桂林水系沉积物中重金属的生物有效性研究

沉积物中重金属污染物对生态系统潜在危害的影响,已经引起研究者的极大关注,但对沉积物中重金属的生物有效性的研究还很少。首次以桂林水系沉积物为研究对象,通过酸化-吹气-吸收装置,用对氨基二甲基苯胺光度法测定沉积物中AVS含量,用原子吸收分光光度法测定SEM和间隙水中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni含量,用原子荧光法测定Hg、As含量。以中华圆田螺(Cipangopaludian cathayensis)为受试物种,通过沉积物加标和长期暴露实验,分析田螺生长发育情况和体内重金属积累浓度。结果表明:[SEM]/[AVS]>1时,间隙水中七种元素总浓度大于3.0000μmol·L-1,重金属对田螺表现出毒性作用,且田螺的死亡率和体内重金属积累浓度随该比值的增大而增大;当[SEM]/[AVS]<1时,重金属对田螺无明显影响。[SEM]/[AVS]是判定沉积物重金属生物有效性的有效判据。该研究填补了桂林水系沉积物重金属数据的空白,为判定沉积物重金属污染程度提供了一种简便准确的方法。所研究水域沉积物重金属污染最严重的是桃花江,漓江次之,青狮潭水库污染最轻。     

沉积物中重金属Pb和Cd对河蚬的毒性效应研究

以河蚬为受试生物,以存活率、呼吸抑制率为测试终点,研究了沉积物和上覆水中重金属Pb、Cd对底栖生物的毒性效应,并探讨了沉积物中酸挥发性硫化物(acid volatile sulfide,AVS)和同时提取金属(simultaneously extracted metals,SEM)对重金属生物有效性的影响。结果表明,沉积物中Pb、Cd对河蚬致死效应较低,当Pb、Cd浓度分别为400、100 mg獉kg-1,连续暴露21 d时,致死率低于20%;沉积物中Pb、Cd对河蚬14 d的呼吸抑制率EC50分别为519和151 mg獉kg-1;上覆水中Pb和Cd离子浓度较低,对生物毒性效应贡献可以忽略;SEM/AVS值和生物呼吸抑制率有着明显的线性相关性,当SEMPb/AVS1,SEMCd/AVS0.6时,重金属对河蚬有明显的毒性效应。     

天津地区环境持久性药物污染物残留水平调查

针对环境持久性药物污染物(EPPPs)的污染问题,采用固相萃取-高效液相色谱/串联质谱法,调查分析了22种环境持久性药物污染物在天津地区水体和沉积物中的残留水平和分布特征。结果显示,水源地水样中有19种EPPPs的检出率为100%,质量浓度范围为0.21～0.69μg·L~(-1),平均值为0.43μg·L~(-1)。地表水样中,除吉他霉素检出率为80%外,其余21种EPPPs的检出率均为100%,质量浓度范围为0.52～3.88μg·L~(-1),平均值为1.60μg·L~(-1)。沉积物样中共检出11种EPPPs,检出率为100%,含量范围为0.04～1.10μg·kg~(-1),平均值为0.52μg·kg~(-1)。其中蓟县于桥水库、蓟运河滨海新区段水样和独流减河滨海新区段沉积物样中检出的EPPPs残留水平较高,水体中环丙沙星、诺氟沙星与菲诺洛芬检出浓度较高,沉积物中则为吲哚美辛、水杨酸及氟苯尼考。对比国内外其他地区,天津地区水环境中EPPPs残留处于较高水平。     

北京市冬季大气PM10中二噁英的污染水平与分布特征

在北京市市区/交通干道(A地质大学东门、B地质大学测试楼顶),工业区(C首钢焦化、D高井热电厂)和背景点(E十三陵),同时采集了冬季大气颗粒物PM_(10)样品.利用US EPA 1613B方法,采用同位素稀释、高分辩率气相色谱/高分辩率质谱(HRGC/MS)联用技术,对比分析了PM_(10)中17种二噁英(PCDD/Fs)的浓度水平和区域分布特征.结果表明,5个采样点PM_(10)的质量浓度范围是140—264μg·m~(-3),日均值为184μg·m~(-3)比国家二级标准(150μg·m~(-3))高23%.所有采样点17种PCDD/Fs的总浓度范围1.96—4.80 pg·m~(-3),平均值3.69 pg·m~(-3),总毒性当量∑TEQ范围是148—353 fg I-TEQ·m~(-3),平均271 fg I-TEQ·m~(-3);PCDD/Fs污染水平最高出现在工业区,其次是市区,背景点最低.     

