环境激素又称内分泌干扰化合物(endocrine disrupting chemicals，EDCs)，是通过工业废水、农业和生活污水排放等途径汇集到水环境(包括海洋、河流和湖泊)中造成水体污染的各类化学物质的统称^[1-2]。水体中EDCs分布广泛，可在水体和底泥中大量富集，经食物链传递和放大作用，最终引起生物体内分泌失调、神经系统紊乱、生殖发育异常等现象^[3-5]。环境激素包括天然激素和人工合成类EDCs，其中，天然激素主要来源于人类及动物排泄物，如雌酮、17β-雌二醇等；已知的人工合成类EDCs是雌激素类药品、农药、激素饲料、个人护理产品的重要成分，在人口密集地区富集现象普遍发生^[6-8]。目前，EDCs问题已被国际社会认定为世界范围内的十大环境问题之一，同时也被我国列为水质监测常规指标，其在水环境中的分布特征及生态风险评估已成为环境生态毒理研究的热点^[9-12]。

有机磷农药(organophosphorus pesticides，OPPs)是常见的农药类EDCs，是农畜业生产中抗病虫害药物的重要成分，在土壤和水体中被发现有富集现象^[13-14]。水环境中大量富集的OPPs通过水生生物皮肤、呼吸道、消化道等多种途径的渗透和吸收作用沿着食物链在各营养级的生物体内转移和赋存^[14]。OPPs的主要危害可分为急性、慢性和“三致”作用，急性毒性主要指OPPs与生物体内乙酰胆碱酶(AchE)紧密结合，抑制AchE活性，致使生物体丧失水解乙酰胆碱(Ach)的能力，最终导致Ach在体内积累，引起相应效应部位神经过度兴奋，产生神经毒性^[15]；慢性毒性主要指OPPs损害神经系统和肝、肾等脏器，造成头痛、倦怠和食欲不振等症状，同时对于内分泌和免疫系统也有影响^[14]；“三致”作用指OPPs有致癌、致畸、致突变作用。据统计，农村地区儿童白血病中有50%与农药有关，而胎儿的畸形率也是城市的一倍多^[16]。近年来，全球共发现OPPs约140种，在我国广泛使用的约有30多种^[17]，其在城市水域尤其是人工河道中残留赋存的问题也受到越来越多的关注^{[15, 18-19]}。

引江济淮工程是我国以结合灌溉补水和改善巢湖及淮河严重的水污染情况为主要任务的大型跨流域调水工程，其供水范围涵盖安徽省12市和河南省2市的共55个区县，旨在保障城乡供水、发展江淮航运、实施农业灌溉补水及改善巢湖和淮河环境。引江济淮工程共有两条输水线(菜子湖线113.18 km和西兆河线74.45 km)，菜子湖线作为重要的输水线之一，其水环境质量将直接影响沿岸灌溉补水和巢湖、淮河水生态环境^[20-21]。目前，引江济淮工程菜子湖线全域农药类环境激素使用情况、种类分布及污染水平尚无文献报道。本研究选取菜子湖线为研究对象，采集沿线水和沉积物，检测分析了OPPs的污染水平、分布特征及环境风险，以更好地评估引江济淮工程菜子湖线水域农药类环境激素的污染分布及生态风险情况。本研究结果不仅为今后长期追踪评估引江济淮工程沿岸水环境生态质量提供必不可少的本底数据，为评估菜子湖线初始水生态质量奠定基础；还能更好地预测引江济淮工程实施对水源区、调水沿线、受水区及长江下游水生态健康的影响，为水生态环境健康风险评估提供科学依据和应用价值。

1 材料与方法 1.1 样品采集

2020年10月沿引江济淮工程菜子湖线开展水样和沉积物的样品采集工作，共设置采样站点12个，具体采样点信息如图 1所示。水样用2 L棕色玻璃瓶储存，采集前用采集点水样清洗3次，分3次从取水点水下0.5 m处取水获得混合水样，以保证样品稳定性，减少误差。沉积物样品的采集与水样同步进行，采集的表层沉积物样品置于密封袋中。采集的水样和沉积物样品冷藏运回实验室，在-20 ℃下保存并尽快检测。

