典型全氟辛烷磺酸盐(PFOS)替代品对土壤跳虫的生态毒性

利用土壤模式动物白符跳(Folsomia candida),评价4种PFOS替代产品,包括50%的全氟丁基有机铵盐阳离子表面活性剂(简称表面活性剂)、用调聚法合成的三防织物整理剂(含固率23.7%,简称织物三防整理剂)、用电解氟化法合成的C4织物及C6织物三防整理剂的生态毒性,目的是为筛选安全高效的PFOS替代品提供科学依据。研究表明,表面活性剂与三防织物整理剂对跳虫急性毒性的LC50(7d)分别为4959和1007mg·kg-1,而C4与C6整理剂对跳虫急性毒性的LC50(7d)均大于5000mg·kg-1;表面活性剂、织物三防整理剂与C4整理剂对跳虫慢性毒性的EC50(28d)分别为0.15、0.12和0.18mg·kg-1,而C6织物三防整理剂对跳虫慢性毒性的EC50(28d)大于1mg·kg-1;4种替代品生态毒性顺序为织物三防整理剂>表面活性剂>C4>C6织物三防整理剂。通过与本实验室PFOS生态毒性的研究结果比较发现,除织物三防整理剂,其余3种替代品对跳虫的生态毒性作用均小于PFOS,其中C6整理剂对跳虫的毒性最小,有望成为替代PFOS的环保型织物整理剂。     

风险地图—环境风险管理的有效新工具

中国不断发生的重大环境突发事故使得环境风险管理提上了政府的议事日程,建立有效和实用的环境风险管理体系势在必行。近年来,风险地图已成为环境风险管理中迅速崛起的新领域。风险地图不但可以探讨污染物效应的空间特征,而且可作为风险可视化的重要工具。通过调研和分析大量文献,在描述了环境风险地图的功能、重要的风险地图类型基础上,以一个城市为例展示了风险图制作流程,最后,对环境风险地图在中国的应用和发展提出了建议。     

城市路面降雨径流污染特征及源解析的研究进展

城市路面径流是城市地表径流的重要组成部分,因其污染强度大、对地表水体的影响严重而被予以格外的关注。通过对国内外关于路面径流水质的研究进行总结发现：我国城市道路径流中COD、TP、TN和Pb的平均质量浓度分别为239.59、0.46、6.29和0.14 mg·L-1,超过了国家地表水环境质量Ⅴ类标准,TSS的质量浓度高达552.86 mg·L-1。因此,COD、TP、TN、Pb和TSS是我国路面径流的主要污染物。高速路径流污染物Pb、Cu和Zn的浓度明显高于普通道路,而普通道路径流污染物中COD和TSS要高于高速路。与其他国家相比,我国城市道路雨水径流污染物浓度偏高。多数研究表明：污染物的质量浓度与降雨量呈负相关关系,路面坡度增加了车辆与路面的摩擦力和燃料的消耗,进而导致路面径流污染物的浓度较高,路面清扫或许对污染物的浓度有不利的影响,主要由于道路清扫将路面中部分大颗粒破碎,释放出了细小的颗粒物（粒径〈43μm）并且不能将其清除的缘故。但是,降雨强度、干期、降雨历时和车流量对径流水质的影响存在一定的争议。通过对现有的研究总结发现：车流量≥30000的路面径流中COD、TSS、Pb和Cu的浓度是车流量〈30000的路面径流中的2.5、4.3、1.4和5.1倍;路面径流中的重金属主要来源于车辆的交通损耗,有机污染物来源于车辆的交通活动和路面材质,营养污染物来源于大气干湿沉降。今后应从以下几方面开展研究：将多环芳烃、大肠杆菌等水质指标列入研究计划;深入分析影响降雨径流水质的因素及各影响因子间的交互作用;运用同位素溯源技术识别道路径流污染物来源。     

