土壤中金属污染的研究进展

在金属污染的研究方面,最引人注目的元素是硒、铅和铝。本文对影响金属污染作用的一些因素,诸如土壤性质(pH,有机质和阳离子交换量),金属在土壤中的迁移,它们的作物效应(根的摄取,吸收机制,土壤-植物壁垒和汁液浓度),和复合效应进行了一些探讨。同时,介绍了研究“金属在土壤、水、植物和动物中的作用”的最新动态。     

发达国家金属环境风险评估方法研究

金属进入环境后可能会对人体和生态环境造成潜在危害。目前发达国家金属环境风险评估体系已较为完善，而我国尚处于起步阶段。为了科学开展金属环境风险评估，以发达国家金属环境风险评估方法为研究对象，对美国环境保护局(United States Environmental Protection Agency, US EPA)、国际矿业与金属委员会(International Council on Mining and Metals, ICMM)等发达国家或国际组织发布的金属风险评估指南、导则中涉及的研究范围、关键评估要素等方面进行总结和分析。研究发现金属环境风险评估基于危害及效应评估、暴露评估及风险表征3个步骤，但由于在属性等方面的特殊性，在开展金属风险评估时需要考虑自然本底属性、营养属性、金属形态、金属混合物及其相互作用以及地域环境的差异性等要素，本文就上述要素提出了讨论与展望，以期为我国金属环境风险评估指南的建立提供参考。     

水环境中基于分离-富集的金属形态分析方法研究进展

金属的形态对其在环境介质中的迁移转化、生物有效性和毒性具有重要影响.目前认为,金属的自由离子态和不稳定络合态是具有潜在生物有效性的形态,而纳米颗粒的存在使得具有生物有效性的金属形态变得更为复杂.痕量金属和纳米颗粒在天然水环境中的含量较低,大部分检测方法无法达到检测限要求.基于分离-富集的金属形态分析方法因检测限低、操作简单、结果可靠等优点被广泛用于环境中痕量金属及纳米颗粒存在下金属的形态分析.本文从原理、应用条件和优缺点等方面对梯度扩散薄膜技术、唐南渗析膜技术、离子交换技术和渗透液膜技术等基于分离-富集的金属形态分析方法进行综述,为水环境中金属形态分析方法的选择提供了参考和依据.     

AN69螫合离子色谱法测定复杂基体中的铝

复杂基体中痕量金属的测定是一项分析难度很大的挑战．干扰物浓度高，加上浓度和检测方案都不确定，造成许多组分的检出限受到严重影响,下面提出的技术——螯合离子色谱，成功地应用于大量过渡金属及其之后金属的测定。     

PM_(2.5)对人肺癌细胞A549迁移、侵袭能力的增强作用

为探讨PM_(2.5)(particulate matter 2.5)对人肺癌细胞A549迁移、侵袭能力的影响并探讨相关机制,采用含有不同浓度PM_(2.5)的无血清及抗生素培养液对A549细胞培养72 h,利用MTT法检测A549细胞的增殖抑制率。根据MTT实验结果,选择适当的PM_(2.5)暴露浓度用于后续实验,以细胞划痕实验检测细胞迁移能力,transwell小室实验检测细胞迁移、侵袭能力,Western Blotting法检测细胞周期蛋白D1(cyclin D1)、转录因子snail和slug、基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2,MMP-2)、基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)及胞核内β-链蛋白(β-catenin)的蛋白表达水平。结果显示:细胞划痕实验结果显示10μg·m L-1PM_(2.5)组A549细胞划痕创面愈合率为(46.34%±5.19%),与对照组比较显著增高(P<0.05);transwell小室法迁移和侵袭实验结果显示10μg·m L-1PM_(2.5)组穿膜细胞数平均为(165.67±6.62)个和(47.83±2.04)个,与对照组比较显著增多(P<0.05);Western Blotting实验结果显示PM_(2.5)(10μg·m L-1)可显著上调A549细胞cyclin D1、snail、slug、MMP-2、MMP-9和胞核内β-catenin蛋白表达水平。因此,PM_(2.5)可通过提高Wnt/β-catenin通路活性及其下游cyclin D1、snail、slug、MMP-2和MMP-9的蛋白表达而增强A549细胞的迁移、侵袭能力。     

