有机污染物的被动采样材料-水分配系数的QSAR研究

污染物的被动采样材料-水分配系数(K_(PW))是衡量被动采样器性能和进行优化的一个重要指标,由于实验方法难以逐个测定众多污染物的K_(PW)值,有必要发展其KP W预测方法。本研究选取聚乙烯(PE)、聚丙烯酸酯(PA)和硅橡胶(SR)3类常用的被动采样材料共7种,采用多元线性回归分析方法构建可用于K_(PW)预测的定量构效关系(QSAR)模型。所构建的QSAR模型具有良好的拟合优度(R2a dj介于0.806~0.989)、稳健性(Q2L O O和Q2B O O T分别介于0.786~0.988和0.773~0.801)和预测能力(R_(ext)~2和Q_(ext)~2分别介于0.769~0.989和0.757~0.982),可以用于预测烷烃、烯烃、芳香类、醇类、酮类、酯类、醚类等多种有机污染物的log KP W值。有机污染物的log KP W与分子Mc Gowan体积(Vx)、氯原子个数(n Cl)、环周长(Rperim)、多重键个数(n BM)、N,O极性贡献的拓扑极性表面积(TPSA(NO))、[-N(=)=]结构个数(Ndds N)和羟基个数(nROH)等参数有关。     

基于TLSER和QSPR关系预测PAHs和PCBs的LDPE膜-空气分配系数

有机污染物在被动采样材料与环境介质之间的平衡分配系数(K_P),是测定环境中有机污染物浓度的重要参数,但K_P值大部分都需要经过繁琐的实验测定获取,无法逐个测定数量繁多的污染物,因此需开发一种预测K_P值的方法。为此,搜集整理了一些多环芳香烃(PAHs)和多氯联苯(PCBs)的低密度聚乙烯(LDPE)-空气分配系数(K_PA)的实测值,基于理论线性溶解能(TLSER)和定量结构性质关系(QSPR),利用逐步多元线性回归(MLR)分别构建了预测K_PA值的模型。模型的决定系数R2adj分别为0.927和0.956,交叉验证系数Q2LOO分别为0.915和0.946,外部系数Q2ext分别为0.913和0.960。结果表明,2种模型具有良好的拟合优度、稳健性和预测能力,并解释了模型的机理。所构建的2种模型均可用来预测应用域内有机污染物的LDPE膜-空气分配系数。     

环境微塑料与有机污染物的相互作用及联合毒性效应研究进展

环境微塑料可吸附有机污染物,并与有机污染物进行相互作用从而改变其毒性效应,增加微塑料的治理难度.本文就全球范围内微塑料与有机污染物的相互作用及毒性效应的研究进展进行综述,分析不同介质中微塑料与有机污染物的共存水平、吸附机理、影响因素以及联合毒性效应等.研究表明,微塑料可作为多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、六...     

微塑料对环境中有机污染物吸附解吸的研究进展

微塑料已成为新的全球性环境污染问题。作为强吸附剂,微塑料可以吸附共存的有机污染物,进而改变其环境行为和毒性;也可以通过解吸作用促进污染物在不同介质中的迁移。因而,微塑料与有机污染物的相互作用强度和机理是全面评估两者的环境风险和深度研究微塑料毒性机制的必要信息。目前微塑料研究处于快速发展的起始阶段,加之微塑料本身成分、粒径、表面风化情况的复杂性及共存有机污染物的多样性使两者的相互作用十分复杂,亟需理清微塑料吸附解吸作用的影响因素和相关机制。因而,本文详细综述了微塑料对有机污染物吸附解吸作用的研究进展,并着重从微塑料性质(成分、粒径和表面风化)、有机污染物性质和水环境介质性质方面探讨了吸附的影响因素和相互作用机制,希望为微塑料吸附有机污染物及吸附的后续影响研究提供借鉴与参考。     

