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。     

饮用水细菌内毒素污染的风险识别与分析研究进展

细菌内毒素,又称脂多糖分子或者热原,是革兰氏阴性细菌和某些蓝藻细胞壁组分,主要由菌体死亡解体后释放.内毒素是常见的外源性致热原,属于强免疫刺激剂,与多种人类疾病密切相关.由于饮用水中会滋长微生物,因此内毒素污染在饮用水中普遍存在.近年来,国外研究中饮用水的细菌内毒素污染开始受到关注,成为饮用水微生物安全领域新兴的研究方向.本文概述了细菌内毒素的物化性质和生物活性,分析了细菌内毒素在饮用水中的存在形态,综述了国内外关于地表水源、地下水源、管网末梢水和深度处理水的内毒素污染调查状况,分析了传统水处理技术、深度处理技术和饮用水消毒技术对内毒素的控制效果,探讨了饮用水中内毒素的血液暴露、呼吸暴露和胃肠暴露途径导致机体潜在的健康风险、安全阈值和相关标准,并对饮用水细菌内毒素污染研究方向进行了展望.     

食物链途径人体健康风险评估的关键内容探讨

食物是人类生存的重要保障,食品安全事关人类生命健康.食品污染始于农田耕地,还包括生产制造、包装、贮存、运输、加工等环节,每个步骤处理不当都可能发生食品安全问题.农田为食物来源的基石,是空气、水体中污染物的汇,随着城市的扩张,人类经济活动导致农田污染加剧.人类从食物中摄取污染物与经口、呼吸、皮肤的途径一样,是人体健康风险评估不可缺少的考量因素之一.我国对食品安全非常重视,2010年1月原卫生部根据《食品安全法》建立《食品安全风险监测管理规定》和《食品安全风险评估管理规定》(试行),这两份文件涵盖了从土壤到餐桌一系列的风险过程.但由于每个过程产生的原因、污染物影响机制均不同,规定离具体实际应用目标还很远.2014年环保部以保护生态环境,保障人体健康为根本,为加强污染场地环境保护监督管理,规范污染场地人体健康风险评估,发布了《污染场地风险评估技术导则》,该文建立了土壤污染造成人体健康风险评价的操作方法.然而导则考虑了经口、皮肤、呼吸及饮用地下水等9种暴露途径和评估模型,唯独缺少经食物链暴露这一重要途径的相关内容.本文以英、美两国食物链途径的场地污染风险评估为依据开展了详细探讨,深入分析了评估程序中关于土地利用方式的分类、目标人群暴露特征、污染物在食物链中传输路径、模型选取及暴露参数等内容,以期为我国制定《食物链暴露途径风险评估导则》提供一定的参考依据和指导方法.     

进出口工业化学品风险管理与风险评估进展

我国是世界化学品生产和贸易的大国。大量化学品的生产和进出口贸易给我国化学品风险管理和风险评估带来了巨大挑战。在借鉴发达国家和经济组织对化学品风险管理经验和评估技术的基础上,我国在近年来也逐步开展了化学品的管理和控制,以应对当前日益突出的化学品环境安全和健康安全事故。本文从我国化学品管理与国外化学品风险管理之间的对比出发,在梳理化学品管理政策发展的过程中,重点就我国环境保护部门对有毒和进口化学品、新化学物质和废弃危险化学品以及质检部门对进出口工业化学品的管理和控制措施,以及化学品的评估技术进行了综述。通过与发达国家就化学品风险管理与评估技术的对比,指出我国目前化学品管理和评估的不足与欠缺,并提出一些可行的应对措施与办法,为完善我国化学品风险管理和评估提供一定的参考。     

利用N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶含量评价农药对花翅摇蚊种群发育的影响

为了进一步探索种群水平的生态风险评估方法,本文利用β-N-Acetyl-D-glucosaminidase(NAGase)的变化量来监测农药对摇蚊种群发育的影响。从花翅摇蚊Chironomus kiiensis体内分离纯化得到电泳纯的NAGase,并通过免疫大白兔制得NAGase的多克隆抗体。运用间接非竞争ELISA法检测抗体特异性,结果表明其与共同存在于水体的一些生物的NAGase的交叉反应率为隆线溞4.41%、老年低额溞3.12%、多刺裸腹溞3.40%、中华薄壳介4.17%、日本沼虾3.23%、白纹伊蚊7.50%、小球藻0.5%。运用抗体测得毒死蜱、氰戊菊酯和阿维菌素3种杀虫剂对于摇蚊NAGase释放量的12 d-EC50分别为1.2012、0.0043和0.6281μg·L-1,以NAGase活力作为测试终点,测得相应的12 d-EC50:1.4765、0.0051和0.6756μg·L-1,两者差异不显著,但均显著低于以死亡作为测试终点的12 d-LC50:4.8171、0.0954和2.1340μg·L-1,且毒力大小均为氰戊菊酯阿维菌素毒死蜱。上述结果表明,利用NAGase多克隆抗体可以特异性地检测农药对花翅摇蚊种群发育的影响。     