我国大气细颗粒物中金属污染特征及来源解析研究进展

以PM2.5中金属元素为研究对象,综述了2000—2012年我国在PM2.5中金属的污染水平、时空分布特征、污染来源解析方法及应用等领域的研究进展.目前我国普遍面临严重的PM2.5污染,作者提出应系统开展我国PM2.5中金属污染研究,特别要加强针对农村及背景地区的研究;开展PM2.5中金属的迁移转化机理研究;加快建立污染源排放清单;加强区域污染传输特征研究,以便更好地开展PM2.5的来源解析,为环境管理部门制定大气重金属污染控制目标提供参考.     

4种不同生境的蟹类金属硫蛋白cDNA的克隆与比较

利用Carcinus maenas金属硫蛋白氨基酸序列资料，用全简并引物从鳃组织总RNA中扩增并克隆了首个甲壳类金属硫蛋白cDNA片段序列，3'-RACE获得了其编码区全长cDNA。之后，用部分简并的引物扩增并克隆了其它3种国内常见蟹类的金属硫蛋白cDNA编码区全长序列。序列分析结果表明，几种蟹的金属硫蛋白cDNA序列存在差异，推知的氨基酸序列也不完全相同，比较不同蟹的cDNA和氨基酸序列数据不能证明不同生态环境对金属硫蛋白的分子进化起重要作用。图4表1参15     

金属纳米颗粒的环境行为及其与藻类的相互作用概述

金属纳米颗粒在各领域的应用日益广泛，可通过多种途径进入环境，并在水生生态系统中积累.因此关于其进入水环境后的行为及与水中初级生产者—藻类相互作用的研究至关重要.金属纳米颗粒在水中会发生团聚、沉降、溶解、硫化反应及光化学反应等，这些行为受到自身理化性质(大小、形状、表面电荷、晶体结构、化学组成等)和环境因素(pH、离子强度、阳离子价态等)的影响，进而改变金属纳米颗粒在藻类表面的吸附聚集和可能的吸收累积.金属纳米颗粒还可能影响藻类光合作用、引起氧化应激、甚至造成藻类的凋亡.同时，与金属纳米颗粒共存的其它污染物及天然有机质也可能改变金属纳米颗粒的行为、生物吸附、生物累积和生物效应.相应地，藻类在面对金属纳米颗粒胁迫时也会启动自我防御机制.尽管如此，真实环境中金属纳米颗粒与藻类的相互作用及分子机制仍有待进一步研究.     

江河有机污染物迁移转化过程的实验室模拟

本文研究了第二松花江10种有机污染物的迁移转化规律,得到挥发、微生物降解、光解、沉积物吸附与解吸过程均遵守一级动力学.计算了动力学参数,并用箱式模型和所取得的参数预测了有机污染物的迁移转化规律,预测结果与实测值符合较好.     

乐安江沉积物酸碱特性及其对重金属释放特性的影响

本文对乐安江沉积物样品的金属总量、酸碱特性进行了测定和不同pH条件下金属的释放实验.结果表明,乐安江沉积物中Cu,Pb,Zn,Cd和As的浓度均高于一般水体沉积物的本底值.从重金属的移动性分析,存在沉积物重金属对水体产生二次污染的可能.沉积物所含重金属随pH变化产生的金属释放顺序是Zn>Cu>Cd.Pb.     

