近日，厦门大学海洋与地球学院蔡明刚教授团队与合作者在海洋持久性有机污染物研究方面取得新进展，相关成果以“Distinct Source-Sink Patterns and Vertical Consumption of Alkyl and Aryl Organophosphate Esters in the Remote Ocean and Its Marginal Sea”为题，发表于国际权威期刊Environmental Science & Technology，并入选当期封面（图1）。
该研究集成3个国家自然科学基金委共享航次数据，通过跨区域（东经112°至163°）的开阔大洋与边缘海系统观测，对有机磷酸酯的海洋源汇过程与生物地球化学调控机制提供了新见解。
图1 Environmental Science & Technology，2026年，第60卷 32期，Supplementary cover art
研究背景
有机磷酸酯（OPEs）是人工合成的磷酸衍生物，因具有阻燃、增塑和消泡作用，被广泛用作溴化阻燃剂的重要替代品。OPEs性质与持久性有机污染物相似，已引起全球范围的环境关注。OPEs主要通过陆源输入进入边缘海，并进一步扩散至开阔大洋，使海洋同时成为其重要汇与潜在二次源区。然而，针对边缘海与开阔大洋OPEs源汇格局和生物地球化学调控机制的比较研究仍十分有限。
热带西太平洋及其邻近南海是开展此类比较研究的理想区域。为此，本研究整合了3个航次在112°E至163°E区域同步获取的大气与海水观测数据，旨在系统揭示OPEs在开阔大洋与边缘海中的差异化生物地球化学过程（图2）。
图2 开阔大洋与边缘海有机磷酸酯差异化源汇格局及生物地球化学调控机制示意图
研究结果
研究发现，大气与海水中OPEs浓度均呈“南海>西太平洋”的空间格局，这一结果延续了传统认知，表明边缘海区域大气与海水易受陆源污染的直接影响（图3）。
图3 西太平洋与南海大气（a、b）和海水（c、d）采样站位及各站位有机磷酸酯浓度变化
海气界面OPEs的通量变化与源汇格局
气溶胶沉降和海气交换是调控大气与海水OPEs传输的两个关键界面过程。研究发现，南海OPEs表现为净吸收，是其汇区；西太平洋OPEs则表现为净挥发，构成其二次源区，风速可能是导致这一源汇差异的关键物理驱动因素。研究进一步估算了海气界面过程产生的磷通量，尽管其值较小，但对海洋磷循环的影响却不容忽视（图4）。
图4 海气界面有机磷酸酯气溶胶沉降（a）与海气交换通量（b）变化，及有机磷酸酯和磷通量示意图（c）
水柱中OPE的分布及其生物地球化学调控机制
水柱是OPEs在海洋中垂向迁移、转化和最终归宿的关键区域。研究发现，南海剖面OPEs浓度高于西太平洋，表明人类活动排放的OPEs不仅可扩散至开阔大洋，还能进一步向深海输送。此外，叶绿素最大层和深层的OPEs均受表层海水输入的影响。进一步分析显示，溶解氧是调控OPEs剖面分布的关键因子，其分布特征可能受其前体物与转化产物的共同影响。
生物降解和生物泵过程对揭示OPEs的生物地球化学去除机制至关重要。通过分析OPEs-叶绿素a浓度线性方程的负斜率（−m）与辛醇水分配系数对数（log KOW）的线性相关关系发现，南海上层水体中OPEs主要通过生物降解去除，而西太平洋则以生物泵（颗粒吸附）过程为主，揭示了西太平洋与南海之间差异化的生物地球化学调控机制（图5）。
图5 全水深剖面有机磷酸酯浓度分布（a-k）；表层海水与底层（l）及叶绿素最大层（m）有机磷酸酯浓度的线性相关关系；南海（n）与西太平洋（o）有机磷酸酯-叶绿素a浓度线性方程负斜率（−m）与辛醇水分配系数对数（log KOW）的线性相关关系；（p）全水深水柱采样站位
研究意义及展望
本研究揭示了开阔大洋与边缘海中OPEs的差异化生物地球化学过程与机制，突显了西太平洋作为OPEs排放源的重要性。同时，溶解氧被确认为调控OPEs剖面分布的关键环境因子，进一步突出探究海洋环境中OPEs前体物及其转化产物的重要性和紧迫性。
研究团队及资助
该论文第一作者为厦门大学2023级博士研究生史敬文，通讯作者为蔡明刚教授。论文合作者有福州大学刘萌阳副研究员，浙江省海洋生态环境监测中心王益鸣正高级工程师、王晓华高级工程师、金衍健工程师，哈尔滨工业大学李一凡、张子峰教授，厦门理工学院林嫣副教授，以及厦门大学柯宏伟副教授、博士后叶坚栋、博士生张琳、硕士生姜轶学、硕士毕业生冯明骏、陈旭珂、许昭光和王军歌。
该研究得到国家自然科学基金项目（42576044、42406130和U25A20790）、福建省高校产学研联合创新项目（2025Y4002）、广西重点研发计划项目（AB25069113）共同资助。
论文信息
Shi J, Liu M, Wang Y, Ye J, Feng M, Zhang Z-F, Jiang Y, Zhang L, Wang X, Jin Y, Lin Y, Ke H, Xu Z, Chen X, Wang J, Li Y-F, Cai M, 2026. Distinct Source-Sink Patterns and Vertical Consumption of Alkyl and Aryl Organophosphate Esters in the Remote Ocean and Its Marginal Sea. Environmental Science & Technology. 60: 22565-22577.
https://doi.org/10.1021/acs.est.6c06193
原推文链接
https://mp.weixin.qq.com/s/qgF7eKRdGAaGKFgaXFicLg
供稿：蔡明刚教授团队
审核：唐甜甜 曹知勉 钟书库
编辑：王欣雨
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