嘉兴市碳质气溶胶的特征分析

2013年10月到2014年2月在嘉兴城区对大气中细颗粒物的质量浓度和含碳气溶胶进行了在线连续观测,获得秋冬季节碳质气溶胶的变化特征。观测期间,有机碳(organic carbon,OC)的平均质量浓度为12.5μg/m^3,日均质量浓度变化范围为2.1~61.1μg/m^3;元素碳(elemental carbon,EC)的平均质量浓度为4.2μg/m^3,日均质量浓度变化范围为0.7~17.1μg/m3。OC和EC分别占PM2.5质量浓度的15.8%和5.3%。总碳气溶胶(total carbonaceous aerosols,TCA=1.6×OC+EC)的平均质量浓度为24.2μg/m3,日均变化范围为4.1~114.9μg/m3,约占PM2.5质量浓度的30.5%。较强的OC与EC相关性表明其具有相似的污染来源。OC/EC值为3.0,说明其受汽车尾气和煤炭燃烧的影响较大。二次有机碳(secondary origin carbon,SOC)的平均质量浓度为6.6μg/m^3,占PM2.5中总有机碳的53.0%。潜在源贡献(potential source contribution function,PSCF)分析表明,EC在长三角地区呈显著的区域性污染,而OC在输送过程中容易老化,区域性污染特征相对较弱。     

滁河南京段环境介质中环状挥发性甲基硅氧烷的污染水平与生态风险评价

环状挥发性甲基硅氧烷(cVMSs)因进入环境后存在潜在生态风险而受到广泛关注。研究采样测定滁河南京段地表水、沉积物及周边土壤中八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)和十二甲基环六硅氧烷(D6)3种cVMSs的浓度水平,并对其生态风险进行了评价。结果表明：地表水中D4、D5、D6的检出率分别为38.1%、95.2%、100%,总含量范围为13.66～77.90 ng·L^-1,平均值为47.82 ng·L^-1;沉积物中D4、D5、D6的检出率分别为66.7%、86.7%、100%,总含量范围为0.56～49.74μg·kg^-1,平均值为13.95μg·kg^-1;土壤中D4、D5、D6的检出率分别为66.7%、20%、100%,总含量范围为1.90～7.05μg·kg^-1,平均值为3.57μg·kg^-1。地表水和土壤中D6的检出浓度最高,沉积物中则为D5,对比国内外其他地区的相关结果,cVMSs处于中低水平。生态风险评价结果显示,滁河南京段水体中cV...     

夏、秋季长江口外海域沉积物-水界面溶解无机碳的交换通量

沉积物-海水界面是海洋中溶解无机碳(DIC)转移和储存的重要场所，长江口外海域拥有特定的沉积物-水界面交换的空间格局，研究其沉积物-水界面DIC的交换过程对于碳的循环和转化具有重要意义.本研究于2021年8月和2021年10月在长江口外海域采集沉积物样品及原位底层海水，通过实验室模拟培养法计算了该海域沉积物-水界面DIC的交换通量，并研究了沉积物间隙水-上覆水的DIC浓度差、温度、盐度和pH对DIC交换通量的影响.结果表明，夏季和秋季研究海域沉积物-水界面DIC交换通量平均值分别为(432.45±190.78)μmol·m^-2·h^-1和(223.05±110.39)μmol·m^-2·h^-1.夏季交换通量高于秋季，DIC扩散方向均由沉积物向上覆水释放，表明沉积物表现为DIC的“源”.此外，交换通量会随着DIC浓度差或温度升高而升高，随着盐度或pH升高而降低.     

福建省山美水库入库河道沉积物磷释放风险

通过沉积物磷赋存形态,沉积物-水界面磷吸附平衡浓度(EPC0)值与上覆水体可溶性活性磷(SRP)的大小关系,沉积物磷吸附指数(PSI)、磷吸附饱和度(DPS)、以及其衍生出的磷释放风险指数(ERI)探讨了福建省山美水库入库河道沉积物磷的潜在释放风险.结果表明,入库河道沉积物总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、非磷灰石磷(NAIP)及磷灰石磷(AP)的平均含量分别为837.12、665.94、167.19、497.63 mg·kg-1以及166.21 mg·kg-1,各形态磷占TP的比例分别为79.6%、20.0%、59.4%以及19.8%,其沉积物TP含量高于东昌湖,低于百花湖、海河及滇池.入库河道沉积物磷的主要赋存形态为NAIP,为沉积物较易释放且可被生物利用的磷;入库河道沉积物EPC0平均值为0.125 mg·L-1,显著高于上覆水体SRP(0.026 mg·L-1);入库河道沉积物PSI的平均含量为58.01(mg P/100g)·(μmol·L-1)-1,DPS的平均值为14.79%,其衍生指数(ERI)平均值为33,处于沉积物磷高释放风险的范畴.综上可见,山美水库入库河道沉积物磷存在潜在的高释放风险.     

