半透膜被动采样装置(SPMDs)对PAHs 和壬基酚类的静态富集

半透膜采样装置(SPMDs)是一种被动采样装置,它能模拟有机污染物穿过生物膜从水相到生物有机相的分配平衡过程,使得结果能显示出污染物的生物可利用性。它能对环境中有机污染物进行长时间连续监测,所得的是污染物被SPMD富集后的时间权重浓度。本实验测定了温度为18℃时标准SPMD对7种PAHs和3种NPnEO(n=0～2)的静态富集过程,通过测定污染物达到平衡时在SPMD内的浓度和在水相中浓度的比值,求解了各自的SPMD/水分配平衡常数KSPMD。表明了有机污染物在SPMD和水相之间达到分配平衡所需要的时间是随着其Kow值的增高而逐渐增长的,还与其各自的分子极性有关,并且几种达到富集平衡的PAHs在SPMD内的浓度也是随着其Kow值的增高而逐渐变大。比较KSPMD的理论值和实测值可以发现,对于PAHs而言,其实测值都高于理论值,而NPnEO都是实测值低于其理论值。但是KSPMD实测值和理论值随污染物Kow值变化的趋势相同。     

基于TLSER和QSPR关系预测PAHs和PCBs的LDPE膜-空气分配系数

有机污染物在被动采样材料与环境介质之间的平衡分配系数(K_P),是测定环境中有机污染物浓度的重要参数,但K_P值大部分都需要经过繁琐的实验测定获取,无法逐个测定数量繁多的污染物,因此需开发一种预测K_P值的方法。为此,搜集整理了一些多环芳香烃(PAHs)和多氯联苯(PCBs)的低密度聚乙烯(LDPE)-空气分配系数(K_PA)的实测值,基于理论线性溶解能(TLSER)和定量结构性质关系(QSPR),利用逐步多元线性回归(MLR)分别构建了预测K_PA值的模型。模型的决定系数R2adj分别为0.927和0.956,交叉验证系数Q2LOO分别为0.915和0.946,外部系数Q2ext分别为0.913和0.960。结果表明,2种模型具有良好的拟合优度、稳健性和预测能力,并解释了模型的机理。所构建的2种模型均可用来预测应用域内有机污染物的LDPE膜-空气分配系数。     

水体被动采样技术的发展与应用

被动采样技术不需要任何外力,具有操作简单、安全可靠等特点,在环境领域表现出良好的应用前景.本文回顾了水体被动采样技术的发展历程,简要介绍了被动采样技术定量方法,介绍并讨论了典型无机、有机水体被动采样装置特点、应用和发展趋势.其中,沉积物-水界面有机污染物被动采样以及水体无机/有机污染物被动采样是近些年被动采样技术的重要发展方向.最后,对水体被动采样技术在构型设计、应用范围、理论推进、与生物分析结合以及方法标准化方面的发展前景进行了展望.     

利用半透膜被动采样技术监测黄河兰州段典型有机污染物

利用半透膜被动采样技术(SPMD)和固相萃取技术(SPE)对黄河兰州段八盘峡、包兰桥等六个监测断面的几种典型多环芳烃(PAHs)和壬基酚类(NPs)物质进行了采集测定。结果显示所选取的几种目标污染物在各监测点均有不同程度的检出。其中,几种PAHs在监测点水样中SPE测定的浓度为0.04～21.57g·L-1,而在SPMD中的浓度为842～99139g·L-1,富集倍数达到了103～105;NPs在监测点水样中SPE测定的浓度为0.04～2.10g·L-1,在SPMD中的浓度为80-81394g·L-1,富集倍数达到了103～104。利用SPMD数学模型,根据污染物在SPMD类酯中浓度推算出的污染物在水体中的平均浓度值,和利用SPE测得的水样中污染物的实际浓度值具有较高的相关性。该实验研究为发展SPMD技术作为黄河中有机污染物的常规监测手段提供一定的理论依据。     

