新污染物有机磷酸酯生物地球化学过程的研究进展

有机磷酸酯(organopho sphate esters,OPEs)作为阻燃剂和增塑剂广泛应用于建筑材料和电子产品等材料,随着生产和使用量的增加,导致其普遍存在于各种环境介质中.作为一类新污染物,OPEs的环境行为及归趋引起了越来越多环境学者的关注.本文系统阐述了OPEs在环境中可能发生的物理、化学和生物过程.现有研究表明:(1)OPEs自身理化性质和结构(疏水性和π-π效应)是影响其迁移转化过程的重要因素;(2)复杂的介质环境(温度、pH值、溶解性有机质、氧化活性物种等)能够影响OPEs的大气传输/沉降、吸附/解吸、水解、光解、生物富集和植物吸收等过程;(3)OPEs在迁移转化中能生成二酯或单酯类产物(化学键断裂)、羟基化产物、甲氧基化产物以及其他小分子化合物等.针对目前的研究现状建议未来可重点关注OPEs在小型生态系统中多介质中的迁移转化过程与机制以及在迁移转化过程中生成产物的理化特性与生物效应等.     

有机磷酸酯（OPEs）的环境污染特征、毒性和分析方法研究进展

随着溴系阻燃剂在世界范围内被禁止,其主要替代物有机磷酸酯（OPEs）在近年来的生产和使用量均呈现快速增长.但作为塑料添加剂,OPEs与材料间无化学键束缚,极易在产品生命周期中释放进入环境.目前,OPEs作为一类新兴污染物,已在全球各地的污水、自来水及其它各类环境介质和人体中广泛检出,包括极地地区,表现出长距离迁移能力,因此,其环境污染和毒性迅速受到国内外的广泛关注,但目前对其环境行为和潜在风险尚不完全清楚.本文对近15年来发表的相关文献进行了检索,综述了OPEs在各类环境介质和人体中的污染特征和现状、迁移转化行为、毒性和分析方法的研究进展.结果表明：OPEs在全球环境中普遍存在,可通过室内灰尘接触、呼吸、食物链传递等途径被生物体和人体吸收,并表现出内分泌干扰、神经毒性、生殖发育毒性等多种毒性效应;OPEs在生物体/人体中可被转化为低取代的二酯、单酯等代谢产物,但目前对其代谢转化途径尚不明确.鉴于OPEs生产使用历史悠久,用途广泛且用量巨大,污水处理去除效率有限,其环境行为过程和机理以及由此导致的潜在生态和健康风险值得引起持续关注.此外,OPEs种类繁多,化合物之间性质差异较大（lg K...     

土壤-植物系统中多溴联苯醚(PBDEs)的迁移与转化研究进展

多溴联苯醚(PBDEs)是一类重要的新型持久性有机污染物,因其具有亲脂和难降解特性,易在土壤和沉积物等环境介质以及生物体内累积,同时会发生脱溴还原代谢和氧化代谢,生成毒性更大的低溴代PBDEs、羟基PBDEs(OH-PBDEs)和甲氧基PBDEs(MeO-PBDEs).研究PBDEs在土壤-植物系统的迁移转化对于认识PBDEs的陆生生态环境行为,评价其生态风险以及对食物链的潜在暴露风险都具有重要的意义.本文从土壤中PBDEs的代谢与转化行为,PBDEs的植物吸收与传输特征及其关键影响因素,以及植物体内PBDEs的脱溴、羟基化和甲氧基化代谢行为几个方面总结了PBDEs在土壤-植物系统迁移转化的最新研究进展,并就将来的研究方向提出一些思考和展望,有助于深入认识PBDEs及其代谢产物的环境归趋.     

