土壤污染物的生态毒理效应和风险评估研究进展

环境生态风险评估（ERA）流程已经被纳入全球环境政策中，既用于规范新化学物质的授权和营销（前瞻性环境生态风险评估），也用于评估潜在的污染场地（回顾性环境生态风险评估）。将土壤生态毒理学应用于风险评估，能阐明有毒物质对土壤生态系统中生命有机体的危害程度与范围。笔者主要介绍了应用评估因子法和物种敏感度分布法对基于效应数据进行的外推与估算，并综述了欧美等主要国家和地区的土壤生态风险评估框架、相关法律法规及其实施情况等，为中国开展土壤污染物生态毒理效应和风险评估等相关研究提供参考。     

基于双指标多等级的土壤重金属生态风险评价

采用土壤中重金属的全量和有效态双重指标,建立基于多等级综合评估的土壤中重金属生态风险评价模型,将联合概率曲线法引入土壤评价模型,分析重金属暴露浓度与毒性数据的概率分布,考察重金属对土壤生物的毒害程度,从而确定土壤中重金属对于生态系统的风险。建立从简单到复杂的多等级综合评价方法,表征重金属的污染等级、浓度效应、多种重金属污染物的协同效应、不同重金属的毒性效应和土壤对不同重金属污染物的敏感性。选择典型地区采集有代表性的土壤样品,测定不同重金属的总量和有效态,验证评价模型的实用性和评价分级的合理性。旨在解决土壤重金属风险评价的方法学问题,为土壤环境质量管理提供支持。     

吹扫捕集/气相色谱-原子荧光光度法测定土壤和沉积物中烷基汞

本文将原子荧光光谱检测技术与吹扫捕集/气相色谱检测技术联用,结合优化的碱性法消解前处理技术,建立了碱性法消解-吹扫捕集/气相色谱-原子荧光光谱(PT-GC-AFS)联用技术测定土壤和沉积物中烷基汞含量的方法,能够在一次分析中同时获得样品中甲基汞和乙基汞的含量.本文分别用酸性法和碱性法处理了沉积物标准样品ERM-CC580、沉积物实际样品和土壤实际样品,重点比较了本方法提出的碱性法消解和使用率较高的酸性法消解两种前处理方式.采用本方法处理实际样品进行了色谱分离研究,对低浓度的实际土壤样品进行了检出限实验,用3种不同浓度的沉积物和3种不同浓度的土壤样品验证了精密度,对沉积物标准参考物质ERM-CC580进行了测定,并用两种实际土壤样品和两种实际沉积物样品进行了加标回收率试验.实验表明,碱性法消解精密度和准确度优于酸性法消解,且步骤少、耗时短,使用的试剂种类少、毒性小,方法稳定性高、可操作性强,适用于分析测试实验室大量土壤/沉积物样品的烷基汞测定.采用碱性法消解土壤/沉积物样品,目标物实现完全分离,甲基汞、乙基汞的线性相关系数分别为0.9999、1.0000,最低检出限分别为0.02μg·kg~(-1)、0.10μg·kg~(-1)(取样量为0.50 g),样品分析甲基汞、乙基汞的RSD范围分别为1.0%—4.7%、2.5%—6.0%,加标回收率范围分别为85.1%—109%、90.3%—96.3%.     

铅冶炼区土壤重金属总量和有效态含量的函数分析

采集铅冶炼企业周边3 000 m范围内220个表层土壤样品,测定了有毒有害元素铅、镉、砷和汞的总量和有效态含量,探讨了它们之间的关系。结果表明:研究区土壤受到汞、砷、铅、镉的污染依次明显严重,土壤重金属的总量和有效态含量的变异系数均大于100%,土壤镉、铅、汞、砷的生物有效性系数平均值分别为25.9%、17.2%、0.58%、0.11%。土壤铅、镉和砷的总量与其有效态含量呈显著正相关(P0.001),而汞的总量与其有效态含量的相关性不显著(P0.05)。土壤铅和镉的总量和有效态含量可以用直线函数和幂函数表达,函数反推的有效态值和对应统计值的变异系数不大于10%。     

云南曲靖地区铜的暴露与肺癌相关性研究

我国云南省曲靖的宣威和富源等地是全世界肺癌高发区,为了研究环境介质中铜(Cu)等重金属的暴露与体内分布特征,探讨Cu与肺癌的相关性,在当地开展肺癌环境流行病学调查,采集宣威和富源高发区人群饮食、饮水以及人体血浆和肺组织样品,微波消解ICP-MS法测定样品中Cu等元素.结果显示,当地居民使用燃料类型是影响肺癌高发的重要因素.高发区人群Cu的日摄入总量低于我国推荐的每日膳食中营养素供给量(RDA).肺癌组血液中Cu含量显著高于对照组,肺癌组织中Cu含量显著高于癌旁组织和正常组织,且肺癌患者的血浆和肺组织中Cu/Zn比值均升高.Pearson相关性分析结果表明,Cu和Ni、Cu和Pb呈显著正相关,提示在致癌作用上具有协同效应;Cu和Fe、Cu和Zn呈显著负相关,提示具有抑制或拮抗作用.多因素Logistic回归结果表明,Cu是肺癌发生的重要影响因素,人体中Cu含量和Cu/Zn比值可为肺癌的早期预防和诊断提供科学依据.     

