重金属对药物和个人护理品在土壤/沉积物中吸附的影响机制:现状与展望

药物和个人护理品简称(PPCPs)是一类具有潜在累积效果的环境污染物,其广泛分布于水体与土壤环境中.在土壤/沉积物中,PPCPs将发生一系列的物理、化学和生物作用,其中吸附是PPCPs在土壤/沉积物中极为关键的环境行为,将影响PPCPs在环境中的迁移转化及其对生物体的危害程度.重金属作为一类常见的无机污染物,它们的存在会影响PPCPs在土壤/沉积物表面的吸附行为,对土壤/沉积物吸附PPCPs的吸附效果造成不同影响.本文归纳总结了重金属存在时,PPCPs在土壤/沉积物中的吸附机理,综合探讨了PPCPs官能团组成、重金属离子类型、pH、离子强度和有机质等因素对PPCPs吸附的影响,并针对以往研究存在的问题进行了展望.     

基于有机污染物生物有效性的土壤环境质量基准的探讨

我国的土壤污染日益严重,由于污染物对土壤生物产生的毒性效应与其生物有效态含量相关,以污染物总量为指标的土壤环境质量标准已无法满足当前土壤管理的需求,亟需开展以生物有效性为基础的土壤环境质量基准的研究工作。目前对土壤中重金属的生物有效性的研究较为深入,但是针对有机污染物的土壤生物有效性研究相对匮乏。本研究综述了有机污染物在土壤中的结构形态、吸附吸收和迁移转化,以及影响土壤中有机污染物生物有效性的关键因素。从我国有机污染物的污染现状、土壤类型分布情况,以及物种选择3个方面对基于生物有效性的土壤环境质量标准/基准的制定进行探讨,以期为我国根据国情制定适合本土特征的生态安全土壤质量标准提供借鉴。     

土壤中稀土元素的生态毒性研究进展

为了解稀土元素对农田生态系统的影响,综述了近几十年来国内外有关土壤稀土元素生态毒性的研究进展,包括土壤稀土元素的主要来源途径,稀土元素对农田生态系统中植物、动物和微生物生长、发育、繁殖的影响。高浓度的稀土元素会破坏植物细胞膜的性质和结构,影响植物的抗氧化系统,扰乱植物对矿质营养元素的正常吸收和利用,诱使植物细胞发育不良、染色体畸变等现象发生。稀土元素可影响动物的消化、呼吸、生殖、神经、血液和免疫系统等。稀土元素对土壤微生物数量、种类、群落结构与功能多样性等均有影响。探讨了土壤稀土元素的生态毒性诊断方法,目前常见的植物毒性诊断法、蚯蚓毒性诊断法、土壤微生物诊断法、生物标记物诊断法和遗传毒性诊断法等可用来诊断土壤中稀土元素的生态毒性。提出了以后开展土壤稀土元素生态毒性研究应加强的方面:在群落、个体和细胞水平上研究稀土元素对土壤动物和微生物的影响,加强稀土元素生态毒性诊断新方法和新技术的探讨,进行稀土元素生物有效性与土壤因素关系的研究等。     

土壤中微塑料的来源与其生态毒理效应研究进展

微塑料作为一种新兴的污染物，近年来由于其对环境的污染逐渐加剧而受到了学者的广泛关注.当前对微塑料的研究多集中于水环境中，而对土壤环境中微塑料的研究相对较少，由于其难以降解，会长期存在于土壤环境中，进而对土壤理化性质和物质循环、动植物以及微生物等造成严重的毒理效应.本文评述了土壤中微塑料的来源与其生态毒理效应，土壤中微塑料的来源主要有农用塑料薄膜的广泛使用、农业灌溉用水、污泥堆肥及施用、垃圾填埋和大气沉降.进而阐述了微塑料由于自身的颗粒效应、所含添加剂以及吸附土壤中其它污染物产生的复合污染，对土壤生态环境造成显著的毒理效应.微塑料进入土壤环境后会影响土壤的理化性质和物质循环，使土壤结构发生改变、土壤透气性和酶活性降低.还会影响土壤动植物生长发育以及微生物群落结构，使土壤动物产生肠道损伤、免疫反应、神经毒性、繁殖率降低，死亡率增加以及肠道内微生物群落结构改变等；影响植物种子发芽率、含水量、生殖过程、光合色素、酶活性以及植物生物量和外在特征等；改变微生物原有的群落结构，抑制微生物活性、降低微生物多样性，并使其繁殖发育受到影响.最后，在总结了国内外对微塑料生态毒理效应研究的基础上，对今后的研究...     

