氧化石墨烯在多孔介质中运移的研究进展

氧化石墨烯凭借其优异物化性质和独特结构而被广泛应用,但氧化石墨烯具有生物毒性和环境危害性,存在于水环境中的氧化石墨烯具有极强的迁移性能,因此,研究其在多孔介质中的运移是一个热点。论文从迁移模型和实验条件两方面介绍了国内外学者的研究进展,模型方面,目前已经提出CFT模型、双点位迁移模型和离子追踪模型;实验方面,主要考虑了悬浮液离子强度、p H值、温度、有机物等对氧化石墨烯在多孔介质中运移的影响。最后,基于现有的研究成果,提出相关研究展望。     

水环境中抗病毒药物的存在、行为与风险

当前,甲型流感病毒与新冠病毒感染流行,抗病毒药物（ATVs）被大量使用,并通过各种污染途径不断排放到水环境中,已成为一类新污染物. ATVs能长期存在于水环境中,并表现出“假持久性”,使易感生物或病毒产生耐药性,对水生生物和人类产生不可忽视的潜在威胁. ATVs在废水和天然水环境中的浓度水平、环境行为以及生态毒理效应备受关注,在梳理文献的基础上,发现在水环境中ATVs的分析方法、迁移转化和风险评估研究方面取得了突破.通过收集全球不同区域水体中ATVs的数据,对其污染途径、分析方法、环境存在、行为与风险进行了总结,介绍了水中ATVs常用的前处理和仪器分析方法,重点探讨了其在地表水环境中的污染现状、分布特征与迁移转化行为,评述了其对环境水域生态和人类健康的潜在风险,最后对其监测研究、风险识别和污染防治进行了展望.     

水环境中PAEs的赋存、环境风险及水质标准

邻苯二甲酸酯(PAEs)是一类广泛存在于各类水环境中的内分泌干扰物,长期赋存会对水生生物产生毒害效应,也可通过多种暴露途径对人体健康产生危害。综述了PAEs在不同国家和地区的地表水、沉积物、地下水、污水厂和饮用水中的污染状况,阐述了PAEs对人体和水生生物的毒性效应及其环境风险研究现状,总结了国内外不同类型水质标准对PAEs的限定要求,并对水环境中PAEs的环境风险研究趋势进行了展望。     

氧化石墨烯在不同盐度水体中的聚沉行为研究

研究氧化石墨烯（GO）的水环境行为对于阐明其生态风险具有重要意义。本文将GO分散于不同盐度的水体中,研究了GO在水环境中的分散稳定性及聚沉行为。结果表明,GO能够均匀分散于去离子水中,且降低溶液的pH。随着静置时间的延长,GO产生缓慢聚沉。随分散水体盐度增加,GO溶液的聚沉速率快速增加,聚沉颗粒粒径明显增加;当水体盐度达到8~10后,GO溶液的聚沉速率趋于理想状态下的快速聚沉速率。GO在不同盐度海水中的聚沉服从经典的胶体稳定性理论,其聚集效率随盐度的增加呈现两阶段过程。由此计算出2~100 mg/L的GO溶液的临界团聚盐度为6.79~11.84。由此可见,较稳定分散于淡水水体的GO可能对淡水生物产生较高的生态风险,而在海水中易于聚沉的GO可能对近海底栖生物存在较高的生态风险。     

镍的环境生物地球化学与毒性效应研究进展

目前镍的毒性评价大多基于单一指标和室内控制实验研究,如何综合考虑镍在水环境中的形态及天然复合水化学条件的影响,进而准确预测水体中镍的生物毒性是水质基准及生态风险评估领域的难题.本研究结合国内外最新研究进展,对镍的来源、形态、生物有效性、毒性机理、水质基准和标准及污水处理工艺等进行归纳总结.重点围绕镍的环境行为和毒性效应展开,剖析了水化学因子对镍生物有效性的影响,概述了镍对不同营养级水生生物的毒性表现,总结出镍对淡水水生生物的六大毒性作用机理,展望镍的生物有效性对毒性效应的影响趋势,对我国镍的淡水水生生物水质基准的制定具有重要意义.     

