《Marine Pollution Bulletin》:Both legacy and emerging: Organotin pollutants in marine environments
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海洋有机锡污染现状与趋势分析,指出尽管国际公约实施后部分海域浓度下降,但新型污染源(如疏浚处置区、水产养殖)及苯基锡在亚洲海域占比上升等问题仍存,需关注复合污染效应及偏远海域分布规律。
Jinling Pang|Hongzhe Chen|Shuyuan Huang|Yuanbiao Zhang|Kunning Lin
中国福建省厦门市思明区大学路178号,自然资源部第三海洋研究所,361005
摘要
有机锡的年产量已远超上个世纪末的水平。即使在针对传统有机锡产品的使用和消费替代措施实施了各种限制之后,有机锡污染物仍被认为具有进入并影响海洋环境的巨大潜力。本文综述了海洋有机锡污染研究的发展趋势。根据对某些海域(例如欧洲地区、香港海岸)的持续观测,沉积物和生物体内的三丁基锡(TBTs)及其衍生物的含量正在缓慢但逐渐减少,尽管偶尔仍能观察到新的TBT输入。有几份报告指出或推测了TBTs的新来源,如疏浚物的处置场所、水产养殖活动等。由于地区政策或产业的差异,在许多亚洲海域,苯基锡的含量已经超过了丁基锡。此外,目前产量最高的有机锡种类(如单丁基锡、甲基锡、二丁基锡、四丁基锡)可能已成为或已经成为主要的有机锡污染物。因此,海洋环境中的有机锡既是遗留污染物,也是新兴污染物。在当前研究中,仍存在一些空白,例如之前被忽视的有机锡物种的分布情况,以及海洋塑料垃圾聚集区中有机锡可能的高含量问题。对于偏远海域观察到的现象(如二有机锡的比例较高),也需要进一步的解释和证据。
引言
作为广泛使用的有机金属化合物,有机锡(OTs)包含多种种类,其中三丁基锡(TBTs)和三苯基锡(TPhTs)长期以来一直备受关注。有机锡被认为对海洋生态有害,其毒性机制较为复杂。有机锡的结构式为RnSnX4-n(R代表烃基,可以是烷基或芳基;X代表无机或有机配体,如氧、羟基或卤素元素等;n为整数,1 ≤ n ≤ 4),RnSnX4-n简称为n-有机锡(例如三有机锡)。根据其毒性作用,有机锡可被分为五类(低分子量的三烷基锡、丁基锡、三苯基锡、苯基烷基锡和环烷基锡),但所有这些种类都被认为对海洋生物具有相对较高的毒性(Cima, 2019)。无论R基团是什么,三有机锡都具有内分泌干扰作用、神经毒性及免疫损伤作用(Pagliarani et al., 2013);相比之下,二有机锡和单有机锡的毒性较低(Song et al., 2025)。四有机锡(如四丁基锡,简称TeBT)在环境中会缓慢转化为三有机锡和其他有机锡化合物(Button and AS, 2022; Chang et al., 2025; Yamamoto et al., 2007)。R基团也会影响毒性,对于三有机锡来说,R链长度的增加会降低其毒性(Cima, 2019)。通常情况下,丁基锡和苯基锡会在海洋食物链中积累(Cima, 2019; Uc-Peraza et al., 2022b),尽管只有TPhTs表现出弱生物放大作用(Batista-Andrade et al., 2018; Cima, 2019)。二辛基锡(DOT,广泛用于塑料/硅生产)因可能对生殖系统造成损害而被欧洲化学品管理局列为高度关注化学品(European Chemicals Agency, 2021)。此外,有机锡与其他几种污染物(纳米级TiO2/ZnO、聚苯乙烯塑料、镉和苯并[a]芘)共存时,会表现出协同或叠加效应(Zhang et al., 2021)。
因此,各国或地区对有机锡产品实施了多种限制措施(表1)。尽管采取了这些限制措施,但由于有机锡产品的产量仍然巨大,关于海洋有机锡污染的问题仍存在疑问。例如,其含量是否仍然很高?有机锡污染物的种类是否发生了变化?海洋环境中是否出现了新的污染源?相关研究的发展趋势如何?为了解决这些问题,本研究旨在:1)基于有机锡的生产和使用情况,分析其进入海洋环境的潜在趋势;2)通过总结以往数据,观察国际海事组织实施《船舶有害防污系统控制国际公约》(AFS公约)后沿海海域有机锡污染物的变化趋势,并与以往情况进行比较;3)梳理当前研究的重点和趋势,并与实际需求进行对比,找出研究中的空白。
当代有机锡的生产与使用现状
除少量甲基化产品外(Dai et al., 1989; Guard et al., 1981),环境中发现的有机锡主要来源于人为活动。因此,有机锡的生产和使用量意味着有机锡相关污染物有可能进入环境。早在1992年,有机锡产品的年产量就已达到5万吨(Hoch, 2001)。后来的预测值为每年6万吨(Sousa et al., 2013)。据我们所知,目前尚无可靠的数据……
沿海海洋环境中有机锡污染物的趋势
《船舶有害防污系统控制国际公约》(AFS公约)实施后,沿海海域的丁基锡和苯基锡含量见表S1。在公约实施之前,码头、港口、造船厂和水道周围的海域通常被认为是有机锡浓度最高的区域,海水中的TBTs含量可达数微克/升(Stewart and De Mora, 1990)。韩国沿海地区的MBTs、DBTs和苯基锡含量与TBTs相当(Shim et al., 2005)。但是……
新的污染源及其对有机锡分布的影响
从上述两个部分的讨论中可以看出,当前有机锡的生产/使用情况与沿海有机锡污染物的调查之间存在一定的不匹配和差距。有时,研究人员发现的结果难以用以往的观点解释。例如,在阿根廷新湾的案例中,与过去的结果(TBTs > MBTs > DBTs)不同(Del Brio et al., 2016),DBTs在丁基锡中的比例最高
偏远海洋环境中的有机锡污染物
有机锡污染物也出现在偏远海域,如极地地区和深海,这些地区通常远离人类活动的影响。近年来,有一些研究关注这些偏远地区有机锡污染物的分布特征及其在特定自然环境中的时间变化。
一些有机锡(如四甲基锡和甲基三丁基锡)具有挥发性(Tessier et al., 2007)。这意味着……
展望
《船舶有害防污系统控制国际公约》(AFS公约)实施后的大多数研究都集中在丁基锡或苯基锡船用涂料在海洋环境中的使用是否仍值得关注或是否“仍然是一个问题”上。答案通常是“是的”,因为在某些海域(如克罗地亚亚得里亚海的过渡水域和沿海水域)仍记录到较高的丁基锡和苯基锡含量(Turk et al., 2024)。与此同时,一些研究人员开始将研究重点转向……
结论
自从海洋环境中出现有机锡污染问题以来已经过去了数十年。多年来,各国政府在多个领域不断加强对有机锡产品的限制。特别是在《船舶有害防污系统控制国际公约》在全球范围内逐步生效之后,一些较早开始实施控制的地区(以欧洲为代表),海洋环境中的丁基锡和苯基锡含量显著下降。然而……
CRediT作者贡献声明
Jinling Pang:撰写——审稿与编辑、软件应用、概念构思。Hongzhe Chen:撰写——初稿撰写、资金获取、数据管理。Shuyuan Huang:撰写——审稿与编辑、调查、概念构思。Yuanbiao Zhang:监督工作。Kunning Lin:数据验证、软件应用。
资助
本研究得到了中国福建省自然科学基金的支持(资助编号:2023J011372)。