陆地生物配体模型（t-BLM）初探：镁离子降低铜离子对小麦根的毒性

生物配体模型(BLM)同时考虑了水中金属离子的化学形态以及阳离子与金属离子在生物配体(BL)上的竞争对其毒性的影响,能成功预测水体金属的生物毒性/有效性.最近,BLM呈现出向土壤环境中拓展的趋势,发展能预测重金属对土壤生物毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)正成为最新的国际研究热点.论文模拟土壤溶液,以土壤溶液中的主要阳离子Mg2+为例,通过单因素浓度控制-恒pH营养液培养-陆生植物根伸长抑制试验,定量探讨了不同浓度Mg2+存在下,铜离子(Cu2+)对小麦(Triticum aestivum)根的毒性.结果表明,Mg2+浓度升高显著减弱了Cu2+对小麦根的毒性,即呈现出保护效应.证实陆地生态系统中也存在阳离子对重金属植物毒性的保护效应,支持了BLM中阳离子和重金属离子在生物配体上存在竞争结合的假设,即BLM概念适用于陆生植物.定量分析表明,小麦根生长抑制的毒性效应指标EC50(以自由铜离子活度表示)与自由镁离子活度间存在良好的相关性,线性回归方程为:pEC50(Cu2+)=-0.36(Mg2+)+6.47(r2=0.9976),Mg2+对Cu2+毒性的影响强度可以通过该方程进行预测.论文积累了重金属铜对典型陆生受试植物小麦的毒性数据,探讨了t-BLM的构建方法学,并为其发展提供了思路.联合了土壤理化性质、金属形态及生物积累和毒性效应的t-BLM,将提供一个环境风险评价和制定土壤质量标准的新工具.     

基于地理探测器的土壤重金属影响因子分析及其污染风险评价

地理探测器能快速定量化揭示驱动重金属含量影响因素的强度,这对于重金属空间预测模型构建变量的确定和土壤污染修复措施的精准实施具有重要意义。利用地理探测器模型,对5种土壤重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr、Ni的空间分布和11种环境因子的交互作用进行定量评估,通过单因子指数法进行重庆市土壤重金属污染风险评价。结果表明:研究区内土壤Cu、Zn、Cr和Pb的平均含量是重庆市土壤背景值的1.3—1.4倍,Ni含量低于背景值;其中Cu、Pb达到重度污染水平,其余3种重金属为中度或轻度污染水平。5种重金属元素中Cu和Pb为高度变异(变异系数为0.57、0.4),Zn、Cr和Ni为中等变异(变异系数为0.22—0.29),且各重金属元素之间呈显著正相关性,表明研究区重金属富集受人为干扰影响较大,且污染具有复合性或同源性。地理探测器的因子探测发现高程、坡度和土壤类型对5种土壤重金属含量的解释力最显著,说明地势和土壤类型是土壤重金属含量分布差异的最主要影响因素。交互作用探测发现,高程与其他因子交互作用是重金属空间分异的主导因素,气候条件和土壤类型也是重要影响因子。土壤重金属空间分布是多种因素共同作用的结果,而高程、坡度和土壤类型具有较强的解释力,这些因子可作为土壤重金属含量空间预测模型的辅助变量,也可促进重金属污染治理措施的靶向实施。     

PSM in Böden:

The fate of pesticides in soil is incompletely described by the analytical determination of applied pesticides because a differentiation between the processes degradation and sorption which determine pesticide concentration in soils is not possible. By analyzing corresponding metabolites, degradation can be confirmed. Detailed mass balances considering the mineralization and formation of non-extractable residues are set up in closed model systems applying radiotracer techniques. This complex laboratory data can only be transferred to field conditions by mathematical modeling.     

海带对镉、铅的吸附作用及其机理

利用大型海藻海带(Laminaria japonica)作为可降解性生物吸附材料,对有害重金属镉离子和铅离子的吸附作用和机理进行了研究.结果显示,通过电位差滴定法,得到海带的酸性基数量为1.25mmol.g-1,其解离常数为0.18 mmol.l-1.对平衡吸附量与pH的关系进行了模型模拟.海带对于金属离子的吸附为Bidentate型,吸附平衡常数分别为5.72×103L.mol-1,6.28×104L.mol-1.同时,采用拟二次速度模型对镉离子和铅离子的吸附速度进行了模拟,得到的吸附速度常数分别为0.010 min-1,0.014min-1.结论,海带对二价镉、铝离子的吸附量大于很多其它藻类吸附剂,对它的研究可为重金属化湖泊水质的改善和生态修复提供参考依据.     