微塑料与有机污染物的相互作用研究进展

微塑料(粒径小于5 mm的塑料)作为海洋中一种新型的污染物正受到越来越多的关注。微塑料在全球多个海域均有检出,根据其来源分为原生微塑料和次生微塑料。原生微塑料由人工直接制造所得,常见于日常生活用品中;次生微塑料由大块塑料制品长期风化、磨损和光解形成。塑料自身含有多种有机添加剂,不断向环境中释放,污染海洋环境;微塑料表面还可吸附有机污染物,此吸附作用受两者的物理化学性质和环境条件影响,吸附污染物后的微塑料生物毒性增强。另外,聚合物复合光催化材料可加快有机污染物如染料的光降解反应速率,因而微塑料可能会促进有机污染物的光解。针对目前微塑料对有机物光降解的贡献、机理鲜见研究的问题,未来应加强以下3方面的研究:(1)微塑料对不同有机污染物光降解是否存在影响?(2)微塑料类型、尺寸以及反应条件对有机污染物光降解如何影响?(3)微塑料对有机污染物光降解影响的内在机制是什么?     

微塑料与农药污染的联合毒性作用研究进展

近海环境中的微塑料污染问题已成为全球性的环境问题,引起了世界范围内的广泛关注。微塑料不仅能够对生物造成物理损伤,而且塑料中的添加剂如邻苯二甲酸酯、双酚A、多溴二苯醚等也会随着塑料的风化而浸出进入环境,对生物产生毒害,同时,微塑料还能吸附海洋环境中的其他污染物,从而对生物产生联合毒性作用。本文综述了微塑料与持久性有机污染物的联合作用,结果表明聚苯乙烯微塑料能够吸附海水中的持久性有机污染物如多环芳烃、多氯联苯、有机氯农药滴滴涕,从而可能导致这些污染物在海洋生物组织中富集,对人类健康存在直接或间接危害。最后本文在总结前人研究的基础上,对未来微塑料与农药污染联合毒性作用的研究方向做了简要分析和展望。     

微塑料表面土霉素的吸附-解吸机制与动力学过程

采用批量平衡实验的方法研究了土霉素(OTC)在聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)两种微塑料表面的吸附-解吸特性,通过扫描电镜(SEM)和傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)探究了吸附机制.结果表明,OTC在两种微塑料表面的吸附量为:PS-纯水PE-纯水PS-海水PE-海水,分别用线性模型、Freundlich模型和Langmuir模型对等温吸附实验数据进行拟合,结果显示Freundlich模型的拟合程度最高,OTC在两种微塑料上的吸附呈现明显的非线性(n=0.25—0.77),吸附位点存在异质性.吸附过程中没有出现新的基团,分子之间的范德华力以及表面微孔填充是OTC吸附的主要机制,微塑料表面存在的褶皱,裂隙等不规则结构提供了OTC吸附位点.微塑料表面OTC吸附动力学是多个过程共同作用的结果,其过程符合准二级动力学模型,吸附速率为0.0037—2.8 g·mg~(-1)·h~(-1),颗粒内扩散可能是主要的反应速率控制步骤.解吸实验结果显示,OTC的累积解吸量为:PS-纯水PE-纯水PS-海水PE-海水,解吸过程符合准二级动力学模型.     

微塑料与有毒污染物相互作用及联合毒性作用研究进展

随着塑料产品的广泛应用,微塑料(microplastics,MPs)污染已经成为全球关注的重大环境问题.海洋中的MPs能够与有毒污染物(如有机污染物、重金属和纳米颗粒等)发生相互作用,对海洋生物产生复合效应.因此,MPs与环境中有毒污染物的联合毒性效应越来越引起人们的关注.本文首先概括总结出MPs对海洋生物的毒性效应及致毒机制,包括遮蔽效应、氧化应激、免疫毒性、生殖毒性、遗传毒性、神经毒性和行为毒性等方面:随后分别讨论了MPs和有机污染物、重金属以及人工纳米颗粒的联合毒性效应,从微塑料对污染物的吸附、富集和载体效应着手分析微塑料与污染物之间的相互作用,凝练得出MPs增强或抑制污染物毒性的作用机制,包括微塑料改变污染物的生物可利用性、微塑料改变生物体对污染物的胁迫响应、微塑料与污染物发生交互作用等;最后对微塑料与有毒污染物联合毒作用研究的发展方向进行了展望,建议在未来研究中重点关注环境特征的次生微塑料与有毒污染物相互作用的环境行为和生物效应,特别是通过食物链的传递作用.以期为准确评估和深入理解微塑料的海洋环境和人类健康风险提供理论依据.     

