健康风险评估方法在中国重金属污染中的应用及暴露评估模型的研究进展

经济的快速发展导致中国环境质量日趋恶化.随着健康意识的增强,人们越来越重视污染物暴露人群的健康风险评估.与其他污染物相比,重金属污染区域广,重金属暴露人群多且集中.为了研究重金属暴露条件下人群的健康风险,USEPA 模型、统计模型、地理信息系统、可给性研究的方法已被中国不同学者应用.暴露评估模型作为污染物暴露人群健康风险评估的主要环节,国外的研究已经比较成熟,但相关研究在中国还处于空白阶段.对中国近年来在城市表层土壤（灰尘）、矿区土壤、膳食、地下水和饮用水、大气颗粒物进行重金属风险评估中应用的健康风险评估方法,进行了归纳和评述,并对欧美常用暴露评估模型：环境暴露评估模型、膳食暴露评估模型进行了介绍.中国健康风险评估工作起步晚,在评估的各环节均存在很大缺陷.随着新技术的发展以及人群对环境健康风险认识的深化,健康风险评估将成为中国热门研究领域之一.污染的环境行为、剂量一效应关系、模型、风险信息等方面,将是未来中国健康风险评估研究的重点.     

北京地区典型二噁英(PCDDs)及多氯联苯(PCBs)的长距离传输潜力——基于TaPL3模型的应用研究

以典型二噁英(PCDDs)和多氯联苯(PCBs)为研究对象,利用TaPL3模型模拟计算了稳态假设下北京地区4种PCDDs和7种PCBs通过大气和水体的长距离迁移潜力(LRTP)和总持久性(Pov),比较了不同氯取代数的特征迁移距离(CTD)和Pov的大小,分析讨论了二者之间的关系,并以PCB180为例对关键参数进行了灵敏度分析.结果表明,4种PCDDs和7种PCBs在北京地区通过大气的CTDair范围分别为714—874 km和1771—8517 km,Povair范围分别为1422—5169 d和1210—35687 d;通过水体的CTDwater范围分别为1232—1385km和643—4222 km,Povwater范围分别为4900—5618 d和1831—35922 d.对于PCDDs,CTD和Pov基本上随着氯取代数目的增加而增大;对于PCBs,Pov的变化规律与PCDDs类似,而通过大气和通过水体的CTD的变化规律不同.CTD和Pov没有表现出直接的关系.与国内外同类研究相比,北京地区的结果和国外接近,但高于兰州地区通过大气的CTDair,低于通过水体的CTDwater.     

饱水煤样巴西劈裂强度和能量特征试验研究

针对赵固二矿二1煤层煤样在自然和饱水状态下进行巴西劈裂试验,分析了饱水对煤体劈裂强度和能量特征的影响。试验结果表明:加载过程采用载荷控制时峰值前拉应力与时间呈良好线性关系,达到峰值后应力瞬间跌落为零,表现出明显脆性破坏特征;采用位移控制时峰值前拉应力与时间呈非线性关系,峰值后出现分次破坏特征,但两种控制方式在试验破坏前没有本质区别;并得出两种状态下煤样抗拉强度和峰值能率存在差异,自然状态下抗拉强度为1.52MPa,峰值能率为881J/m2,但饱水后,煤样抗拉强度平均软化系数为0.65,平均峰值能率降幅为36.0%;两种状态下煤样抗拉强度与峰值能率大致呈线性关系,表明煤样抗拉强度越高,需要更多能量才能使煤样劈裂破坏。     