1.2 样品预处理及检测方法 1.2.1 水体样品

取1 L水样过0.22 μm玻璃纤维滤膜。过滤水样用5 mL丙酮: 正己烷(1:1)活化Cleanert Florisil固相萃取柱，采用大体积固相萃取装置将250 mL水样以1 mL/min的速率通过Cleanert Florisil固相萃取柱，再用5 mL丙酮: 正己烷(1:1)进行洗脱，收集的洗脱液用45 ℃氮气吹至干，加入1 mL乙酸乙酯复溶，过0.45 μm有机滤膜保存于棕色1.5 mL进样瓶。以氦气为载气，流速为1.0 mL/min，进样口温度为280 ℃；色谱柱升温程序如下：先以40 ℃保持1 min，然后以40 ℃/min升温至120 ℃，再以5 ℃/min升温至240 ℃，12 ℃/min升温至300 ℃，保持6 min；不分流进样1 μL，上机检测(气相色谱质谱串联仪Agilent 7000D GC/TQ Agilent 8890 GC System)。

1.2.2 沉积物样品

将采集的沉积物样品自然风干，用研钵磨碎后过200目尼龙筛，充分混匀。称取(2.00±0.01) g样品于50 mL聚丙烯离心管中，加入15 mL丙酮: 正己烷(1:1)溶液，涡旋超声30 min，进行8 000 r/min(离心半径为1.5 cm)离心10 min，离心获得的上清液转移至50 mL聚丙烯离心管中待净化。获得的上清液检测方法同1.2.1节水体样品过滤水样检测。

1.3 环境风险评估方法

污染风险评价是表述水环境中污染物生态风险的重要表征方法。本研究使用风险熵(RQ)法来评价污染物对水环境的生态风险^[22]，风险熵RQ为实际检测的污染物环境浓度MEC(measured environmental concentration)与预测无影响浓度PNEC(predicted no effect concentrations)的比值(即RQ=MEC/PNEC)。若RQ≥1表明污染物对水环境有较高的生态风险；若0.1≤RQ < 1表明有中等生态风险；若0.01 < RQ < 0.1则表明有低生态风险^[10]。本研究遵循《水生生物水质基准制定技术指南》和《淡水水生生物水质基准制定技术指南》(HJ831—2017)的评估方法，基于中英文文献数据库(中国知识基础设施工程、万方知识服务平台、WOS)和英文毒性数据库(ECOTOX)的数据(尽量选择比较新的文献获取相关毒性数据)，选择在我国水环境中存在的水生生物物种及相关外来物种，筛选获得急性毒性数据(半数致死浓度LC₅₀、半数效应浓度EC₅₀)和慢性毒性数据(无观察效应浓度NOEC)，计算获得种平均急性值SMAV和种平均慢性值SMCV并进行正态分布检验(S-W检验)，经过物种敏感度分布(SSD)模型拟合(使用我国生态环境基准专家委员会2021年研发的EEC-SSD软件)获得急性/慢性5%物种危害浓度(HC5)，将急性/慢性HC5分别除以评估因子(SAF=2)，计算获得淡水水生生物短期水质基准(SWQC)和长期水质基准(LWQC)。本研究经上述数据筛选和计算，获得水生生物对目标污染物(12种OPPs)的SWQC值及对应PNEC值，最终使用风险熵法实现对引江济淮工程菜子湖线水环境中OPPs的风险评估。

1.4 统计分析

使用SPSS 23软件进行Spearman rank correlation分析，比较水和沉积物中不同OPPs之间的相关性差异，P < 0.05表明差异显著，P < 0.01表明差异极显著。