微塑料吸附有机污染物的研究进展

微塑料作为一种新型环境污染物在全球环境介质中普遍存在,其存在可能会影响传统有机污染物的分布、迁移和环境归趋.微塑料本身具有强疏水特性和较大的比表面积,使其能够有效地吸附有机污染物并将其输送到生物体内,从而改变微塑料潜在的环境风险.微塑料与有机污染物之间的相互作用机制主要受二者自身的理化性质,及溶液pH、温度、盐度、溶解性有机质和老化作用等环境因素的影响.本文从微塑料的基本特性、与有机污染物的作用机制、环境影响因素,以及二者复合对有机污染物生物有效性的影响等方面进行了综述,并提出微塑料与有机污染物相互作用研究中亟需解决的问题和未来的研究方向.     

芳香族化合物与水合电子水相反应速率常数的QSAR模型研究

基于水合电子(e_(aq)~-)的高级还原技术(ARPs)是一种有效地去除水中痕量有机污染物的技术.有机物与水合电子反应的速率常数(k_(e_(aq)~-))是评价高级还原处理体系中有机物去除效率的一个重要参数.然而化学品种类繁多,通过实验方法一一获取k_(e_(aq)~-)是不现实的.因此,需要建立一种能够快速预测k_(e_(aq)~-)的方法,填补现有数据的缺失.本研究搜集整理了94种芳香族化合物的k_(e_(aq)~-)实验值,采用逐步多元线性回归(MLR)和支持向量机(SVM)方法分别构建了预测化合物的k_(e_(aq)~-)线性和非线性定量结构活性关系(QSAR)模型.两个模型均具有良好的拟合度(R_(adj,tr)~2 0.800)、稳健性(Q_(ext)~2=0.782)和预测能力(Q_(ext)~2 0.790).机理分析表明,最低未占据分子轨道能(E_(LUMO))和偶极矩加权的来自扩增边缘邻接处的最大特征值(SpMAD_AEA(dm))是影响有机物同e_(aq)~-反应活性的重要参数,此外,k_(e_(aq)~-)还与化合物的键级和极化率有关.元分析结果表明具有吸电子官能团的芳香化合物比含供电子基团的化合物倾向于与e_(aq)~-有更高的反应活性.     

外源化合物在鱼体内生物半减期的QSAR模型

生物半减期(t1/2)是评价外源化合物在鱼体内蓄积效应的重要参数。实验测定t_(1/2)的速度慢、成本高,难以满足化学品生态风险评价的需求,需要发展替代实验的模型预测方法。本研究搜集了653种化合物t1/2实测值,采用多元线性回归(MLR)和支持向量机(SVM) 2种方法,建立了鱼体logt1/2的定量构效关系(QSAR)预测模型。MLR模型的校正决定系数(R(adj)~2)为0.751,均方根误差(RMSE_(train))为0.587,去一法交叉验证系数(Q_(LOO)~2)为0.735,外部验证系数(Q_(ext)~2)为0.682,这表明模型具有较好的拟合度、稳健性和预测能力。SVM模型具有更好的拟合和预测能力(R_(adj)~2=0.839,RMSE_(train)=0.457,Q_(ext)~2=0.708)。采用Williams法对模型的应用域进行表征。所建模型可用于预测多环芳烃、多氯联苯、多溴联苯醚、有机磷农药、药物等典型化合物,以及其他烷烃、环烷烃、烯烃、醇、醚、酸、酯、酮、含卤素化合物、芳香族化合物、含硫、氮、磷化合物的在鱼体内的logt1/2值。     

