中国地表水环境中药物与个人护理品生态风险评价的研究进展

药物与个人护理品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)作为一类与人们生产生活联系最为紧密的新型污染物在水环境中广泛检出,PPCPs在水环境中能够痕量存在,并在生物体内富集转化,对水生生态系统产生潜在的不利影响,其对水环境安全构成的潜在风险受到普遍关注.本文主要综述了我国地表水环境中PPCPs对生态环境的影响及生态风险评价的方法,分析了我国对水环境中PPCPs研究中存在的不足,提出了应对PPCPs风险评价的对策及建议.     

围场县农田典型药物和个人护理品污染特征与生态风险预评价

利用超声萃取-固相萃取-高效液相色谱/串联质谱(LC-MS/MS)技术,对围场县全县农田中5个大类(磺胺类、四环素类、氟喹诺酮类、大环内酯类以及其他类)25种典型药物和个人护理品(PPCPs)的污染水平进行了调查,并采用风险熵法对其进行生态风险预评价。结果表明:有23种目标PPCPs被检出,不同目标物检出率差异显著,检出含量范围为0.38~6.50μg·kg-1,单种污染物最高检出浓度为101.9μg·kg-1(磺胺甲恶唑)。以目标物划分,分别有7种和5种被检出物质达到生态高风险和中等风险水平;以采样区域划分,41个土壤点位中分别有17个和12个达到生态高风险和中等风险水平。畜用PPCPs是围场农田中PPCPs污染物的主要来源,兽药滥用、粪便自然堆沤等传统农耕模式有造成农田土壤中PPCPs累积的趋势,因此需严控PPCPs污染源头,并推进畜禽粪便安全的资源化利用,以减缓农田土壤中由于PPCPs污染带来的潜在生态风险,保障围场地区生态环境功能、农田环境质量以及农产品安全品质。     

腐殖质对BDE209、Pb和Cd在水/沉积物界面吸附行为的影响

水/沉积物界面是有机和无机污染物的物理、化学等过程的重要载体和场所。为了探究溴代阻燃剂与重金属在水/沉积物体系的分布规律,以电子垃圾拆解地水体中常见的溴代阻燃剂十溴联苯醚(BDE209)和重金属Pb、Cd为目标污染物,考察了腐殖质对BDE209、Pb和Cd在水/沉积物界面吸附行为的影响。红外光谱分析表明沉积物腐殖质活性基团包括醇、酚和羧基类等官能团;1H核磁共振分析显示沉积物腐殖质主要由碳水化合物与脂肪族类化合物组成。吸附试验结果表明,水体中腐殖质能够促进沉积物表面BDE209、Pb和Cd的释放,BDE209在水/沉积物体系的吸附行为主要受水溶性腐殖质的影响,而对Pb、Cd而言,负载于沉积物表面的碱溶性腐殖质比水溶性腐殖质对其分配行为的作用更显著。此外,沉积物组分对BDE209在水/沉积物体系的分配行为无显著影响;粘土组分对Pb、Cd的富集能力高于砂粒,并且对Pb的富集能力比Cd更为突出。     

复合二氧化氯对药物及个人护理品的降解效能

药物及个人护理品(PPCPs)在水处理工艺中的迁移转化备受关注.二氧化氯(ClO_2)是一种常用的消毒剂,但水厂中二氧化氯制备工艺得到的常为复合二氧化氯(即ClO_2和Cl_2的混合物).目前,复合二氧化氯对PPCPs的去除方面研究还比较缺乏.本文研究了复合二氧化氯对16种常见PPCPs的降解效能,并与单独二氧化氯氧化进行比较.研究发现,PPCPs的降解效果与其化学结构密切相关.ClO_2可选择性氧化磺胺甲基嘧啶等含富电子基团的PPCPs,对甲硝唑等不含富电子基团的PPCPs降解能力有限,对咖啡因和扑米酮基本不降解.相比单独二氧化氯氧化,复合二氧化氯能促进萘啶酸、氟甲喹和对乙酰氨基酚的降解,但是对甲硝唑、二甲硝咪唑和避蚊胺的降解能力低于单独二氧化氯氧化.复合二氧化氯使用中亚氯酸盐生成量降低.     