水生生物对碳基纳米材料的物种敏感性分布研究

碳基纳米材料（CNMs）是科学研究中最热门的材料之一,然而CNMs对生态物种具有潜在的毒害作用.为了评估CNMs对生态物种的生态风险,通过广泛查阅,整理与分析了5种CNMs对22种单一水生物种的急性毒性数据,基于均值效应浓度值（EC₅₀）构建物种敏感性分布（SSD）模型,并计算得到5%危害浓度（Hazardous Concentration for 5% of species, HC₅）和潜在影响比例（Potential Affected Fractions, PAF）.研究结果发现：富勒烯（C₆₀）、石墨烯纳米片（GN）、氧化石墨烯（GO）、单壁碳纳米管（SWCNTs）、多壁碳纳米管（MWCNTs）的HC₅值分别为1.88、0.37、0.13、1.31、0.74 mg·L^-1,表明二维石墨烯家族材料比零维C₆₀和一维碳纳米管对水生生物表现出更高的生态风险.与5种金属基纳米颗粒物（MNPs）相比,CNMs对水生生物的生态风险低于MNPs.通过对不同暴露浓度下CNMs的PAF值分析,发现当暴露浓度小于1×10^-3 mg·L^-1时,CNMs对水生生物的危害程度在可接受的范围内;当暴露浓度达到10.0 mg·L^-1时,分别有38.85%、56.24%、34.65%、26.59%、39.18%的水生生物受到C₆₀、GN、GO、SWCNTs、MWCNTs的威胁.比较CNMs对水生生物的预测无效应浓度与其预测环境浓度间差异,发现这5种CNMs对水生生物的危害程度均在可接受的范围内.     

磺胺类抗生素对水环境的污染及生态毒理效应

磺胺类抗生素是一类人工合成的药物,在其生产、使用等过程中会经不同途径进入环境,虽然其半衰期不长,但由于频繁使用并不断进入环境,导致其在水体、沉积物和土壤等环境介质中的浓度逐渐升高。文章主要综述了磺胺类抗生素的物理化学性质、使用情况、来源及归趋、其在国内外水环境中残留情况,以及对水生生物的生态毒理效应。虽然水环境中低浓度的磺胺类抗生素对生物不产生明显的急性毒理效应,然而其累积效应会对水生生物产生潜在的健康威胁。     

水质监测中水生生物的应用研究

研究表明,水生生物监测技术具有一系列的优势,但技术因素限制了其广泛应用。本文介绍了水环境污染物生物监测的理论及其优越性和主要方法,对水体污染生物监测中存在的问题进行了分析,通过简要分析水生生物监测技术在水环境监测中的应用,提出了相关意见,展望了水体污染生物监测与数学分析结合的应用前景。     

腐殖酸对石墨烯和氧化石墨烯水相行为的影响

新兴纳米材料石墨烯的环境行为与效应研究备受关注。环境中普遍存在的腐殖酸(HA)可与石墨烯发生相互作用,而有关这种相互作用对石墨烯环境行为的影响研究仍十分有限。该文研究了一种HA类似物对本征石墨烯(G)和氧化石墨烯(GO)在绿藻毒性测试介质中的物理化学性质(表面电荷、电泳流动性及水动力学粒径)的影响。实验结果表明,随着HA浓度的升高,G和GO的表面电荷值越负、电泳流动性值越负、水动力学粒径越小,说明HA显著提高了G和GO在水相中的分散稳定性,且HA浓度越高,稳定性提升的幅度越大,同时该影响规律并不依赖于时间的延长。相比GO言,HA对G的水相稳定性影响更大。HA影响G和GO水相稳定性的机理为静电作用和空间位阻效应。研究结果对于研究和规避石墨烯材料的环境风险有着重要意义。     

我国流域水环境中铜、锌的生态风险及管理对策

铜、锌是生命体必需的微量元素,但超过一定的量会对生物产生毒害作用。近年来的研究表明:在中国的一些典型流域水体中,铜、锌相对于其他有毒重金属存在较高的生态风险,主要是因为我国铜、锌的生产量与消费量较高,导致其在部分地表水环境中的浓度较高;同时,水生生物对铜、锌的敏感性远大于人体的敏感性,从而导致其对水生生物存在较高的生态风险。基于此,提出对流域水环境中铜、锌的污染应采取针对性的风险管控措施,以保护水生态系统安全。     

三种氯代酚的水生态毒理和水质基准

氯酚化合物主要包括2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚和五氯酚等, 是一类重要的化工产品, 在环境中分布广泛. 氯酚在水体中的生态毒理行为一直是人们关注的焦点. 本文概述了2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚和五氯酚在水环境中的迁移归趋, 在水生生物体内的吸收代谢及其生态毒性和毒理特性. 在此基础上, 对3种氯代酚的水生态基准进行推导讨论, 以期为氯酚类污染物的环境管理、安全评价和污染防治提供基础资料.     

