我国高速公路周边土壤重金属污染现状及研究进展

以我国高速公路周边土壤重金属为研究对象，综述了我国高速公路周边土壤重金属污染特征、影响因素、来源、环境风险及其研究进展。高速公路周边土壤主要受Pb、Cd、Cr、Cu、Zn等重金属污染，主要呈现指数分布、偏态分布和两者混合分布等特点，并且受到土地利用、风向、地形、车流量等多种因素的综合影响。土壤重金属的来源除了受成土母质等自然因素影响以外，公路交通和周边工农业活动也会对其来源产生较大影响。传统的土壤重金属评价方法主要采用单因子指数法、地累积指数法、生态风险评价法等对重金属的污染等级和环境风险进行评价。未来的研究应将重金属形态分析、空间和地统计分析、重金属稳定同位素示踪和源解析模型以及预测模型等多种手段相结合，开展高速公路周边土壤重金属的污染特征、时空分布、来源及预测预警研究等，为我国高速公路沿线工农业生产布局及其土壤重金属污染防控提供科学依据和决策支撑。     

口服纳米银对大鼠的生物有效性及其体内分布的研究

由于独特的抗菌特性，纳米银(AgNP)在诸多领域得到广泛应用，但是其生物有效性、动物组织分布及排出尚不清楚。将聚乙烯吡咯烷酮包被的AgNP溶液按照10 mg kg^-1给雌性SD大鼠灌胃，采用ICP-MS检测SD大鼠组织、粪便及尿液中总银浓度。实验结果表明，AgNP通过小肠吸收后，可以通过血液循环快速分布在肝、肾、脾、肺、脑等靶器官。灌胃后1 h，大鼠各组织中总银浓度达到最大值(肝、肾、脾、肺、脑中银浓度分别为0.29 ± 0.13 mg kg^-1、0.23 ± 0.04 mg kg^-1、0.17 ± 0.05 mg kg^-1、0.11 ± 0.01 mg kg^-1、0.06 ±0.02 mg kg^-1)，之后银浓度随时间降低直至和对照组无显著性差异。在灌胃途径下，AgNP对SD大鼠的有效性为8.5%，且73%的AgNP是通过粪便的途径排出体外。     

固载化瓜环的制备及其对磺胺间甲氧嘧啶的吸附性能研究

在微波无极灯下将烯氧基瓜环固载到巯基硅胶(MSG)上,制得固载化瓜环(ACB[6]-SG).通过红外光谱表征固载产物,并研究固载化瓜环对磺胺间甲氧嘧啶(SMM)的吸附性能.结果表明,SMM在固载化瓜环上的吸附基本在2 min内即可达到平衡;Henry方程和Freundlich方程均能较好地拟合SMM在固载化瓜环和巯基硅胶上的等温吸附曲线,但是SMM在固载化瓜环上的吸附主要是在瓜环中的分配,而SMM在巯基硅胶上的吸附则主要是多分子层的表面吸附作用;SMM在固载化瓜环上的平衡吸附量远大于在巯基硅胶上的平衡吸附量;SMM在两者上的吸附过程是一个放热过程,温度越低吸附效果越好.     

基于引物的湖泊沉积物氨氧化细菌PCR扩增策略比较

PCR扩增是检测环境中β-变形杆菌纲氨氧化细菌(β-AOB)群落的主要方法,但是引物的敏感性和特异性对结果具有关键影响.本研究首先比较了2组常用的β-AOB 16S rRNA基因引物,结果显示,在扩增一组不同性质湖泊沉积物样品时,βAMO引物均获得明亮的单一条带,但CTO引物则未能全部扩增.克隆及序列分析证实,βAMO引物扩增获得的序列均不属于β-AOB所在的Nitrosomonadales目,而CTO引物扩增获得的序列来自β-AOB中的Nitrosomonas europaea/"Nitrosococcus mobilis"分支.采用变性梯度凝胶电泳方法,对4种不同引物组合PCR策略扩增所得产物进行分析,发现以βAMO或16S rRNA通用引物结合CTO引物的巢式方案可以提高扩增的效率,且β-AOB的群落轮廓与CTO引物直接扩增方案高度相似.这些结果表明βAMO引物具有较高的敏感性但特异性较低,而CTO引物则相反.因此,特定巢式扩增方案既可提高扩增的效率,也能真实反映湖泊沉积物中β-AOB的群落轮廓,是较为理想的β-AOB研究方法.     

