淡水环境中微塑料与重金属的“木马效应”研究进展

微塑料(尺寸<5 mm的塑料)作为全球备受关注的新兴污染物,广泛存在于淡水环境中.微塑料易迁移,难降解,且比表面积大,对重金属等多种污染物有富集作用,大大增加了其对环境和生态的潜在危害.因此,本文首先定义微塑料在淡水环境中携带重金属并共同迁移的特殊环境行为为“木马效应”.随后,从淡水环境中微塑料的来源与分布、微塑料对重金属的富集作用、微塑料与重金属木马效应对其共同迁移行为的影响以及微塑料和重金属木马效应的生物影响这4个方面对淡水环境中微塑料与重金属的木马效应及其作用机制进行了总结和阐述.结果表明,作为面源广的污染物,微塑料广泛存在于淡水环境中;淡水环境中微塑料对重金属存在吸附行为,不同环境下对单一重金属吸附程度不同,主要受微塑料、金属和环境等因素共同影响,在多种重金属离子存在时会有竞争吸附;微塑料与重金属的木马效应会影响其共迁移行为;淡水环境中微塑料与重金属的木马效应,往往加剧了其对水生生物的毒性.通过全面了解淡水环境中微塑料与重金属的木马效应及其作用机制,可有效降低微塑料与重金属在淡水环境中的生态风险和对人类健康的影响提供借鉴.     

生物活性物质改善水环境中重金属对生物的不利影响及其机制

重金属具有高毒性和不可降解等特点,对水生生物的生长、繁殖等产生危害,进而影响水生态系统的平衡.最近研究表明,自然环境中存在多种生物活性物质,或通过人工添加的方式改善重金属对生物的不利影响.这些研究对认识水环境中的自然净化、生态修复与水生态健康评估具有重要价值,但目前对生物活性物质改善作用的总结和深入机理研究还较少.因此,本文调查并总结了多种生物活性物质对水生生物重金属胁迫的改善作用,研究其可能的改善机制.对水生植物而言,生物活性物质主要通过调节植物抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环、叶黄素循环以及维持植物光合色素平衡来改善重金属毒性;对于水生动物,生物活性物质主要通过缓解氧化应激、螯合重金属离子和维持肠道健康来减轻重金属毒性.因此,本文能为预防和改善水环境中重金属对生物的不利影响提供支持,并为进一步研究重金属的自然修复技术、污染控制及水质改善等方面提供科学依据,对水产养殖中生物的日常管理、生态系统的风险评估具有重要的指导价值.     

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.     

陕西西部某工业园区采暖期大气降尘重金属特征

为了解陕西省某工业园区采暖期大气降尘重金属元素特征,于2012年11月20日至2013年3月20日,通过被动采样的方式,采集该区域采暖期的大气降尘样品,利用火焰原子吸收分光光度法测定其中重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr和Fe的含量,并分别计算各元素采暖期的日沉降通量和富集因子.结果表明:研究区采暖期大气降尘量普遍较高,并且受园区人为污染源和道路扬尘影响明显;大气降尘中重金属含量分布不均,位于园区内部点位的重金属含量明显大于上风向点位和对照点;各元素之间也有很大的差异,其中,Fe的含量远高于其他6种元素,Pb、Zn含量次之,Cu、Cd、Ni、Cr的含量较小;从采暖期日沉降通量来看,Fe、Zn、Pb的沉降通量较大,Cu、Cr、Ni、Cd的沉降通量较小.而根据富集因子分析结果可知,Zn、Pb、Cu、Cd主要来自人为源,Fe、Cr、Ni与当地的自然地质背景有关.     

Joint effects of heavy metal binary mixtures on seed germination, root and shoot growth, bacterial bioluminescence, and gene mutation

This investigation was to assess the joint effects of metal binary mixtures on seed germination,root and shoot growth,bacterial bioluminescence,and gene mutation based on the one toxic unit(1 TU)approach.Different sensitivities and orders of toxicity of metal mixtures were observed among the bioassays.In general,mostly additive or antagonistic effects were observed,while almost no synergistic effects by the binary metal mixtures in all bioassays.Therefore,the combined effects of heavy metals in the different bioassays were difficult to generalize since they were dependent on both chemical type and the organism used in each bioassay.However, these results indicate that a battery of bioassays with mixture chemicals as opposed to just a single assay with single metal is a better strategy for the bioassessment of environmental pollutants.     