Two novel sets of UiO-66@ metal oxide/graphene oxide Z-scheme heterojunction: Insight into tetracycline and malathion photodegradation

Nowadays,widespread researches have been focused on the development of effective photocatalysts to remove pollutants of the aquatic system.In accordance with the universal studies,two new sets of UiO-66@metal oxide(including ZnO and TiO_2)/graphene oxide heterojunctions were synthesized for photodegradation of aromatic(tetracycline)and nonaromatic(malathion) pollutants which are challenging cases in the environment.The dosage of the photocatalyst,pH of the solution,the type of metal oxide,and the presence of various scavengers are assayed parameters in this work.In the optimum condition,maximum photodegradation efficiency is achieved in 90 min for tetracycline(81%) and malathion(100%) by the UiO-66@ZnO/graphene oxide.The superior separation of charge carriers by Z-scheme mechanism,excellent electron mobility on layers of graphene oxide and high surface area are factors that enhanced the efficiency.Furthermore,in comparison with pure UiO-66,the band gaps belong to heterojunctions revealed a red shift in the absorption edge,which can be responsible for more expand adsorption of the solar spectrum.Total organic carbon analysis verified the decontamination of these pollutants in the solution.The produced main intermediates during the photocatalytic process were identified and the possible degradation pathway proposed.In general,the superior photocatalytic activity suggests that these designed photocatalysts can be a promising choice for having a clean future.     

GIS和RS技术应用于流域水生生物时空分析的研究进展

近年来地理信息系统（GIS）和遥感系统（RS）（简称"2S技术"）在水文和环境领域得到了较为广泛的应用,但是如何在大流域尺度开展水生生物时空分析和退化诊断仍然是当前水生态学科的难点问题.本文面向新时期国家水生态质量管理重要需求和水生生物时空诊断学术前沿,全面梳理总结了近20年来2S技术在水生生物领域的研究进展,分别从GIS和RS的技术方法和应用等方面阐明了2S技术的适用性和优缺点.结果表明:近年来国内外针对2S技术在水生生物时空分析中的应用研究成果数量呈显著上升趋势,水生植物和叶绿素是该领域的研究热点;GIS技术在流域水生生物时空分析中的常用方法包括缓冲区分析法、叠加分析法和空间插值法,可以进行缓冲带划定、水生生物时空信息获取和趋势分析;RS技术可实现长序列水生生物数据的快速获取,主要包括经验模型、半经验模型和机理分析模型,可从空间尺度实现对水生生物的反向溯源和正向模拟预测.2S技术的联合应用将是未来大尺度水生态问题诊断的重要技术手段和发展趋势,能更好地定性和定量识别流域水生生物的时空变化规律;加快研发水生生物自动监测与快速识别等智能监测设备,实现5G技术、大数据分析、云计算、AI与2S技术的深度融合将是今后大尺度水生态时空问题诊断的重要发展趋势.      

生物标志物在水环境研究中的应用

生物标志物是指示污染物危害效应的生物信号．可分为两类,一类指示生物体对有害物质的暴露;另一类指示污染物的毒性效应．与其它手段相比,生物标志物具有专一性、预警性和广泛适用性．本文介绍了指示水环境污染的主要几类生物标志物．生物转化酶和金属硫蛋白能有效地表征水体中的有机物和重金属对生物的影响．DNA加合物将有机污染与遗传物质变异相关联,因此成为生态毒理学研究的新热点．文中还讨论了生物标志物的缺陷和不足,并展望了该领域的应用前景．     

人工纳米颗粒在水体中的行为及其对浮游植物的影响

人工纳米颗粒(engineered nanoparticles,ENPs)因其特殊的尺寸效应及良好的光学、磁学等性质,已被广泛应用于医药、生物成像以及工业产品等领域.在生产、使用和排放的过程中,ENPs通过不同途径不可避免地进入水体,因此ENPs在水体中的行为和生物安全性也引起了人们的极大关注.在水生生态系统中,浮游植物作为初级生产者,为自身以及其他营养级生物提供营养物质、能量和氧气,因此受到ENPs的影响是难以估算的.近年来已有大量的研究证实ENPs对生物有毒性效应,但ENPs进入浮游植物体内的机制以及ENPs在浮游植物体内的生物运输和转化的报道较少,并且这方面的机制仍不甚明确.本文重点介绍了纳米材料进入水体的途径,在水体中的行为以及对浮游植物的生物效应的最新研究进展,但这方面的机制研究需要进一步深入.     

