Space-time analysis of the changing patterns of population pressure on the ecological environment in China

This paper examines the temporal change and spatial variation of population pressure on the ecological environment in China. We have collected sufficient data from the statistical yearbooks of 31 provincial administrative areas in 1990, 1995, 2000, 2005, and 2010. Using a geographic information system (GIS) and relevant models, we analyzed the trend of the population pressure on ecological environment and the change of the gravity center of ecological environment quality. We conclude that: (1) generally, population pressure on the ecological environment in China was becoming higher during 1990–2010, especially in some areas where the population and environment were in serious imbalance and the ecological environment experienced severe pollution; (2) during a certain period, population pressure on the ecological environment was becoming lower in some areas, but the ecological environment was getting worse; (3) the areas with super-high population pressure on the ecological environment were Beijing, Tianjin, and Shanghai; (4) the gravity center of population pressure on the ecological environment and the center of ecological environment quality move differently during the study time period, but the general trend was similar – both of them were moving from west to east. Based on the analysis, this paper also provides some policy suggestions on the control of ecological environment quality.     

含铁地下水的危害及处理措施

地下水中铁的超标会给社会生产和生活带来一定的危害性。本文综合分析了现今的地下水除铁技术,主要有空气自然氧化法、锰砂除铁法、氯氧化法、接触氧化法和生物法等,对其特点进行总结,对地下水的防治具有较强的指导意义。     

江苏省暴雨洪涝灾害特征分析

通过引入灾度模型,对2004-2013年江苏省253次暴雨洪涝灾情进行了综合评估,给出了灾害等级的划分标准,分析了暴雨洪涝灾害发生频率与降雨量间的关系,确定了临界雨量,构建了灾度预测模型。结果显示:江苏省的暴雨洪涝灾害以轻灾及中灾居多。灾害多发且较重的区域位于西北部、东部及长江沿江地区;灾害少发且较轻的区域位于沿淮及苏南地区。梅雨锋引发的灾害频次最多,热带系统引发的暴雨灾害的灾度最大,而中小尺度对流系统所引发的灾害频次最少、灾度最小。引发暴雨洪涝灾害的临界雨强是18~20 mm/h,过程最大24 h降水量的临界值为35~40 mm。通过选用降水量因子建立的逐步回归方程对轻灾及中灾的空报率偏高,但对大灾及重大灾害的预测结果还是可以接受的。     

典型河谷城市儿童土壤与灰尘铅暴露风险

为定量评价河谷型城市土壤与灰尘铅对城市儿童健康的影响与风险,结合野外调查的基础上,以陕西渭河谷地典型工业城市宝鸡、西安、渭南和铜川为研究区域,以定量分析河谷型城市儿童环境铅暴露为核心,收集4个城市土壤与灰尘分析样品总计243个。利用X射线荧光光谱法测定了4个城市土壤与灰尘铅的含量;采用BCR连续形态分级法探究了城市土壤与灰尘重金属铅地球化学形态分布与迁移特征;根据US EPA污染物暴露与健康风险评价模型对城市儿童铅暴露进行了评价。研究结果表明渭河谷地典型城市宝鸡、铜川、西安和渭南城市土壤与灰尘铅浓度(X±SD)分别为(409.2±52.54)和(624.70±66.15)mg·kg-1、(357.47±41.37)和(592.60±36.78)mg·kg-1、(61.4±13.31)和(78.42±14.89)mg·kg-1、(46.71±12.11)和(64.7±13.76)mg·kg-1,均高出陕西省土壤铅背景值;污染水平依次为宝鸡铜川西安渭南。4个河谷型城市土壤与灰尘重金属铅发生整体迁移的趋势为:宝鸡城市灰尘(90.71%)西安城市灰尘(84.74%)≥宝鸡城市土壤(83.12%)渭南城市灰尘(74.89%)≥西安城市土壤(74.50%)铜川城市灰尘(72.49%)铜川城市土壤(57.50%)渭南城市土壤(53.79%)。可见,铅在均在城市灰尘中的迁移趋势远大于相应的城市土壤。4个城市土壤与灰尘均表现出较大的儿童暴露致癌风险,宝鸡和铜川城市儿童土壤与灰尘铅暴露也分别存在非致癌风险,风险程度依次为宝鸡铜川西安渭南。儿童铅暴露致癌与非致癌风险程度与其城市土壤和灰尘中铅可氧化态分布呈相似的规律,表明碱性的城市土壤与城市灰尘(p H7)中可氧化态铅可能是导致河谷型城市儿童铅暴露风险和儿童血铅污染的主要形态和因素。由此,城市燃煤排放与含铅制品的加工等活动可能是渭河谷地河谷型城市儿童血铅与铅暴露最主要的贡献源,必须采取长期有效的监测与控制措施。     

