Special issue on contamination,remediation and health for pollutants in natural aquatic,soil, sediments and atmospheric environments

Environmental Geochemistry and Health -     

基于稳健统计方法对实验室比对中土壤汞的质量控制指标研究

利用稳健四分位间距法和迭代法2种稳健统计方法,通过对全国31个省、自治区、直辖市范围内共334家环境监测单位开展土壤中汞的实验室间比对,对比对测定结果和质控数据进行统计分析,系统性地研究了土壤中汞的质量控制指标。建议实际监测工作中土壤汞的实验室间相对标准偏差范围为7%～19%,相对误差控制指标为±8%,低浓度水平下可适当放宽至±10%,加标回收率控制范围为81%～109%,为日常监测开展土壤汞的质量控制工作提供了评价依据,具有广泛的应用价值和较好的指导作用。     

Characterizing the optimal operation of photocatalytic degradation of BDE-209 by nano-sized TiO2

Brominated flame retardants have been widely used in industry. There is a rapid growing public concern for their availabilities in the environment. Advanced oxidation process (AOP) is a promising and efficient technology which may be used to remove emerging chemicals such as brominated flame retardants. This project aims at investigating optimal operational conditions for the removal of BDE-209 using nano-scaled titanium(IV) oxide. The residual PBDE congeners after photocatalytical degradation of BDE-209 by TiO₂ were analysed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). It was found that the degradability of BDE-209 by TiO₂ was attributed to its photocatalytic activity but not the small size of the particles. The half-life of removing BDE-209 by TiO₂ was 3.05 days under visible light. Tetra- and penta-BDEs were the major degraded products of BDE-209. Optimum conditions for photocatalytical degradation of BDE-209 was found to be at pH 12 (93% ± 1%), 5, 10, 20 mg/L (93.0% ± 1.70%, 91.6% ± 3.21%, 91.9% ± 0.952%, respectively), respectively of humic acid and in the form of anatase/rutile TiO₂ (82% ± 3%). Hence, the efficiency of removing BDE-209 can be maximized while being cost effective at the said operating conditions.     

室内环境空气中甲醛净化模块特性试验研究

现阶段甲醛是超标最严重的一类室内空气污染物,针对室内环境空气中甲醛污染问题,设计搭建一台便于测试且可替换净化模块的空气净化装置.测试并分析甲醛气体在单独或集成使用不同净化技术时的衰减特性,包括净化技术、送风量、初始质量浓度对甲醛衰减的影响.结果表明:在等条件下,"活性炭+光触媒"对甲醛去除效果较单一技术更佳;组合净化在等浓度变风量情况下存在最高甲醛去除率并对应的最佳送风量为140 m3/h;初始质量浓度影响净化模块的处理效率,在一定范围内,一次净化效率随初始质量浓度升高而升高.     

五溴联苯醚-镉胁迫下蚯蚓抗氧化防御反应

文章采用自然土壤染毒法,研究了Cd2+和DE-71对蚯蚓体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性的影响。结果表明,两种污染物对蚯蚓的三种酶活性均产生一定的影响,DE-71主要表现为诱导效应,而高浓度的Cd2+则会产生抑制作用,SOD和CAT较POD敏感,对环境污染有很好的指示作用。Cd2+和DE-71复合染毒对抗氧化防御系统产生一定的联合毒性效应,SOD主要由协同转变为拮抗作用;以CAT指示的联合效应则受DE-71染毒浓度的影响,当Cd2+与10和100mg/kg(干重)DE-71复合时,联合毒性作用由协同转变为拮抗,而与400mg/kg(干重)DE-71复合时则呈现协同作用;POD指标下两种污染物间则表现为拮抗作用。总体来说Cd2+与DE-71对蚯蚓的抗氧化防御反应主要表现为拮抗效应。     

生态补偿机制及模式研究进展

详细综述了生态补偿机制概念、理论基础、补偿标准、补偿模式及国内外生态补偿实践经验等方面的研究进展。发现外部性的内部化是生态补偿的关键和环境经济学基础,其核心问题包括：谁补偿谁,补偿多少以及如何补偿。通过回顾美国、欧洲发达国家与中国、拉丁美洲发展中国家在实施生态补偿过程中采取的各种措施,发现生态学与经济学理论已经逐渐融入生态补偿的研究之中。在此基础上,指出了国内生态补偿的科研和实践中有待解决的问题,最后提出了包括补偿的法律机制、补偿经济标准、政策制定等方面的建议。     