防污剂Sea-Nine211的环境归宿及其生态毒性研究进展

Sea-Nine211因易降解、生物富集性小而成为世界上广泛使用的新型防污剂。目前关于Sea-Nine211在环境中的迁移、转化和稳定性等的研究资料很少,为评估Sea-Nine211对环境生态系统造成的潜在危害,文章就其在水环境中的转归及其生态毒性等方面进行综述,并对今后的研究方向作了展望。     

PBDEs的来源特征、环境分布及污染控制

多溴联苯醚(Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)生产应用、环境分布与生态风险之间的关系将如何影响我国的未来,具体涉及到工业、环境、健康、人类繁衍等的社会问题.由于PBDEs阻燃效率高,热稳定性好,价格便宜,作为添加剂被广泛应用在电子、电器、化工、交通、建材、纺织、石油等领域的阻燃产品中.PBDEs进入环境后迁移扩散并富集于沉积物和生物体内,进入人体后引起肝脏毒性、内分泌干扰、神经毒性和生育能力下降等而危害人类的健康.基于此,从生产应用、品种生产量、分子的物理化学特性以及毒性等的文献数据分析了PBDEs的来源特征与环境危害,分析这些性质对环境分布与污染控制的基础支持关系;从沉积物、水体、大气、水生生物、人体5个方面考察了PBDEs的环境本底浓度变化、分配关系、迁移规律、时间效应,分析了生产、应用与扩散的多因素影响关系,发现全球性PBDEs污染物蔓延的现象,沉积物是主要的归趋场所,室内空气中的浓度远高于室外,水中浓度较低,水生生物和人体均能富集PBDEs,通过饮食、母乳和呼吸摄入,可实现代际传播,污染的分布呈现介质与区域的不同特征;污染控制需要考虑点源技术与面源修复的联合,结合PBDEs的物理性质、分子结构及其化学特性,统计分析了微生物法、光化学降解法和零价铁还原法的原理及其有效性,根据PBDEs在产品中存在与分布的特点,提出收集-分离-富集-超临界催化还原和氧化毁毒的工艺,针对实际环境(以电子垃圾塑料和流域水体及沉积物为对象)中的PBDEs进行回收或处理,结合材料如催化剂的应用,从动力学和热力学方面提高PBDEs无害化的效率.最后,从生产管理、环境监测、风险评价、技术集成等方面提出了未来的努力方向.     

Algal-bloom control by allelopathy of aquatic macrophytes——A review

Algal-bloom control is an important issue for water environment protection as it induces several negative impacts on the lives of aquatic organisms, aquaculture, landscaping, and human health. The development of an environment-friendly, cost-effective, and convenient alternative for controlling algal bloom has gained much concern. Using the allelopathy of aquatic macrophytes as a novel and safe method for algal-bloom control is a promising alternative. This paper reviews the development and potential application about allelopathy of aquatic plants on algae, including the allelopathic research history, the potential research problems, the research methodology, and the reported aquatic macrophytes and their inhibitory allelochemicals. Potential modes of inhibition action of allelochemicals on algae, possible ways for application, and future development directions of research on algal-bloom control by aquatic macrophytes were also presented.     

Pollutant toxicology with respect to microalgae and cyanobacteria

Microalgae and cyanobacteria are fundamental components of aquatic ecosystems. Pollution in aquatic environment is a worldwide problem. Toxicological research on microalgae and cyanobacteria can help to establish a solid foundation for aquatic ecotoxicological assessments. Algae and cyanobacteria occupy a large proportion of the biomass in aquatic environments; thus, their toxicological responses have been investigated extensively. However, the depth of toxic mechanisms and breadth of toxicological investigations need to be improved. While existing pollutants are being discharged into the environment daily, new ones are also being produced continuously. As a result, the phenomenon of water pollution has become unprecedentedly complex. In this review, we summarize the latest findings on five kinds of aquatic pollutants, namely, metals, nanomaterials, pesticides, pharmaceutical and personal care products (PPCPs), and persistent organic pollutants (POPs). Further, we present information on emerging pollutants such as graphene, microplastics, and ionic liquids. Efforts in studying the toxicological effects of pollutants on microalgae and cyanobacteria must be increased in order to better predict the potential risks posed by these materials to aquatic ecosystems as well as human health.