基于土壤模式生物的纳米材料毒理研究进展

随着纳米科技与工业的高速发展,大量的纳米材料被广泛应用并最终汇聚到土壤环境中,对土壤生态和人体健康造成潜在影响。由于土壤生物具有多样性,选择具有代表性、敏感性并便于获取的土壤模式生物作为实验受体进行纳米材料的生物安全评估及环境毒理效应研究尤为重要。较为系统地回顾和总结了几种典型土壤模式生物的特点,为纳米材料毒理研究中受试生物的选择提供参考,在此基础上整理了大量基于典型土壤模式生物的纳米材料毒性研究资料,归纳了不同层次的研究方法,分析探索了纳米材料毒性机理,并展望了未来的研究重点。     

土壤矿物、胡敏酸和微生物的混合体系对Cd的吸附特征

土壤重金属污染对植物、水体、生态系统的影响与土壤溶液(包括渗漏水和地表径流)的浓度及其时空变化密切相关,这是因为能被生物吸收和随水迁移的污染物、营养物主要溶解在水中。要定量在时间和空间上都变化的土壤溶液浓度,又必须阐释土壤固相的吸附(解吸)作用以及不同土壤组分(土壤矿物、有机质、微生物)的相互作用和复合效应。最简单的农田土壤生态系统:土壤-水-植物-微生物系统,也是属于多质、多相的系统。然而目前国内外对于复合系统的复合效应研究相当薄弱,以致难以对单项研究结果和数据进行综合分析。为探讨土壤固相吸附重金属过程中各组分的相互作用机制,本研究以胡敏酸(humic acid,HA)代表有机质,土壤矿物代表无机质,耐镉性微生物代表土壤微生物,采用批量等温吸附实验的方法,模拟了土壤系统中基本单元无机质-有机质-微生物对Cd的吸附效应,阐明土壤矿物-有机质-微生物在重金属Cd吸附方面的相互作用。研究结果表明:对Cd的吸附作用,HA和蒙脱石(montmorillonite)、蒙脱石和微生物、硅藻土(diatomite)和微生物具有加和性;HA和硅藻土之间,HA、微生物和硅藻土之间,以及HA和微生物之间表现为协同作用;HA、微生物和蒙脱石之间表现为拮抗作用。HA容易与其他吸附剂发生协同作用;两种矿物相比,硅藻土更容易发生协同作用,而蒙脱石表现为拮抗作用的趋势更加明显。蒙脱石和硅藻土与HA混合培养不同时间,硅藻土和蒙脱石吸附的HA的量及其混合物对Cd的吸附量都随时间的延长而增加。     

邻苯二甲酸酯类塑化剂的土壤生态毒理学研究进展

邻苯二甲酸酯类(PAEs)化合物的生产量和使用量不断增加,导致土壤环境的PAEs污染问题日益突显。一些种类PAEs具有雌激素效应和"三致"效应,因此,PAEs化合物对土壤生态系统各类生物体的生态毒性已引起广泛关注。文章在国内外现有文献研究基础上,综合论述PAEs的土壤污染现状及其对高等植物、土壤微生物和土壤无脊椎动物等的生态毒性研究进展,以期为PAEs污染土壤的生态毒理学深入研究和发展提供参考。研究发现,中国许多地区的农业土壤中均有PAEs被检出,部分土壤中PAEs总量可高达几十mg·kg~(-1),一些PAEs单体含量超出了美国环保局土壤PAEs控制标准。PAEs对植物体在个体、生理、细胞及分子水平上均具有生态毒性效应;PAEs对土壤微生物的群落结构、种群数量和活性均可产生影响,进而影响土壤的正常功能;PAEs对土壤无脊椎动物蚯蚓的生态毒性效应研究则刚刚起步,高浓度的PAEs对蚯蚓具有急性毒性和繁殖毒性,蚯蚓分子及基因水平毒理学指标研究有望为低浓度PAEs的生态毒性效应研究提供新的敏感的生物标记物。     