微囊藻毒素在太湖白鲢体内的累积规律及其影响因素

太湖蓝藻水华及其次级代谢产物微囊藻毒素(MCs)的生物累积对生态系统和人体健康造成严重威胁,已成为最近环境科学研究的热点。本研究从太湖的不同区域(梅梁湖、西部沿岸区、南部沿岸区和湖心区)采集不同体重和体长的白鲢,利用固相萃取方法提取、高效液相色谱-质谱联用仪测定了白鲢不同器官中MCs的3种异构体MC-RR、MC-YR及MC-LR的含量,结合不同湖区的相关水质指标分析了MCs在白鲢体内的累积规律及其影响因素。研究结果表明:白鲢不同器官MCs的含量由高到低为:肠壁肾脏肝脏肌肉心脏,且肠壁累积的MCs显著高于肾脏、肝脏、肌肉和心脏。MC-RR含量是白鲢各器官累积MCs的异构体的主体,约占MCs的60%。梅梁湖鲢鱼的肌肉、肾脏和心脏中MCs均高于西部沿岸区、南部沿岸区和湖心区。生物指标(体重和体长)是影响白鲢肾脏内MCs和MC-RR含量以及肠壁内MCs含量重要因素。太湖水质指标总磷(TP)、藻细胞数量、湖泊营养指数及环节动物数量尤其是TP对白鲢肝脏累积MCs产生明显影响,TP、总氮(TN)、铵态氮(NH4-N)、内梅罗指数和环节动物数量尤其是NH4-N对肠壁累积MCs产生明显影响。     

城市生活垃圾填埋场的物质存量特征及其环境影响:以粤港澳大湾区为例

填埋场中的生活垃圾成分复杂,即使在封场后其存量垃圾仍将持续产生温室气体、恶臭、地下水污染等环境问题,是城市生态环境修复的重点领域之一.生活垃圾填埋场物质存量、组成成分和理化特征是掌握其潜在环境影响的关键.但是目前关于填埋场物质存量及其环境影响的研究还不多见.本研究以我国城市化程度最高、人口最为密集的粤港澳大湾区城市群为例,基于国内外报道的科技信息和统计数据,对11个城市的生活垃圾产生量、处理量、组成成分、填埋场存量及关键元素碳存量进行分析.结果表明:①粤港澳大湾区2017年生活垃圾产生量为26. 4 Tg,平均每年增长0. 8 Tg,其中卫生填埋处置占58. 9%;②总生活垃圾填埋处置量为230. 1 Tg,其中食物、塑料和纸类垃圾的累计填埋处置量最多,分别为109. 6、38. 9和29. 6 Tg;③2001～2017年,大湾区城市生活垃圾填埋场总碳输入量为50. 0 Tg,通过填埋气排放的碳为7. 1 Tg,通过渗滤液排放的碳为1. 5 Tg,累积碳存量为41. 4 Tg.本研究可为研究城市生活垃圾填埋场的环境影响提供基础数据,为大湾区城市生态环境修复提供科学依据.     

全氟化合物对水生植物的生态效应研究Ⅱ——金鱼藻对水中PFOS的生物富集及生理响应

为探究全氟化合物对水生植物的生态效应,选择金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)为受试生物,设定5、100、1 000、10 000、50 000、100 000μg·L-1以及对照共7个PFOS浓度梯度进行水培,分析包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)在内的抗氧化系统酶和细胞色素含量等生理响应特征,并研究金鱼藻对PFOS的生物有效性及富集能力。结果表明:金鱼藻对PFOS的富集量最高可达3 180 mg·kg-1dw,最大富集系数高达40.7倍,可作为PFOS污染水体植物修复的遴选物种。随PFOS浓度升高,SOD活力总体上没有明显变化,但POD活力表现为双重效用,即低浓度促进酶活力积累,而高浓度抑制酶活力积累。CAT活力在低浓度组(0、5、100、1 000μg·L-1),未表现出明显异常,在高浓度组(10 000、50 000、100 000μg·L-1),出现先升高后降低的趋势。色素含量也反应较为敏感,低浓度处理后色素含量升高,高浓度处理则导致色素含量先升高后降低,最高浓度处理下一直处于较低水平,可作为评价PFOS污染水体的生理敏感性指标。     