北京市4种不同污水处理系统中病原菌变化研究

采用定量PCR技术,对北京市4种不同污水处理系统中大肠杆菌、军团菌和沙门氏菌随工艺及四季的数量变化进行了追踪研究,以评估病原菌的去除效果及污水回用的健康风险.结果发现,大肠杆菌在夏季进水和出水中的浓度分别在107~108copies·m L-1和105copies·m L-1左右;G-A/O系统对大肠杆菌的去除率最高,平均去除率达99.88%.军团菌在4个污水处理系统中进水浓度为104~105copies·m L-1,出水浓度约为104copies·m L-1,其在剩余污泥样品中浓度较高,达到105~106copies·m L-1.沙门氏菌进水浓度较低,为102~103copies·m L-1,且其在多个工艺段样品中未检出.季节变化对于病原菌的去除具有较大影响.研究表明,大肠杆菌在各污水处理系统中均可检出,且其分布具有一定的季节性,夏季的进出水中浓度相对较高;而军团菌和沙门氏菌浓度在各工艺中则并未呈现出明显的季节性变化.G-A/O系统对3种细菌的整体去除效果最为稳定,去除率较高.大肠杆菌在污水处理厂的出水及剩余污泥中浓度仍然较高,此外,冬季出水中也能检测到沙门氏菌的存在,因此,污水处理厂的出水和污泥排放仍存在一定的生态和健康风险.     

双室微生物燃料电池处含银废水的产电性研究

以剩余污泥为阳极底,糖蜜废水为基质,Ag Cl废水为阴极电子受体,构建了双室微生物燃料电池(Two-chamber Microbial Fuel Cell,简称MFCs),并研究了电池的产电特性、库仑效率及金属去除率.结果表明:Ag+不仅可以作为阴极电子受体,而且还能稳定产电,外电阻为1000Ω时,获得的最大电压为514.5 m V,最大功率密度为65.82 m W·m-2.在阴极实现了对废水中Ag+的去除,最大去除率可达71.6%,而且Ag+浓度为2000 mg·L-1时,回收金属银单质质量为197.66 g.在阳极对废水的处理效果也很显著,库仑效率最高为2.66%,COD去除率最大为81.22%.     

苯并芘对稀有鮈鲫的内分泌干扰效应研究

为评价典型有机污染物对长江三峡库区上游特有珍稀鱼类的环境风险,本实验以稀有鮈鲫为对象,研究了低剂量多环芳烃(PAHs)暴露而引起的内分泌干扰效应.将成年稀有鮈鲫暴露于不同浓度(0、0.1、0.3、1.0和3.0μg·L-1)的苯并芘(Ba P)中28 d,测定了体质系数、性激素含量、下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴和肝脏中与繁殖相关基因的表达.结果显示:在雌鱼中,Ba P暴露后,睾酮(T)的含量显著升高,雌二醇(E2)的水平显著下降并改变了T/E2的比值;在雄鱼中,T和E2的含量都显著下降.雌雄鱼性激素的改变可能与类固醇合成相关基因(Cyp17、Cyp19a)表达量的改变有关.Ba P暴露显著抑制了雌雄鱼肝脏中卵黄蛋白原(VTG)基因的表达.以上检测到的激素或者基因表达的改变主要发生在高剂量(3.0μg·L-1)Ba P暴露下,而长江上游库区水体中多环芳烃含量较低(100 ng·L-1),因此推测,库区存在的多环芳烃不会对三峡库区上游水体中的鱼类产生内分泌干扰效应.     

一株产电菌嗜根考克氏菌(Kocuria rhizophila)的分离及其产电性能优化

本研究以天津泰达污水处理厂污泥浓缩间的污泥为接种物,启动并运行了微生物燃料电池(MFCs).从富集的阳极生物膜上分离得到了一株纯培养的微生物菌种,命名为P2-A-5.研究发现,菌株P2-A-5的16S rDNA序列与菌株Kocuria rhizophila DC2201具有100%的同源性,结合该菌的形态特征和生理生化实验,将其归属为嗜根考克氏菌(Kocuria rhizophila).通过化学剂处理、底物种类和浓度的优化,进一步提高其在微生物燃料电池中的产电性能.结果表明,菌株K.rhizophila P2-A-5经0.5 mg·L-1溶菌酶处理45 min后,接种到以2.0 g·L-1海藻糖为底物的阳极液中运行MFCs,其功率密度达到314.8 m W·m-2,比优化前(74.9 m W·m-2)提高了320.3%.这是首次对K.rhizophila种内微生物产电性能及其在微生物燃料电池中应用的报道,其成果对于丰富产电微生物的多样性,挖掘更多具有高电化学活性的微生物菌种,提高其产电性能具有重要的理论意义.     

雄黄矿区不同砷污染土壤中微生物群落结构及碳源利用特征

土壤砷污染是我国乃至世界范围内比较严重的环境问题.有关砷污染的生态毒理效应有很多研究,但对砷污染土壤中微生物群落的关注相对较少.本文以我国湖南省石门县雄黄矿地区长期砷污染土壤为例,采用PLFA及BIOLOG微平板技术考察了7个砷(As)污染程度不同的样点以及一个对照样点土壤微生物群落结构及碳源利用特征.结果发现,雄黄矿区存在多种重金属复合污染,除As含量较高以外,镉(Cd)和镍(Ni)的含量也超过了国家土壤环境质量三级标准.雄黄矿区土壤微生物的群落结构受到土壤有机碳(SOC)、有效磷(AP)、p H以及镁(Mg)、Cd、铁(Fe)、铜(Cu)含量的显著影响.各样点土壤微生物群落均以细菌为主,占微生物总量的71.54%~80.66%,真菌次之,放线菌最少.雄黄矿区土壤中的有效砷对微生物造成了较严重的胁迫.严重砷污染降低了微生物对于碳源利用的多样性以及均匀度.各样点微生物对于碳源的利用也表现出明显的差异.31种碳源中微生物利用较多的只有7类,分别属于糖类、胺类、羧酸类与多聚物,并且以糖类为主.