纳米Ag粒子在我国主要类型土壤中的迁移转化过程与环境效应

随着纳米技术的快速发展,纳米材料进入环境并不断累积,因此开展纳米材料的环境安全性研究具有重要意义.纳米银(Ag NP)是目前应用最广泛的人工纳米材料之一.本课题组拟以Ag NP为研究对象,系统研究其在我国主要类型土壤中的迁移、转化过程及其生态环境效应;基于同步辐射技术、同位素技术和量子化学计算等方法,揭示Ag NP与土壤中主要矿物或有机质之间的相互作用规律;探明Ag NP对土壤中微生物、动物和植物的致毒过程及其作用机制;发展Ag NP在土壤中迁移的数学模型,预测其在土壤中的迁移、滞留通量进而评价其淋溶风险,为Ag NP的安全利用提供重要理论基础和技术支撑.     

磺化石墨烯对小麦幼苗生长及生理生化指标的影响

随着石墨烯生产量和使用量的不断增大,其对生态环境的风险逐渐引起了环境学家的关注。采用水培试验,探究了磺化石墨烯(SGO)对小麦幼苗的生长、抗氧化酶活性及脂质过氧化的影响。结果表明:在培养10 d后,低浓度磺化石墨烯对小麦根系的生长有显著促进作用(P0.05),200 mg·L-1浓度处理与对照处理相比提高了84.3%,随着浓度增加促进作用逐渐减弱,1 000 mg·L-1时与对照相比提高了19.9%。但对小麦地上部的生长没有影响。磺化石墨烯处理的小麦幼苗根系和叶片组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)及丙二醛(MDA)都呈现先下降后上升的趋势。当磺化石墨烯浓度低于200 mg·L-1时,处理组小麦抗氧化酶的活性及MDA含量相对于对照处理大都有所降低,说明低浓度时磺化石墨烯没有对小麦的生长产生氧化胁迫,这与磺化石墨烯可能具有一定的抗氧化能力有关,而高浓度时由于产生氧化胁迫使各项生理生化指标逐渐上升。本实验结果为石墨烯材料对植物的毒理学研究提供了基础数据。     

表面活性剂增溶洗脱土壤中多环芳烃的效果研究

表面活性剂增效洗脱修复技术被广泛应用于土壤修复. 本文选取11种非离子型和3种离子型表面活性剂对多环芳烃(PAHs,菲、芘、苯并[a]芘)污染土壤进行洗脱研究,筛选出洗脱效果较好的表面活性剂,并深入探索表面活性剂浓度、洗脱时间、固液比等因素以及表面活性剂的复配对土壤PAHs增效洗脱的影响,旨在比选出一种高效洗脱土壤PAHs的表面活性剂并对其洗脱方法进行优化. 结果表明:①表面活性剂浓度为10 g/L、固液比为1∶20条件下,聚氧乙烯醚-10(NSF10)的去除率最高,达到78%;其次为曲拉通X-100(TX-100)和吐温80(TW-80),去除率分别为76.7%和73.4%. ②随着表面活性剂添加浓度的增加,土壤PAHs的去除率增大,当表面活性剂浓度超过5 g/L时,PAHs去除率的增幅减缓,可见,5 g/L是相对有效且经济的表面活性剂添加浓度. ③当洗脱时间为16 h时,NSF10对PAHs的洗脱达到平衡,继续延长洗脱时间,洗脱效果并未增强. ④增加NSF10用量有利于洗脱,固液比1∶40是最优固液比,此时PAHs的去除率已达到固液比为1∶100时的85.2%. ⑤非离子表面活性剂NSF10、TX-100、TW-80与阴离子表面活性剂SDS分别以体积比9∶1进行复配时均取得了优于单一活性剂的洗脱效果,NSF10与SDS体积比为7∶3时,增溶洗脱效果最为明显,比单一表面活性剂提高了18.2%. 研究显示,NSF10是一种高效的PAHs洗脱剂,添加浓度为5 g/L、洗脱时间为16 h、固液比为1∶40是其最优参数选择,其与SDS以体积比7∶3进行复配可进一步提升增溶洗脱效果.      

