重金属形态与生物毒性及生物有效性关系的研究进展

简要介绍了近年来环境化学中与生物毒性有关的重金属化学形态分析研究。同时归纳了环境因素对形态分布及生物毒性影响的研究进展,如何建立起形态和毒怀两者间的联系,即由物理化学测试给出生物毒性和生物有效性信息,是形态分析的发展方向,在形态与生物毒性上建立起飞析的水质标准,是目前研究的重点。     

基于生物有效性的重金属单一及联合毒性研究进展

水环境中的重金属受到水化学性质的影响产生形态变化,导致其对水生生物的生物有效性和毒性的改变。生物配体模型(BLM)考虑了水化学性质对金属的水生生物毒性的影响,可用来预测重金属对水生生物的毒性效应。毒性是金属与生物配体的平衡常数和生物膜上被金属络合的配体位点数量的函数。毒性效应被定义为金属在生物配体上的富集达到或超过一个临界阈值浓度。重点论述了水化学性质对重金属生物有效性的影响、重金属联合毒性评价的研究现状,并对存在的问题进行探讨。     

应用生物配体模型评价海洋沉积物重金属毒性的研究进展

海洋沉积物中金属毒性的判定一直是较为复杂的科学问题。近年来较多的研究表明,沉积物中金属的毒性和生物可利用性与其总含量无关,而与其存在形态密切相关。沉积物生物配体模型(s-BLM)是建立在较新的科研成果上用以判断沉积物中金属毒性的一个综合模型。s-BLM主要应用于有氧环境下,在测定活性金属、硫化物、有机碳的基础上,结合间隙水中的化学成分来计算多种金属的毒性阈值。s-BLM与以往应用于厌氧环境下的酸可挥发性硫化物/同步萃取金属(AVS/SEM)模型形成互补,从而能够全面系统的判断沉积物中的多种重金属(Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Ag)的生物毒性。本文全面介绍了s-BLM的由来和构建,重点探讨了其应用、研究进展及局限性。目前,该模型在国际上已受到广泛关注和应用,但我国在该方面的研究尚属空白。类似模型的研究和发展对于更科学的制定沉积物环境质量标准有重要意义。     

植物毒性评价终点的生物配体模型比较研究

生物配体模型(BLM)是一个理论的、潜在的机理方法,用来评估金属离子在水体及土壤体系的生物有效性。BLM概念中,毒性与生物配体位点被占据的比例有直接关系,而被占据的比例又受溶液组成成分的影响。该研究综述了当前水培体系以及土壤溶液体系中不同植物品种的BLM概况,通过对其特征性常数及毒性阈值的比较发现,重金属离子的毒性与条件结合常数(logK)呈显著正相关,即金属毒性越强,logK值越大。不同重金属元素对植物的毒性强弱总体符合以下规律,即Cu、Ag、Cd、Cr(Ⅲ)CoNiZn。不同植物测试终点对重金属毒性的敏感程度大致为:莴苣根长西红柿茎叶≥大麦根长、小麦根长葡萄根长豌豆根长。水培体系中影响金属毒性的主要竞争离子为H、Mg、Ca、K,且竞争能力呈依次递减的顺序。除自由金属离子形态之外,其他碱性复合形态离子如MCO_3~(x+)、MOH~(x+)、MHCO_3~(x+)同样具有生物有效性/毒性,然而毒性贡献的归属是根据金属元素的不同与体系pH的不同而变化。真实的土壤溶液相对于水培体系的BLM更加复杂,导致陆地系统的生物配体模型(t-BLM)研究存在很多不确定性。总之,BLM的研究和发展为重金属元素在水体及土壤体系的风险评价提供了切实可依的重要手段。     

土壤中砷污染的研究现状

本文从砷的有效性，砷的毒性及其与形态、价态的关系，砷的价态与溶解性的关系，砷的吸附解吸及其动力学，砷的迁移转化，砷对作物的影响及其危害等方面综述了土壤砷持染的研究现状。     

重金属对近海球等鞭金藻的毒性化学

研究了多种经济贝类的理想饵料——球等鞭金藻(Isochrysis galbana)细胞吸收金属过程的热力学和动力学以及细胞吸收金属过程与细胞生长的关系,同时研究了水溶性有机络合剂对中毒金藻细胞的去毒效应、金属间交互效应及其机理,提出了金属毒性与金属化学本质之间关系的规律。     

BLM预测水中重金属生物有效性研究进展

生物配体模型( BLM)是利用环境参数来预测重金属生物有效性的模型.它生物受体位点作为生物配体,考虑了影响生物毒性的水化学性质,并把生物有效性的概念引入到水质标准中,在较宽的模拟水质范围内取得较好的预测效果.生物配体模型是多学科共同发展的成果,综合了金属在水环境中的化学、生物学、生理学等以及计算机科学方面的成果,这学科...     

