基于贝叶斯的苯并(α)芘PBPK模型优化与健康风险评估应用

应用基于生理的药代动力学(PBPK)模型预测苯并(α)芘(BaP)暴露的人体内部剂量,基于贝叶斯的马尔科夫链蒙特卡洛模拟(MCMC)方法对模型参数进行校准和优化,最后运用已优化的模型对BaP内暴露基准值进行推导.研究发现,基于贝叶斯的MCMC方法对模型后验参数校准后,模型精度明显提高,两个数据集验证结果显示残差平方和分别降低了72%和94%.PBPK模型以BaP和子代谢物3-羟基苯并(α)芘(3-OHBaP)的体内动力学过程为结构基础,模拟BaP体内浓度分布大小为脂肪>肾脏>皮肤>缓慢灌注组织>快速灌注组织>静脉血>肝脏;3-OHBaP体内浓度分布大小为肾脏>快速灌注组织>脂肪>肺>静脉血>缓慢灌注组织>肝脏>皮肤.敏感性分析显示,快速灌注组织-血分配系数对模型输出影响最大,灵敏度系数超过了200%;排泄系数影响最小,只有肾小球过滤率K_BR的灵敏度系数超过了1%.以美国国家环境保护局推荐的参考浓度2.0×10^-6mg/m³为外暴露安全基准值,基于PBPK模型推导了职业暴露的BaP生物监测当量(BE),结果显示BE值为0.405pmol/mol肌酐(尿液3-OHBaP平均浓度),为基于人体内暴露剂量水平进行定量健康风险评估奠定了基础.     

德国水治理的基本理念和《水平衡管理法》总则规定研究

为借鉴先进国家的治水理念和立法经验,有必要考察德国《水平衡管理法》。该法的总则部分给出了德国治水的基本理念与框架,更需要深入研究和理解。德国水治理的实质仍然是平衡和协调具有竞争性的多重涉水利益,从生态系统保护出发,坚持可持续发展和综合水治理理念。该法的总则规定了立法目的、适用范围、基本概念定义、水的所有权问题以及基本的谨慎义务等内容。其立法目的中明确提出了水治理的可持续性原则,在适用范围中确立了水事的综合统一原则,基本概念中则实现了水事的自然科学概念向社会科学概念的转换,在水的所有权问题领域明确了水的私法与公法治理的界限,基于谨慎义务相关则规定了水体保护,人人有责。     

我国地下水环境管理现状及管理制度构建研究

在目前进行我国《水污染防治法》的修法工作中,发现地下水的相关责任由国务院多个部门负责,系统性差,协调难度大,存在工作性质与管理责任脱节的现象。因此,文章在总结梳理国内法律法规和相关管理规定及理清各部门管理责任的基础上,针对我国地下水的实际情况,提出完善我国地下水管理制度及建议。     

国内外煤化工行业污染物排放标准研究及启示

系统分析了煤化工行业的产排污情况,梳理了国内外相关排放标准。结果表明:国内仅焦化等部分工序有行业排放标准,其余工序目前执行水或大气的综合排放标准,其污染物项目不能全面反映煤化工行业的污染特征,急需制定煤化工行业污染物排放标准;国外相关标准情况与国内类似,无直接借鉴意义。建议:合理界定煤化工排放标准的适用范围,与其他排放标准协调配套,控制整个行业的污染物排放;针对大气污染物,明确各排放口的特征污染物,结合综合指标和高毒性物质指标进行挥发性有机物的排放控制;针对水污染物,引入综合毒性指标以有效控制废水中有毒有害污染物排放的环境风险。     

臭氧氧化法深度处理印染废水二级出水

采用臭氧氧化法深度处理印染废水二级出水,以比臭氧消耗量为基础讨论出水水质的改善情况.实验结果表明:当比臭氧消耗量为6.5 mg/mg 时,出水的吸光度在400 nm处减少90%以上,在254 nm处减少85%以上;出水的溶解性有机碳质量浓度为11.23 mg/L、COD为16.3 mg/L;臭氧分子直接氧化对降低色度和去除有机物起到一定作用,采用臭氧氧化法深度处理印染废水二级出水在技术上是可行的.     