有机物料添加对植物修复铬污染土壤的影响

为探讨有机物料添加对植物修复铬污染耕地土壤的强化效果,在联栋温室中进行室内培养试验和盆栽试验,利用Tessier连续提取法对添加牛粪、羊粪和玉米秸秆后的土壤中铬形态分布进行分析.通过S-N-K法、Pearson相关分析等研究添加有机物料后,紫羊茅和羽衣甘蓝对修复土壤的铬富集系数及铬去除率的影响,并探讨其与铬形态间的相互关系.结果表明,添加牛粪或羊粪的土壤中交换态铬分别比空白处理增加1.30％和0.98％.添加牛粪可显著提高紫羊茅和羽衣甘蓝的根干重和茎叶干重,添加羊粪或玉米秸秆仅可显著提高富集植物的茎叶干重,对根干重无显著影响.添加羊粪或牛粪处理的紫羊茅和羽衣甘蓝,修复土壤的铬富集系数均显著高于空白处理.添加玉米秸秆紫羊茅修复土壤的铬富集系数显著高于空白处理,羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数与空白处理无显著差异.3种有机物料的添加均能增强羽衣甘蓝和紫羊茅对铬污染土壤的修复效果,其中添加牛粪诱导强化羽衣甘蓝修复铬污染土壤的效果最佳,对土壤中铬的去除率达到19.62％.紫羊茅和羽衣甘蓝修复土壤的铬富集系数及铬去除率均与土壤交换态铬显著正相关,与碳酸盐结合态铬比例呈极显著负相关.有机物料,尤其是养殖废弃物的添加,能有效提高土壤中可交换态铬比例,进而提高植物修复铬污染土壤的效率.     

Rapid and efficient removal of Ni2+ from aqueous solution by the one-pot synthesized EDTA-modified magnetic nanoparticles

A facile one-pot process has been proposed to prepare the novel ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)-modified magnetite nanoparticles (EDTA-MNPs). The bared Fe₃O₄ magnetite nanoparticles and EDTA-MNPs were characterized using FTIR spectroscopy, TEM, VSM, and X-ray diffraction. The application of the modified magnetite nanoparticles for metal ion uptake was studied using Ni²⁺ as a model. The adsorption was fast and the equilibrium was established within 5 min, and the adsorption kinetics of Ni²⁺ onto EDTA-MNPs followed the pseudo second-order chemisorption mechanism. Maximum adsorption capacity for Ni²⁺ reached as high as 41.3 mg/g at pH 6. The successive adsorption–desorption studies indicated that the EDTA-MNPs kept the adsorption and desorption efficiencies constant over ten cycles. Importantly, EDTA-MNPs were able to remove nearly 100 % of Ni²⁺ from real water.     

煤基腐殖酸对外源砷胁迫下玉米生长及生理性状的影响简

为了筛选用于砷污染土壤治理的煤基腐殖酸，采用盆栽实验研究了施用不同种类和浓度的煤基腐殖酸及EDTA对外源砷胁迫下玉米株高、株鲜重、株干重、根干重、砷积累量、叶片抗氧化酶（POD，SOD和CAT）活性和脯氨酸含量的影响。结果表明，11种供试煤基腐殖酸均促进了玉米生长，提高了叶片POD、SOD和CAT活性。其中6和10号腐殖酸可降低土壤砷活性和显著抑制玉米吸收和积累砷，而8和9号腐殖酸增加了土壤活性砷和显著促进了玉米对砷的吸收和累积，且不同程度地强于EDTA。除8和9号外，其余腐殖酸均可明显降低玉米叶片脯氨酸的含量。EDTA可显著促进玉米吸收和积累砷，且加剧了砷对玉米的危害。因此，8和9号供试煤基腐殖酸可以替代EDTA活化土壤砷，与植物配合以提高砷污染土壤的植物修复速度和效果，而6和10号供试煤基腐殖酸则可用于土壤砷钝化剂，以保证作物产品的安全。     

长江经济带经济与环境协调发展的时空格局及问题区域识别

长江经济带是当前中国经济发展与环境保护矛盾最为尖锐的地区之一，实现区域经济与环境系统间的动态协调，是该区域未来可持续发展过程中亟需解决的关键问题。分别构建经济“规模-结构-效率”以及环境“压力-状态-响应”的分析框架，采用熵值法、GIS、耦合协调度评价模型等方法系统考察2007~2016年长江经济带经济与环境动态协调发展的时空格局，并对协调发展的问题区域进行分类和识别。结果表明：(1)2007~2016年长江经济带经济水平几乎实现了翻倍增长，验证了将其作为中国经济发展主支撑带的合理性。同时，经济水平“东高西低”的格局稳固且路径依赖特性明显。(2)2007~2016年长江经济带环境水平及其提升速率仍相对较低，验证了长江环境保护的重要性。同时，环境水平在空间分布上未呈现明显的规律而是具有“随机”性特征。(3)2007~2016年长江经济带经济与环境间的协调发展程度呈稳步上升态势，协调发展指数由0.446 8上升至0.602 3，由濒临失调阶段进入初级协调阶段，并在空间上呈现出东部地区>中部地区>西部地区的整体格局。(4）基于经济、环境、耦合协调度3类数据间的组合情况，将协调发展问题区域划分为6种基本类型并进行识别，发现各研究年份均有超过30个问题区域，并且与经济滞后相关的问题区域数量占据绝对比重。