在土壤及底泥重金属测定中不同前处理和分析方法的比较

采用硝酸-高氯酸-氢氟酸、硝酸-双氧水和王水3种酸消解体系,电热板和全自动石墨消解仪两种方式对样品进行前处理,原子吸收和ICP-MS两种测定方法对土壤和底泥国家标准样品以及实际样品中重金属进行测定.结果表明,硝酸-高氯酸-氢氟酸体系可以使样品完全分解,王水浸提土壤和底泥样品的效率在60.6%—87.7%之间,是硝酸-双氧水浸提率的1.3倍.全自动石墨消解仪和电热板相比受热均匀、操作简单,原子吸收和ICP-MS均可对前处理后的土壤和底泥样品进行准确测定,不同实验室可根据硬件条件选用不同的分析方法.     

森林净生态系统生产力及其生物影响因子研究进展

在全球大气二氧化碳浓度上升的背景下,陆地生态系统碳循环及碳汇功能研究得到了广泛的关注,日益成为今后的政治和外交的重大议题之一.净生态系统生产力(net ecosystem production, NEP)是生态系统光合固定的碳与生态系统呼吸损失的碳之间的差值;或者为生态系统净的碳积累速率.NEP 的研究整合生态系统地上和地下部分,把生态系统碳循环的影响因子有机地联系了起来.当NEP为正值时,说明生态系统为碳汇,NEP为负值则表明生态系统为碳源.随着植物和土壤相互联系及其对生态系统过程研究的深入,NEP已经成为生态系统碳循环研究的核心概念之一.以森林NEP为出发点,综述了国内外的最近的 NEP 研究进展,分析了 NEP 研究的科学意义;探讨了植物群落组成/生物多样性、土壤微生物群落、大型/土壤动物和人为的管理或干扰等生物因子对NEP的影响.根据综述研究提出未来研究应在:(1)土壤生物过程、土壤食物网及其与地上部分植物/动物相互作用对NEP的影响;(2)自然林生物多样性的竞争/共存机制与生态系统碳吸存稳定性;(3)人工林固碳潜力和不同植物功能群(灌草层)对生态系统碳动态影响等方面加强,以期为全面认识生物因子对森林生态系统系统固碳现状、机制和潜力提供理论基础.     

不同轮作制度下施肥对冬小麦田间杂草群落及小麦生长的影响

为探讨不同轮作制度下长期施肥对冬小麦Triticum aestivum L.田间杂草及小麦生长的影响,我们在三个长期田间肥效试验定位点,研究3种轮作制度下(冬小麦-大豆Glycine max (L.) Merr.(WS)、冬小麦-夏玉米Zea Mays L.(WM)、冬小麦-中稻Oryza sativa(WR))长期不同施肥模式对冬小麦田间杂草群落及小麦生长的影响.研究表明,在3种轮作制度下,平衡施加N、P、K肥或者NPK肥配施有机肥均可以显著降低冬小麦田杂草密度、地上生物量和田间光照透过率,促进冬小麦生长,并提高冬小麦产量和地上生物量;而且在冬小麦-大豆轮作和冬小麦-中稻轮作的冬小麦田中平衡施加N、P和K肥可以在控制杂草密度的同时保持一个较均一的杂草群落.3种轮作制度下各指标相对值比较发现,3种轮作制度改变施肥对冬小麦田间光照透过率影响程度的顺序与3种轮作制度改变冬小麦田中施肥对杂草密度和地上生物量影响程度的顺序相同;另外,在冬小麦-大豆轮作和冬小麦-中稻轮作制度下杂草密度与冬小麦田间光照透过率之间的相关系数也很高(R≥0.7906),说明施肥对冬小麦田间光照透过率的改变可能是施肥影响冬小麦田间杂草群落的主要途径之一.轮作制度改变冬小麦田中施肥对优势杂草种类数和杂草生物多样性影响的程度差别不大,这可能是因为轮作改变施肥对田间杂草的影响并没有达到引起田间杂草物种消亡的程度.结果表明,在3种轮作制度中施肥对冬小麦田间杂草群落及小麦生长的影响虽有差异,但都显示出施肥在抑制田间杂草发生、维持杂草生物多样性和提高作物产量上的作用.     

耦合观测数据-模型计算-案例分析的臭氧综合预报方法

当前臭氧模式预报和统计预报的技术难以满足不同地域精细化环境管理需求,亟需构建稳定性高、实用性强的本地化臭氧预报方法. 本研究通过构建臭氧预报工作流程并明确臭氧预报流程中相关技术参数和要求,以陕西省及其省会城市—西安市为例分析历史气象和环境空气质量数据,获取陕西省臭氧污染规律以及西安市不同气象条件下臭氧等级分布规律和典型案例预报要点,确立人工订正经验技术集的方法,明确案例库构建、会商和预报回顾机制的相关要求,旨为臭氧预报模式的本地化提供科学的技术路线. 结果表明:通过臭氧预报效果评估与结果择优、人工订正、预报会商及预报结果回顾所组成的臭氧业务化预报工作流程具备切实可行性;此外,陕西省臭氧浓度与相对湿度、气压和风速均呈显著负相关,与温度呈显著正相关,臭氧预报时应重点关注日均温度大于28 ℃、日最大温度大于34 ℃、相对湿度小于57%、气压低于959 hPa、风速小于2.3 m/s的气象条件下的臭氧等级.