Bioaccessibility of metals in soils: comparison between chemical extractions and in vitro tests

It is well-known that the total metal content in soils is not a good indicator of their harmful effects, leading to an overestimation of risks. Toxicological and environmental hazards depend on the chemical species and on its bioavailability to target organisms. Because a good estimation of bioavailability is difficult, a good compromise is to assess bioaccessibility, defined as the maximum amount of a pollutant which is potentially absorbable by a target organism. This study presents a comparison of different strategies to measure metal bioaccessibility in soils. Three procedures were applied to real soil samples with different levels of metal contamination: pseudo-total metal attack, selective sequential extractions and in vitro tests (deliberately developed to simulate human or mammals digestion). Considering the first step of the selective extraction procedure, which can provide the bioaccessible fraction for deposit-feeder organisms, data obtained for each metal were lower than those obtained from in vitro tests. Therefore, it is possible to highlight that this extraction tends to underestimate metal bioaccessibility in soils for humans, while in vitro tests certainly will overestimate bioaccessibility for organisms as invertebrates. If the sum of first and second step of sequential procedure is considered, results are quite similar to those obtained from in vitro tests, but this kind of procedure would require two days of work rather than a few hours required to perform an in vitro test. Results highlight the diversity among the differently defined bioaccessible fractions and the need to apply the most suitable procedure depending on the target organism.     

徐州市北郊农田土壤重金属污染趋势面分析及其容量研究

本文把趋势面分析的数学方法应用于土壤重金属污染调查研究中,使重金属含量分布、污染情况等众多信息集中反映在一张图上,结果令人满意。同时结合当地重金属输入、输出情况,建立了动态平衡模式,计算出该区重金属的土壤环境动容量,并进行了土壤环境预测,为综合治理土壤污染提供了科学依据。     

鲤鱼鱼鳃微环境酸碱条件与铜形态分布模拟

用鱼鳃微环境测定装置和化学平衡计算方法,研究了在人工河水中暴露于铜的鲤鱼鳃部微环境的pH、碱度、粘液含量和铜形态分布.结果发现,鱼鳃pH平衡点为6.92,人工河水pH高于或低于此值时,鱼鳃微环境pH偏低或偏高.变化幅度约达-0.6至0.4 个pH单位.根据实测结果分别建立了计算人工河水和鱼鳃微环境碱度以及鱼鳃粘液分泌量随暴露铜含量和pH变化的定量模型.化学平衡计算结果说明,在pH6至9范围内,人工河水中优势态铜从游离态铜过渡到羟基络合态铜.由于粘液和pH差异的影响,鱼鳃微环境中生物有效态铜含量显著低于人工河水.这样的差别在酸性条件下尤为显著.     

Combined modelled and measured uptakes of arsenic and uranium by Lemna gibba G3 cells

With data from in vitro and in situ investigations, we developed a mathematical model to describe cellular uptake of uranium and arsenic in solution by living Lemna gibba under homeostatic regulation. The model considers the ability of healthy cells to resist accumulation of toxic metal species by regulating physicochemical properties of the cell membrane. In the bulk solution, the ratio of the total amounts of bioavailable metal ions to the metal ions uptake by the cells is very high. Consequently, the main rate-limiting processes of uptake are the biosorption kinetics on both external and internal surfaces at the biological interface, and the transport of the metal ions across the cell membrane. The model prediction correlates well with uptake results from field and microcosm experiments for uranium and arsenic by L. gibba, a model ecotoxicological test organism.