有机污染物的被动采样材料-水分配系数的QSAR研究

污染物的被动采样材料-水分配系数(K_(PW))是衡量被动采样器性能和进行优化的一个重要指标,由于实验方法难以逐个测定众多污染物的K_(PW)值,有必要发展其KP W预测方法。本研究选取聚乙烯(PE)、聚丙烯酸酯(PA)和硅橡胶(SR)3类常用的被动采样材料共7种,采用多元线性回归分析方法构建可用于K_(PW)预测的定量构效关系(QSAR)模型。所构建的QSAR模型具有良好的拟合优度(R2a dj介于0.806~0.989)、稳健性(Q2L O O和Q2B O O T分别介于0.786~0.988和0.773~0.801)和预测能力(R_(ext)~2和Q_(ext)~2分别介于0.769~0.989和0.757~0.982),可以用于预测烷烃、烯烃、芳香类、醇类、酮类、酯类、醚类等多种有机污染物的log KP W值。有机污染物的log KP W与分子Mc Gowan体积(Vx)、氯原子个数(n Cl)、环周长(Rperim)、多重键个数(n BM)、N,O极性贡献的拓扑极性表面积(TPSA(NO))、[-N(=)=]结构个数(Ndds N)和羟基个数(nROH)等参数有关。     

两相分配生物反应器治理高浓度有机污染研究进展

高浓度有机污染物难以进行生物降解的主要原因之一是其会对微生物产生较大毒害作用而抑制微生物生长以及降解过程,而两相分配生物反应器(Two-phase partitioning bioreactor,TPPB)可以有效解决污染物毒性的问题,因而在高浓度有机污染治理中具有较大的应用潜力.本文系统介绍了TPPB类型以及各自的工作原理,即TPPB通过非水相的引入可以溶解系统内大部分有机污染物,减少水相中污染物的浓度,降低其对微生物的毒性,并通过微生物的代谢活动实现污染物的降解,随着降解过程的进行污染物在两相间的分配平衡不断被打破,污染物又不断从非水相进入到水相之中,使得微生物的降解过程持续进行.同时分析了反应过程中的各种影响因素,如传质速率、微生物影响等,进而阐述了该技术在水体、土壤、大气污染治理中的应用,最后根据目前的研究进展,对TPPB技术的工程应用前景进行了展望.     

基于新型被动采样校正技术的塑化剂大气垂直浓度梯度研究

改进了垂直浓度梯度被动采样器和采样速率校正方法，并利用其考察有机磷酸酯(OPEs)和邻苯二甲酸酯(PAEs)两种塑化剂在土壤垂直方向上的采样速率、浓度分布及土-气交换趋势.为了更准确地获得采样速率，利用主动采样和添加效能参考物质(DCs)联合校正被动采样速率；得到OPEs和PAEs经主动-DCs联合校正的采样速率分别为0.27—3.16 m³·d^-1和0.23—3.25 m³·d^-1.基于主动-DCs联合校正得到的污染物浓度相比单独主动校正的结果差异显著，进而导致化合物土-气扩散趋势发生显著变化.部分物质如TIBP、TCEP、TCIPP、TPHP、TPPO、DMP、DEP等甚至出现从沉降到挥发的趋势反转.由于引入DCs校正了环境因素的影响，因此主动-DCs联合校正的被动采样速率能够获得更准确的污染物环境浓度和交换趋势.     

被动加标在水生生态风险评价中的应用——以多氯联苯分配系数的测定为例

准确的水生生态风险评价需要可靠的毒性数据,而其获取要求在一定时间范围内,水体中污染物的浓度保持恒定。对疏水性有机污染物进行水体生物毒性测试时,通常采用有机溶剂加标,然而该方式可能因为污染物的挥发和降解、容器壁吸附、生物摄取等问题,水体中污染物浓度持续下降,导致污染物的浓度-效应关系难以明确。近期为了克服这些问题,被动加标用于替代溶剂加标,通过污染物在加标体系中平衡分配来维持精确和恒定的水体浓度,同时还可通过测定加标聚合物中污染物的浓度来监测水体浓度。首先介绍了被动加标方法及其材料选择,讨论了该方法在生态风险评价中的主要应用,包括分配系数的测定、体外细胞测试、体内生物积累及毒性测试,以及沉积物毒性评价等。然后,以测定代表污染物多氯联苯在聚二甲基硅氧烷与水间的分配系数为例,详细说明被动加标的操作流程。最后,讨论了被动加标方法的优缺点,并对其在水生生态风险中的应用前景进行了展望。     

水体微量有机物被动监测技术研究进展

被动采样技术是一种待测物自发地由环境向采样器传输的采样方法,相对传统采样方法其装置小、成本低、检出限低,获得的监测结果为一段时间内的环境平均水平.该技术在水环境微量有机污染物的监测中具有极大优势,随水体中新型污染物的不断出现,被动采样技术在水体中的应用范围也不断扩大.本文概述了近40年来对水体被动采样技术的研究,介绍了该技术的发展、原理以及在不同水体中对新型污染物的应用,详细总结了应用中的不确定性因素和校正方法,分析了该技术目前存在的问题,并对其未来发展趋势和应用前景进行了展望.     