美国针对高氯酸盐环境风险的管控策略及对我国的启示

高氯酸盐是具有高水溶性、高度扩散性和持久性的有毒污染物质,通过食物、饮用水为主的暴露途径进入人体,干扰甲状腺对碘的吸收,对人体健康构成威胁,饮用水和废水污染防治是高氯酸盐风险管控的重点. 我国水环境中高氯酸盐检出频次和浓度较高,亟需开展管控. 美国是最早报道高氯酸盐水体污染并对此展开调查研究的国家之一,并形成了系统的管控思路,积累了成熟的管理经验,值得我国学习和借鉴. 本文从饮用水安全保障和废水污染物排放管控两个方面介绍了美国有毒污染物风险管控思路,重点阐述了高氯酸盐的针对性管控措施,并整理分析了我国高氯酸盐相关污染管控现状,发现目前尚未开展有针对性的管控,究其原因在于缺乏完整的有毒污染物环境风险管控体系,未能及时关注高氯酸盐等有毒污染物的健康风险,造成环境风险管控力度不足. 最后在借鉴美国管理经验的基础上,立足于我国环境管理需求,提出了相关工作的启示及建议:要健全有毒物质管控体制机制,强化有毒污染物全过程风险管控的技术支撑能力,以提高有毒污染物风险管理的系统性、精准性、科学性;要系统开展本土高氯酸盐溯源分析、管控政策措施研究,填补高氯酸盐典型污染物的管控空白.      

磁性共价有机框架的制备方法研究

磁性共价有机框架（magnetic covalent organic framework,MCOFs）是一种新型多孔结晶有机框架材料,由于其结合了磁性纳米颗粒和共价有机框架（covalent organic frameworks,COFs）的优点,具有比表面积大、热稳定性和化学稳定性良好、饱和磁化强度高等特点,能够快速实现污染物与溶液的分离,弥补了COFs难以分离和回收的缺点,因此在磁性固相萃取、生物检测、传感等方面具有巨大的潜在应用.然而关于MCOFs制备方法的文章鲜见报道,其制备方法根据磁性纳米颗粒与COFs不同的连接形式而不尽相同,根据2011—2019年关于MCOFs的重要文献,综述了目前MCOFs的制备方法,包括包覆法、单体聚合法及原位合成法等,指出了不同制备方法的优缺点,同时探讨了MCOFs今后的发展方向和潜在应用,希望能够为MCOFs研究提供理论依据.包覆法制备条件较温和,保存了磁性纳米颗粒的完整性,是最为广泛应用的一种策略方法;单体聚合法操作简单,但制备条件苛刻,可控性不强;原位合成法制备MCOFs更多依赖于单体聚合法制备的共价三嗪骨架,需要不断开发基于其他类型COFs的MCOFs制备条件.今后MCOFs的制备方法应从材料设计多样性、应用广泛性等方面进行考虑,并向有望实现大规模工业应用方面发展.      

尾矿库环境风险管控相关政策分析及建议

我国尾矿库情况复杂,安全及环境风险高,监管难度大,系统分析尾矿库的环境风险,开展有效管控非常重要.尾矿中含有重金属等有毒有害物质,随着矿山废水、废渣、粉尘排放会对周围环境造成危害,特别是突发事故发生时,废水及尾矿会短时间内大量排入环境,而产生重大人员伤亡、财产损失和生态环境损害.因此,不仅要开展正常工况下的污染防控,更要注重从源头防止事故次生的环境风险.本文从尾矿库安全风险防范化解、环境污染风险防控、突发事故应急管理梳理并分析了相关法律、政策.此外,总结并讨论了典型制度,涉及项目准入、责任与落实、监测预警制度.总体上,安全风险管控制度较为完善,但污染风险管控制度存在诸多问题,如体制尚未完全捋顺、责任落实抓手不够、监测预警能力不足等.针对目前管控存在的问题,立足于全国尾矿库数量原则上只减不增的新需求,提出相关工作建议：一是要厘清各部门责任,进一步完善尾矿库环境风险管控制度体系;二是要提高各方责任落实能力,推动制度落地见效;三是要开展技术及政策支持,推动尾矿资源综合利用.     