植物对卤代有机污染物吸收、迁移和代谢的研究进展

卤代有机污染物(Halogenated organic pollutants,HOPs)在环境中具有持久性、长距离迁移性、生物积累性和潜在的生物毒性等特点,HOPs所引起的环境问题已成为全球环境科学研究热点。植物是环境介质中各种污染物的重要存储体,也是各类污染物进入陆生食物链的重要途径。研究植物对HOPs的吸收、传输与转化特征,对明确HOPs的环境行为、生态风险评价及植物修复等都具有重要的意义。文章在总结了近年来国内外关于植物对HOPs累积研究的基础上,综述了植物对大气、土壤和水体中HOPs的吸收和传输特征、HOPs在植物体内的迁移特征和代谢转化途径,分析了影响HOPs在植物中的积累、传递、降解与转化行为的主要因素。研究表明,辛醇-空气分配系数(Octanol-air partition coefficient,KOA)和辛醇-水分配系数(Octanol-water partition coefficient,Kow)是影响植物吸收HOPs的关键因素,当化合物的log Kow值在6~8的范围内时,植物根系对HOPs的根系富集因子(Root concentration factors,RCFs)较高;植物体内的脂质含量、化合物的理化性质和环境介质的差异是影响HOPs在植物体内传输的重要因素;脱卤代原子是植物降解HOPs的主要途径,而甲氧基化和羟基化是HOPs在植物体内转化的主要模式,具有还原脱卤酶基因的土壤细菌和植物体内的硝酸还原酶(Na R)与谷胱甘肽硫转移酶(GST)能有效促进植物对HOPs的降解代谢。这些研究虽然都取得了一定的进展,但关于植物对HOPs积累迁移与代谢转化的研究仍处于起步阶段,文章就新型HOPs在植物体内积累、传输与代谢机制及采用植物修复技术降低HOPs的环境毒性等方面进行了讨论和展望。     

有机磷酸酯阻燃剂分析方法及其污染现状研究进展

有机磷酸酯(OPEs)阻燃剂作为溴代阻燃剂的主要替代品,由于大量广泛使用并且极易释放到环境中而受到广泛关注.毒理学研究表明,多种OPEs具有明显的神经毒性、致癌性和基因毒性,对生态环境和人体健康造成潜在威胁.本文介绍了OPEs的使用现状、毒性效应、不同环境介质中的分析方法,及其在水环境系统中(水、污泥、沉积物和水生生物)的污染现状和迁移转化行为,最后指出了目前研究中存在的问题,并对未来研究进行了展望.在今后,应该加强污泥和沉积物等复杂环境基质中多种OPEs的分析方法研究;系统研究环境中OPEs的污染现状和迁移转化行为,并开展OPEs的环境风险和人体健康风险研究.     

水、土环境中的锑(Sb)污染及其对植物和微生物的生态毒理效应研究进展

由于过去几十年锑(Sb)矿山开发和各行各业对Sb的广泛使用,水土环境中的Sb污染日益严重.简要回顾十几年来土壤、水体中Sb的污染途径、污染程度、环境行为、在植物和微生物中的积累特征及其生态毒理效应等方面的研究进展.植物对Sb的吸收和积累量随植物种属和污染场所差别很大,Sb从植物地下组织到地上组织的转移系数也随植物种属差别很大.Sb在自然水环境中多以Sb(III)和Sb(V)两种氧化态存在并受水环境的氧化还原条件影响.Sb在水环境微生物中积累的报道几乎全部是关于藻类的,藻类吸收Sb的机理及其在细胞中的分布特征还不是很清楚.关于Sb对植物和微生物的生态毒理效应也还知之甚少.目前对Sb在环境的行为和在大气圈、水圈、土壤圈及各圈层界面之间的迁移转化(尤其是全球尺度的迁移)、Sb对植物和微生物的生态毒理效应的分子生物学机制等诸多方面都有待深入研究.     

有机磷酸酯阻燃剂的环境暴露与迁移转化研究进展

有机磷酸酯(organophosphate esters,OPEs)是目前被广泛使用的阻燃剂添加成份,其具有神经、生殖、基因等生物毒性,且具有致癌性。作为新一类污染物,有机磷酸酯在环境中越来越多的释放引起了环境研究者的关注。文章综述了OPEs在水体、土壤、空气和生物体中的暴露浓度,并介绍了OPEs在环境中的各种迁移转化途径。目前针对OPEs的环境暴露研究仍十分有限,需要更全面调查其在多环境介质中的暴露状况以综合评价其生态风险。OPEs的多种迁移途径已得到证实,但相关物理化学转化和生物转化机制研究尚不完整。最后对OPEs的进一步研究提出了展望,以期促进我国OPEs的生态风险研究。     

银与植物的相互作用:吸收、转化与毒性

硝酸银做为传统抗菌剂的使用由来已久.近年来纳米银做为广谱杀菌剂的使用亦日益广泛.硝酸银及纳米银可进入污水处理系统转化为硫化银并随污泥堆肥进入环境.由于银的使用与环境释放,银离子、纳米银及硫化银广泛存在于实际环境中.植物是生态系统的基本组成部分.一方面银作为植物非必需元素会对植物的生长造成影响,另一方面植物会影响银在环境中的迁移转化及在食物链中的传递.本文总结了硝酸银、纳米银及纳米硫化银与植物的相互作用,强调了银在植物体内的吸收转化与毒性,指出了未来研究需要注意的方向.     