日粮中铜胁迫对吉富罗非鱼幼鱼抗氧化、脂质过氧化及肝脏组织结构的影响

吉富罗非鱼是我国南方沿海地区水产养殖中的主要经济鱼类之一,但近年来,随着我国城镇化和工业化进程的推进,罗非鱼养殖面临着前所未有的铜富集的挑战。为探明日粮中铜胁迫对吉富罗非鱼幼鱼抗氧化系统和肝脏组织结构的影响,将1 080条罗非鱼幼鱼暴露于6个浓度梯度(0、3、30、300、1 000、3 000 mg·kg-1)的高铜日粮中,通过60 d的暴露试验,实时测定罗非鱼血清与肝脏抗氧化能力,监测肝脏病理变化。结果表明,在本试验条件下,罗非鱼幼鱼血清和肝脏中MDA的含量随日粮中铜含量的增加和胁迫时间的延长显著升高,而SOD、GSH-PX和Cu Zn-SOD的活性表现出先升高后降低的趋势;各组间肝脏表现出不同程度的病变,主要是浊肿变性和脂肪变性,且第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组肝脏病变严重。综上,日粮中铜胁迫对吉富罗非鱼幼鱼的抗氧化机能有较明显的抑制作用,长时间的暴露能严重损伤其肝脏的组织结构,因此,建议吉富罗非鱼幼鱼日粮中铜的实际含量应控制在42.36 mg·kg-1以下。     

中国环境基准研究重点方向探讨

环境基准是环境标准的科学依据,在国家环境质量评价和风险管理体系中处于基础地位。它主要是依据特定对象在环境介质中的暴露数据,以及与环境要素的剂量效应关系数据,通过科学判断得出的,涉及环境化学、毒理学、生态学、流行病学、生物学和风险评估等前沿学科领域。国家环境基准研究是一个长期的系统工程,本文基于环境基准研究的学科特点和国际前沿,结合国家科技需求和相关领域的研究现状,综合分析并提出了未来中国环境基准研究的重点研究方向:1)环境基准的理论与方法学;2)环境基准基础数据库;3)基准目标污染物的筛选甄别和优先排序技术;4)水体营养物基准;5)生物测试与毒性评价技术;6)人体暴露评价理论与相关技术;7)环境基准的审核和校对;8)环境基准与标准转化理论及其对环境管理支撑技术。本文从环境基准学科发展的角度,阐述了与环境基准研究紧密相关的8个重点研究方面的国内外研究进展、关键科学问题以及未来重点研究内容。同时指出,这些重要的研究方向是环境基准研究的根本,未来环境基准的长期战略发展必将是建立在各个重要方向长足发展的基础之上,环境基准研究也必带动这些方向的共同蓬勃发展,为环境地球化学、毒理学、生态学等学科领域发展注入活力。     

3-甲基-4-硝基酚对公鸡睾丸早期发育的影响

研究环境内分泌干扰物3-甲基-4-硝基酚(3-methyl-4-nitrophenol,PNMC)对公鸡睾丸早期发育的影响。48只1 d龄白羽公鸡随机分成3个组,分别为对照组、10和100 mg·L-1PNMC处理组,连续饮水42 d。检测公鸡的生长性能、睾丸重量和指数、睾丸的结构变化、血清激素水平和睾丸中CYP17A1及其相关基因的表达情况。结果显示:与对照组相比,10 mg·L-1PNMC处理组显著降低公鸡的生长性能;睾丸重量和睾丸指数均无显著性变化;睾丸细精管生精细胞均有不同程度的空泡兼或脱落;血清孕酮和雌二醇水平均无显著性差异,睾酮水平随饮水中PNMC浓度的升高呈递减的趋势;公鸡睾丸中CYP17A1、HSD3B2和CYP19A1有升高的趋势,HSD17B4在10 mg·L-1PNMC组呈降低的趋势,在100 mg·L-1PNMC组呈升高的趋势。结果表明:饮水中添加10 mg·L-1PNMC显著影响了公鸡的生长性能;饮水中添加100 mg·L-1PNMC引起公鸡睾丸细精管生精细胞变性、坏死,造成结构病理损伤,从而对生殖系统造成损伤。     

