四溴乙基环己烷(TBECH)立体异构体的分析方法与环境行为及毒性效应研究进展

1,2-二溴-4-（1,2-二溴乙基）-环己烷,又名TBECH（tetrabromoethylcyclohexane,四溴乙基环己烷）,是一种添加型的新型溴代阻燃剂.TBECH的立体结构复杂,具有4个异构体,每个异构体又均含有一对对映体.随着传统溴代阻燃剂的禁止生产或限制使用,TBECH作为替代品之一被广泛用于建筑业、纺织业和电子等各行业.TBECH具有长距离迁移性、生物累积性和潜在毒性,被认为是一种可能的持久性有机污染物.通过对TBECH立体异构体的分析方法、环境行为和毒性效应研究的最新进展进行综述发现,TBECH的检测通常采用气相色谱质谱联用法,但仅集中于对环境样品中TBECH非对映异构体的分离分析,对映体水平的检测将成为未来TBECH立体异构体分析的发展方向.TBECH已在大气、水体、沉积物、土壤等环境介质和生物体中被陆续检出,并对生物体产生内分泌干扰、生殖发育等毒性效应,其各立体异构体具有特异的环境行为,表现出选择性的生物累积、转化和毒性效应.鉴于目前TBECH环境行为的研究主要关注水生生态系统,而从立体异构体水平出发的研究还很欠缺,建议今后加强对陆生生态系统中TBECH污染状况、分布特征以及环境行为的研究,进一步从异构体和对映体水平深入探讨TBECH的环境过程和生物效应,全面认识环境中TBECH的迁移转化规律及最终归趋.      

六溴环十二烷(HBCDs)异构体和对映体在白洋淀土壤和植物中的选择性富集与传输

利用高效液相色谱-串联三重四级杆质谱分析了白洋淀土壤和植物中六溴环十二烷（HBCDs）异构体和对映体的选择性富集分布及传输特征.土壤和植物样品中ΣHBCD浓度分别为1.32~8.25 ng·g^-1（干重）和N.d.~2.18 ng·g^-1（干重）;在采蒲台（CPT）、圈头（QT）和范峪淀（FYD）检测到的污染物浓度较高,表明南部土壤污染较北部严重;与国内外其他区域相比,白洋淀地区HBCDs的污染水平相对较低.淀区HBCDs的富集存在显著的异构体和对映体选择性行为,γ-HBCD和α-HBCD分别是土壤和植物中的主要异构体,平均百分比贡献率分别为68.24%和44.10%;在多数土壤和植物样品中均表现出（-）-HBCD比（+）-HBCD更易于被选择性富集.ΣHBCD从土壤到植物根系的传输RCFs（根富集因子）为0.12~0.93,其中泥胡草对HBCDs的富集能力最强,荠菜最弱;植物根部到地上部的传输系数（TFs）为0.09~0.81,植物茎向传输能力为补血草 > 牛筋草 > 荠菜 > 泥胡草.HBCDs异构体在土壤-植物体系的RCFs与log K_ow,TFs与log K_ow之间均未发现显著的相关性,可能是由于植物物种的差异和复杂的真实环境的影响.本研究首次为白洋淀淀区土壤-植物体系中HBCDs的污染及其立体选择性行为提供依据,对该地区综合评估其生态安全风险和持久性有机污染物（POPs）的污染防治具有重要意义.     

多溴联苯醚及其衍生物在土壤中的分布、转化和生物效应研究进展

多溴联苯醚（polybrominated diphenyl ethers,PBDEs）作为一种良好的溴系阻燃剂被大量地添加到工业产品中,随着产品的使用、回收和废弃处理会进入各种环境介质中,是一类分布十分广泛的持久性有机污染物.PBDEs的衍生物羟基化多溴联苯醚（hydroxylated polybrominated diphenyl ethers,OH-PBDEs）和甲氧基化多溴联苯醚（methoxylated polybrominated diphenyl ethers,MeO-PBDEs）,由于具有比母体化合物更大的毒性效应和更复杂的环境行为也受到人们广泛关注.通过对PBDEs及其衍生物在土壤中的分布特征、转化规律及生物效应研究的最新进展进行综述发现,PBDEs在土壤中的分布浓度随离工业区距离增加而减小,且大多数污染地区土壤中以高溴代PBDEs为主,偏远地区土壤中则以低溴代PBDEs为主.进入土壤的PBDEs在动物、植物体内及微生物作用下均可发生脱溴代谢转化产生低溴代PBDEs,也可发生羟基化生成OH-PBDEs和甲氧基化生成MeO-PBDEs,与此同时,OH-PBDEs和MeO-PBDEs之间也会发生相互转化.PBDEs及其衍生物作为一种环境内分泌的干扰物对大部分的植物、动物都有显著的毒性效应,对植物而言能够抑制植物种子萌发、幼苗生长、损伤细胞结构以及影响植物代谢活动等;对动物而言能够影响动物的内分泌功能、妨碍动物生殖系统的发育以及对神经系统产生毒性等.目前,关于PBDEs及其衍生物在土壤生态系统中环境化学行为和生态毒性的报道十分有限,探讨土壤中PBDEs的代谢转化过程和毒性效应可为全面深刻地认识PBDEs的环境行为和潜在生态风险提供科学参考.      