典型土壤持久性有机污染物空间分布特征及环境行为研究进展

持久性有机污染物(POPs)由于具有致癌性、致畸性和致突变效应的"三致性",近年来已经越来越受到人们的关注.本文综合分析了有机氯农药(OCPs)、多氯联苯(PCBs)、二英类(PCDD/Fs)、多环芳烃(PAHs)及多溴联苯醚(PBDEs)等几种典型土壤持久性有机污染物的空间分布特征.同时,对土壤POPs的挥发作用、吸附/解吸、迁移、生物降解、化学降解等环境行为进行了深入分析,并指出了这些环境行为的影响因素,包括POPs的物质属性、土壤理化性质及周围环境等共性影响因素及其它因素.此外,针对国内外研究现状中存在的问题,提出了相关建议,指出控制土壤POPs污染的根本手段在于管理措施的完善.     

Passive sampling of PAHs in indoor air in Nepal

PAHs were sampled in ten homes in the Makwanpur region, Nepal. SPMDs and moss bags (Sphagnum girgensohnii) were used as passive samplers. Soot particles on the SPMD surfaces were also analyzed for PAHs. The overall PAH concentrations in SPMDs were significantly higher than those in moss bags. Total PAH mean concentrations of ten houses were 535μg/g lipid for SPMDs and 7.2 μg/g moss (dw) for moss bags. Ratios of phenanthrene/anthracene in indoor SPMDs and particulate matter varied from 2.9 to 3.5 and ratios of fluoranthene/pyrene varied from 1.1 to 1.4. The values for moss bags were respectively 1.7–3.6 and 0.8–2.4. These ratios indicate that the PAHs are from combustion origin. The PAH concentrations in ambient air were estimated as B(a)P TEQs and they were 17–64 times higher than acceptable limit for Finnish community air. Based on PAH levels in the gas phase (SPMD) we may expect PAHs to have an impact on respiratory disease prevalence in Nepalese villages. Both of the sampling methods were feasible in the difficult conditions under which the study was performed.     

The determination of partition coefficients of organic compounds in technical products and waste waters for the estimation of their bioaccumulation potential using reversed phase thin layer chromatography

Reversed phase thin layer chromatography (RPTLC) has been investigated for the estimation of octanol/water partition coefficients (P), an important parameter for the prediction of the environmental behaviour of organic chemicals. A strong correlation between P derived from the traditional octanol/water system and RPTLC has been established over five orders of magnitude. RPTLC data are likewise correlated to results obtained by high performance chromatography (HPLC). Due to the low costs, simplicity and separation power RPTLC is especially suited for the investigation and screening of mixtures of compounds before more complicated tests are involved.

Results from a round robin test on the determination of partition coefficients by HPLC, RPTLC and the batch method indicate the simplicity and accuracy of the RPTLC technique. Applications of the RPTLC‐technique on technical products and industrial waste waters are described.     

芳香族醛酮化合物溶解度和分配系数的测定与估算

本文测定了１５种芳香族醛酮化合物的溶解度和正辛醇－水分配系数,研究了水溶解度及分配系数与分子连接性能指数的相关性。结果表明,溶解度和分配系数之间以及与分子连接性指数呈较好的线性关系。     

分子表面积的精确和经验计算及其在QSAR中的应用

本文列出了精确计算分子表面积的公式，在分子几何结构优化的基础上，可用此式得到准确的分子表面积，用该法对２０种氯代酚进行了计算，所得分子表面积能很好地预言其正辛醇／水分配系数，并且用分子表面积（或取代基数）加上ＯＨ基的表面积，能很好预言其对发光菌的产性。此外，还提出了计算公子表面积的经验方法－碎片加和法，此法应用于某些取代烃化合物，也得到正辛醇／水分配系数很好的相关性。     

农药分配系数与其水溶解度的相关性

本文探讨了有机磷、有机氯和氨基甲酸酯等杀虫剂、杀菌剂和除草剂的各种不同类型以及所研究的全体农药在正辛醇与水中的分配系数与其水溶解度的相关关系,建立了相关经验方程。回归结果表明,除杀菌剂外两者间具有很好的线性关系。所有农药的回归方程中,分配系数和水溶解度均覆盖了10个数量级,两者间可很好地进行互算。     