生物炭的土壤环境效应及其机制研究

近年来,随着土壤污染的逐渐加重以及食品安全问题的频出,生物炭作为重要的土壤改良剂以及对污染土壤修复表现出的巨大潜力引起人们的广泛关注.本文首先对国内外生物炭的土壤环境效应方面的研究以及成果进行分析总结.生物炭具有疏松多孔的性质以及巨大的表面积和阳离子交换量(CEC),可以改善土壤理化性质,能强烈吸附土壤中的污染物,降低其生物有效性和迁移转化能力;生物炭的碱性对于改良酸性土壤降低土壤中污染物的生物毒性具有很大的潜力;生物炭还可以为微生物提供生长繁殖的场所,有利于微生物对污染物的降解,但同时又可以保护被吸附的有机物免受微生物的降解,对不同的微生物影响不同;生物炭可以对蚯蚓等土壤动物的生存产生影响.在此基础上,依据生物炭的基本理化性质,对其土壤环境效应机制进行了分析.最后,从当前工作中存在的不足对今后的研究重点和方向进行了展望.     

城市化对南亚热带常绿阔叶林土壤生物群落结构的影响

以广州市城郊梯度上存留的南亚热带常绿阔叶林为对象,量化分析城市化对南亚热带常绿阔叶林土壤微生物和土壤动物群落结构的影响,运用生态?(Eco-exergy)理论方法,量化揭示土壤生物群落生物热力学结构对城市化的综合响应规律。结果显示,城市化对南亚热带常绿阔叶林土壤动物和微生物群落结构影响的方向、速率和机制各不相同,可能的影响主要有土壤含水率、铵态氮、有机质、硝态氮以及草本层生物量等。城市化会降低南亚热带常绿阔叶林土壤微生物群落生物量和生态?,并加剧干、湿季差异;而适度的城市化干扰可增加南亚热带常绿阔叶林土壤动物类群数和生态?,并减少干、湿季的差异。综合而言,广州近郊和城区残留的南亚热带常绿阔叶林土壤生物群落生态?与结构?值均高于远郊区的水平(2.39~2.99倍);南亚热带常绿阔叶土壤生物群落生态?主要由大型土壤动物贡献(64.41%),而中小型土壤动物则是结构?的主要贡献者(50.00%);不考虑生命周期,土壤微生物对于土壤生物群落生态?与结构?值的做贡献较小。生态?理论方法可以综合度量土壤生物群落的自组织程度,但在具体计量中受到权重因子的有限性制约。     

根系分泌物介导的土壤金属氧化物纳米材料对植物毒性作用的研究进展

金属氧化物纳米材料（metal oxide nanomaterials,MONMs）在生产生活中广泛应用,可通过各种途径进入到土壤中,对土壤生物（特别是植物）和人类健康造成威胁.根系分泌物（root exudates,REs）作为植物与外界进行物质交流的媒介,能够与MONMs发生相互作用而影响其生物毒性,这对于评估土壤中MONMs生态健康风险具有重要的意义.本文综述了土壤中MONMs的来源,并总结了REs与MONMs界面相互作用;着重介绍了REs介导下MONMs的植物毒性及其环境影响因素,并对未来的研究趋势进行展望.本综述可对MONMs的生态健康风险及其在环境中的潜在应用提供理论依据.     

纳米银在多孔介质中的迁移过程与机制研究进展

纳米银(AgNPs)作为消费品中最常用的人工纳米材料,由于其优异的抗菌性能,在织物、医疗设备和食品及饮料包装中广泛使用.AgNPs可通过大气沉降、地表水径流、污水灌溉和生物污泥的土地施用等多种途径进入土壤等多孔介质,甚至进入地下水.AgNPs进入环境后可在动物和植物体内累积并产生毒性效应,对生态环境构成危害.因此,全面了解AgNPs在土壤等多孔介质中的迁移过程对正确评估其环境归趋和生态效应具有重要的理论和现实意义.本文针对近年来已发表的不同表面稳定剂、环境有机质、土壤矿物及微生物等对AgNPs性质及在多孔介质中迁移过程中产生的影响进行了全面的总结,并就目前研究中存在的问题和后续研究的发展方向进行了展望.     