有机化学品不同温度下(过冷)液体蒸气压预测模型的建立与评价

(过冷)液体蒸气压(PL)是评价化学品在环境中分配、迁移和归趋行为的重要参数。PL具有较强的温度依附性。发展一种能够精确预测不同环境温度下化学品PL的方法,有助于填补化学品生态风险评估的大量数据缺失。本研究收集整理了661种有机化合物在不同温度下(200~830 K)共计10 478个log PL值。在此基础上,采用偏最小二乘(PLS)回归和支持向量机(SVM)方法,构建了PL的线性和非线性预测模型。结果表明:2种模型均具有良好的拟合度、稳健性及预测能力,SVM模型的预测性能略高于PLS模型(PLS:R2adj.tra=0.912,RMSEtra=0.477,Q2ext=0.910;SVM:R2adj.tra=0.997,RMSEtra=0.092,Q2ext=0.967)。机理分析表明,温度是影响PL的主要因素,温度越高,蒸气压越大;其次,X1sol也影响PL大小,X1sol用来描述分子间的色散作用,分子间色散力越小,蒸气压越大;此外,化合物的氢键个数、极性和分子构型等因素也影响PL大小。采用Wiliams plot方法表征了PLS模型应用域。所建立的模型可用来预测烷烃、烯烃、醇、酮、羧酸、苯、酚、联苯、卤代芳香烃、含N化合物及含S化合物在不同温度下的PL数据。     

Adsorption of pesticides by salorthids and camborthids of Punjab,Pakistan

This study was conducted to examine adsorption of pesticides bifenthrin, carbosulfan, λ-cyhalothrin, cypermethrin, endosulfan, parathion methyl, monocrotophos and 4-nitrophenol by sandy clay loam (S.C.L) and sandy loam (S.L) soils (with varying organic content). There was no significant difference between the observed soil water partitioning coefficient values (K _d) derived from linear and nonlinear Freundlich isotherms. Adsorption of pesticides on S.C.L soils was higher than those on S.L soils. K _d values showed significant correlations (r ²?=?0.8???0.99 and 0.65???0.97) with soil organic carbon content (OC) and weak correlations (r ²?=?0.2???0.29 and 0.1???0.18) with clay contents of S.C.L and S.L soil at p?≤?0.05, respectively for all pesticides (except monocrotophos). Observed K _oc values (soil-water partitioning constants based on the organic C fraction of the soil) were in accordance with the literature values of Wauchope and Tomlin with a maximum deviation of less than 0.5 log units. Ten Quantitative Property-Property Relationships (QPPR) among water solubility, n-octanol water coefficient (K _ow) and K _oc were proposed for studied pesticides except monocrotophos. The models were considered acceptable when predicted-observed difference for log?K _ow and log?K _oc were ≤?0.3 and ≤?0.5?log units, respectively, during the validation procedure. This work indicates that the log?K _oc derived from the log K_ow, from some of existing relationships, may be a fair predictor where observed values (i.e., K _d and K _oc) are not available. Furthermore, predicted leaching potential by groundwater ubiquity scores (GUS) equation was solved by using observed K _oc values and literature reported half lives of pesticides. GUS ranked the mobility of nonvolatile compounds i.e., bifenthrin, λ-cyhalothrin, cypermethrin and endosulfan extremely low; methyl parathion very low; 4-nitrophenol low; carbofuran and monocrotophos very high in S.C.L and S.L soils, respectively. Results discussed in this paper provide background to prioritize pesticides or chemical groups that should be evaluated under field conditions with regard to their leaching potential to groundwater in arid climates.     

Adsorption of cationic and anionic surfactants onto organic polymer resin Lewatit VPOC 1064 MD PH

The adsorption of a cationic (CTAB, cetyl trimethylammonium bromide) and an anionic surfactant (SLES, sodium dodecylethersulfate) from aqueous solution onto organic polymer resin (Lewatit VPOC 1064 MD PH) was studied. A series of batch experiments were performed to determine the sorption isotherms of surfactants to organic polymer resin. The experimental studies were analyzed by Langmuir and Freundlich isotherms. Furthermore, the isotherm parameters, average percentage errors (ε) of model data, and separation factor (R _L) were calculated. Other factors influencing the adsorption capacity (contact time, adsorbent amount, and initial surfactant concentration) were also discussed. The experimental data fitted very well to the Langmuir equilibrium model in the studied concentration range. The calculated R _L values showed that the adsorption of both surfactants were favorable. Among the surfactants, CTAB showed higher adsorption capacity onto organic polymer resin compared to SLES (Q ⁰ = 250 and 34.36 mg g⁻¹, respectively).     