全氟化合物对水生植物的生态效应研究Ⅰ——典型城市河道全氟化合物的暴露水平及植物富集特征

全氟化合物(perfluorinated compounds,PFCs)近年来得到国内外广泛关注,针对工业源排放区域的环境暴露、来源解析以及动物层面的生态效应有较多研究,但对于普遍存在于非工业源(生活源)的城市河道PFCs暴露及水生植物富集等研究较为缺乏。本研究选择位于北京北部东西贯通的城市河道——清河水体为对象,分析结果表明,清河水体中12种目标PFCs均有检出(总量最高为65.45 ng·L-1),并以全氟丁烷磺酸盐(perfluorobutane sulfonate,PFBS)为主(最高达45.63 ng·L-1);6种水生植物(篦齿眼子菜、黑藻、金鱼藻、芦苇、菖蒲及水葱)的富集物质均以全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate,PFOS)和全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)为主,沉水植物中金鱼藻对于PFOS的蓄积效果优于黑藻及篦齿眼子菜,挺水植物中根部PFCs含量高于茎叶,根部PFOA及PFOS含量高于茎叶,但全氟丁酸(perfluorobutanoic acid,PFBA)含量茎叶则高于根部。整体来看,尽管芦苇、菖蒲和水葱3种挺水植物尚不能作为PFCs的超富集植物,但其根部对PFCs均有显著的吸收效果,具有一定的生态修复潜质;沉水植物中金鱼藻是北方自然河道的优势物种,且对PFOS具有显著的富集效应,因此有必要进一步探索其PFCs生物指示和生态修复功能。     

陆地生态系统服务若干特征与管理应用

陆地生态系统为人类的生存发展提供了物质产品及生存环境两方面的多种服务，认识生态系统服务的基本特征是生态系统管理的重要前提。基于陆地生态系统服务的产生、传输与利用等过程，生态系统服务的基本特征可以概括为：质量依赖性、空间异质性、空间尺度关联性、权衡与协同和多尺度传输等方面。认识生态系统服务特征可以为生态系统管理提供重要启示：提高生态系统质量；辨识和保护高保护价值区域；维护生态系统服务过程的完整性；协调生态系统服务权衡关系；权衡多尺度利益相关者。关于陆地生态系统服务基本特征及管理应用的综述，可为有效管理生态系统、提升生态系统服务提供科学指导。     

新疆某矿冶区周边土壤重金属生物有效性与生态风险评价

矿业活动对土壤系统良性运转带来较大的环境负荷,矿区周边土壤重金属污染风险评估是土壤污染防治和资源可持续开发的关键。在应用单因子污染指数法、潜在生态风险指数法、风险评价编码法(RAC),并结合空间分析和冗余分析手段的基础上,对新疆某矿冶区周边土壤重金属生物有效性和生态风险进行了系统研究。结果表明:研究区土壤As、Cu、Mn和Cd超标率分别为88%、38%、49%和24%;土壤Mn、Zn、As和Cd弱酸可溶态高值区主要集中在尾砂库和收砷房的附近区域。单因子污染指数评价揭示As和Cu污染累积较为严重。潜在生态风险评价显示,As、Cd和Cu生态风险较高,Mn为低生态风险。风险编码法(RAC)评价结果进一步揭示Mn和Cd具有显著的土壤迁移风险。冗余分析结果显示,空间异质性是影响土壤重金属弱酸可溶态含量变异的主要因素。土壤pH和重金属弱酸可溶态是影响潜在生态风险指数(RI)的2个重要因素。综合风险评价手段与多尺度分析方法的联合应用有助于提高区域风险评价的准确性。     

非点源污染负荷模型的比较与选择

随着点源污染治理的深入,非点源污染的严重性日益凸显。对非点源污染进行定量化和有效控制的方法是通过非点源污染负荷模型对各类非点源的形成、迁移转化以及负荷量进行模拟。然而,非点源污染模型大都由发达国家开发,而且结构和参数各不相同,如何在实际应用中选择适合的模型成为非点源污染模拟的重要问题。文章选择国内常用的SWAT、HSPF、AnnAGNPS和GWLF 4个非点源污染模型,从结构、输入输出以及所应用的流域来对模型进行比较,最后给出非点源污染模型在国内使用时,模型选择的原则和建议。