2 结果 2.1 引江济淮工程菜子湖线水及沉积物中OPPs的污染水平

OPPs在引江济淮工程菜子湖线水和沉积物中的污染情况如表 1所示。水中12种OPPs在12个采样站点均有不同程度检出：氧乐果和二溴磷的检出率为92%，敌敌畏和治螟磷的检出率分别为67%和42%，剩余8种OPPs的检出率为100%。检测水域浓度较高的OPPs是溴硫磷和三硫磷，平均浓度分别高达406.96和191.40 ng/L。对氧磷、久效磷、毒虫畏、灭线磷和定菌磷的浓度依次递减，平均浓度均为10~100 ng/L，除对氧磷外，均是高危农药且具有中等或急性毒性。氧乐果、乙酰甲胺磷、治螟磷、二溴磷和敌敌畏的平均浓度均低于10 ng/L，其中敌敌畏平均浓度最低，仅为0.02 ng/L。

2.2 OPPs污染分布特征

在引江济淮工程菜子湖线12个采样站点的水样中，OPPs浓度分布及浓度占比分别如图 2和图 3所示。OPPs在巢湖水域呈现出自南向北逐渐升高的趋势，且相较于南岸入湖口，菜子湖水域北岸出湖口和东岸总农药含量偏高。C站点(巢湖城区水域)和H站点(菜子湖北岸水域)水中总农药含量高于巢湖和菜子湖水域其他站点，分别为1 781.4和1 198.6 ng/L。但C和H站点OPPs主要贡献种类不同：C站点位于巢湖东岸，水域中溴硫磷、三硫磷和灭线磷的含量占比较高，总浓度占比分别为33.75%、40.80%和16.29%；H站点位于菜子湖水域东岸，水域OPPs以溴硫磷为主，总浓度占92.96%。K站点(引江口)OPPs总浓度为1 143.6 ng/L与H站点接近，也以溴硫磷为主要贡献种类。在菜子湖线12个检测站点中，G站点的OPPs总含量最低，仅122.8 ng/L。

在引江济淮工程菜子湖线12个采样站点的沉积物中，OPPs含量分布及浓度占比分别如图 4和图 5所示。沉积物中OPPs总含量在巢湖和菜子湖水域间差异很大，巢湖水域总含量相对较高，尤其在A站点(9 493.78 ng/g)和C站点(13 105.25 ng/g)；含量相对较低的站点是D站点和H站点，分别为327.45和290.33 ng/g。在A、C、H和G站点OPPs的主要贡献者是灭线磷，浓度占比分别高达81.36%、89.58%、65.70% 和54.56%；其他站点OPPs则多以溴硫磷、毒虫畏、氧乐果和治螟磷为主。

2.3 引江济淮工程菜子湖线水环境中OPPs污染生态风险评估

基于风险熵法对引江济淮工程菜子湖线水环境中12种OPPs的生态风险进行评估，结果如图 6所示。溴硫磷、三硫磷、毒虫畏、灭线磷、二溴磷、定菌磷、久效磷和对氧磷在12个采样点水环境中均表现出RQ>1的高生态风险，巢湖水域还增加了治螟磷带来的高生态风险(RQ>1)影响。氧乐果在大多数站点处于高生态风险(RQ>1)水平，但在D、H站点生态风险处于中等水平(0.1 < RQ < 1)。敌敌畏和治螟磷仅分别在F站点和B、D站点处于高生态风险水平(RQ>1)。乙酰甲胺磷则在各采样点水环境中表现为中等生态风险(0.1≤RQ < 1)或低生态风险(RQ < 0.1)。综合菜子湖线检测水域12个采样点OPPs对水环境的生态风险评估结果，巢湖水域溴硫磷、三硫磷、毒虫畏、灭线磷和对氧磷是OPPs污染生态风险的主要来源；而菜子湖水域溴硫磷和对氧磷是主要生态风险来源。