4种典型溴代阻燃剂对离体条件下罗非鱼肝脏抗氧化系统影响的研究

以罗非鱼(Mossambica tilapia)为实验生物,研究了离体条件下其肝脏抗氧化系统中谷胱甘肽(GSH)含量、谷胱甘肽硫转移酶(GST)和超氧化物歧化酶(SOD)活性对4种溴代阻燃剂(Brominated flame retardants,BFRs)——四溴联苯醚(BDE-47)、十溴联苯醚(BDE-209)、六溴环十二烷(HBCD)和四溴双酚A(TBBPA)的响应.研究结果表明:离体暴露于4种BFRs 1 h后,罗非鱼肝脏上清液中GSH含量和SOD活性随暴露剂量升高均呈现先升高后回落的趋势,但总体均高于对照组水平;GST活性则被抑制.上述3种抗氧化参数中,同一参数对4种BFRs响应均呈现一致的变化趋势,其中GST和SOD活性响应更为灵敏.GST活性对BDE-47、BDE-209和HBCD的最低响应浓度均低于1 ng·L-1,且与TBBPA和BDE-209在一定浓度范围内存在较好的剂量-效应关系;SOD活性对4种BFRs暴露较为敏感,最低响应浓度均低于10 ng·L-1,并且与除BDE-209外的上述3种污染物在一定的浓度范围内具有良好的剂量-效应关系.因此,GST和SOD活性指标是值得进一步研究的溴代阻燃剂污染候选生物标志物.     

手性农药丁氟螨酯对斑马鱼胚胎的选择性发育毒性

近年来丁氟螨酯（CYF）对非靶标生物的发育毒性已成为一个值得关注的问题,但其对水生生物的对映选择性效应尚不清晰.为评估丁氟螨酯对斑马鱼胚胎的对映选择性毒性,通过96 h的暴露试验,研究了梯度浓度的丁氟螨酯消旋体及对映体对斑马鱼胚胎的急性毒性.此外,试验还研究了丁氟螨酯对斑马鱼胚胎孵化率、卵黄囊水肿、心包囊水肿和身体弯曲的影响.根据急性毒性结果可知,毒性大小为S-CYF > Rac-CYF > R-CYF,其中S-CYF的毒性是R-CYF的2.3倍.72 hpf,500 mg·L^-1的S-CYF可显著诱导胚胎产生卵黄囊水肿（YSE）、体轴弯曲（CB）等畸形效应（p<0.05）,而Rac-CYF降低了斑马鱼胚胎的孵化成功率.在本研究中发育毒性效应结果与急性毒性结果一致,均为S-CYF > Rac-CYF > R-CYF,表明丁氟螨酯对斑马鱼胚胎存在显著的对映选择性发育毒性,研究结果为丁氟螨酯的环境风险评估提供了理论依据.     

新烟碱类农药呋虫胺对映体选择性研究进展

农业生产中,呋虫胺以外消旋体的形式销售和使用,在进入生态环境后出现对映体选择性降解、吸收、代谢、排泄等.不区分对映体间差异的传统风险评估给呋虫胺的合理使用与生态安全带来了诸多隐患.研究指出S-呋虫胺既是高毒体也是高活体,其生态毒性为R-呋虫胺的13.9~145.9倍,但R-呋虫胺也表现出较高的杀虫活性,且作物中优先降解,开发高比例的R体农药有利于维持杀虫活性的同时降低对非靶生物和生态环境的负效应.本文旨在综述呋虫胺对映体选择性生物活性、生态毒性及环境行为研究进展,为其科学难题的解决提供新思路,也为其科学有效管理提供理论依据.     