Pyrene partition behavior to the NOM: Effect of NOM characteristics and its modification by ozone preoxidation

Hydrophobic organic contaminants (HOCs)—pyrene, and natural organic matters (NOM) from different sources were taken as the test compounds to investigate the impact of physicochemical characteristics of NOM on HOCs’ partition to the NOM in this study. The effects of solution property, NOM characteristics, and modification by ozone preoxidation on pyrene partition to NOM were systematically evaluated. According to the fluorescence quenching method, the partition coefficient K _oc of pyrene to NOM was calculated, which was found to have a great relationship with the aromatic structures and hydrophobic functional groups of the NOM. The NOM characteristic modification corresponding to solution property could influence the interactions between the NOM and pyrene. Preozonation could destroy the aromatic or hydrophobic structures of the NOM and decrease K _oc of pyrene.     

Estimation of regional physical imports and exports of EW-MFA in China using monetary input-output tables

Given the statistical gaps in material flow among provinces in China, a method was introduced to estimate regional physical imports and exports (RPIE), which includes international and interregional imports/exports. This method uses provincial monetary inputoutput tables (MIOT) and international trade statistics. A coefficient matrix representing correlations between monetary value and physical mass for years 2000–2009 was obtained based on a detailed commodity classification and 22 material production sectors in MIOT. With the coefficient matrix as reference, RPIE was measured. Pilot calculation of both regional physical trade balance and domestic material consumption, as well as a brief analysis of these methods, were conducted using 2002 data.     

酚类化合物结构与醇/水分配系数(logK_(ow))关系研究

将不同非氢原子自身及非氢原子之间的关系参数化并构建出新的结构描述符,对部分酚类化合物分子结构进行了参数化表达。采用逐步回归(SMR)与多元线性回归(MLR)相结合的方法建立了化合物结构与醇/水分配系数(log Kow)之间的关系模型,模型的建模相关系数(r)为0.988,标准偏差(SD)为0.121;"留一法"交互检验的相关系数(Q2)为0.966,标准偏差(SDCV)为0.148。结果表明结构描述符能较好地表征化合物分子结构特征,所建模型稳定性好,预测能力强,对于酚类化合物QSPR研究具有一定的参考价值。     

西苕溪中上游流域水生甲虫分布与环境的关系

水生甲虫(昆虫纲,鞘翅目)群落结构受多种环境因素的制约.西苕溪中上游流域38个样点共发现水生甲虫12科36个分类单元.优势属是长角泥甲科的Stenelmis属和扁泥甲科的Psephenoides属,出现频度分别为30和22,但有29属的出现频率不大于5.典范对应分析(CCA)表明,鞘翅目群落组成受荫蔽度、总氮、电导率和栖境质量影响最大.样点环境指标聚类结果与CCA结果一致,样点被分为3组.从第1组至第3组,水体中的总氮(2.80→3.52 mg/L)和化学需氧量(14.5→20.29 mg/L)明显上升,荫蔽度(18→6)明显降低.第1组(18个分类单元)和第3组(16个分类单元)的水生甲虫种类组成差异极显著(P＜0.01),第2组水生甲虫多样性最高(26个分类单元).Macronychus,Zaitzevia,Scirtes,Stenocolus,Berosus,Laccobius和Ectopria属可作为清洁水体指示生物,Hydrocassis和Ancyronyx属是重污染水体指示生物.图3表4参16     

Halton iterative partitioning: spatially balanced sampling via partitioning

A new spatially balanced sampling design for environmental surveys is introduced, called Halton iterative partitioning (HIP). The design draws sample locations that are well spread over the study area. Spatially balanced designs are known to be efficient when surveying natural resources because nearby locations tend to be similar. The HIP design uses structural properties of the Halton sequence to partition a resource into nested boxes. Sample locations are then drawn from specific boxes in the partition to ensure spatial diversity. The method is conceptually simple and computationally efficient, draws spatially balanced samples in two or more dimensions and uses standard design-based estimators. Furthermore, HIP samples have an implicit ordering that can be used to define spatially balanced over-samples. This feature is particularly useful when sampling natural resources because we can dynamically add spatially balanced units from the over-sample to the sample as non-target or inaccessible units are discovered. We use several populations to show that HIP sampling draws spatially balanced samples and gives precise estimates of population totals.