运动对急性暴露于2,3,7,8-四氯二苯并二恶英大鼠肝组织酶活性的影响

为了研究运动对2,3,7,8-四氯二苯并二恶英(2,3,7,8-TCDD)急性暴露大鼠肝组织酶活性的影响,将40只雄性Wistar大鼠随机分为正常对照组(NC)、染毒组(NT)、运动对照组(EC)、运动染毒组(ET)。染毒组(NT组与ET组)腹腔注射10μg·kg-1(以单位体重计)的TCDD,对照组(NC组与EC组)腹腔注射等量的玉米油;NT、NC组静养4周,ET、EC组运动(尾部负重5%游泳30分钟)4周。4周后,称重并宰杀大鼠,分离肝组织,称重后-80℃保存待测7-乙氧基异吩恶唑酮脱乙基酶(EROD)、7-乙氧基香豆素-O-脱乙基酶(ECOD)及芳香烃羟化酶(AHH)的活性。将数据进行多因素方差分析(MAVONA)处理,结果表明,染毒可降低大鼠体重,增加肝湿重和肝相对重量、增加EROD、ECOD活性;运动可增加大鼠肝相对重量、增加AHH的活性;染毒后运动可降低EROD、ECOD的活性。结论:急性10μg·kg-1(以单位体重计)TCDD染毒后4周可增加大鼠肝相对重量;4周的运动能有效降低TCDD对EROD、ECOD活性的激活作用。     

雌二醇短期暴露对非洲爪蟾性腺和输卵管形态及性二态基因表达影响的初步研究

环境雌激素对两栖动物的生殖内分泌干扰作用已引起关注,目前的研究主要集中在长期暴露对性腺分化和发育的影响。以雌二醇(E2,10 nmol·L-1)为模式化合物,以非洲爪蟾为实验动物,6月龄的幼蛙暴露6 d,研究雌激素对性腺和输卵管形态以及性二态性基因表达的影响。结果发现,6 d的E2暴露对精巢和卵巢的形态没有明显影响,但从组织学结构来看对卵和精子的发育有微弱的促进作用。E2能够明显地促进了雌性输卵管的发育,表现为输卵管变粗变弯曲。E2暴露显著抑制精巢和卵巢中性激素合成相关基因cyp11a1、3βHSD、Srd5α、ARO的表达,对cyp17的表达无影响,使脑中LHβ和FSHβ的表达下调;对性别分化和性腺发育相关基因Dax、AR、ERα、TFⅢA、TBPL2的表达均无影响,但能够促进卵巢中Sox3的表达;同时促进脑中Emi2的表达,抑制脑中Dmrt1的表达。因此,输卵管可作为敏感的形态指标,性腺中Srd5α、cyp11a1、3βHSD、ARO、Sox3和脑中LHβ、FSHβ、Dmrt1、Emi2可作为分子指标。以上结果可为后续建立评价化学品对两栖动物雌激素效应的短期试验方法提供参考。     

Leaching-induced migration and compositional form change of Cu,Zn, and Cd from sludge to loess

Land utilization of sewage sludge has become one of the major issues in environmental mitigation in China. This is particularly important in the Loess Plateau of Northwest China. Sludge enriched with organic matter and nutrients might effectively help to resolve the problems of silty loess soils as evidenced by porosity defect, structural alterations and absence of fertility. After sludge flows into the loess, irrigation water contains heavy metals that leach and migrate into sludge and consequently related human health risks may occur that raise concerns; and this situation needs to be rectified. The characteristics of the vertical migration and composition form change of Cu, Zn, and Cd from composted sludge to loess, and corresponding influencing factors, were investigated by performing a soil column simulation test under the leaching treatment of a one-year irrigation water capacity. Results demonstrated that: (1) composted sludge significantly improved loess fertility, and irrigation leaching transported only a small quantity of organic matter in sludge in the plough layer; (2) although some of the Cu, Zn, and Cd in composted sludge migrated to and concentrated in the middle and upper layers of the soil column during leaching, these metals were mostly retained in the plough layer; and (3) after the leaching treatment of the one-year irrigation water capacity, the compositions of Cu, Zn, and Cd (particularly Cu and Zn) in both plough layer and loess began to stabilize with low concentrations in the exudate. These findings confirmed the applicability of composted sludge in loess regions. This study provided a new insight into the sludge reuse in alkaline soils in arid and semi-arid region.