六溴环十二烷对映体对玉米的生理和基因损伤研究

采用高效液相色谱法对α-六溴环十二烷(α-HBCD)对映体进行手性拆分,制备获得(+)-和(-)-对映体.以玉米为受试植物,利用水培实验方法,采用不同浓度梯度的(+)α-HBCD、(-)α-HBCD及(rac)α-HBCD溶液对发芽后的玉米幼苗进行暴露,开展α-HBCD对映体对植物生理和基因损伤作用研究.结果表明,不同α-HBCD对映体暴露后玉米根部形态发育异常,(+)α-HBCD处理的玉米根须明显稀疏;植物根部组织、地上部的生物量和长度的相对抑制率与暴露浓度线性相关,其中,(+)α-HBCD对玉米生长的抑制最强;玉米地上部叶绿素含量随α-HBCD暴露浓度的增加而显著降低,且降低量顺序为(+)α-HBCD(rac)α-HBCD(-)α-HBCD;低浓度的(+)α-HBCD显著诱导了玉米根部组织和地上部超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,高浓度时则表现为显著的抑制作用,其中,SOD对α-HBCD胁迫反应更为敏感;组蛋白H2AX的磷酸化(γ-H2AX)水平呈现出不同的变化趋势,其中,(+)α-HBCD诱导γ-H2AX焦点数量增加最为显著.综上,α-HBCD对映体对玉米生理和基因水平均产生了选择性损伤作用,(+)α-HBCD的损伤作用强于(-)和(rac)α-HBCD.本研究可为综合评价手性HBCD的环境行为和生态风险提供重要信息.     

氟虫腈对斑马鱼和小菜蛾毒性的手性选择性研究

手性农药分子的不同对映体在环境中的降解速率和对于生物的毒性可能存在很大的差异,因此拆分并使用对靶标生物毒性较高或对非靶标生物毒性较低的单一或浓缩的对映体配方可以有效地降低杀虫剂的环境风险.本文用手性柱拆分了一种广泛使用的手性农药,氟虫腈的两种对映体,研究了这两种对映体和消旋体对靶标生物小菜蛾和非靶标生物斑马鱼的急性毒性.结果表明氟虫腈对受试靶标和非靶标生物的毒性均无手性选择性,说明无法通过对氟虫腈进行手性拆分并使用单一对映体配方来降低氟虫腈的环境风险.这一结论间接支持了农业部新近出台的禁止氟虫腈用于防治农田害虫的政策.     

农用地土壤重金属锌的生态安全阈值研究

土壤生态安全阈值是合理修订农用地土壤风险管控标准的重要基础.然而,现行农用地土壤锌（Zn）的风险筛选值（GB 15618—2018）缺乏对土壤生态风险的考虑.本研究通过调研国内外Zn陆生毒性研究,收集并筛选Zn的10%效应浓度（EC10）,采用物种敏感性分布法（SSD）分别构建陆生植物/无脊椎动物的SSD模型和微生物生态过程的功能敏感分布模型（FSD）,基于风险附加法推导农用地土壤重金属Zn的生态安全阈值.结果表明,土壤pH是影响陆生植物和无脊椎动物生态毒性的重要因素,对土壤生态过程指标无显著影响.6种SSD模型（LogNormal、Log-Logistic、Log-Gumbel、Gamma、Weibull and BurrIII）均可成功拟合不同pH土壤条件下的毒性数据,基于最优SSD模型推导强酸性土壤（pH≤5.5）、酸性土壤（5.57.5）条件下农用地土壤Zn的生态安全阈值,分别为170、230、305和410 mg·kg-1.本研究可为后续我国农用地土壤风险管控标准的修订提供科学依据.     