氧化石墨烯的环境行为和毒性效应研究进展

由于具有优异的光学、力学、电学特性,氧化石墨烯纳米材料被广泛应用于传感、航空航天、新能源、疾病诊断等方面。随着氧化石墨烯的大量生产和广泛应用,其对环境的健康风险也日益引起关注。阐明氧化石墨烯的潜在毒性效应及其作用机制,对于科学客观评价其对人体和生态环境健康风险具有十分重要的意义。文章在总结了纳米氧化石墨烯在不同环境介质中的迁移、转化行为基础上、系统综述了氧化石墨烯对水生生物、陆生植物、大鼠以及微生物的毒害效应并探讨了氧化石墨烯生物毒害效应的可能机制。研究发现,氧化石墨烯在环境介质中主要形成稳定胶体且具有难以降解和易于多介质间迁移等特点;同时,氧化石墨烯还可以进入藻类、鱼类、植物、大鼠以及微生物细胞内并引起氧化应激反应导致炎症发生、多种细胞器损伤和组织器官形态异常。此外,研究还发现纳米氧化石墨烯还会导致DNA氧化损伤和DNA断裂等遗传毒性和诱导生殖毒性相关的小RNA异常表达。因此,对不同环境介质中纳米氧化石墨烯的环境行为和毒性效应进行深入研究具有十分重要的意义。今后可在纳米氧化石墨烯的暴露定量分析,纳米氧化石墨烯与生物大分子间的交互作用及长期低剂量下纳米氧化石墨烯的毒性效应3个方面加强研究。文章可为进一步阐明氧化石墨烯的健康风险提供理论参考。     

抗生素及其生态和健康危害

药物及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products, PPCPs)，包括抗生素、激素类药物、其他类药物和个人护理品(personal care products, PCPs)四大类。我国内陆水体中PPCPs的检出率如何？各类PPCPs生态风险的分布规律如何？哪些动物门类对人类药品最敏感？PPCPs的健康毒理及其主要靶点是什么？其中，饱受关注的抗生素类污染物，其健康/生态危害特征和产生风险的途径是怎样的？“通用解毒泵(multidrug efflux system)”在超级细菌形成过程中是怎样作用的？“消失的微生物”的故事是怎样的？本期主编讲堂将为您揭晓答案。
点击 查看全文 可以免费下载全文PDF。     

纳米Ag粒子在我国主要类型土壤中的迁移转化过程与环境效应

随着纳米技术的快速发展,纳米材料进入环境并不断累积,因此开展纳米材料的环境安全性研究具有重要意义.纳米银(Ag NP)是目前应用最广泛的人工纳米材料之一.本课题组拟以Ag NP为研究对象,系统研究其在我国主要类型土壤中的迁移、转化过程及其生态环境效应;基于同步辐射技术、同位素技术和量子化学计算等方法,揭示Ag NP与土壤中主要矿物或有机质之间的相互作用规律;探明Ag NP对土壤中微生物、动物和植物的致毒过程及其作用机制;发展Ag NP在土壤中迁移的数学模型,预测其在土壤中的迁移、滞留通量进而评价其淋溶风险,为Ag NP的安全利用提供重要理论基础和技术支撑.     

药品和个人护理用品(PPCPs)对环境的污染现状与研究进展

在过去的30多年中，有关有毒污染物的研究主要集中在工业化学物质和农药上。近5年多来，国外已经开始关注药品和个人护理用品（PPCPs）对环境的污染，但在我国还没有引起重视。国外的研究表明，合成麝香物质、显影剂、抗生素、雌激素、消炎止痛药、杀菌消毒剂等与人类生活密切相关的药品和个人护理用品在环境中普遍存在，但是其质量浓度通常非常低，多数情况下在ng/L～μg/L水平。粪便施肥和污水排放是PPCPs进入环境的主要途径。在常见的PPCPs中，抗生素和消炎止痛药在环境中检测出的频率最高，在地表水、地下水、饮用水、污泥、土壤等环境介质中，PPCPs在地表水中检测出的频率最高。目前关于PPCPs的研究主要集中在分析方法以及环境污染水平的调查，有关PPCPs在环境中的迁移转化规律，生态与健康风险以及PPCPs污染控制技术等方面的研究有待加强。     