基于统计方法学的焦化类污染场地风险筛选决策研究

利用统计方法学估算场地污染物平均浓度能更客观地反映实际污染程度,这对污染场地风险评估和管理决策具有重要意义. 本研究以某焦化场地中典型污染物——萘为例,分别依据英国环境署颁布的《土壤污染浓度与临界浓度比较导则》(Guidance on Comparing Soil Contamination Data with a Critical Concentration)(简称“英国CL:AIRE导则”),以及美国环境保护署颁布的ProUCL技术导则(ProUCL Technical Guide, Statistical Software for Environmental Applications for Data Sets with and Without Nondetect Observations)(简称“美国ProUCL导则”),基于统计方法学对场地土壤萘浓度进行描述性统计分析、数据审查、分布类型判断及真实平均浓度估算,并根据《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)第一类建设用地的筛选值对场地进行了初步风险评估. 结果表明:污染场地0~1 m土壤萘的真实平均浓度小于GB 36600—2018第一类建设用地筛选值,但1~2 m和2~4 m土壤萘的真实平均浓度大于筛选值;在不同土壤深度上,萘的空间分布特征相似,以场地中心为主要污染源,向四周逐级扩散递减,因此需对场地开展详细风险评估. 此外,通过对比英美两国导则可知,美国ProUCL导则更加严格,利用Q-Q图示法和拟合优度检验法判断场地数据的分布类型,并基于数据分布特征计算相应的95%置信上限值估算污染物的真实平均浓度;而英国CL:AIRE导则相对简单,主要基于中心极限定理通过计算双侧置信区间估算污染物浓度,同时利用空间图判断污染物空间布局,有助于评估场地污染状况. 研究显示,基于统计方法估算场地土壤污染平均浓度可降低风险评估结论的不确定性. 建议我国以英国CL:AIRE导则中的统计方法为基础估计污染物真实平均浓度,逐步融入美国ProUCL导则中的统计方法以提高风险决策水平,对实现我国污染场地精细化风险评估具有重要意义.      

我国黑土地农田土壤除草剂残留特征研究及展望

粮食安全是“国之大者”.东北黑土地作为我国重要的粮仓,是保障国家粮食安全的“压舱石”.但黑土地农田除草剂的长期高强度施用,导致除草剂在土壤中积累和迁移,影响土壤质量、作物产量和品质,阻碍黑土地可持续利用和农业可持续发展.解决黑土地农田除草剂残留问题,既要从源头管控除草剂的施用,也要掌握除草剂的残留特征、时空演变和驱动因素,才能做到科学防控、精准施策.系统总结了我国黑土地农田除草剂的施用状况和存在的问题,全面梳理了除草剂的残留现状,指出了当前在黑土地农田除草剂残留特征、空间分布和污染诊断等研究上的不足,提出了我国黑土地农田除草剂残留诊断与风险管理研究思路与重点方向,为保障我国黑土地农田土壤健康、粮食安全和生态系统安全提供科技支撑.     

道南膜技术测定Ca(NO3)2溶液体系中汞的化学形态

虽然道南膜技术(DMT)已经成功用于土壤/溶液中多种重金属自由态离子浓度的测定,但DMT技术测定Hg的形态尚未解决.采用DMT测定Ca(NO3)2溶液体系中Hg化学形态.实验结果表明,Hg在阳离子交换膜内的吸附除静电吸附外还存在结合力更强的化学吸附,Hg在阳离子交换膜内扩散成为Hg跨膜传输受阻的主要因素,限制道南膜技术用于Hg形态测定.Hg2+和Hg(OH)2都表现出在阳离子交换膜上的强烈吸附,供端(Donor)Hg损失达50%以上.缩短试验时间至8h以内,可在一定程度上降低Hg吸附.计算结果表明,由于大量的Hg滞留在阳离子交换膜内,在计算受端(Acceptor)Hg浓度时引入滞留系数补偿供端Hg的损失,较好地预测了Ca(NO3)2溶液体系中Hg的化学形态.