环境持久性自由基的环境化学行为

环境持久性自由基(Environmental Persistent Free Radicals,EPFRs)是一种新型的环境风险物质,具有较高的反应活性和环境风险性,因其能在环境中持久存在且具有潜在的环境毒理效应而被广泛关注.本文概述了EPFRs的危害、种类、生成机理、影响EPFRs形成的各种因素,并介绍了EPFRs潜在的迁移转化;展望了未来的研究方向.     

实验室模拟制备环境持久性自由基及其生物毒性研究

一些表面吸附有机物的颗粒物在不完全燃烧的过程中会产生环境持久性自由基(EPFRs),但是目前关于这些EPFRs的水生生物毒性的报道还很有限.为了更好地了解EPFRs对水生生物的毒性作用,采用邻苯二酚-二氧化硅(CT-SiO_2)模拟体系在限氧条件下制备EPFRs,考察金属离子(Fe、Cu、Ni、Zn)及其氧化物、热解温度和CT/SiO_2质量比对颗粒物表面EPFRs生成的影响,并对EPFRs悬浮液中·OH的产生以及对发光细菌的急性毒性进行了测定.采用电子顺磁共振(EPR)对制备的EPFRs进行表征的结果表明,金属氧化物能够促进EPFRs的生成,而金属离子则恰好相反;热解温度以及CT/SiO_2质量比是EPFRs的生成过程的重要影响因素,对CT-SiO_2热解体系中EPFRs的生成浓度和类型具有至关重要的影响,EPFRs的生成浓度在热解温度为400℃且CT/SiO_2质量比为0.032时,达到最高值5.04×10~(15)spins·g~(-1).本研究所制备的EPFRs在环境空气中的半衰期,能够达到18—80 d,这可能是因为其与颗粒物的结合增加了其稳定性;发光细菌(P.phosphoreum T3spp.)的急性毒性结果表明,含有EPFRs的颗粒物对发光细菌的发光具有明显的抑制作用,发光抑制率与EPFRs浓度呈明显的剂量-效应关系,并推测可能与EPFRs悬浮液中活性氧物种(ROS)的产生有关.该结果为研究EPFRs在环境过程中的形成因素及其生物毒性提供了基础,为研究EPFRs的潜在环境风险提供了基础数据.     

生物炭理化性质对其反应活性的影响

生物炭作为一种富炭材料,由于其具有固碳、增强土壤肥力、促进植物生长等特性,在固碳减排及土壤改良方面的应用价值受到广泛关注.同时,生物炭具有较大的比表面积和较高的孔隙率,常被作为吸附剂用于污染物的去除.研究发现生物炭在吸附有机污染物的过程中可降解有机污染物,因此生物炭的反应活性成为近年来研究的热点.生物炭的反应活性主要由其制备过程中生成的环境持久性自由基(EPFRs)和自身的氧化还原能力贡献.生物炭的EPFRs活性与官能团种类、过渡金属含量和EPFRs种类有关,其中官能团和过渡金属通过影响EPFRs的生成及稳定从而影响EPFRs的浓度和种类,进而影响EPFRs活性,而EPFRs种类直接影响EPFRs活性.生物炭的氧化还原活性与官能团、芳香性和导电性有关,其中官能团影响氧化还原活性基团(RAMs)的生成,芳香性和导电性影响基质电导(EC_(BC))结构的生成及导电活性,从而影响氧化还原活性.本文总结了生物炭的反应活性机理和影响因素,旨在为生物炭处理有机物污染物等方面的应用提供理论支撑和技术参考.     

北京怀柔PM2.5中环境持久性自由基及共存健康风险物质的污染特征

北京怀柔科学城的建设加快了区域城市化的进程.为探究此过程对空气质量的影响,于2018年在怀柔地区采集了大气PM2.5样品,分析了 PM2.5中环境持久性自由基(environmental persistent free radicals,EPFRs)及其共存组分的季节变化特征.结果表明,冬、春、夏、秋四季EPFRs的浓...     