植物对矿物的风化作用机制研究进展

矿物风化可为植物生长提供必需的营养矿物质,但也是毒性元素的主要来源之一.研究植物作用下的矿物风化过程,探索环境中元素的来源、分布和迁移转化规律,有助于深入认识植物和矿物的相互作用机制,为开展有益、有害元素的植物吸收与调控策略的研究提供科学依据.对国内外在植物与矿物风化研究领域的现状与进展进行分析和评述,发现:(1)根系分泌物的根际作用、植物对风化产物的吸收作用和植物共生菌根的辅助作用是植物驱动矿物风化的3种重要途径;(2)植物根系分泌物可通过H+酸解、有机酸络合、植物铁载体螯合和氧化还原等4种作用机制,协同促进矿物表面风化;(3)根际有机酸中羧基、羟基的结构特征及其与金属离子的配位关系是有机酸控制矿物风化的关键因素.认为从分子和时空四维尺度,探索土壤/矿物与根系界面中有机配体和金属的相互作用机制及元素的形态转化过程,是该领域的未来发展方向.(图4表1参86)     

典型城区水-土-生物介质中铅和汞的生物可利用性

生物可利用性一般是指环境中重金属元素在生物体内的吸收积累程度或毒性程度,即生物受体暴露于环境介质中污染物的限度.常用的预测、评估重金属元素生物可利用性的方法是相关性分析.重金属在环境介质中迁移、转化过程中其生物可利用性必然发生改变,只有了解重金属在各环境介质中的环境行为,才能综合评价其生态风险以及筛选合适的修复方案.     

植物影响空气中持久性有机污染物的研究进展

持久性有机污染物(POPs)在植物与空气两相界面之间存在动态交换过程,一方面,植物叶片吸附、吸收空气中的POPs,净化了空气,并将其转移到食物链和土壤等其它环境介质中;另一方面,植物叶片通过挥发使其吸附的POPs重新回到空气中,最终对全球范围内POPs的循环和环境归趋产生重要影响.本文综述了植物与空气中POPs的动态交换过程,分析了影响植物吸附和挥发POPs的主要因素,包括POPs的理化性质、植物特征和环境条件.同时,就城市绿地对空气中POPs浓度水平的影响展开讨论,由于该过程受多种因素共同影响,植被清除的POPs是否足以改善空气质量仍有争议,其中影响机制有待深入研究.此外,本文总结了植物中POPs的检测技术,传统检测技术灵敏性和准确性高,而原位检测技术可以直接观察活体植物中POPs的吸收、迁移、存储等环境行为.最后,本文探讨了现有研究的不足和未来发展的方向,以期为今后研究植物-空气界面过程以及POPs多介质环境行为提供理论和技术参考.     

四溴双酚A在土壤中的降解转化及残留研究进展

四溴双酚A (tetrabromobisphenol A,TBBPA)是全球生产量最大的溴代阻燃剂,广泛应用于电子产品和塑料等高分子材料的生产中.由于高的亲脂性及环境稳定性,TBBPA在土壤中易于累积.土壤作为污染物主要的汇之一,污染物在土壤中的环境过程和归趋对正确评价污染物的环境风险至关重要.本文综述了土壤中TBBPA在不同氧化还原条件(无氧条件,连续无氧-有氧条件和有氧条件)下、植物(芦苇和水稻)或蚯蚓(Metaphire guillelmi和Eisenia fetida)存在时的降解、矿化、代谢路径、不可提取态残留(non-extractable residues,NERs)形成和稳定性,以及相关微观机理.TBBPA在无氧条件下脱溴降解为双酚A,并稳定地存在于无氧土壤中.有氧土壤中的TBBPA经过甲基化、本位取代,以及烷基链断裂生成多种代谢产物.植物和蚯蚓会改变土壤中TBBPA的归趋,具体表现为明显降低TBBPA矿化,增加甲基化(形成更多甲基醚类代谢产物),减少NERs形成.TBBPA及其代谢产物可以和土壤中有机质以酯键和醚键的方式形成NERs.土壤氧化还原状态的改变会使NERs释放TBBPA及其代谢产物,但水稻根系分泌物添加到土壤中对NERs的释放没有显著影响.未来需要进一步研究TBBPA在土壤中转化的微生物学机制、土壤中NERs的形成机制、在生物体内的转化体制、以及土壤中不同形态NERs和生物体内NERs的稳定性和生物效应等,为全面准确评估TBBPA的环境风险提供科学依据.     