Contamination by persistent toxic substances in surface sediment of urban rivers in Chaohu City, China

The concentration and spatial distribution of persistent toxic substances (PTS) in the river sediment in Chaohu City, China were investigated. A total of nine surface sediments were collected and the selected PTS pollutants including six heavy metals and nineteen polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) were analyzed. The mean heavy metal concentrations (in mg/kg, dry weight) ranged within 0.18-1.53 (Hg), 50.08-200.18 (Cu), 118.70-313.65 (Zn), 50.77-310.85 (Cr), 37.12-92.72 (Pb) and 13.29-197.24 (As), and Cu, Zn and As have been regarded as the main metal pollutants. The levels of PBDEs (1.2-12.1 ng/g) and BDE-209 (2.4-30.5 ng/g) were at the middle level of the global range. BDE-209 was the predominant congener (67.0%-85.7%), which agrees with the fact that technical deca-BDE mixtures are the dominant PBDE formulation in China. The relative high level of PTS pollutants in the western part of the city is probably owing to the intensive agricultural activities and lack of sewerage system there. The ecological risk assessment with the sediment quality guidelines (SOGs) indicates that the urban river sediments in the city have been heavily contaminated by heavy metals with probable ecotoxicological impacts on freshwater organisms and the main toxic pollutants are Hg and As. The results of current study imply that the city, and perhaps many other small cities in China as well, requires immediate pollution control measures with emphasis on not only conventional organic pollutants but also on PTS such as heavy metals and PBDEs.     

淡水沉积物中重金属生物有效性的研究进展

淡水重金属污染已成为全球关注的热点环境问题之一。沉积物作为重金属的重要储库与污染内源,可对水环境质量及水生态系统产生严重危害。生物有效性是评价重金属生物可利用性及其毒性效应的关键指标,研究淡水沉积物中重金属的生物有效性与调控机制,有助于阐明重金属的污染机理及其生态环境效应,可为重金属的污染防治提供科技支撑。本文回溯了沉积物重金属生物有效性的定义内涵、发展历史,重点介绍了重金属生物有效性评价的主要方法、适用性及其优缺点,归纳了影响重金属生物有效性的主要因素与内在机制,概述了目前国内外典型河流、湖泊和水库等淡水水体沉积物中相关研究的最新进展。本文进一步指出,在今后研究中亟需整合现有分析方法,形成统一的沉积物重金属生物有效性评价指标与方法体系,并开展权威实验室比对研究。同时,应考虑不同淡水生态系统的区域差异性,采用生物监测方法与原位被动采样技术相结合,将生物配位体模型纳入重金属的生态毒理效应研究中。最终,依据不同淡水环境的特性,尽快建立相应的沉积物重金属质量基准,加强重金属环境污染的科学管理。     

公路沿线土壤中重金属的含量分布

用HNO3-HF-HClO4消解土壤样品,用原子吸收光谱法对山东范县等五个地方的公路沿线土壤样品中重金属Pb、Cr、Zn、Fe、Cd、Ni的含量进行了分析测定,并对重金属元素在土壤中的存在方式进行了研究,反映出公路沿线土壤中重金属元素的积累情况。由测定结果表明,该地区土壤中铁含量较高,其余各重金属含量均很低,土壤基本没受污染。     

镉的淡水水生生物水质基准研究

镉是一种有毒重金属,具有高毒性、难降解和易残留等特点,会对水生生物及水生态系统产生有害影响.为有效控制镉给水生生物带来的不利影响,亟需开展镉的水生生物基准研究,为水质标准的制订提供依据. 以我国淡水生态系统及其生物区系为保护对象,结合大量国内外文献报道的镉对我国淡水生物区系中代表物种的毒理学数据,运用评价因子法、毒性百分数排序法和物种敏感度分布法等当前国际上广泛使用的基准推导方法,研究我国淡水中镉的基准值及其推导过程. 结果表明:评价因子法得出的基准值为单值,其值为0.15 μg/L;毒性百分数排序法得出的基准值包括基准最大浓度和基准连续浓度,二者分别为7.30和0.12 μg/L;物种敏感度分布法得出的基准值分为短期危险浓度和长期危险浓度,二者分别为32.50和0.46 μg/L. 比较了3种方法的优缺点,以及与国内外已有研究基准值之间的差异及形成原因,分析了影响镉的水生生物基准的关键因素.      

