矿业选冶药剂黄药与重金属镉协同毒性机制获揭示

　　暨南大学教授莫测辉、向垒以及副研究员赵海明团队首次揭示矿业选冶药剂黄药与重金属镉的协同毒性机制，发现二者可形成可溶性三齿配位复合物，显著增强镉的生物有效性并加剧作物毒性损伤。相关成果近日发表于《水研究》（Water Research）。

　　“我们通过原子力显微镜、量子化学模拟等技术证实，黄药-镉络合物通过抑制光合作用等机制导致白菜幼苗生物量损失超45%，且显著提升黄药的环境持久性。”论文第一作者、暨南大学教授向垒表示，该研究为认识、评估和控制矿业活动中有机选冶药剂的生态风险提供了新的见解。

　　黄药（黄原酸盐）是典型的矿石选冶有机药剂，广泛用于亲硫金属的浮选，其中大部分会随浮选废水排放进入环境，在极低浓度即可对水生生物造成危害。黄药还能与重金属（如铜、镉、锌等）形成络合物，从而改变其自身及重金属的环境行为和生物有效性，并可能加剧其毒性。然而，目前有关黄药与重金属联合毒性效应及作用机制的研究尚鲜见报道，尤其缺乏二者复合物成键过程和机理的深入探讨，极大阻碍了对相关污染防治工作的进展。

　　为此，研究团队在国家自然科学基金等项目的资助下，选择3种代表性黄药（乙基、异丙基和丁基黄药）以及硫化矿典型伴生重金属（镉）为目标污染物，以白菜幼苗培养实验探讨二者的联合毒性效应，并综合利用原子力显微镜、量子化学模拟、高分辨率质谱、核磁共振和等温滴定量热法等技术研究二者复合物的成键作用和致毒机制。

　　研究发现，3种黄药均能与镉发生络合反应，形成可溶性的三齿配位络合物，呈现对称三角锥形结构，其配位作用涉及4个σ键和1.5个π键。该配位成键机制纠正了以往认为黄药与镉形成二齿配位络合物的错误观念。镉-黄药络合物的形成抑制了黄药的降解，从而增强其在环境中的持久性。而且该络合物的形成还显著增加了镉的生物有效性，导致白菜幼苗中镉的积累量较单一暴露下增加了2.8倍；并通过抑制电子传递、气孔导度和蒸腾速率等机制破坏了作物光合作用和蒸腾作用，造成白菜幼苗出现严重的膜脂过氧化损伤及生物量大幅损失。

　　值得注意的是，与镉不同，铜和3种黄药均形成不可溶的络合物沉淀，导致毒性显著降低。这与铜-黄药络合亲和力远大于镉-黄药络合亲和力有关，表明黄药与具有中等亲和力的金属会形成可溶性的黄药配合物，从而产生显著的协同毒性作用。这些发现为认识有机选冶药剂与重金属的互作提供了全新的见解，对于开展相关污染治理工作及保障生态环境安全和人体健康具有重要意义。

　　相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124299