2种常规水稻Cd、Zn吸收与器官分配的生育期变化：品种、土壤和Cd处理的影响

Cd在土壤-作物-膳食食物链中的迁移是人类对环境Cd暴露及其健康风险的主要途径,而水稻是子粒Cd积累最强的大宗作物之一.采用全生育期淹水盆栽试验研究了2种常规水稻(高Cd吸收品种“苏香粳1号”和低Cd吸收品种“99-22”)在添加Cd(2mg·kg-1)和不添加Cd处理下对2种土壤(红沙泥田,乌栅土)中Cd、Zn的吸收及其生育期变化.结果表明:1)常规水稻对Cd、Zn的吸收积累受土壤、品种和外源Cd的影响.Cd处理、土壤、品种间的正交互作用(高Cd吸收品种植于高Cd处理且Cd有效性高的红壤中)使常规稻植株Cd/Zn比成数十倍提高,从而使子粒Cd/Zn比产生强烈升高;2)水稻对Cd、Zn的吸收强度因不同生育期而异,Cd吸收的主要时期是分蘖期和成熟期,而Zn吸收的主要时期则是分蘖期、抽穗期和灌浆期.在整个生育期中,水稻Cd吸收伴随着对Zn的排斥现象,这在高Cd吸收下尤为强烈;3)水稻各器官对Cd、Zn的吸收分配无论是同品种的生育期间抑或同生育期时的不同品种间均有显著差异.Cd积累量为根系>穗粒>茎叶,而Zn却表现为茎叶>根系、穗粒.观察到水稻吸收的Cd在生育后期向穗粒的强烈运移.相对于低Cd吸收品种来说,Cd向穗粒转运较强,而Zn的转运较弱是高Cd吸收品种子粒Cd积累强而Cd/Zn比高的植株因素.     

壳聚糖对污染土壤中吸附态Pb（Ⅱ）的解吸作用

土壤中重金属的吸附-解吸直接影响重金属在土壤及其生态环境中的形态转化、迁移和归趋.利用螯合剂促进普通植物富集吸收土壤中重金属是一种新的土壤组合修复技术, 向污染土壤中施用螯合剂可增加土壤溶液金属的浓度和活度,有利于金属到根部而被植物吸收.通过吸附等温实验研究了壳聚糖对污染土壤中铅的解吸作用.将壳聚糖提取液加入含Pb土壤中结果表明,壳聚糖螯合剂能提高土壤中吸附态铅的解吸效率,增加解吸溶液中Pb2 的浓度.壳聚糖对污染土壤中铅的解吸作用随着壳聚糖加入量的增大而增大,用浓度为0.4 g·L-1的90%脱乙酰度壳聚糖做提取液,提取液pH＝3,提取平衡时间10 h达到最高提取率32.4%,该吸附过程遵从Langmuir等温吸附方程; 土柱淋溶实验表明壳聚糖对污染土壤中Pb2 的提取率为27.4%.研究结果为铅在环境中的迁移转化和治理技术等方面的实际应用提供有价值的参考.     

微囊藻毒素在土壤中的环境行为及污染风险

微囊藻毒素(Microcystins,MCs)是富营养化水体中发生蓝藻水华时所产生的一类肝毒素,在环境中大量出现时将对生态系统带来冲击并可通过食物链进入人体进而危害人类健康.关于微囊藻毒素的环境行为和污染风险近年来已成为研究热点.论文基于地表物质循环原理,分析了水体中微囊藻毒素经土壤进入人体的途径,指出了土壤在微囊藻毒素迁移转化链条中的位置,概述了微囊藻毒素在土壤中的环境化学行为、农作物的吸收特性及其生态毒理效应等方面的研究进展,提出了在微囊藻毒素迁移转化过程中土壤的净化和传递两大功能,并在此基础上展望了今后的研究方向.     

持久性有机污染物在陆生食物链中的生物积累放大模拟研究进展

借助环境模型模拟污染物在多介质间的迁移、归趋行为和生物积累放大,既是生态和健康风险的评估基础,又是研究污染物环境过程的一种重要的方法和手段。利用生物积累模型研究持久性有机污染物(POPs)在食物链中的生物富集和生物积累放大对于生态及健康风险评价具有重要意义。重点介绍了国内外关于POPs在陆生食物链中的各类生物积累模型及应用,包括原理、模型的特点和优势及不足之处,并对模型的改进提出了相应的建议。基础环境参数不足、实验数据缺乏和物种特异性是制约此类模型发展的主要原因。     