手性多氯联苯在电子垃圾拆解地鱼类体内的分布及累积规律

电子垃圾拆解活动已造成当地鱼类多氯联苯（Polychlorinated Biphenyls,简称PCBs）污染,但手性PCBs在鱼类体内的分布特征和选择性富集则较少有报道.本研究采集了广东省清远市龙塘镇某电子垃圾拆解区附近水塘的鱼类样品,研究鱼肉样品中手性PCBs污染水平、分布规律和对映体选择性.结果表明,在电子垃圾拆解区鱼肉样品中均检测到7种手性PCBs,总PCBs（ΣPCBs）含量为386.7~602.8 ng·g^-1（湿重）,证实当地鱼类已受到手性PCBs的污染.PCB45、PCB91、PCB95、PCB132、PCB136和PCB174在鱼类样品的对映体分数（EF值）与沉积物具有显著差异,表明这些手性PCBs在鱼类体内可能具有对映体选择性富集和代谢作用.不同种类的鱼肉样品中EF值不同,说明它们对PCBs的富集能力不同.鲮鱼、鲫鱼和乌鳢对PCBs的生物/沉积物富集因子（BSAF）分别为0.31~1.71、0.30~1.86和0.50~2.64.根据乌鳢/鲮鱼和乌鳢/鲫鱼食物关系计算的生物放大因子（BMF）范围分别为1.35~4.51和2.17~5.10,表明乌鳢对手性PCBs具有生物放大作用.     

中国海洋生态毒理学研究中的毒性测试生物

自20世纪70年代末,中国海洋生态毒理学萌芽发展,基于生态毒理学的剂量-反应原理开始利用海洋生物开展污染物毒性测试,以评估污染物对于海洋生物及海洋生态系统的影响.21世纪以来,应用于毒性测试的海洋生物物种变得更为广泛且多样,常用的海洋生物包括海洋藻类、原生动物、轮虫动物、环节动物、软体动物、棘皮动物、节肢动物、头索动物和海洋鱼类等.这些受试生物已用在多种海洋污染物的毒理学研究上,为海洋污染物的生态风险评估及海水水质基准的制定提供科学基础.浅述近年来中国海洋生态毒理学研究中毒性测试生物的应用情况,特别对其中常用的6种（类）海洋模式生物,包括中肋骨条藻、扇形游仆虫、牡蛎（多种）、海胆（多种）、日本虎斑猛水蚤和海洋青鳉鱼在毒性测试上的应用展开较为具体的介绍.     

碳中和植物降污固碳及其机制研究进展

在经济发展和生态承载的双重制约下,我国实现碳中和碳达峰需要探索更多的技术手段.植物是构建陆地和海洋碳汇体系的重要载体,同时植物修复技术也是治理环境污染的一种科学手段.然而,目前的研究大多集中在植物降污（包括降低环境介质中的污染物浓度和降解污染物两个方面）或植物固碳单一方面,而没有考虑植物降污固碳的双重效益.为挖掘植物的碳中和效应,从碳中和植物入手,深入阐述碳中和植物的降污固碳效应及其进展,评估碳中和植物与其他生物（比如动物、土壤微生物）以及环境功能材料的降污固碳潜力,并对碳中和植物与动物、微生物以及环境功能材料与生态系统协同耦合降污固碳效应的机制进行探究.最后,对碳中和植物降污固碳效应的未来研究方向提出了建设性的展望.     

红树林湿地有机污染生态学的研究评述

有机污染物广泛并持久地存在于天然环境中,能够破坏生态环境,危害人体健康。红树林具有特殊的生态和环境特性,是吸收和积累多种有机污染物的理想场所。本文介绍了红树林生态系统有机污染物的分布及来源,总结了有机污染物对红树植物和动物的影响;评述了有机污染物在红树植物中的积累以及根际微生物对其的降解。最后,提出未来可能的发展方向,主要包括:（1）开展并建立红树林大量有机污染物的基础数据库;（2）研究典型有机污染物在红树林生态系统中的形态及迁移转化规律,同时探究其对红树植物和顶级捕食者的潜在毒性。（3）建立有机污染物浓度与生态效应的量化关系,利用模型评估有机污染物的直接毒性效应和间接生态效应。（4）加强红树林湿地微生物多样性调查,探究沉积物微生物对典型有机污染物的降解机理。     

一种新型环境污染物：羟基化多溴联苯醚（OH-PBDEs）

近年来羟基化多溴联苯醚（OH—PBDEs）在诸多环境介质中陆续被检出,其中一些被证明能在生物体内蓄积,另外一些被证明能产生致毒效应．作为一种新型的有机污染物,OH—PBDEs逐渐成为环境工作者研究的新热点．本文介绍了OH-PBDEs在环境中的来源及暴露水平,概述了国内外最近几年关于OH-PBDEs的环境浓度检测、生物体...     