我国地表水中药物与个人护理品污染现状及其繁殖毒性筛查

根据文献报道,我国地表水中已检出至少144种药物及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs),包括抗生素、激素、其他药物、个人护理品(personal care products,PCPs)4大类,其中检出浓度最高的达到了μg·L~(-1)量级,在长期的污染下有可能对水生生物产生内分泌干扰效应或繁殖毒性,进而影响到整个水生生物种群的繁衍变化。因此,有必要根据我国地表水中PPCPs的污染水平,筛查出具有潜在生态风险的PPCPs。由于目前缺乏针对PPCPs类污染物的筛选体系,以国内外优先控制污染物筛选体系为基础,借鉴基于风险的欧洲兽药分级方法,利用风险指数(risk index,RI),筛选得出目前我国的地表水中有16种具有繁殖毒性的PPCPs的RI1,包括1种抗生素,5种激素类药物,3种其他药物和7种PCPs,其中乙炔雌二醇(ethinylestradiol,EE2)的RI最高(115 730),其次是壬基酚(nonylphenol,NP)(1 796)、邻苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)(255.31),对水生态环境有较高的风险的PPCPs需进一步进行较高层次的风险评价。     

土壤与沉积物对多环芳烃类有机物的吸附作用

吸附作用是疏水性有机物在土壤和沉积物环境中的重要迁移转化行为之一。多环芳烃是环境中一种重要的疏水性有机污染物。文章着重阐述了多环芳烃类有机物在土壤和沉积物中有机质和粘土矿物吸附机理，指出土壤、沉积物有机质的结构异质性是导致非线形吸附的重要原因；分析了影响多环芳烃吸附过程的诸多因素，并提出该研究领域存在的问题以及今后发展的方向。     

中国土壤与沉积物中邻苯二甲酸酯污染水平及其吸附研究进展

邻苯二甲酸酯（PAEs）是一类重要的环境激素化合物,具有致畸性、致癌性、致突变性及生殖毒性的特点。在环境中普遍存在,对人体及生态环境的威胁极大,已经引起了人们广泛的关注。吸附作用是影响污染物在土壤及沉积物环境中迁移转化的关键因素之一。分析了近年来我国土壤及沉积物中PAEs的污染现状,归纳了影响PAEs吸附过程的主要因素。我国与世界其他各国的土壤及沉积物的PAEs主要污染组分较为一致,但PAEs污染相对严重。土壤有机质及粘土矿物对PAEs的吸附影响成为了学术界的研究热点。有机质中的腐殖质对PAEs的吸附起着决定作用;腐殖质由胡敏酸、富里酸及胡敏素,部分含有碳黑组成,各组成对PAEs的吸附影响大小不一,相应的吸附机理还有待于深入的研究,而且土壤与沉积物中的溶解性有机物（DOM）对PAEs的吸附双重影响认识还不够。在有机质含量低的土壤中,粘土矿物对PAEs的吸附起着主要作用,然而PAEs的吸附与粘土矿物类型及其表面电场的关系、是否能与水分子竞争表面电场等问题还不甚清楚,需要进一步探索。今后将引入并开发先进的分析测试技术,从土壤及沉积物的有机质组成及微观结构研究其对PAEs的吸附机理。     

土壤和沉积物中有机质对双酚A和17α-乙炔基雌二醇的吸附行为

研究了土壤和沉积物原始样品bulk及其有机质组分(非水解性有机质NHC、碳黑BC和腐殖酸HA)对17α-乙炔基雌二醇(EE2)和双酚A(BPA)的吸附行为.所有的吸附等温线都很好地拟合了Freundlich模型,除HA和bulk外,所有的吸附等温线都为显著的非线性(n值为0.46—0.76).对于EE2和BPA的吸附非线性因子n值都存在这样的关系:HA>NHC>BC.EE2以有机碳归一化的Freundlich吸附能力(lgKOC)有BC>NHC>bulk>HA的关系,说明有机质成熟度越高,对EE2或者BPA的吸附能力越高.在土壤和沉积物有机质SOM(NHC、BC和HA)对吸附BPA和EE2的贡献上,NHC、BC和HA对沉积物和土壤对BPA总吸附贡献上要明显弱于它们对EE2的贡献.除了内分泌干扰物(EDCs)的疏水性影响EE2和BPA的吸附能力的差异外,分子大小和带电子苯环数也影响它们的吸附能力差异.     

