）
印度泰米尔纳德邦切恩加尔帕图区卡坦库拉图尔（Kattankulathur）SRM科学技术研究所研究局环境、可持续发展倡导和气候变化研究中心（REACH）环境科学与技术实验室，邮编603203
摘要
塔皮河（Tapi）和达曼甘加河（Daman Ganga）是两条常年流淌的河流，它们流经瓦皮（Vapi）和苏拉特（Surat）等主要的塑料回收和化学工业中心，最终注入阿拉伯海。这些城市位于古吉拉特邦（Gujarat）南部，该邦的化学产品产量占印度总量的50%以上。我们对塔皮河和达曼甘加河流域的有机溴化阻燃剂（尤其是多溴联苯醚类PBDEs）进行了首次深入研究，范围从水库附近一直延伸到河流注入阿拉伯海的交汇点。通过追踪PBDEs的来源、进行命运模型分析并评估风险，我们为制定有针对性的缓解策略提供了关键信息。塔皮河上游和下游水体中的PBDEs浓度分别为165 ng/L和104 ng/L，而在露天垃圾场附近的河床沉积物中检测到了较高浓度的BDEs同系物。相比之下，河口/海水中的PBDEs浓度低于20 ng/L，且重质BDEs主要存在于河口沉积物中。在达曼甘加河流域的塑料回收工业带，土壤中的PBDEs浓度最高（486 ng/g），其中BDE-209占主导地位。重质BDEs更容易在沉积物中积累，特别是在河流中游和河口区域，这表明沉积物起到了“汇”（sink）的作用。源-受体正矩阵因子分解（PMF）模型显示，处理电子垃圾和塑料废物的露天焚烧场所排放了多种BDEs同系物。在渔业活动频繁的地区，BDE-209占主导地位，这很可能与使用回收塑料制成的渔具有关。由于未考虑这些局部污染源，水文模型PERSiST预测的PBDEs浓度明显偏低。在热点区域，估计的生态毒性风险值超过了安全阈值，其中BDE-209是主要污染源。
引言
溴化阻燃剂（BFRs）因其有效的阻燃性能和较低的生产成本而被广泛使用，2011年其全球消费量约占阻燃剂总量的20%（Enyoh等人，2024年）。过去20年间，BFRs的产量显著增加，尤其是在亚洲国家。2024年，亚太地区的市场份额超过57.6%（IMARC Services，2024年）。多溴联苯醚类（PBDEs）是一类用于降低纺织品、聚氨酯泡沫及电子设备（如电脑、电视机等）可燃性的阻燃剂。2001年，包括五溴联苯醚（Penta-BDE）、八溴联苯醚（Octa-BDE）和十溴联苯醚（Deca-BDE）在内的技术级PBDEs年产量约为67,000吨（De Wit，2002年）。2004年，欧盟和北美禁止了三种商业PBDE混合物的生产和消费（Yuan等人，2016年）。2009年，五溴联苯醚和八溴联苯醚被列入《斯德哥尔摩公约》的持久性有机污染物（POPs）名录，十溴联苯醚则于2017年被列入（UNEP，2019年）。
添加到商业产品中的PBDEs对人类健康构成严重威胁，这些物质随后会释放到周围环境中，尤其是水生系统中（Lan等人，2024年；Wu等人，2020年）。在中国的水生环境中普遍检测到PBDEs，水库中的浓度较高（Luo等人，2021年），长江（Wang等人，2023年）和黄河（Pei等人，2018年）等河流中的PBDEs含量也较高，并且其浓度存在季节性变化（Zhu等人，2023年）。与南非纳胡恩河口（Ohoro等人，2022年）和尼日利亚受污染的城市水域（Oloruntoba等人，2022年）相比，欧洲和北美的湖泊及河流中的PBDEs浓度相对较低（例如帕塞伊克河（Passaic River）、塞纳河（Seine River）、五大湖和安大略湖（Khairy和Lohmann，2017年；Teil等人，2014年；Venier等人，2014年）。相比之下，越南的金古河（Kim Nguu River，Quynh和Toan，2019年）、巴基斯坦的 Chenab河（Mahmood等人，2015a）以及台湾的水域（Trinh等人，2019）中的PBDEs含量变化较大，其中BDE-47、BDE-99和BDE-209的检出频率较高。
