Disruption of iron homeostasis and resultant health effects upon exposure to various environmental pollutants: A critical review

Environmental pollution has become one of the greatest problems in the world, and the concerns about environmental pollutants released by human activities from agriculture and industrial production have been continuously increasing. Although intense efforts have been made to understand the health effects of environmental pollutants, most studies have only focused on direct toxic effects and failed to simultaneously evaluate the long-term adaptive, compensatory and secondary impacts on health. Burgeoning evidence suggests that environmental pollutants may directly or indirectly give rise to disordered element homeostasis, such as for iron. It is crucially important to maintain concerted cellular and systemic iron metabolism. Otherwise, disordered iron metabolism would lead to cytotoxicity and increased risk for various diseases, including cancers. Thus, study on the effects of environmental pollutants upon iron homeostasis is urgently needed. In this review, we recapitulate the available findings on the direct or indirect impacts of environmental pollutants, including persistent organic pollutants (POPs), heavy metals and pesticides, on iron homeostasis and associated adverse health problems. In view of the unanswered questions, more efforts are warranted to investigate the disruptive effects of environmental pollutants on iron homeostasis and consequent toxicities.     

水泥窑协同处置POPs污染土壤对环境的影响研究

 分析了水泥窑协同处置POPs污染土壤对烟气中污染物排放和熟料品质的影响,结果表明,SO2、NOx、HCl、Hg、As、Ni、Pb、粉尘、二 的排放量均低于工业大气污染物排放规定限制,与空白试验相比,水泥窑协同处置污染土壤过程中烟气中特征污染物排放量没有显著增加.水泥熟料化学成分满足相关规定,熟料产品质量达到相关标准,因此利用水泥窑协同处置POPs污染土壤是一种环境友好处理方式.     

Addressing the environmental risk of persistent organic pollutants in China

The Stockholm Convention on persistent organic pollutants (POPs) was adopted in 2001. This year is the 10th anniversary of the adoption of the Convention. Until now, 22 chemicals or chemical categories have been listed as POPs in the Stockholm Convention. The POPs Research Center was established in Tsinghua University in the same year when the Convention was adopted. In the last ten years, much work has been done by Chinese researchers to understand the environmental risk of POPs in China. This article aims to review the recent research progress of our POPs Research Center and some other Chinese researchers’ studies in addressing the environmental risk of POPs, including the priority screening and inventory study of POPs, monitoring and modeling of POPs pollution and exposure, and environmental risk assessment and modeling of POPs. Although great advances in addressing the environmental risk of POPs have been made in recent years, we are still facing quite a few problems, such as data scarcity and uncertainty in environmental risk assessment of POPs. The study on the effect of POPs mixtures is in its infancy and currently POPs are usually assessed from legal perspective by risk assessment of single chemicals. These problems should be well addressed by further efforts. Further studies should also be taken in future to study environment risk of POPs by considering aspects of coupled dynamics between climate processes and POPs. Such sound scientific, riskbased information can support decision-making aiming to effectively minimize the risk level of POPs.     

浅议海洋沉积物POPs标准物质研制技术

环境标准物质是以环境监测为用途,主要以环境基质为候选物,并对其中目标污染物进行定值的一类标准物质,海洋沉积物持久性有机污染物（POPs）标准物质是其重要的组成部分。本文重点综述了海洋沉积物POPs环境标准物质的研制技术。主要对海洋沉积物POPs标准物质研制程序如候选物、分析与定值方法及加工检验等进行了分析及论述,并对海洋沉积物POPs标准物质研制技术进行了展望。     

基于毒理基因组学的PBDE-209和镉联合毒性效应研究

多污染物引发的联合毒性是环境污染物风险评价中的重要问题之一,然而此类研究相对不足.多溴联苯醚和重金属镉可在多种环境介质中共存,虽对其各自单独暴露所产生的毒性已有相对明确的认识,但对二者联合毒性效应及其分子机制的探索仍十分有限.生物信息学的发展为污染物的健康效应研究提供了一种新的思路.为此,本研究基于比较毒理基因组学数据库(CTD)分析了十溴联苯醚和镉在单独或共同暴露下所影响的基因和相关疾病,推测两种污染物对胎儿红系造血过程产生的潜在影响,并进一步整合外源红系细胞基因表达数据库中的基因芯片确证二者共同影响的基因集合.同时,通过对这些基因集合进行生物学过程和信号通路富集分析,筛选出潜在的靶基因JAK3和AKT2,并在无显著细胞毒性的暴露条件下,通过体外细胞实验验证了十溴联苯醚和镉对这两个靶基因表达的干扰.本研究结果可为预防多溴联苯醚和重金属的联合暴露风险提供一定的科学依据,同时,CTD数据库和外源特定疾病发生发展相关基因表达数据库联合使用,并结合传统毒理学研究手段的评价模式,可为污染物的共同暴露与特定疾病的相关性及分子机理的探索在研究思路和技术手段上提供参考.     