抗生素环境行为及其环境效应研究进展

抗生素作为一类抗菌性药物广泛用于预防和治疗人类和动物疾病,并且在畜牧和水产养殖业中用于促进动物的生长.进入人和动物体内的抗生素不能被生物体完全吸收,大部分以原药或代谢物的形式经由尿液和粪便排出体外进入环境中.抗生素是环境中一类新型污染物,由于其使用量大和诱导产生抗生素耐药菌株,对人类健康和生态环境构成威胁,近年来受到日益广泛的关注.抗生素诱导产生的抗性基因(ARGs)也已经被定义为环境中一类新型污染物.本文介绍了抗生素的使用现状、环境来源以及不同环境介质中抗生素的分析方法和污染现状,并且对其吸附降解行为、毒性效应以及ARGs进行了讨论,最后指出了目前研究中存在的问题,并对未来研究进行了展望.在今后,应该更加系统地研究环境中抗生素的污染现状及其迁移转化等行为;开展低剂量长期慢性毒性和复合毒性效应研究;加强对环境中ARGs的污染现状和环境行为研究.     

砷在农作物中的累积及其耐受机制研究综述

砷污染在全世界已逐渐成为一个严峻的环境问题,砷污染地区农作物中砷的超量累积是砷流入人体最主要的途径之一,研究农作物对砷的累积特征及其耐受机制对如何减少砷在可食植物中的积累有着重要的意义。砷是植物非必需元素且对植物有很大的毒性,不同形态与价态的砷在环境中的迁移转化规律和对生物的毒性、可利用性也是不同的。农作物中的砷含量不仅与环境中砷的含量、形态有关,还与植物自身的特性有关;砷在较低浓度下会促进农作物的生长,这可能是砷处理杀死了危害植物的病菌而有利于植物的生长或是砷通过影响其他元素的吸收而间接促进植物的生长,高浓度砷则表现出对植物生长的抑制作用;植物对砷和磷、硅的吸收存在明显的竞争,增加土壤中磷、硅的供应可以有效减少农作物对砷的吸收;砷进入植物体后,植物可以通过砷还原、络合、隔离、甲基化等作用来降低砷毒性,提高植物对砷的耐受性。然而,由于农作物对砷的吸收、抗逆机制比较复杂,其对砷的具体还原机制、植物体内甲基砷的来源及其影响因素等,仍将是今后该领域的研究热点。     

Cd和Cu在草甸棕壤-植物系统中行为特性的研究

在沈阳生态站开展了重金属迁移积累行为特性的试验研究，探讨了不同重金属元素在土壤及作物体内迁移积累变化规律。外源重金属元素Cd、Cu施入土壤后，无论是低剂量还足高剂量处理，水田土壤Cd元素已迁移到45cm的深度，而Cu元素迁移到30cm的深度。早田土壤低剂量和高剂量处理Cd迁移到30cm，而Cu元素只有高剂量处理迁移到30cm的深度。土壤Cd、Cu元素向下层迁移的量微乎其微，重金属元素大多滞留在土壤表层。水稻、玉米吸收的Cd大部分积累在作物体的根和茎叶中，而Cu大部分积累在作物体的根系中，Cd、Cu籽实吸收量占植物体总吸收量的1．16％～3％。水稻、玉米地上部吸收Cd的量〉地卜部吸收Cu的量，在作物体中Cd的迁移能力强于Cu的迁移能力。     

六溴环十二烷（HBCDs）异构体及对映体的植物富集、传输、修复及毒性研究进展

六溴环十二烷（hexabromocyclododecanes,HBCDs）是一种典型的疏水性脂肪族溴代阻燃剂,2013年被列入《斯德哥尔摩公约》受控名单中. HBCDs具有手性中心,多个对映异构体,不同的立体构型在环境中会发生选择性富集分布,降解转化和生物毒性等行为.植物是生态系统能量的生产者,HBCDs可通过植物吸收改变植物生理,影响其在食物链的传递乃至整个生态系统,对环境和人体健康存在潜在危害.本文对HBCDs异构体和对映体的植物提取分析方法、植物富集和传输、污染土壤的植物修复以及植物毒性效应的最新研究进行梳理.液相色谱质谱联用技术可有效检测植物中的HBCDs异构体和对映体,对映体水平的检测将成为未来HBCDs立体构型分析的发展方向. HBCDs已在各类植物中被陆续检出,多数研究中α-HBCD是主要的异构体.目前在HBCDs对映体水平上的研究还非常有限,其在植物体内的传输尚无统一规律.植物种植可有效清除土壤中的HBCDs,展现出生物修复应用前景.HBCDs会引起植物生长发育迟缓、氧化胁迫和基因损伤等效应,不同构型的HBCDs表现出特异的选择性毒性行为.鉴于目前关于HBCDs的植物研...