山东某污水处理厂中环型和线型甲基硅氧烷的行为归趋

本文研究了山东某污水处理厂污水及污泥中3种环型甲基硅氧烷(D4—D6,CMS)和12种线型甲基硅氧烷(L5—L16,LMS)的行为归趋.进水中总甲基硅氧烷(∑MS)的浓度为15.7—65.7μg·L~(-1)(平均值:39.2μg·L~(-1)),其中∑LMS占比为98. 2%.进水中∑MS浓度夏季最高(65. 7μg·L~(-1)),其次分别是秋季(41.7μg·L~(-1))、冬季(33.7μg·L~(-1))和春季(15.7μg·L~(-1)).出水中∑MS浓度为6.24—14.3μg·L~(-1)(平均值:10.6μg·L~(-1)),平均去除率为73.0%.污泥中∑MS的浓度为14.1—48.4μg·g~(-1)(平均值:20.3μg·g~(-1)),D4—D6的泥水分配系数(lg Kd)为3.84—4.44,L6—L16的lg Kd为2.24—4.30.此外,通过计算甲基硅氧烷的危险商数(hazard quotients,HQ)评估了其对水生生物的危害,发现污水处理厂出水中目标化合物的潜在危害较低.     

基于物种敏感度分布及相平衡理论的汾河流域磺胺类抗生素生态风险阈值研究

磺胺素类抗生素(SAs)广泛应用于医疗、畜禽养殖等领域。但过量的SAs通过多种方式最终进入流域水体和沉积物中,对流域生态系统带来潜在的风险。预测无效应浓度(PNEC)可以作为评估污染物潜在生态风险的阈值,因此确定水体和沉积物中SAs的PNEC是风险评估的关键。本研究以黄河支流——汾河流域为研究区,通过采集水体和沉积物的样品,发现水体中SAs的磺胺甲恶唑(SMX)含量最高,均值为73.6 ng·L^-1,而磺胺醋酰(SAAM)检出率最高,高达100%。沉积物中仅检出了2种SAs类抗生素,为磺胺醋酰(SAAM)和磺胺喹恶啉(SQX),但检出频率却高达100%。基于物种敏感度分布(SSD)得到水体中SAs的生态风险阈值为3.40～440μg·L^-1。在此基础上,基于水-沉积物密度、体积比等参数,采用相平衡理论(EqP)进一步得到了沉积物中SAs的生态风险阈值为0.065～75.5 mg·kg^-1。基于确定的生态风险阈值,对汾河流域SAs现状进行风险评估,结果表明仅水体中的甲氧苄啶(TMP)的风险商(RQ)均值为0.014,存在一...     

多溴联苯醚的生物富集效应研究进展

研究污染物的生物富集效应对于预测污染物在生物体内的含量、建立环境标准以及评估污染物的生态风险具有重要的意义.论文结合近年来国内外有关多溴联苯醚(PBDEs)的生物富集及其沿食物链(网)生物放大效应的研究文献,对PBDEs的生物富集效应进行了综述.文献计算的生物富集因子(BAFs)、生物-沉积物/土壤生物富集因子(BSAFs)和生物放大因子(BMFs)表明,生物对大多数PBDEs具有生物富集作用,且生物对PBDEs的富集能力与其生物进化等级及其营养级有关.文献计算的营养级放大因子(TMFs)表明,大多数PBDE单体可以在食物网上产生生物放大效应,但只有较少单体具有统计上的显著性.生物的生理生化参数、化合物本身的特性以及环境条件等因素影响了PBDEs在生物体内及食物链(网)上的富集与放大.     