2.4 OPPs在引江济淮工程菜子湖线水和沉积物中的分布特征

分析OPPs在引江济淮工程菜子湖线水中的分布特征，结果如表 2所示。三硫磷与乙酰甲胺磷、敌敌畏、定菌磷之间存在显著相关性(P < 0.05)，与毒虫畏和灭线磷之间存在极显著相关性(P < 0.01)。OPPs在引江济淮工程菜子湖线沉积物中的分布特征如表 3所示。氧乐果与敌敌畏，二溴磷和久效磷，及定菌磷和对氧磷之间存在极显著相关性(P < 0.01)；灭线磷与三硫磷，溴硫磷与三硫磷，及治螟磷和敌敌畏之间有显著相关性(P < 0.05)。分析不同OPPs在水和沉积物之间的相关性特征，结果如表 4所示。三硫磷、敌敌畏、定菌磷和久效磷在水和沉积物之间均存在显著相关(P < 0.05)，其中对氧磷在水和沉积物之间表现出极显著相关(P < 0.01)。

3 讨论

OPPs具有慢性毒性、急性毒性和“三致”等作用，对水生态系统有着极大的毒性危害。灌溉补水是引江济淮的重要功能之一，而菜子湖线途经安庆、合肥等安徽省重要的城市区县，沿线排污口众多，污染物来源复杂。本研究对引江济淮工程菜子湖线水域的水和沉积物中12种OPPs进行了检测，结果表明OPPs浓度水平有明显的地理分布差异、水和沉积物相分布差异显著，并且OPPs在水环境中表现出明显的生态风险差异。

对菜子湖线OPPs的检测结果显示，水中检测到OPPs在B、C、D、H、I和K站点的总浓度较高，以三硫磷、溴硫磷以及已被禁用的灭线磷为主。溴硫磷和三硫磷既是致癌物又是胆碱酯酶抑制剂，对土壤、农作物以及水生生物的危害早已被熟知^[3-4]，但在我国水环境中的污染情况鲜有报道。D站点临近合肥市，周边分布有一些龙虾养殖基地，受到生活污水和农业排水的影响，致使该水域的OPPs含量较高。流经K站点的水道贯穿枞阳县，受到人类生活的影响较大，大量生物污水在该区域聚集。由此可见，OPPs在C、D和K站点浓度较高与周围生活污水和工农业废水排放密切相关，这也是城镇水域污染常见的原因之一^[22-23]。B和I站点的周围多是农田和菜地，H站点是菜子湖北岸出湖口，位于菜子湖地区重要的灌溉补水口，农作物种植期间大量的三硫磷和溴硫磷被使用，以及可能存在的灭线磷的违规使用，均可导致其在水中富集^{[21, 24]}。菜子湖线串联了安徽省安庆、桐城、巢湖和合肥等重要的城市区县，相互之间多以传统农业产地相连(如农田种植和农场养殖等)，农药生产和使用不规范的现象并没有彻底杜绝，致使国家禁用的农药成分(如三硫磷和灭线磷等)在引江济淮工程菜子湖线水和沉积物高浓度富集。本研究中12种OPPs在菜子湖水域的生态风险虽然较巢湖水域低，但仍有8种对水生态系统的风险熵值大于1，其中因富集浓度较高而造成高生态风险的溴硫磷、三硫磷和毒虫畏，在菜子湖线全域均表现出较高生态风险(RQ > 1)，尤其是C、D、H和K这4个站点OPPs风险较高(RQ>10 000)，这可能与这些地区的农药使用习惯和地域产业结构特色相关，如大量含溴硫磷和对氧磷农药的使用可能是导致D、H和K站点高生态风险的主要原因。相较而言，其他采样点以未开发的自然景观为主，远离城市人口密集区域，受工农业影响较小，故整体水质较好，这也与我国其他同等地区水质情况相似^{[18, 25-26]}。上述现象反映出人类活动对淡水流域的水质有很大影响，尤其是农业生产活动会引起局部水域农药类环境激素的大量富集。