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。     

信息理论指数及其在有机磷农药毒性预测研究中的应用

为探讨化合物结构与毒性关系研究方法,将定量描述分子结构特征的信息理论指数、价分子连续性指数应用于有机磷农药毒性预测研究,提出了基团信息参数。运用判别分析、多元非线性回归分析,依据１１４种有机磷农药急性毒性数据资料,按动物不同给药途径,分别建立定性、定量预测模型,定性判别回代符合率均在８３．３３％以上,定量回归方程相关指数Ｒ＾２均在０．８１以上,回归残差呈正态分布。预测分析,预测值均在ＬＤ５０测定值     

太湖沉积物重金属污染生态风险的综合评价

为研究太湖沉积物重金属污染的生态风险。在2012年2月采集太湖7个采样点的表层沉积物,分析测定重金属总量以及可交换态和碳酸盐结合态的金属含量,采用风险评价准则、潜在生态风险指数法对沉积物重金属污染进行生态风险评价。结果表明:太湖沉积物中重金属除竺山湾处于偏中度污染水平,其他各点均处于轻度污染状态。全湖Ni、Zn和Cu的可利用态比例较高。太湖沉积物重金属污染为低生态风险,竺山湾生态风险高于其他地区。Ni和Pb的生态风险高于其他金属。需对太湖竺山湾污染物排放进行控制,对全湖沉积物中Ni污染进行优先控制与去除。     

江苏省重金属防控区河流底泥中重金属污染及潜在生态风险评价研究

底泥是水生态环境的重要组成部分,其环境影响值得引起重视.选择了江苏省重金属污染防治"十二五"规划中划定的32个重金属污染防控区,在区域内主要的河流布设了42个底泥测点,对其中4种重金属(As、Cd、Hg、Pb)含量进行了测定,并采用潜在生态危害指数法进行了风险评价.结果表明:底泥中Pb、Hg、Cd、As4种重金属的潜在生态风险依次为Cd>Hg≈Pb>As.90.4%的测点处于轻微和中等生态风险状态.9.6%的测点处于严重和很严重生态风险状态.无极严重生态风险测点.     

鄱阳湖沉积物重金属污染影响因素分析——基于STIRPAT模型

为探究人类活动对鄱阳湖沉积物重金属污染的影响,于2017年10月在鄱阳湖入口、出口及湖区布设20个采样点位,开展鄱阳湖沉积物重金属表层及垂向分布特征调查,评价其潜在生态风险.利用¹³⁷Cs和²¹⁰Pb计年法推算出鄱阳湖沉积物的平均沉积速率,并结合柱状分层样品重金属含量,得出具体年代的重金属蓄积特性.基于STIRPAT模型,通过偏最小二乘回归分析得到鄱阳湖沉积物重金属演变与总人口数量、城镇化率、实际人均GDP、绿色专利申请数、第二产业占比、第三产业占比6种社会经济指标的多元非线性模型.结果表明：（1）鄱阳湖表层沉积物重金属Cu污染最为严重且生态风险程度最高, 地累积指数为“强”或“中-强”污染范畴,单因子潜在生态风险指数平均值为47.25,属于“中等”生态风险.整个湖区的总潜在生态风险指数RI平均值为107.07,表明鄱阳湖表层沉积物重金属总体处于低生态危害水平.（2）1988~2017年总人口数量是影响鄱阳湖沉积物重金属Cd和Cu污染的最主要正向因素,其他正向因素为第二产业占比、第三产业占比、城镇化率及实际人均GDP,绿色专利申请数所反映出的区域绿色技术创新能力及环保研发投入对鄱阳湖沉积物重金属Cd、Cu污染具有负相关关系.     

上海市典型工业用地土壤和地下水重金属复合污染特征及生态风险评价

针对上海市3类典型工业用地（化工、金属加工和危废治理）土壤和地下水中有毒有害6种重金属（As、Cd、Cr、Pb、Hg和Ni）的污染程度、分布特征和生态风险效应开展了分析和评价.结果表明,3类工业用地30个潜在污染区域土壤和地下水均受到重金属污染,Cd、Cr、Pb、Hg和Ni在表层土壤中存在明显累积,As、Cr、Pb和Ni在地下水中存在明显累积,土壤中重金属含量和变异系数随着垂直深度的加深而逐渐降低,表明受人类活动扰动影响趋小.不同重金属污染来源不同,土壤中Cr和Hg主要来源于金属加工和危废治理业,Cd、Pb和Ni在3个行业土壤中均有累积;地下水中As主要来源于化工和危废治理行业,Cr主要来源于金属加工行业,Ni主要来源于金属加工和危废治理行业,Pb在3个行业地下水中均有累积.金属加工行业土壤和地下水内梅罗综合污染指数最高,重金属Cr、Pb和Ni存在明显的水土复合污染现象,可能与土壤重金属含量、迁移性和企业管理水平有密切关系.土壤和地下水重金属潜在生态风险处于轻度~中度范围,土壤中重金属Hg和Cd的潜在生态风险水平较高,主要受重金属毒性影响,地下水中重金属Ni的潜在生态风险水平较高,主要受重金属含量影响.     