重金属在北江鱼类和底栖动物体内的富集及污染评价

调查研究了北江中上游的鱼类、虾、螺和蚬,以及鲤鱼体内不同组织中重金属Pb、Cd、Hg、As的含量,并采用污染指数法对重金属的污染进行了评价。调查结果显示,不同水生动物体对同种重金属元素的富集量存在较大差异,而同一水生动物体对不同重金属元素的富集能力也有很大区别。北江鱼体肌肉中不同重金属的污染程度由强至弱的顺序为:CdPbHgAs;不同水生动物体的可食部分重金属综合污染水平由高至低依次为:蚬螺虾鱼。鱼体中不同器官组织对重金属的蓄积能力差异巨大,北江鲤鱼体内各器官组织蓄积重金属总量依次为:内脏鳃脂肪肌肉。该次调查采集的北江底栖类动物样品已明显受到重金属污染,达不到无公害水产品安全要求;而北江鱼类肌肉则满足无公害水产品安全要求。     

江苏盐城地区水产品重金属含量与安全评价

为初步了解江苏盐城地区水产品重金属污染现状及摄入风险,于2012年5月采集了该地区海水鱼类、淡水鱼类、甲壳类、贝类、头足类5类22种主要水产品,采用原子吸收分光光度法检测肌肉中Cd、Cu、Zn、Pb、Cr等5种重金属含量,并采用单因子污染指数(P i)、重金属污染指数(MPI)、每周可耐受摄入量(PTWI)及致癌与非致癌年风险(Rc ig、Rn ig、R’总)指标分别评价其污染程度、食用安全性和健康风险.结果表明,目前盐城地区水产品均受到一定程度的重金属污染,其中Cd、Pb、Cr超标较为严重,超标率分别为31.8%、31.8%、40.9%;P i结果显示,各水产品Cd、Pb、Cr含量均超过轻污染水平,其中淡水鱼类Cd、Pb含量,贝类Pb、Cr含量,头足类Cr含量达到重污染水平,Cu、Zn含量尚处于正常范围内;MPI结果显示,贝类、甲壳类重金属污染高于淡水鱼类、头足类和海水鱼类,污染程度为贝类>甲壳类>淡水鱼类>头足类>海水鱼类;总体而言,盐城地区水产品重金属的食用安全性尚在可接受范围内,但贝类和头足类的Cr摄入量已接近PTWI值,个别海水鱼类Cr的摄入量已超过PTWI值,存在较高风险;健康风险模型结果显示,各类水生生物总重金属摄入健康风险数值(R’总)均未超过国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受水平5.0×10-5a-1,但贝类和头足类的Cr摄入健康风险均已接近该数值,值得关注.当前,盐城地区水产品存在较严重的重金属污染,尤其是Cr污染,其污染等级、摄入风险和健康风险均较高,需引起高度重视.     

吉林四平设施土壤和蔬菜中重金属的累积特征

选取吉林四平市典型设施蔬菜生产系统为研究对象,采集不同土地利用方式下的设施菜地、玉米地和森林土壤样本124份进行比较分析,同步采集设施蔬菜(81份)、肥料(50份)及灌溉水样品(10份),利用电感耦合等离子体质谱技术检测重金属含量,以揭示设施土壤及相应蔬菜中重金属的累积特征.结果表明,研究区域设施菜地中除铅(Pb)以外的重金属元素含量显著高于玉米地和林地,设施土壤重金属镉(Cd)、铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、锌(Zn)均出现了不同程度的累积,研究区域不同类型土壤Cd平均含量为0.45 mg·kg-1,约42.8%的样本Cd超过温室蔬菜产地环境质量评价标准(HJ 333-2006),其他重金属均未出现超标现象;不同类型蔬菜比较,叶菜类Cd含量(以鲜重计)为0.033 mg·kg~(-1),明显高于果菜类,2.5%的蔬菜Cd超标,1.2%蔬菜存在Pb超标,其他重金属均未出现超标现象;随着设施利用年限的增加,土壤酸化愈加明显,设施土壤和蔬菜中重金属呈同步累积趋势;设施蔬菜重金属含量受土壤pH、有机质的显著影响;含高量重金属有机肥和化肥的大量施用是设施土壤重金属累积及设施蔬菜风险增加的重要原因.     