攀枝花市水系沉积物与土壤中重金属的地球化学特征比较

水系沉积物和土壤都是表生作用的产物,是环境中污染物质的重要受纳体,但两者在物质来源和受纳污染物方面又有不同。重金属通过不同方式进入到水系沉积物和土壤之中产生污染,对于区域环境具有重要的影响。为了了解攀枝花市水系沉积物和土壤中重金属元素地球化学特征的异同和污染状况,在攀枝花市范围内系统采集了水系沉积物和土壤样品,从环境地球化学角度,应用地球化学方法研究了攀枝花市水系沉积物及土壤中重金属的地球化学特征,应用地质累积指数法评价了污染情况,并对二者进行了比较研究。结果表明,攀枝花市水系沉积物中重金属的含量普遍高于土壤;水系沉积物和土壤中重金属的分布具有相似的特征;水系沉积物中重金属的污染程度高于土壤,但总体上来说,重金属的污染程度较小。两者的污染程度不同是因为接受污染物的方式不同;两者的分布趋势相同,说明具有相同或相近的污染来源。     

污染沉积物中重金属的释放及其动力学

研究了广州城市水体污染沉积物在不同pH条件下释放重金属的能力以及酸性条件下重金属的释放动力学。研究结果表明,重金属从污染沉积物中的释放主要是在酸性(pH<4)条件下发生,并且释放率随pH的升高而迅速降低。重金属的释放顺序大致为Cu≈Zn≈Ni>Pb。重金属的释放动力学过程可分为两个阶段,第一阶段一般认为是重金属从沉积物表面的快速解吸过程,第二阶段则可能是重金属缓慢地从沉积物内部微孔向溶液的扩散过程。释放动力学过程可以用Elovich方程和双常数速率方程(Freundlich修正式)较好地描述。     

低品位硅藻土吸附重金属的研究

硅藻土是一种生物硅质沉积岩,具有较大的比表面积,在工业上常用作吸附材料。但低品位硅藻土不利于直接加工利用,在矿产开发中常被忽视或丢弃。为更好地开发和利用低品位硅藻土,采用静态吸附实验研究了低品位硅藻土吸附四种重金属离子（Pb2＋、Zn2＋、Cu2＋、Cd2＋）的动力学规律,用伪一阶、伪二阶模型及粒内扩散模型（Weber和Morris模型）对其吸附过程进行拟合,结果表明,硅藻土对四种重金属离子的吸附均符合伪二阶动力学模型。同时,实验也研究了硅藻土吸附Pb2＋、Zn2＋、Cu2＋、Cd2＋的热力学,并分别用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich（D-R）方程进行拟合。结果表明,Freundlich和D-R方程都能很好地描述硅藻土对Pb2＋、Zn2＋、Cu2＋、Cd2＋的吸附热力学。并且硅藻土对这四种重金属离子的吸附均为吸热反应。     

神木煤矿区土壤重金属污染特征研究

通过对神府煤田开采区3个煤矿区周围土壤Cu、Cd、Cr、Mn、Ni质量分数进行测定及分析,评价了煤田开采对周围土壤的污染程度。结果表明,长期的煤炭资源开发、运输等活动,已导致周围土壤受到重金属不同程度的累积性污染,土壤中Cd、Ni质量分数高于陕西省土壤背景值,且Cd污染程度较高,Ni污染程度较低,而Cu、Cr、Mn基本不受污染。3个煤矿表层土壤各重金属元素质量分数均表现出污染区大于对照区,但这种变化幅度存在一定差异;Cu、Cr、Mn 3种重金属元素虽没有超出背景值,但已表现出一定程度的累积;煤矿周围土壤重金属污染受到开采年限、土壤质地、风向等因素的影响。3个煤矿污染区土壤剖面样品中,5种重金属元素质量分数基本上随着土壤深度的增加呈现降低的趋势,且这种趋势具有波动性。     