典型固体燃料燃烧排放环境持久性自由基的特征

为研究典型固体燃料燃烧排放环境持久性自由基(EPFRs)的污染特征,本文以小麦秸秆和煤粉为研究对象,利用自制的燃料燃烧和颗粒物样品收集装置获得小麦秸秆和煤粉在不同燃烧条件下排放的烟气颗粒样品,基于电子顺磁共振波谱技术(EPR)分别确定EPFRs在第0、1、3、7天的自旋浓度、g因子、△H_P-P,通过萃取实验确定EPFRs可被甲醇和二氯甲烷所萃取的量,以获得其污染、衰变特性.结果表明,低温低氧或无氧条件下,小麦秸秆和煤粉燃烧以阴燃或热解为主,排放的EPFRs主要为氧中心自由基,属于非衰变型,有机溶剂可萃取部分可达67%;随着温度和空气通入量的增加,小麦秸秆和煤粉逐渐燃烧,排放的EPFRs浓度增加,由氧中心自由基逐步转化为含氧官能团的碳中心自由基,衰变缓慢,溶剂可萃取的EPFRs占比仅有2.14%;当温度和空气量足够,小麦秸秆和煤粉完全燃烧,半衰期分别为56 d和43 d,为快速衰变型,溶剂不可萃取的EPFRs部分高达97.01%.温度和空气量对小麦秸秆和煤粉燃烧排放的EPFRs的种类、结构及衰减影响大,而样品含水率无显著影响.     

新乡市道路灰尘中PAHs的污染特征和来源解析

系统探讨了新乡市道路灰尘中PAHs的含量、分布,并解析了道路灰尘中PAHs的来源,并对新乡市道路灰尘中PAHs进行了生态风险评价,结果表明,新乡市道路灰尘中美国EPA优先监测的16种PAHs的检出率为100%,16种PAHs总量在42.1—8720 ng.g-1之间,平均含量为3223 ng.g-1.与国内外其它城市相比,新乡市道路灰尘中PAHs含量较低,与新乡市的经济发达状况呈现正相关.新乡市道路灰尘中PAHs的组成以4环PAHs为主,占PAHs总量的40.18%.通过多特征比值,对新乡市道路灰尘中PAHs来源进行定性判断,表明其主要来源于石油及其精炼产品的不完全燃烧和木柴、煤的燃烧;进一步通过因子分析/多元线性回归分析表明,新乡市道路灰尘中PAHs主要来源于汽油车、煤和木柴的燃烧以及柴油车的排放,其平均贡献率分别为33.5%、50.6%和15.9%.各种PAHs组分的单因子指数评价结果表明,新乡市道路灰尘已经受到PAHs的较严重的污染.所有样品的综合污染指数表明,新乡市道路中PAHs的综合污染指数的范围在0.09—9.95,平均值为3.38,充分表明新乡市道路灰尘已经受到严重的PAHs污染,具有较高的生态风险.     

宜兴市典型道路灰尘(＜150 μm)组分中重金属污染特征及风险评价

粒径小于150μm道路灰尘是生态系统及人类健康风险的主要来源.本文于2016年11月采集宜兴市主城区10条典型交通道路灰尘样品,分析并评价150μm灰尘颗粒中Zn、Cu、Pb、Ni和Cr等5种重金属污染及风险水平.研究结果表明,宜兴市道路灰尘中重金属含量均高于当地土壤背景值,平均含量(mg·kg~(-1))大小依次为:Zn(408.2±108.0)Pb(263.3±582.4)Cr(161.7±77.1)Cu(128.0±43.4)Ni(90.2±32.4).地累积指数(I_(geo))表明,道路灰尘中重金属Zn和Cu为中-中/重度污染水平,Pb表现为中度污染水平,Ni和Cr则表现为无污染/中-中度污染水平.潜在生态风险指数(RI)表明,研究区域(宜兴市)大部分道路的灰尘中重金属对当地生态系统造成潜在中度风险,重金属Cu、Cr和Pb为潜在生态风险主要来源(85%).健康风险评价表明,道路灰尘中非致癌重金属对儿童可能构成潜在非致癌风险,对成人不造成非致癌伤害, Ni和Cr对暴露人群不会造成严重致癌危害.研究同时发现,宜兴市道路灰尘中重金属污染程度严重,亟需采取有效措施加以控制.     