中国生态毒理学研究现状

从陆生生态毒理与水生生态毒理两方面综述了我国生态毒理学在近年取得的研究成果。陆生生态毒理包括大气污染物、重金属和有毒有机物对植物影响的生态毒理效应研究及陆生动物生态毒理学研究;水生生态毒理包括化学物质对浮游类生物和鱼虾类生物的生态毒理效应研究及逆境物理因素对水生生物影响的毒理研究。      

Developing sediment quality criteria for heavy metal pollution in the Le An River with equilibrium partitioning approach

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｃｔｉｎｇａｓｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙｏｒｓｏｕｒｃｅｏｆｖａｒｉｏｕｓｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓｕｎｄｅｒｄｉｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｐｒｏｂｌｅｍｓｅｄｉｍｅｎｔｓｍａｙｔｈｒｅａｔｅｎｔｈｅａｑｕａｔｉｃｏｒｇａ...     

石油类污染物淡水短期水质基准研究及其对我国标准修订的意义

环境管理、应急处置和水质标准修订工作亟需石油类污染物淡水水质基准研究作为支撑. 本文筛选整理了大量本土物种毒性数据,利用SSD (物种敏感度分布法)和TPR (毒性百分数排序法)分析了5种典型石油类污染物(原油、苯、甲苯、乙苯和二甲苯)的淡水水生生物急性毒理数据,获得了保护我国淡水水生生物的短期水质基准值. 通过综合对比分析,认为利用SSD获得的基准值可作为石油类污染物的短期水质基准推荐阈值,原油和BTEX(苯系物,包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯)的短期水质基准值分别为0.065、2.000、2.340、1.295和1.595 mg/L. 结果表明:①原油的毒性远大于BTEX,这可能是由于毒性的联合作用使得石油的毒性变强. ② 绿水螅对原油最敏感,原因可能是水螅更容易通过摄食或直接摄取获得原油WAF(水溶性组分)的有毒成分;鱼类相较于其他物种对苯更为敏感,而对其他BTEX而言,最敏感物种为节肢动物,原因可能是鱼类和节肢动物器官分化程度以及试验时的龄期选择存在差异,鱼类更易在短时间内将苯代谢为有毒的代谢产物. ③ 不同BTEX的敏感物种虽存在一定差异,但基准值未有数量级的差异. 研究显示,我国现行地表水环境质量标准中石油类标准未单独针对保护水生生物制定,BTEX标准的保护目标是基于人体健康而非水生生物,研究结果对我国石油类污染物环境管理、突发油类污染物对水生生物的危害及风险评估以及淡水水生生物特别是本土物种保护的水质标准制修订工作具有重要的借鉴作用.      

Heavy metals of natural and reclaimed tidal riparian wetlands in south estuary, China

The concentrations of Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn in two plant species (Scirpus tripueter Linn. and Cyperus malaccensis Lam.), water, and soils sampled from the reclaimed tidal riparian wetlands (RTRWs) and the natural riparian wetlands (NRWs) in the Pearl River estuary (PRE), were analyzed to investigate and compare their distribution and accumulation. The results show that the concentrations of the six studied heavy metals in soils exceed the eco-toxic threshold recommended by USEPA. The concentrations of Cd, Cr, and Zn in plants may lead to toxic effects compared to others.The hydraulic conditions and the degree of human disturbances can affect the heavy metal accumulation in RTRWs and NRWs. The heavy metal concentrations in water are higher whereas they are lower in soils of RTRWs Compared with that in the NRWs. The accumulation of heavy metals in the roots of plants is higher in NRWs than those in RTRWs while the opposite result is found for heavy metal accumulation in shoots. Based on the bioaccumulation and translocation factors, the plants in NRWs have the higher capacity to accumulate heavy metals, while higher abilities to transport heavy metals from roots to shoots are observed in RTRWs. Heavy metal contaminations in RTRWs are dominated by anthropogenic sources from both side uplands and river water, whereas in NRWs, the metal accumulations are simultaneously affected by anthropogenic and natural factors.     