我国土壤环境保护标准体系优化研究与建议

我国现行土壤环境保护标准体系是在以GB 15618—1995《土壤环境质量标准》为核心标准的基础上逐步形成的,是根据当时我国土壤环境研究水平并结合土壤环境管理要求而制定,在一定历史时期对我国土壤污染防治和环境管理具有重要作用.但是,随着我国经济社会发展和土壤环境问题日益复杂化,该标准逐渐暴露出土壤类型和污染物控制项目覆盖面不全,与其他相关标准有部分重复、衔接性差,以及在实际工作中适用性差等问题.因而,以该标准为核心的整个土壤环境保护标准体系在完整性、系统性、协调性和适用性等方面存在不足.在系统梳理我国现行土壤环境保护标准体系构成及存在问题,分析其他国家和地方土壤环境管理制度、制订方法和相关标准的基础上,结合我国土壤环境特点和土壤环境管理需求,提出进一步完善我国土壤环境保护标准体系的框架结构优化方案,主要由土壤环境质量标准体系(土壤环境背景值、土壤污染风险筛选值、土壤修复目标值和耕地质量等级划分)、土壤环境污染防控标准体系、土壤相关配套标准体系和土壤环境基础标准体系四大类标准体系组成.此外,基于人体健康和生态安全的污染物土壤环境基准是土壤环境风险评价系列标准制订的基础.作为环境管理的基础手段,优化的土壤环境保护标准体系可为《土壤污染防治行动计划》的实施和《土壤环境保护法》的制订提供有力的技术支持.根据土壤环境具有地域性强、差异性大的特点,建议尽快出台《土壤环境保护法》,明确国家标准与地方标准各自的定位与关联,推动制订地方土壤环境保护标准,国家则应集中开展土壤环境基准、标准制订技术规范等相关研究,为土壤环境保护标准体系的完善提供基础技术支撑.      

PBPK模型在苯并[α]芘健康风险评估中的应用探讨

苯并[α]芘〔benzo[α]pyrene,BaP〕是环境中广泛存在的一种致癌多环芳烃,带来的健康风险受到普遍关注. 基于生理的药代动力学(physiologically based pharmacokinetic, PBPK)模型是一种预测污染物在生物体内部剂量的数学模型,近年来在健康风险评估中应用广泛. 本文介绍了BaP对生物体的健康危害,概述了BaP的PBPK模型研究进展,指出了BaP人体PBPK模型存在BaP及代谢物的代谢机理尚未完全明确、代谢参数可靠性不高、模型还需继续完善等问题,并探讨了PBPK模型在BaP健康风险评估中的应用. 一方面,PBPK模型在阐明内暴露监测结果及补充完善污染物在人体内的代谢机理方面具有明显优势,基于PBPK模型分析完善了BaP生物标志物3-羟基苯并[α]芘在肾小管重吸收的肾脏排泄机制;另一方面,PBPK模型作为外推工具,通过种间外推可以量化污染物的种间药代动力学差异,减小动物健康剂量水平外推至人体基准值的不确定性;通过体外到体内的外推可以关联内外暴露剂量,利用反剂量学推导人体健康基准值. 这两种外推方法的应用均可以提高人体健康基准值推导的科学性、准确性. 并以BaP为例剖析了PBPK模型不确定性来源,提出了提高模型精确性的方法. 最后,为了进一步推动完善BaP的人体健康风险评估方法体系,本文探讨总结了3个重点研究方向:一是探索PBPK模型应用于BaP健康风险评估的方法体系;二是探索可靠性更高的BaP健康风险评估概率模型;三是开展BaP的生物标志物用于人体健康风险评估可行性研究.