道路灰尘中重金属的污染特征及其与道路等级的关系——以北京和郑州为例

为了探究交通活动对道路灰尘重金属(Ni、Cu、Zn、Mn、Co、Cr、As、Ag、Cd、Pb)空间分布及人体健康风险的影响,本研究分别采集北京市和郑州市主干道、次干道、支路、交通枢纽和公园道路的灰尘样品共64个,进而运用地积累指数法对其进行污染评价,并运用美国EPA健康风险评估模型进行人体暴露评估和健康风险评价.结果表明,北京市道路灰尘中重金属浓度的高低顺序依次为ZnMnCrNiPbCuAsCoAgCd,郑州市道路灰尘中重金属浓度的高低顺序依次为ZnMnAsCrPbNiCuCoCdAg.北京市道路灰尘中Ag、Cd污染水平较高,而郑州市道路灰尘中Ag、Cd、As浓度明显高于河南省土壤元素背景值.总体而言,郑州市支路灰尘中重金属的浓度最高,次干道其次,主干道浓度最低;而北京市不同规格道路灰尘中重金属的浓度并无明显规律,这与城市发展水平和交通密度的空间分布有直接关系.进一步对比交通枢纽与公园道路灰尘样品发现,道路灰尘中重金属元素可以分为两类,一类受交通活动影响较大,包括Ni、Cu、Zn、Cr、Pb、Cd 6种元素,其在交通枢纽与公园道路灰尘样品中污染水平存在显著差异.另一类受交通影响较小,包括Mn、Co、Ag、As 4种元素,其在交通枢纽和公园道路灰尘中的浓度相差不大.     

上海市道路灰尘中铂族元素(PGEs)富集特征

分析了上海市道路灰尘铂族元素(PGEs)累积水平和分布特征,并探讨了来源变化.样品经王水消解后由ICP-MS测定.研究结果表明,上海市道路灰尘Rh,Pd,Pt浓度分别达到:27.68(61.05-4.50)ng·g~(-1),107.72(12.98-241.4)ng·g~(-1)和34.89(0.36-108.6)ng·g~(-1),分别是参照点的18.33倍、11.12倍和65.83倍,高出地壳丰度值两个数量级以上,与国际其他城市道路灰尘PGEs水平相比,Pt含量较低,Pd和Rh含量处于中间水平;内环-中环区间的道路灰尘PGEs含基最高,从此区域分别往城区内和城区外,PGEs含鼍逐渐降低,至郊区道路,灰尘PGEs含量达到最低,车流量及道路是否限行高污染车辆是主要致因;不同类型道路PGEs浓度水平表现为:快速路(包括环线)>主干道>次干道>高速公路>郊区公路,道路类型会对PGEs分布产生较大的影响,但并没有对其产生决定性作用;PGEs间相关性很好,汽车催化转化器(VECs)排放是道路灰尘PGEs主要来源,Pd含量远高于Pt和Rh,不同于大多数文献的研究结果,VECs类型发生变化是主要原因;同为交通污染排放的元素,Cr与PGEs的相关性很好,Cu与PGEs之间有一定相关性,Zn只与Pt有相关性,而Ph与PGEs没有相关性,Pb和Zn为汽车催化剂毒物是主要原因.     

室内空气和灰尘中全(多)氟烷基化合物的研究进展

全(多)氟烷基化合物(per(poly)fluoroalkyl substances,PFASs)在环境各个介质及人体样品中广泛被检出,近年,在室内空气和灰尘中也普遍发现PFASs.研究表明,室内空气中PFASs的含量普遍高于室外空气,室内空气和灰尘中的PFASs可能是室外空气的污染来源及人体暴露源,因此室内环境中PFASs成为环境领域的又一个研究热点.但目前为止,我国还没有开展室内空气中PFASs的相关研究,室内灰尘中PFASs的研究也相对较少.本文就室内空气和灰尘中PFASs的采样与分析方法、污染现状、来源分析及人体暴露等4个方面进行了综合阐述,以期为我国室内环境中PFASs的研究提供参考.