Speciation of heavy metals in sediments from the Scheldt estuary,Belgium

A simple three-step sequential extraction procedure was applied to study the speciation of heavy metals in sediment from Scheldt estuary, and their relationship to sediment grain size and organic matter content. The sedimentary metal content was fractionated into carbonate and exchangeable, metals bound to organic matter and residual fractions. Sedimentary total metal content was also determined using an industrial microwave (ETHOS 900) HF/HNO₃ extraction method. The extracts were analysed for metals using inductively coupled plasma atomic emission spectrometry. The bioavailable fraction (exchangeable and metals bound to organic matter) comprised less than the other forms. Residue metals were the dominant form of metals in almost all studied sites. The average total metal content for the studied sites decreased in the order Fe>Cr>Cu>Co>Zn>Pb>Cd. Based on average values for the studied sites, the highest bioavailable metals in sediments were Cd (38%) from Westkapelle, Zn (17%) from Yerseke, Co (12%) from Domburg, Cr (9%) from Vlissingen, Fe and Pb each (2%) from Yerseke, and Cu (1%) from Domburg. Metal recovery was good, with<10% difference between the total metal recovered through the extractant steps and the total metal determined using HF/HNO₃ extract.     

神木煤矿区土壤重金属污染特征研究

通过对神府煤田开采区3个煤矿区周围土壤Cu、Cd、Cr、Mn、Ni质量分数进行测定及分析,评价了煤田开采对周围土壤的污染程度。结果表明,长期的煤炭资源开发、运输等活动,已导致周围土壤受到重金属不同程度的累积性污染,土壤中Cd、Ni质量分数高于陕西省土壤背景值,且Cd污染程度较高,Ni污染程度较低,而Cu、Cr、Mn基本不受污染。3个煤矿表层土壤各重金属元素质量分数均表现出污染区大于对照区,但这种变化幅度存在一定差异;Cu、Cr、Mn 3种重金属元素虽没有超出背景值,但已表现出一定程度的累积;煤矿周围土壤重金属污染受到开采年限、土壤质地、风向等因素的影响。3个煤矿污染区土壤剖面样品中,5种重金属元素质量分数基本上随着土壤深度的增加呈现降低的趋势,且这种趋势具有波动性。     

龙塘镇电子垃圾拆解区土壤和河流底泥重金属赋存形态及生态风险

龙塘镇是珠三角电子垃圾拆解区之一,采用AAS方法对该地土壤和河流底泥沉积物中5种重金属(Cd、Cr、Cu、Zn和Pb)含量进行测定分析,结果显示周围农田土壤中Cd含量是《国家土壤质量标准》二级标准的3倍左右,是广东省土壤背景值的20倍左右;拆解区土壤Cd超标最为严重,最高达5.67倍,超过广东省土壤背景值达36.17倍;拆解区下游0—1500 m河流底泥中Cd、Cr、Cu、Zn和Pb含量大幅增加且部分金属超标,Cd在0—40 cm深度内含量总体逐渐降低,仍远超背景值,Cu含量采样深度内递减规律最显著且在0—10 cm内含量超标,Cr、Zn和Pb除部分点位在表层积累较多外,其余与背景值相差不大且未超标.采用BCR(the Community Bureau of Reference)法提取重金属不同形态可知,底泥中Cd主要以弱酸溶态和可还原态为主,Cu主要以可氧化态存在,Cr主要以残渣态存在,而Zn和Pb则以可还原态为主;其中Cd的可提取态比例较高(60%),容易释放出来形成"二次污染".潜在生态风险结果表明,河流底泥中Cd生态危害程度属于极强(Ei320);其他金属Cr、Cu、Zn和Pb危害风险程度属于轻微(Ei40);金属Cd对整个RI值贡献最大(88%),应重点加强对Cd污染的防控.     