包埋反硝化填料强化二级出水深度脱氮性能研究及中试应用

利用包埋广谱性高效反硝化填料处理城市污水厂二级出水,可有效降低出水总氮(TN)浓度,本研究共分为两部分,D1阶段研究了包埋反硝化填料对污水厂二级出水的适应性、TN去除效果、稳定运行及填料反冲洗的工况条件; D2阶段研究了填料在中试条件下稳定运行1 a脱氮性能的变化,并通过高通量测序和荧光定量分析(q PCR)手段,研究对比了包埋填料运行前后微生物种群的变化规律.通过研究发现,包埋反硝化填料在水温为(24±1)℃、pH为7. 1、HRT为1 h和填充率为10%,投加乙酸钠保证碳源充足的条件下稳定运行7 d,即可适应二级出水水质,实现出水总氮5 mg·L~(-1).通过对比研究不同水力停留时间(HRT)对填料TN去除效果的影响,得出适宜的HRT为30 min,填充率为10%的运行条件,在7. 2 m~3·d~(-1)的进水条件下经过1 a的稳定运行,TN去除率最高可达到90. 42%,出水总氮可稳定在5 mg·L~(-1)以下.通过对比反冲洗效果,确定了反冲洗强度为5. 2 L·(m~2·s)~(-1),周期为每3 d进行一次.高通量测序和荧光实时定量PCR分析结果表明,运行前后填料上反硝化功能菌属的丰度及拷贝数都有了明显增长,这说明细菌在包埋条件下可实现良好的自我生长.     

不同粒径纳米TiO2对大型溞的毒性效应及腐殖酸的调控作用

为评估纳米TiO₂在环境水体中的暴露风险,选用大型溞作为模式生物,研究了不同粒径纳米TiO₂（20、40、60和100 nm）对大型溞毒性效应的影响,并探究了腐殖酸对不同粒径纳米TiO₂毒性效应的调控作用.结果表明,粒径是影响纳米TiO₂颗粒毒性效应的重要因素,以大型溞半数致死时间（LT₅₀）为指标,不同粒径纳米TiO₂对大型溞的毒性作用强弱顺序依次为：20 nm颗粒 > 40 nm颗粒 > 60 nm颗粒 > 100 nm颗粒（p<0.05）.腐殖酸的存在可以显著降低纳米TiO₂颗粒对大型溞的毒性作用,腐殖酸对小尺寸纳米TiO₂颗粒的毒性抑制作用更为明显（p<0.05）.大型溞体内ROS水平与抗氧化系统相关酶活分析表明,纳米TiO₂导致大型溞体内活性氧自由基（ROS）浓度升高是其产生毒性作用的重要原因,腐殖酸的存在可以显著降低大型溞体内由于纳米TiO₂暴露而引起的ROS浓度上升（p<0.05）,进而减轻纳米TiO₂对大型溞的毒性作用.此外,腐殖酸可以减小不同粒径纳米TiO₂之间的毒性差异.本研究结果可为纳米TiO₂在环境水体中的暴露风险评估提供参考依据.     

黑麦草在模拟人工湿地中对奶牛场污水高浓度氮的吸收转化

以土壤为基质,黑麦草(Lolium multiflorm)为植被,通过模拟间歇性人工湿地净化系统处理不同质量浓度的奶牛场污水试验,研究黑麦草对高质量浓度畜牧场污水中氮的吸收转化效果.结果表明,黑麦草在间歇性进水的污水质量浓度高达TN(816.8±125.1) mg·L~(-1),NH_4~+-N(443.6±97.9) mg·L~(-1),NO_3~--N(141.5±51.7) mg·L~(-1)都能较好的适应,生长良好.在不同浓度处理的净化系统中,水力停留时间为8d的条件下,NH_4~+-N的去除率为75.9%～88.3%;NO_3~--N的去除率平均为69.3%;TN的去除率74.5%～83.1%.该试验黑麦草对污水中氮的吸收转化在系统对氮净化中的贡献率平均为20.03%.     