哈尔滨菜地土壤重金属潜在生态危害研究

重金属是土壤环境的重要污染物,主要随农业生产中产生的废水、废渣和废气进入土壤.大量积累后很难从土壤中迁出,对土壤的生态结构和功能稳定性造成影响.以哈尔滨菜地为研究对象,采用潜在生态危害指数法,对土壤重金属的潜在危害进行评价.结合近几年来各界学者的研究成果,比较分析哈尔滨菜地重金属污染情况,得出哈尔滨菜地土壤环境Cd超标,生态危害极强.结合哈尔滨菜地实际情况,提出有效的处理措施.     

洪泽湖表层沉积物重金属分布特征及其风险评价

为了揭示洪泽湖表层沉积物重金属的空间分布特征,用电感耦合等离子发射光谱法和原子荧光法测定了10个点位的重金属元素含量,分析了其空间分布特性,并评价了其潜在生态风险.洪泽湖表层沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg和As平均含量分别为34.99、72.44、18.82、3.24、57.59、0.07和23.67 mg...     

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.     

鸭绿江(丹东段)重金属污染及潜在生态危害评价

本文根据重金属环境化学行为的特点,应用沉积学原理,对鸭绿江(丹东段)的主要重金属污染状况进行了研究;并采用瑞典国家环境保护局乌普萨拉水质实验室的 Lars Hakanson 指数法对重金属的潜在生态危害进行了评价研究     

长江下游不同源沉积物中重金属特征及生态风险

不同来源沉积物中重金属的污染特性差异明显,影响了它们的危害程度.采集长江下游市政、矿山、工业及港口来源的沉积物,并用ICP-AES测定常量元素.原子吸收光谱测定Cu、Zn、Pb,Cd、Cr 5种重金属.结果表明,重金属在市政来源中含量中等且分布相对均匀,矿山来源的以Cu、Pb为主.工业来源的金属含量均较高,港口来源Cd的含量最高.重金属均有一定的富集,尤其是Cd的富集系数,最高达到7.3.通过重金属与常量元素的主成分分析研究了沉积物中重金属的来源,发现市政来源的重金属主要来自雨水冲刷城市下垫面及管道内壁,矿山来源重金属的特点由矿山开采及尾矿淋滤决定,工业来源重金属大多由机械碎屑和金属溶解产生,港口来源重金属主要是密集的运输船与车辆气体排放引起.采用Hakanson的生态风险指数法对不同来源沉积物中重金属进行风险评价,其单因子生态危害程度为Cd>Cu>Pb>Cr>Zn,综合潜在生态风险指数表明,不同来源重金属的危害程度依次为港口源>工业源>矿山源>市政源.     

福建罗源湾潮间带沉积物重金属含量空间分布及其环境质量影响

潮间带是典型的环境脆弱带和敏感带.为探明福建罗源湾潮间带的环境质量,于2009年在该区开展了野外调查,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)测定了该区表层沉积物中重金属(Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V、Zn)浓度,用潜在生态风险评价法评价了该区的环境质量.结果表明,整个潮间带表层沉积物主要是粉砂和黏土质粉砂,重金属元素(Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V、Zn)的平均含量分别为:20.48、77.82、23.24、40.67、36.25、134.75、111.21 mg.kg-1;互花米草盐沼区表层沉积物中重金属含量明显高于光滩区;与其它地区相比,本区表层沉积物重金属含量明显高于福建海岸带土壤背景值,但低于珠江口地区.主成分分析和相关分析表明,工业排污和生活污水是本区重金属污染的主要来源,而矿床开采以及有机质降解产生的内源释放也是该区重金属元素来源的主要途径之一.潜在生态风险评价显示,研究区具中等程度的潜在生态危害风险;Ni和Co是主要环境污染因子,Pb的污染程度较低;互花米草盐沼的潜在生态风险高于光滩区,不同重金属的潜在生态危害程度顺序为Ni>Co>Cu>Pb>Cr>V>Zn.