某焦化企业周边儿童重金属经口综合暴露健康风险

针对焦化企业开展的研究多关于企业工艺流程、污染物排放特征、周边环境有机物污染特征等方面,鲜有关注企业周边人群的重金属暴露及其健康风险的问题,本研究以我国北方某焦化企业为案例区,以当地儿童为研究对象,基于环境暴露行为模式问卷调查和现场实地样品的采集分析,探讨饮用水、土壤和食物介质中5种重金属（Pb、Cd、Cr、Ni和As）的污染特征,并分析儿童经口途径对饮用水、土壤和食物中重金属的暴露和健康风险水平.研究结果表明,焦化企业周边环境污染尚不突出,但儿童经口综合暴露的非致癌风险水平为0.74~6.30,是可接受风险水平的1~6倍,非致癌风险主要来自食物As暴露.儿童致癌风险水平为1.76×10^-4~7.75×10^-3,是可接受最高风险水平（1.0×10^-4）的几倍至几十倍,且主要归因于Cr经食物的暴露.本研究表明食物的经口暴露是各重金属经口综合暴露的主要途径,占经口综合暴露量的90%以上;焦化企业周边环境重金属污染虽不严峻,但可能会当地儿童带来严重的健康风险,需引起重视.     

年轮化学示踪环境重金属污染研究进展

年轮化学是利用树木年轮化学组成示踪环境污染历史以及元素在环境中运移特征的新兴学科,已经在反演高分辨率环境污染历史、再现污染物进入植被生态系统的空间途径、重金属污染源示踪,以及环境保护指导等方面取得了重要研究进展。文章概述了年轮化学示踪环境重金属污染基本原理,重金属元素进入树木的基本途径,及其在树轮中的迁移特性;并对树轮重金属元素径向迁移驱动机制提出了假设。     

广东省新型POPs监测防控体系建设研究

2009年和2011年斯德哥尔摩公约新纳入的9种和1种持久性有机污染物（POPs）的研究是目前国际上环境领域研究的热点之一,所引起的环境污染和人体健康问题也逐步得到中国环保部门的关注.随着国际斯德哥尔摩公约履约活动的不断深入,中国正面临着履行公约以及削减与控制持久性有机污染物的巨大挑战.本文总结了广东省新型持久性有机污染物监测防控体系建设的必要性和意义,阐述了国内外在该领域的研究现状以及对解决新型POPs问题的作用.     

肠道菌群的环境毒理学研究:现状与展望

肠道菌群对人类和动物的健康发挥着重要作用,已经成为近年来国内外环境毒理学研究的又一新兴课题.由于肠道和肠道菌群系统是大部分污染物进入生物体后第一个暴露接触点,污染物必然要通过这层屏障进一步诱导毒性效应.因此,研究环境污染物对肠道菌群的影响及其与宿主健康互作关系具有重要意义.结果表明:①污染物对肠道菌群丰度和多样性的干扰作用是目前研究的焦点,个人护理品、医用药物、重金属、农药、新污染物、空气污染物、持久性有机污染物等七大类常见污染物的毒理学研究中均发现肠道菌群的改变.②有益菌群可以彼此影响并与肠道系统相互作用,参与调控宿主营养物质消化、免疫系统反应、内分泌调节、神经元活动等多方面的生理过程;相关分析表明,对拟杆菌、厚壁菌、乳酸杆菌和双歧杆菌等有益菌群的改变是污染物毒性效应的关键途径.③环境污染物暴露可以影响肠道菌群结构和代谢活动,通过肠道菌群的介导作用,进而破坏肠道屏障功能和完整性,影响免疫反应、代谢调控、内分泌信号通路、神经发育等一系列生理生化过程最终影响宿主健康.研究显示,肠道菌群可以作为环境毒理学研究中的新型终点,对深入研究污染物的毒性效应和作用机制具有重要意义.      