珠江广州河段及其邻近河流表层沉积物中烷基酚的污染状况

为确定珠江广州河段及其邻近河流水体沉积物中烷基酚的时空分布状况,对该河段表层沉积物采样并应用气相色谱-质谱单离子扫描模式进行了烷基酚(APs)含量分析。结果表明壬基酚(NP)和辛基酚(OP)在样品中均有检出,其含量(以干质量计)范围分别在36.04～24694.10ng·g-1之间(中值为3717.52ng·g-1)和0.36～498.54ng·g-1之间(中值为21.10ng·g-1);珠江广州河段整体含量明显高于其邻近支流各采样点。所研究的表层沉积物样品中烷基酚含量普遍高于世界上其它都市和工业中心附近地区的污染水平,其中壬基酚含量均低于对摇蚊属昆虫(Chironomus riparius)的10d半致死浓度(LC50),但两个含量最高值均已与壬基酚对小虾(shrimp)的亚急性毒性最低效应浓度(LOEC)相接近,且大部分样品中的辛基酚含量都超过了对淡水螺(Potamopyrgus antipodarum)的8周最低效应浓度值(LOEC)标准。因此,烷基酚对该区生物造成的生态风险是一个必须加以认真对待的问题。     

Characterization of the dissolved organic matter in sewage effluent of sequence batch reactor: the impact of carbon source

Dissolved organic matter (DOM) transformation in sequence batch reactor (SBR) fed with carbon sources of different biodegradability was investigated. During the biologic degradation process, the low molecular weight (MW) fraction (< 1 kDa) gradually decreased, while the refractory compounds with higher aromaticity were aggregated. Size exclusion chromatography (SEC) and fluorescence of excitation emission matrices (EEM) demonstrated that more biopolymers (polysaccharides or proteins) and humic-like substances were presented in the extracellular polymeric substance (EPS) extracted from the SBR fed with sodium acetate or glucose, while the EPS from SBR fed with slowly biodegradable dissolved organic carbon (DOC) substratestarch had relatively less biopolymers. Comparing the EfOM in sewage effluent of three SBRs, the effluent from SBR fed with starch is more aromatic. Organic carbon with MW>1 kDa as well as the hydrophobic fraction in DOM gradually increased with the carbon sources changing from sodium acetate to glucose and starch. The DOC fractionation and the EEM all demonstrated that EfOM from the effluent of the SBR fed with starch contained more fulvic acid-like substances comparing with the SBR fed with sodium acetate and glucose.     

Evaluate HAA removal in biologically active carbon filters using the ICR database

The effects of biologically active carbon (BAC) filtration on haloacetic acid (HAA) levels in plant effluents and distribution systems were investigated using the United States Environmental Protection Agency’s Information Collection Rule (ICR) database. The results showed that average HAA5 concentrations in all locations were 20.4 μg·L^-1 and 29.6 μg·L^-1 in ICR plants with granular activated carbon (GAC) and ICR plants without GAC process, respectively. For plants without GAC, the highest HAA levels were observed in the quarters of April to June and July to September. However, for plants with GAC, the highest HAA levels were observed in the quarters of April to June and January to March. This HAA level profile inversely correlated well with water temperature, or biologic activity. For GAC plants, simulated distribution samples matched well with distribution system equivalent samples for Cl₃AA and THMs. For plants with and without GAC, simulated distribution samples overestimated readily biodegradable HAAs in distribution systems. The study indicated that through HAA biodegradation, GAC process plays an important role in lowering HAA levels in finished drinking water.     

Studies On the Effect of Hexachlorocyclohexane On the Growth and Silk Qualities of Silkworm, Bombyx Mori L

Toxicity of an organochloride insecticide, hexachlorocyclohexane (HCH) on the alterations in the growth and silk qualities of silkworm, Bombyx mori L were investigated. HCH yielded higher growth constants (K), indicating impairment of growth of silkworms and silk gland. the decrement in fibroin content is significant. HCH treatment also resulted in considerable reduction in the cocoon, pupal and shell weights, survival and emergence of pupae and number of eggs laid and deterioration in quality and quantity of silk thread.     

六溴环十二烷(HBCD)对H4细胞和SK-N-AS细胞脱碘酶2和3表达的影响

六溴环十二烷(hexabromocyclododecane,HBCD)与多溴联苯醚(polybrominated diethyl ethers,PBDEs)复合污染体系,对人类健康尤其神经系统所造成的潜在危害及其机制一直是笔者课题组的研究方向。HBCD是广泛使用的溴化阻燃剂,与PBDEs一样,会通过干扰内分泌系统、影响甲状腺激素分泌及损伤神经系统,对生物体产生发育神经毒性。作为系列研究之一,本研究以H4人脑神经胶质瘤细胞和SK-N-AS人神经母细胞瘤细胞为体外生物模型,通过观察HBCD对H4细胞Ⅱ型脱碘酶(Dio2)和SK-N-AS细胞Ⅲ型脱碘酶(Dio3)表达的调控,初步探讨了HBCD对神经系统局部甲状腺激素水平的潜在影响。H4细胞和SK-N-AS细胞分别暴露于0、1、3和9μmol·L-1HBCD 24 h后,采用MTT法检测细胞活力,Western Blot和RT-PCR法分别分析Dio2和Dio3蛋白和基因的表达,酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测H4细胞脑源性神经细胞营养因子(BDNF)的分泌。结果表明,HBCD以剂量依赖方式降低H4细胞和SK-N-AS细胞生存率,引起H4细胞Dio2蛋白和基因表达下调,而致SK-N-AS细胞Dio3蛋白和基因表达上调。此外,HBCD还降低H4细胞BDNF的分泌。这表明,HBCD很可能通过影响神经和胶质细胞脱碘酶的表达,影响脑局部甲状腺激素水平,从而引起神经系统损伤及发育神经毒性。     