目前，由于印度经济的快速增长、工业化进程的加快以及农业规模的扩大，该国淡水质量面临严峻挑战。作为印度工业化程度最高的邦之一，古吉拉特邦的化学产品产量占全国总量的51%。该邦拥有1,600公里的海岸线和196,244平方公里的陆地面积，其工业发展对环境健康产生了重大影响（DES-GOG，2023年）。古吉拉特邦的瓦皮（Vapi）和苏拉特（Surat）是印度重要的塑料和纺织制造业中心，达曼甘加河（Daman Ganga）受到塑料添加剂的污染（Chandra和Chakraborty，2023年）。达曼甘加河和塔皮河流经工业区后注入阿拉伯海。这两条河流形成了一个复杂的水文系统，淡水流入与潮汐水流带来的咸水入侵共同维持了该地区丰富的生物多样性和茂密的红树林生态系统。印度环境、森林和气候变化部（MoEFCC，2018年）已将商业用PBDEs（特别是四溴七联苯醚类）列为需要消除的持久性有机污染物。因此，本研究首次全面监测了达曼甘加河和塔皮河流域PBDEs的空间分布及其源-汇迁移过程，涵盖了瓦皮和苏拉特等工业城市。研究范围包括靠近水库的上游地区、工业集中的中游区域以及河口区域的下游水域。我们结合使用水文模型（PERSiST和INCATox）、沉积物-水交换通量分析以及源-受体正矩阵因子分解（PMF）模型来研究PBDEs的迁移路径和来源。此外，我们还评估了河水和河床沉积物中PBDEs的生态毒性和生态风险。最后，还估算了由于露天垃圾场、工业区和居民区土壤中的PBDEs造成的皮肤暴露风险。
研究区域与采样
研究区域与采样
达曼甘加河和塔皮河流域位于古吉拉特邦，流经瓦皮（Vapi）和苏拉特（Surat）等高度工业化的城市，最终注入阿拉伯海。达曼甘加河全长约131公里，流经工业重镇瓦皮，流域面积约为22平方公里，人口约163,630人。瓦皮市拥有印度最大的污水处理设施之一，负责处理工业废水后再排放到河流中。
河流流域中PBDEs的空间分布
表1和表2分别展示了塔皮河（TP）和达曼甘加河（DG）流域中溶解相（单位：ng/L）和颗粒相（单位：ng/g dw）水体及河床沉积物中各BDE同系物的浓度。图1a和图1b展示了TP和DG河流中PBDEs的同系物的空间分布情况。
水体：在溶解相中，TP河流域中∑27PBDEs的平均浓度在中游最高（196.10 ng/L），其次是上游区域。
结论
这是首次对印度古吉拉特邦塔皮河和达曼甘加河流域中的PBDEs进行全面评估，涵盖了水体、沉积物和土壤中的溶解相和颗粒相。虽然模型结果与观测趋势基本一致，但仍发现了一些未被识别或被低估的污染源，包括来自露天垃圾场和直接排放的污染源。值得注意的是，风险评估显示存在显著的生态毒性风险，尤其是累积风险。
作者贡献声明
帕罗米塔·查克拉博蒂（Paromita Chakraborty）：负责撰写、审稿与编辑、项目管理和方法论制定、数据收集、数据分析以及概念构思。弗朗索瓦·克莱尔（Fran?ois Clayer）：负责撰写、审稿与编辑、软件应用。萨拉特·昌德拉（Sarath Chandra）：负责撰写、审稿与编辑、数据收集与整理。基内·贝克（Kine Baek）：负责撰写、审稿与编辑、结果验证、方法论制定及数据整理。米图恩·卡拉伊（Mithun Karayi）：负责撰写、审稿与编辑、数据收集与整理。K·帕维特拉（K Pavithra）：
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。
致谢
本研究得到了印度-挪威合作项目（INOPOL；项目编号180355，参考编号IND-19/0005和IND-22/0007）的财政支持。作者感谢EDPC聚合物行业的Elvis Dsouza先生在采样工作期间的协助。