量子点在环境污染物检测中的应用研究进展

量子点是半径小于或接近于激子玻尔半径的一类半导体纳米晶,具有激发光谱宽、发射光谱窄且对称、最大发射波长位置可调、不易光降解的特点。作为一种新型的荧光标记物,量子点因其独特而优良的光学性质已在生物和医学研究领域中得到了广泛的应用。文章对量子点在环境有机污染物、重金属离子、微生物分析检测中的应用进行了综述,介绍了量子点荧光淬灭法、荧光增敏法、量子点标记免疫分析法、量子点表面印迹法、荧光共振能量转换法等不同的作用机制在环境污染物检测中的应用,并对方法的检出限及所应用的环境样品进行了阐述,在重金属的检测中,对量子点和稳定剂不同时方法的检出限进行了对比研究。同时指出了需要进一步关注的问题,展望了其发展方向。     

抗生素与重金属复合污染废水处理的研究进展

随着越来越多的污染物进入环境,水体抗生素和重金属复合污染问题已引起学者们的关注.在归纳和总结抗生素和重金属相互作用机理的基础上,综述了抗生素和重金属复合污染废水主要处理技术的研究进展,并总结了其作用机理及优缺点.结果表明:抗生素和重金属的相互作用主要受到抗生素官能团的种类、重金属离子的类型和溶液pH的影响;吸附法是当前应用最多的方法,而光催化法和人工湿地法具有广阔的应用前景,将絮凝剂或零价铁基改性能够增强抗生素和重金属复合污染废水的处理效果,各种方法相结合对处理水体抗生素和重金属复合污染有较大潜力.建议今后研究应着重关注以下几个方面:①各种处理技术在实际环境水体中的应用;②复合污染的环境影响及相关法规标准的制订与完善;③新污染物抗性基因的生成机理及其影响因素.      

零价铁与微生物耦合修复地下水的研究进展

主要总结了零价铁与微生物耦合体系修复污染地下水的作用效能与机制,介绍了零价铁与微生物耦合体系中零价铁的和微生物的主要来源及特征,总结了该耦合技术对地下水中氯代烃、重金属以及硝酸盐的去除效能、作用机制以及产物,由于零价铁与微生物之间的协同作用,相较于单一体系,耦合体系对多种污染物的去除效率具有明显的优势,且耦合体系中污染物的去除产物更加无害化.此外,从材料本身与环境因子两个方面概述了零价铁与微生物耦合体系降解效率的影响因素,阐明了零价铁与微生物之间的交互作用机制.零价铁的毒性作用和刺激作用对微生物的生长与群落变化起到了重要作用,同时微生物的存在影响了零价铁的电子传递与钝化产物的构成.最后,提出了零价铁与微生物耦合体系的未来研究需求,总结了该技术的优势与不足,有利于该技术在地下水修复中的高效应用.     

电子垃圾拆解工人的肝功能和肾功能健康状况及影响因素分析:以清远市龙塘镇为例

高浓度水平的重金属、持久性有机污染物(POPs)等的环境暴露对电子垃圾拆解工人健康的影响,近年来已引起了人们的广泛关注.以电子垃圾拆解工人的肝功能和肾功能健康状况为研究对象,通过比较电子垃圾拆解工人和对照组人群血液中肝功能和肾功能指标的情况,同时结合性别、年龄、职业暴露时间等因素的相关分析,分析电子垃圾拆解工人肝、肾功能的健康状况及影响因素,研究肝肾功能指标对环境污染物造成健康损害的敏感程度.结果表明,广东清远龙塘镇电子垃圾拆解工人肝功能指标谷草转氨酶/谷丙转氨酶(AST/ALT)及直接胆红素(DBIL)显著低于对照组,但肝功能与肾功能的异常率与对照组均无显著差异;男性工人肝功能、肾功能指标的异常率较女性工人高;电子垃圾拆解工人肝功能指标AST/ALT和肾功能指标尿素氮(BUN)与年龄呈正相关,肌酐(CREA)指标与电子垃圾拆解从业时间呈正相关;肝功能ALT、AST/ALT指标及肾功能BUN、CREA指标作为评价有机污染物造成的肝、肾功能损伤具有较好敏感性,肝功能DBIL指标作为评价多种污染物共同作用造成的肝功能损伤具有较好敏感性.     