长江重庆段溶解性有机物的荧光特性分析

利用三维荧光光谱(EEMs),并结合平行因子分析(PARAFAC)及主成分分析(PCA),研究了长江重庆段溶解有机物(DOM)的荧光组分特征及其污染来源,并探讨了荧光强度同溶解性有机碳(DOC)及溶解氧(DO)的相关性.结果表明,PARAFAC模型识别出长江重庆段DOM由2类6个荧光组分组成,即类腐殖质荧光组分C1(350/422 nm)、C4(245,305/395 nm)、C5(260,340/420 nm)、C6(260/480 nm)及类蛋白荧光组分C2(275/300 nm)、C3(227,278/329 nm).在DOM来源组成中,陆源的类腐殖质含量占62.56%,类蛋白物质含量占31.31%.类腐殖质组分的荧光强度同DOC的含量存在明显的线性正相关(r=0.73),类蛋白组分的荧光强度同DO的含量呈明显的线性负相关(r=0.80).EEMs-PARAFAC不仅可以表征长江重庆段DOM的光谱特征,示踪长江重庆段的有机污染程度,还可以为三峡库区水体保护提供依据.     

Sorption of tetracycline to sediments and soils: assessing the roles of pH,the presence of cadmium and properties of sediments and soils

Batch sorption experiments were conducted to evaluate the sorption behavior of tetracycline (TC, H₃L) on sediments and soils in the presence and absence of cadmium (Cd), as affected by pH and properties of sediments and soils. The results indicated stronger nonlinearity and higher capacity of TC sorption on sediments than on soils. Sorption of TC also strongly depended on environmental factors and sediment/soil properties. Lower pH facilitated TC sorption through a cation exchange mechanism, which also took place at pH values above 5.5, where TC existed as a zwitterion (H₂L⁰) or anions (HL^- and L^2-). When pH was above 7, however, ligand-promoted dissolution of TC might occur due to TC weakening the Al-O bond of aluminum oxide and the Fe-O bond of iron oxide. Natural organic matter (NOM) plays a more important role in TC sorption than cation exchange capacity (CEC) and clay contents. The presence of Cd (II) increased TC sorption on both sediments and soils, which resulted from the decrease of equilibrium solution pH caused by Cd²⁺ exchange with H⁺ ions of sediment/soil surfaces. The increase of TC sorption was also related to the formation of TC-Cd complexes, where Cd²⁺ acted as a bridge between the sediment/soil and TC.     

Chemical Approach to Study the Environmental Implications of Humic Acid and Gamma-Hch Interaction

Pesticide-humic interactions are known to have environmental significance in modifying the toxicity and mobility of agricultural chemicals. to test this, interaction between gamma-hexachlorocyclohexane (gamma-HCH) released from the sand coated with gamma-HCH and humic acid was investigated using thin layer chromatography and spectral studies such as UV (ultraviolet), IR (infrared), mass and FAB (fast atom bombardment) mass spectrometry. These studies revealed the evidence of loose interchelation between gamma-HCH and humic acid. the significance of the results in relation to detoxification of gamma-HCH in aquatic ecosystems are discussed.     

系统评价EM菌液在生活污水处理中的应用效果

采用在生活污水中投加有效微生物群的方法,系统评价了ＥＭ对污水中三类常见污染物去除率的影响。结果表明（１）好氧条件下,ＥＭ显著提高污水ＣＯＤｃｒ去除的适宜加入量为５／１００００－１／１０００,增幅达达１０％;厌氧条件下,ＥＭ对污水ＣＯＤｃｒ的去除没有促进作用。（２）ＥＭ在好氧条件下能显著或极显著提高污水ＮＨ４＾＋－Ｎ的硝化程度,当ＥＭ加量为５／１０００时效效果最好,增幅达３７．６２％,厌氧条件下,当