Bioindikatoren für erhöhte Metallgehalte in Fließgewässern

Lawful arguments of food research require an information of the concentrations of heavy metals in fishes. Whereas for the control of emissions and of river pollution the analysis on heavy metals in excellent indicator organisms — as specific submerged water plants or fish food (zoobenthic) organisms — is generally more sensitive and therefore more suitable. With analytical results there is no successive accumulation of metals in the aquatic food chain — that means no biomagnification — determinable. By the analysis of some bioindicators the degree of the environmental load due to heavy metals can be estimated. With this ecological method we are able to detect the emissions' locality and their producers.     

湛江港海区沉积物和海洋生物中重金属的富集特征分析与评价

本文利用原子荧光光度计、原子吸收分光光度计测定了湛江港表层沉积物和海洋生物中Hg、Cu、Zn、Pb、Cd 5种重金属元素的含量,分析评价沉积物和海洋生物中重金属的含量分布及富集特征。结果表明,除Cd外,其它重金属元素在沉积物中的含量均高于其在海洋生物体中的含量;湛江港海域Cu、Zn、Cd在生物体内积累较严重;软体类和甲壳类从沉积物中富集Hg和Pb能力相当,但软体类从沉积物中富集Zn和Cd能力高于甲壳类、富集Cu能力低于甲壳类。与沉积物重金属含量的非参数相关分析表明,沉积物中重金属既能促进也能抑制生物体内的重金属富集,但在软体类和甲壳类两类生物体中表现不同。     

伊犁河谷典型区域土壤重金属含量状况及评价研究

"十二五"期间自治区加大了对伊犁河谷境内典型生态环境区域集中式饮用水源地土壤、农田、果园、菜地以及昭苏、特克斯和新源三大天然草场土壤汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、锌(Zn)八种重金属元素的监测,通过对上述监测数据的统计分析和评价表明:伊犁河谷典型区域土壤重金属含量均低于《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)(二级、旱地)限值,整体处于清洁安全水平,尚未受到人为显著影响.     

The biotic ligand model: a model of the acute toxicity of metals to aquatic life

The United States Environmental Protection Agency (USEPA) has established nationally applicable water quality criteria (WQC) for metals that are designed to be protective of aquatic life. However, in some instances these criteria may be over-protective as a result of natural, site-specific differences in water quality characteristics. These differences affect metal speciation and bioavailability, fundamental considerations in assessing toxicity. Laboratory studies completed during recent years have advanced the current understanding of metal chemistry in aquatic systems, including the formation of organic and inorganic metal complexes and sorption to particulate organic matter. Parallel investigations have led to an improved understanding of the physiological basis of why metals are toxic to aquatic organisms. These studies have, in combination, led to an improved understanding of how site-specific water chemistry affects bioavailability, and how metals exert toxicity at the organism site of action, at the biotic ligand in the context of the model to be described. The biotic ligand model provides a quantitative framework for assessing metal toxicity over a range of hardness, pH and dissolved organic carbon (DOC) levels. The chemical equilibrium sub-model incorporates metal-biotic ligand interactions to compute metal accumulation at the site of action (e.g., the gill of a fish) as a function of water quality. The toxicity sub-model uses this computed accumulation level as the basis for successfully predicting observed variations in toxicity associated with changes in water quality. The results highlight the potential utility of this approach to provide an alternative means of developing site-specific permit limits and WQC. The ability of the model framework to quantitatively assess the effects of hardness, pH and DOC on toxicity, in comparison to current WQC for metals that typically vary with hardness alone, is a significant advance in understanding how site-specific conditions affect the toxicity of metals.