与水中OPPs相比，大部分站点表现出沉积物中OPPs总含量高于水中的现象，尤其是A和C站点的沉积物中检测出高于其他站点的OPPs富集。A站点临近引江济淮工程菜子湖线的入巢湖口，其汇聚了菜子湖输水线上的每个分支，C站点位于巢湖市城区，周边分布有生活小区及一些轻工业工厂等，大量生活和工农业污水的输入导致该区域OPPs浓度相对较高，提示可能由于A和C站点接纳大量生活污水、生产废水以及周边的农畜业排污，导致该水域出现大量污染物在沉积物中富集^{[18, 28]}。菜子湖线水与沉积物中OPPs含量表现出较大的差异，推测其原因可能是：夏季丰水期降水强度高，促使周边农田中农药残留随地表径流汇入菜子湖线水域，并在沉积物和水中大量富集；进入秋季平水期，降水减少导致农残的汇入量减少，有利于OPPs的稀释，而水体流动减缓又为OPPs沉降于沉积物或直接被生物降解提供了有利条件，使得本研究期间(平水期)水和沉积物中OPPs表现出较大浓度差异^[27-28]。此外，水和沉积物中高浓度OPPs的主要贡献者也存在差异，水中溴硫磷和三硫磷浓度较高，而沉积物则是灭线磷和治螟磷这两种国家禁用农药^[5]含量较高。目前关于灭线磷和治螟磷污染的文献报道多见于蔬果农残的检测研究中^{[13, 17]}，本研究结果对研究我国水体中灭线磷和治螟磷的污染分布及生态风险情况具有重要意义。相对而言，多次在我国常见水域检测出的敌敌畏，在菜子湖线水中浓度最低(0.000 1~0.1 ng/L)，不仅比南海北部和珠江口水域^[29]要低，更远低于黄河^[11]、长江重庆段^[18]和太湖水域^[22]。乙酰甲胺磷和久效磷在水和沉积物中也表现出类似的情况，其浓度低于东江、五小川和长江重庆段水域的浓度水平^[18-19]。由此可见，引江济淮工程菜子湖线区域OPPs不仅在水和沉积物中含量差异很大，与我国其他流域相比，水和沉积物中的主要污染物类别差异也较大。

分析OPPs在引江济淮工程菜子湖线水和沉积物中的分布特征，发现OPPs之间不仅在单一的水相或沉积相中存在相关性，不同OPPs在水和沉积物两相之间同样存在相互关联，如在水中相互关联的三硫磷、敌敌畏、定菌磷和久效磷，在水和沉积物之间也存在显著相关。其中生态风险较高的对氧磷在水和沉积物之间表现出极显著相关。上述现象提示OPPs富集受到水和沉积物的共同影响，沉积物中富集的OPPs不仅会对底栖生物产生直接的毒性效应，还会不断释放到水中，影响水环境中的水生生物^{[11, 30-31]}，同时水中的OPPs也会沉降于沉积物中。然而，由于污染物种类较多，且不同污染物之间存在较高的相关性，基于本研究结果，依旧难以解释水和沉积物中OPPs浓度差异，是由沉积物向水体释放导致，或是水体向沉积物沉降引起。目前，我国水体的污染水平控制在规定的“安全标准”之下，但其联合暴露产生的风险以及OPPs在水和沉积物不同相之间的相互作用，仍可能威胁到水生态的安全^{[22, 32-33]}。因此，引江济淮工程菜子湖线水域中检测到的这些彼此关联的OPPs在水与沉积物相间迁移转化，及对水生生物的联合毒性效应及生态影响则有待进一步研究。

我国从2002年5月起禁止使用灭线磷和治螟磷，2007年1月起全面禁止使用和销售久效磷。然而，本研究发现上述3种OPPs在引江济淮工程菜子湖线水和沉积物中都存在不同程度的富集，并在部分水域表现出较高生态风险(RQ>1)。因此，生活、生产污水排放、农畜业生产中含OPPs产品的大量使用对引江济淮工程菜子湖线水环境污染不容忽视，水中污染物的富集问题亟待解决，相关农药的混合富集对水生态系统产生的潜在生态风险有待进一步研究。在引江济淮工程施工和未来的生态管理中，应该从查找整治污染源、增强污染水域生态治理、优化畜农业生产和促进相关政策法规的履行和实施等方面展开，以从根本上改善菜子湖线OPPs污染带来的生态风险。