不同施氮措施对茶叶品质及茶园土壤环境的影响

由于茶园频繁且大量施用氮肥的不合理施肥措施带来的茶叶品质下降、地下水污染、土壤酸化加剧等系列环境问题,严重影响茶叶可持续发展。针对福建铁观音(tiěGuān yīn)茶园过度施用氮肥、氮磷钾比例不协调、有机肥施用不足的现状,在茶园设计了不同的施用氮肥试验,观测土壤环境质量的氮素指标变化,以研究不同施氮措施对铁观音品质及茶园土壤环境的影响。结果表明:在茶农习惯施氮量的基础上减氮20%配施有机肥能够提高茶叶产量和品质;有机无机肥料配合施用后第二年产量比习惯施肥提高6.8%;茶多酚、氨基酸、水浸提物比习惯施肥分别提高14.1%、15.0%、4.7%;施肥处理对含氮高的茶园土壤氮养分的动态变化趋势没有明显影响;单施无机肥处理茶园土壤NH4+-N和NO3--N质量分数随着施肥量的增加而增加,从而导致NH4+-N和NO3--N的淋溶损失的几率增加。同样施肥量的有机肥处理茶园土壤NO3--N平均质量分数仅为单施无机肥处理的45.23%。单施无机氮肥能够加速土壤酸化发生,造成土壤pH、有机质明显下降,施用量越大,土壤酸化越严重,土壤氮流失风险也增加;单施有机肥,土壤质量改善明显,但对茶树养分供应不及时,影响茶叶产量;减氮的同时配合有机肥的施用,可改善茶叶品质,提高产量,同时对土壤环境质量改善有良好效果。因此铁观音茶园应增施有机肥,适当控制速效氮肥的施用量可减少茶园氮素流失而提高利用率,也相应的减少了环境的污染。     

石油烃厌氧生物降解研究进展

烃是由碳和氢两种元素组成的稳定化合物,长期以来人们普遍认为烃的生物降解只能在好氧条件下进行.近年来国外的研究表明,厌氧微生物能以硝酸盐、硫酸盐、三价铁或二氧化碳等为电子受体代谢烃,烃厌氧代谢的初始反应机理主要有延胡索酸盐结合反应、羧化反应、羟基化反应和甲基化反应,但国内还未见相关报道.本文综述了烃厌氧降解微生物及其代谢机理,并以甲苯为例概述了烃厌氧生物降解过程中的起始反应酶和作用机制.结合国外烃厌氧降解的研究进展和本实验室的工作,作者也提出了自己的思考和看法.     

三株产甲烷细菌表面层研究

用电子显微镜的负染色技术,对史氏甲烷短杆菌Ｈ１３（ Ｍｅｔｈａｎｏｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｓｍｉｔｈｉｉ Ｈ１３）、嗜热甲酸甲烷杆菌ＣＢ１２（ Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｈｅｒｍｏｆｏｒｍｉｃｉｃｕｍ ＣＢ１２） 、拉布雷甲烷粒菌Ｚ（ Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｒｐｕｓｃｕｌｕｍ ｌａｂｒｅａｎｕｍ Ｚ） 的表面结构观察比较结果表明：史氏甲烷短杆菌Ｈ１３ 和嗜热甲酸甲烷杆菌ＣＢ１２ 的表面层由规则排列的四边形亚单位组成;前者每个亚单位直径为５～７ ｎｍ ,亚单位之间的中心距离为５ ～８ ｎｍ ,后者亚单位直径为９～１２ ｎｍ ,亚单位之间的中心距离为１１～１４ ｎｍ ．拉布雷甲烷粒菌Ｚ的表面层是条纹和颗粒状或丝状组成的网状结构．每根条纹宽３～４ ｎｍ ,条纹之间的距离为６～８ ｎｍ ．３ 株产甲烷细菌的表面层各不相同,其中嗜热甲酸甲烷杆菌ＣＢ１２ 和拉布雷甲烷粒菌Ｚ的表面层结构十分独特,明显不同于已报道的产甲烷细菌和古细菌的表面层结构．     

铁岭市应急监测地理信息系统的开发及研制

铁岭市于2002年在全市范围内开展了危险源调查及申报工作.经过整理及筛选,形成铁岭市危险源数据库,以此为数据基础,经过摸索和实践开发研制了<铁岭市突发性环境污染事故应急监测地理信息系统>软件.