典型矿冶周边地区土壤重金属污染及有效性含量

对湖南长沙、株洲、衡阳、郴州等地区的典型矿冶污染土壤进行了采样分析与有效性含量提取,结果表明,土壤中重金属污染严重,矿区土壤主要污染元素为Pb、Zn、As、Cr、Cu,而冶炼业周边污染土壤中主要是Zn、Pb、Cr、As、Cu、Cd,其污染程度均远远高于国家环境质量二级标准;Pb、Cd和Zn污染主要来源于采矿、冶炼活动而As污染可能还与农业生产有关。不同浸提液对土壤中Pb、Zn、Cd、As、Cu有效性质量分数的提取能力(设其符号为u)依次为u(NH4NO3)>u(HCl)>u(CaCl2);而对有效性Cr,HCl提取量为最高;盐基离子,尤其是NH4、NO3效应和酸效应(H+)大大促+-进了土壤中重金属离子的环境危害行为。     

Effect of acid rain on the fractionation of heavy metals and major elements in contaminated soils

Acid rain is a serious environmental problem worldwide. In the present study, we investigated the effect of acid rain (1:1 equivalent basis H₂SO₄:HNO₃) at pH values of 2.0, 4.0 and 7.0 on the fractionation of heavy metals (Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn) and major elements (K, Na, Ca, and Mg) in contaminated calcareous soils over a 2084 h period. Heavy metals and major elements in soil samples were fractionated before and after 2084 h kinetic release using a sequential extraction procedure. Before kinetic studies the predominant fractions of K, Na, Ca, Mg, Cd and Ni were mainly associated with carbonate fraction (CARB), whereas Fe, Mn and Zn were associated with the Fe–Mn oxide fraction (Fe–Mn oxide). The highest percentage of Pb and Cu were found in the exchangeable (EXC) and organic matter (OM) fractions, respectively. After kinetic study using different simulated acid rain solutions, the major fractions of heavy metals (expect of Cu) and Na was the same as before release. Upon the application of different acid rain solutions, K and Mg were found dominantly in Fe–Mn oxide fraction, whereas Ca was in the EXC fraction. The results provide valuable information regarding metal mobility and indicated that speciation of metals (Cu and Zn) and major elements in contaminated calcareous soils can be affected by acid rain.     

溶解性有机物对土壤中重金属环境行为的影响

为揭示在溶解性有机物（DOM）作用下土壤中重金属的吸附和迁移规律并确定迁移数学模型,通过不同条件下的等温吸附实验和土柱淋滤实验,研究了溶解性有机物对重金属Cu,Cd,Pb,Zn在褐土中吸附和迁移行为的影响。结果表明DOM对Cu和Cd在土壤中的吸附促进作用较明显,对Pb有微弱的促进作用,对Zn的吸附影响不明显;随着pH的改变,25℃下Cu在土壤中的吸附高于15℃和35℃条件下。DOM质量浓度越高,Cd、Zn溶出的促进效果越明显,Cu、Pb则恰好相反。DOM对土壤中Cd、Zn的垂直迁移起着促进作用,而对Cu、Pb迁移起着一定的抑制作用;DOM对土壤重金属的平均迁移量随时间的延长而减少。此迁移模型能够定量计算并预测重金属质量浓度的时空分布。     

The distribution of heavy metals in deposited urban dusts and sediments, Coventry, England

Samples of urban dusts and sediments have been collected and categorised into three compartment those which act mainly as sources, those undergoing transport and those which have been deposited. The sediments were fractionated into <63m to match similar sized lacustrine sediments and <2mm to represent natural and anthropogenic fluvially transported sediments. Preliminary results of total heavy metals analysis show that the <2mm fraction of the source group exhibits the greatest variabilty in metal concentrations. Overall, however, the <63m fraction dominates regardless of compartment. Some heavy metal concentrations decrease through the sourcetransportdeposit process, possibly due to selective onward transport of finer material or other anthropogenic processes unique to the urban environment (e.g. street cleansing). Sitespecificity is indicated in a comparison with other similar studies.