卤代有机化合物生物富集因子的定量结构-活性关系模型

依据经济合作与发展组织(OECD)关于定量结构-活性关系(QSAR)模型构建和使用导则,通过多元线性回归(MLR)方法建立了一个包含9个描述符的卤代有机化合物鱼类生物富集因子(BCF)的QSAR模型。QSAR模型的调整决定系数R²_adj = 0.877,去一法交叉验证系数Q²_LOO= 0.873,外部验证系数Q²_EXT= 0.757,表明模型具有较好的拟合优度、稳健性和预测能力。采用欧几里德距离方法表征了模型应用域,并对模型进行了机理解释。所构建的模型,可以用于预测应用域内卤代化合物的BCF。     

有机化学品生物富集因子定量结构-活性关系模型

依据经济合作与发展组织(OECD)关于定量结构-活性关系(QSAR)模型构建和使用导则,将780个有机化合物,以4:1的比例随机划分为训练集(624个化合物)和验证集(156个化合物),通过多元线性回归(MLR)方法构建了一个包含12个描述符的有机化合物鱼类生物富集因子(BCF)的QSAR模型。QSAR模型的调整决定系数R2ad j=0.809,去一法交叉验证系数Q2LOO=0.803,外部验证系数Q2EXT=0.732,表明模型具有较好的拟合优度、稳健性和预测能力。采用欧几里德距离方法表征模型应用域,通过威廉姆斯图分析模型离群点,并对模型进行机理解释。所构建的模型,可以用于预测应用域内有机化学品的生物富集因子。     

Spatial distribution of perfluorooctane sulfonate (PFOS) in major rivers in southwest Nigeria

Concentrations of perfluorooctane sulfonate (PFOS) were measured for the first time in major rivers within southwest, Nigeria. PFOS was concentrated from water and sediment using solid-phase extraction, identified and quantified with high-performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry. Concentrations of PFOS ranged from 1.71 to 16.19 ng L^?1 in water, and from 1.64 to 10.29 ng g^?1 in sediments across all locations. Comparatively, the concentrations of PFOS observed in this study were within the range ever measured in the environment. Field-based sediment water distribution coefficients (log K_d, L kg^?1) ranged from 2.08 to 3.56. While no correlation was observed between K_d and organic carbon contents, there was significant positive correlation between K_d and salinity (r² = 0.7867), which suggested that activities capable of increasing salinity can enhance PFOS removal from the environment.     

Arachis hypogaea derived activated carbon steered remediation of Benzimidazole based fungicide adsorbed soils

Sorption characteristics of the Benzimidazole fungicide Carbendazim were assessed in seven different soils using batch equilibrium method and analysed by UV-Vis spectrophotometer. The values of adsorption co-efficient K_d ranged from 14.3 to 39.8?µg/mL depending upon unique physiochemical properties of soils. Negative values for Gibbs free energy (ΔG) proposed an exothermic and low interaction between Carbendazim and soil samples leading to physiosorption. Statistical analysis showed a negative correlation of soil pH and K_d (R²= ?0.80) and a positive correlation with organic matter (R^2?=?0.77). Activated carbon prepared from Arachis hypogaea (peanut shells) by acid activation for Carbendazim removal from soils was characterised by FTIR spectrometry, indicating the change in functional groups. The highest percentage removal observed was 70% in 5?ppm initial Carbendazim concentration while 65% in 7.5?ppm concentration. This method can be implied in agricultural soils as an efficient and cheap technique for removing the hazardous pesticides from the environment.