硝基苯环境效应的研究综述

硝基苯污染威胁着人类和生态系统健康,国外有关硝基苯的环境毒理的研究已经广泛展开,但我国仍处于起步阶段.文章综述了国内外硝基苯环境效应的研究进展,介绍了其基本理化性质、用途、环境基准和标准值、污染的生态毒理效应以及其在生态系统中的迁移转化规律.研究认为环境中的硝基苯属于低毒污染物,但难溶于水,易溶于有机溶剂,难以降解,造成水体和土壤污染的持续时间长,且能够在生物体内积累,产生生物放大效应,因此,高浓度的硝基苯对生态系统和人体健康造成较大的生态风险;不过,阳光中的近紫外线、γ射线、声波振荡以及生物分解等作用可自然环境中硝基苯有降解作用,而生物和物理吸附能降低其浓度,从而降解其毒性.目前,有关自然生态系统中硝基苯迁移转化过程之间协同作用与相互影响的研究还有待于进一步深入.     

硝基苯环境效应的研究综述

硝基苯污染威胁着人类和生态系统健康,国外有关硝基苯的环境毒理的研究已经广泛展开,但我国仍处于起步阶段.文章综述了国内外硝基苯环境效应的研究进展,介绍了其基本理化性质、用途、环境基准和标准值、污染的生态毒理效应以及其在生态系统中的迁移转化规律.研究认为环境中的硝基苯属于低毒污染物,但难溶于水,易溶于有机溶剂,难以降解,造成水体和土壤污染的持续时间长,且能够在生物体内积累,产生生物放大效应,因此,高浓度的硝基苯对生态系统和人体健康造成较大的生态风险;不过,阳光中的近紫外线、γ射线、声波振荡以及生物分解等作用可自然环境中硝基苯有降解作用,而生物和物理吸附能降低其浓度,从而降解其毒性.目前,有关自然生态系统中硝基苯迁移转化过程之间协同作用与相互影响的研究还有待于进一步深入.     

外来入侵植物化感作用与土壤相互关系研究进展

文章以全球普遍关注的外来植物入侵为背景,综述了外来入侵植物化感物质与土壤化学性质(土壤pH,土壤有机碳和有机质,土壤中的化学元素等)、土壤生物群落(土壤微生物、土壤动物)的关系。并探讨了未来研究需要加强的几个方面,包括将化感作用与野外实际情况相结合研究,更真实的反映田间状况;进一步探讨微生物在化感物质生物变化过程中的作用及其机理;化感物质作为信号物质如何影响微生物代谢,从而影响地上植物;深入研究化感作用与土壤之间的相互关系,为入侵植物生物防治的安全性提供理论指导等方面。     

中国药物和个人护理用品污染现状及管控对策建议

药物和个人护理用品(PPCPs)指各种香料、化妆品、遮光剂、染发剂、处方和非处方药(包括人和动物用药)等有机合成化学品的总称,应用非常广泛。化学物质的固有生物毒性决定了其在造福人类的同时也带来环境和健康风险,PPCPs已成为全球广泛关注的新型污染物。在过去的十几年内,国际社会针对PPCPs来源、环境归趋和对人类健康的风险等进行了大量的研究,我国PPCPs的生产和消费量巨大,面临的污染情势更加严峻。本文综述了国内外对PPCPs的研究进展,提出了我国应对PPCPs污染的对策建议。     

二氯苯在土壤中的迁移行为和生物降解

主要从挥发、吸附与解吸、渗滤三个方面介绍了二氯苯在土壤中的迁移行为以及生物降解过程。探讨了二氯苯的物化性质、三种同分异构体的构型、土壤特性、外界环境条件等因素对二氯苯迁移行为的影响,以及迁移行为与生物降解的相互关系;同时介绍了可降解二氯苯的微生物种类、二氯苯好氧生物降解机理、共代谢现象,以及实验室研究方法。这些研究对于受二氯苯污染的土壤的修复具有理论指导意义。