Effects of two polybrominated diphenyl ethers (BDE-47, BDE-209) on the swimming behavior,population growth and reproduction of the rotifer Brachionus plicatilis

Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) are new kinds of persistent organic pollutants (POPs) and their potential threats to the equilibrium and sustainability of marine ecosystems have raised worldwide concerns. Here, two kinds of PBDEs, tetra-BDE (BDE-47) and deca-BDE (BDE-209) were applied, and their toxic effects on the swimming behavior, population growth and reproduction of Brachionus plicatilis were investigated. The results showed that: (1) The actual concentrations of BDE-47 and -209 in the seawater phase measured by GC–MS (Gas Chromatography−Mass Spectrometer) were much lower than their nominal concentrations. (2) In accordance with the 24-hr acute tests, BDE-209 did not show any obvious swimming inhibition to rotifers, but a good correlation did exist between the swimming inhibition rate and BDE-47 concentration suggesting that BDE-47 is more toxic than BDE-209. (3) Both BDE-47 and -209 had a significant influence on the population growth and reproduction parameters of B. plicatilis including the population growth rate, the ratio of ovigerous females/non-ovigerous females (OF/NOF), the ratio of mictic females/amictic females (MF/AF), resting egg production and the mictic rate, which indicate that these parameters in B. plicatilis population were suitable for monitoring and assessing PBDEs. Our results suggest that BDE-47 and -209 are not acute lethal toxicants and may pose a low risk to marine rotifers at environmental concentrations for short-term exposure. They also accumulate differently into rotifers. Further research data are needed to understand the mechanisms responsible for the effects caused by PBDEs and to assess their risks accurately.     

山东省某小城镇生活垃圾堆积场土壤污染特征及风险评价

以山东省某小城镇生活垃圾堆积场为研究对象,采集堆场内和边界共17个土壤样品,探析土壤中15种无机与重金属污染物和195种挥发性-半挥发性有机污染物的含量分布特征,通过与国内外不同土壤基准(筛选)值的比较,评估检出重金属的潜在生态风险和健康风险。结果表明,堆场土壤重金属的潜在生态风险普遍处于轻微水平,仅以山东省土壤背景值为参比值时,堆场内土壤因Hg积累而生态风险水平处于强~很强水平;除As外,堆场内土壤中单一重金属的生态风险高于边界。对儿童和成人,堆场土壤的致癌和非致癌风险均在可接受的范围内,不同群体的总非致癌风险差别较小,产生不利健康风险的重金属主要是As、Cr,主要暴露途径为经口直接摄入和皮肤接触。     

预警原则下的持久性有机污染物风险管理

由于持久性有机污染物自身的特性以及管理制度的局限性,目前在POPs风险管理的过程中出现了不少困难.本文从对传统的持久性有机污染物风险管理的内容和遇到的困难出发,探讨了在预警原则下持久性有机污染物风险管理的意义与作用,并进一步分析了预警原则下持久性有机污染物风险管理还须解决的问题.     

重金属在牡蛎(Crassostrea virginica)中的生物积累及其影响因素的研究

牡蛎软体，贝壳和沉积物中Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｐｂ和Ｚｎ等重金属元素被同步分析研究，研究结果表明，重金属在牡蛎中的生物积累是牡自身的新陈代谢、重金属元素的地球化学性质和环境诸因素综合影响的结果，其中牡蛎斩生理作用对重金属在软体中的积累产生的影响尤为重要，而贝壳中重金属的积累对来自环境的影响更为敏感。     

重金属在牡蛎(Crassostrea virginica)中的生物积累及其影响因素的研究

牡蛎软体、贝壳和沉积物中Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｐｂ和Ｚｎ等重金属元素被同步分析研究．研究结果表明，重金属在牡蛎中的生物积累是牡蛎自身的新陈代谢、重金属元素的地球化学性质和环境诸因素综合影响的结果，其中牡蛎的生理作用对重金属在软体中的积累所产生的影响尤为重要，而贝壳中重金属的积累对来自环境的影响更为敏感．     

密云水库上游金属矿区土壤中重金属形态分布及风险评价

研究了北京市密云水库上游金属矿区土壤中重金属环境污染和风险评价.从矿区周围采集了土壤和沉积物样品,分析了铁矿开采区和金矿开采区土壤样品中Cd、Mn、Zn、Cu、Pb、Ni、V、Cr的总量及提取态重金属含量,采用Tucker3模型、风险评价编码法(RAC)探讨了矿区土壤中重金属污染程度.研究表明,金属矿区土壤中大多数重金属超出北京市土壤背景值.采用BCR逐级提取法分析土壤中重金属形态,矿区土壤中Mn可交换态含量占总量的20%～30%;Zn、Cd、Pb可交换态和易还原态(Fe-Mn氧化态)含量之和约分别占总量的17%～24%、10%～23%、30%～45%;Cr、Ni、V残渣态含量占总量的80%以上.Tucker3模型分析进一步表明矿区重金属的潜在危害性.密云水库上游铁矿开采区和金矿开采区土壤中Mn的风险指数为0.03%～55.18%和3.94%～67.16%,处于中高潜在生态风险,其它重金属潜在生态风险较低.该结论将为北京市矿山环境污染防治和密云水库的保护提供科学依据.     

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.