短链氯化石蜡分析方法、环境行为与健康效应的研究进展

氯化石蜡(chlorinated paraffins, CPs)是我国目前广泛应用在工业生产中的阻燃剂和增塑剂,其中短链氯化石蜡(short chain chlorinated paraffins, SCCPs)作为新污染物,因具有持久性、高毒性、长距离迁移特性和生物蓄积性等持久性有机污染物(persistent organic pollutants, POPs)特性引起了国内外的关注,尤其是SCCPs的环境赋存对环境健康的危害亟需进一步研究. 国内对SCCPs的研究集中在分析方法与环境行为等方面,对SCCPs的环境健康效应研究较少. 本文总结了近年来SCCPs分析方法的研究进展,并对其环境健康效应进行了梳理. 结果表明,SCCPs已被证实具有潜在的毒性效应,并且随着时间的推移,SCCPs在环境介质中的暴露浓度越来越高,因此SCCPs的环境外暴露对人体健康的潜在威胁越来越大. 研究显示,我国尚未停止SCCPs的生产与使用,因此在我国“十四五”规划之际,应加快SCCPs分析方法的研究进程,利用高分辨质谱将SCCPs的分析方法规范与标准化,并且在研究SCCPs的环境行为、迁移转化机制与毒性效应的基础上,深入开展SCCPs人体暴露风险与健康效应评估的研究,建立有效的环境健康风险评价模型与机制.      

Human impact on current environmental state in Chinese lakes

Anthropogenic and natural disturbance to inland aquatic ecosystems displays a notable spatial difference, yet data to measure these differences are scarce. This study encompasses 217 lakes distributed over five lake regions of China and elucidates the environmental factors determining the spatial variability of the water quality and trophic status. A significant correlation between human modification index in surrounding terrestrial systems (HMT) and trophic status of lake ecosystems (TSI) was found, and the regression slope in each region was similar except in the Qinghai-Tibet Plateau region. It was further noted that the pattern of environmental factor network (EF network) differed among freshwater and saline lakes. The EF network was complex for freshwater lakes in less human-influenced areas, but intensive man-made influence disrupted most relationships except for those between total nitrogen, total phosphorus, chlorophyll-a, and water turbidity. As for regions including saline lakes, correlations among water salinity and organic forms of carbon and nitrogen were apparent. Our results suggest that HMT and EF network can be useful indicators of the ecological integrity of local lake ecosystems, and integrating spatial information on a large scale provides conservation planners the option for evaluating the potential risk on inland aquatic systems.     

生物活性物质改善水环境中重金属对生物的不利影响及其机制

重金属具有高毒性和不可降解等特点,对水生生物的生长、繁殖等产生危害,进而影响水生态系统的平衡.最近研究表明,自然环境中存在多种生物活性物质,或通过人工添加的方式改善重金属对生物的不利影响.这些研究对认识水环境中的自然净化、生态修复与水生态健康评估具有重要价值,但目前对生物活性物质改善作用的总结和深入机理研究还较少.因此,本文调查并总结了多种生物活性物质对水生生物重金属胁迫的改善作用,研究其可能的改善机制.对水生植物而言,生物活性物质主要通过调节植物抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环、叶黄素循环以及维持植物光合色素平衡来改善重金属毒性;对于水生动物,生物活性物质主要通过缓解氧化应激、螯合重金属离子和维持肠道健康来减轻重金属毒性.因此,本文能为预防和改善水环境中重金属对生物的不利影响提供支持,并为进一步研究重金属的自然修复技术、污染控制及水质改善等方面提供科学依据,对水产养殖中生物的日常管理、生态系统的风险评估具有重要的指导价值.     

菲的淡水沉积物环境预测无效应浓度推导

近年来PAHs(多环芳烃)因其持久性、生物蓄积性和毒性而备受关注. 菲是我国沉积物中普遍检出的一种优控PAHs,具有独特的“K”区和“湾”区结构,常作为研究PAHs环境效应的模式化合物. 以菲为研究对象,搜集、整理其对我国本土水生生物的急、慢性毒性数据,运用TGD(欧盟风险评价技术导则文件)推荐的平衡分配法,推导菲的淡水PNEC_sed(沉积物环境预测无效应浓度,以干质量计). 结果表明:共获得4门7科的17个急性毒性数据和5门7科的10个慢性毒性数据;物种敏感性分析显示,鱼类对菲较为敏感. 采用平衡分配法推导菲的淡水PNEC_sed为256.9 μg/kg,该值可为我国水体沉积物中菲的生态风险评价提供参考.比较结果显示,我国大部分淡水沉积物中实测w(菲)未超过PNEC_sed,其生态风险较小;巢湖和黄河兰州段个别采样点的w(菲)超过菲的淡水PNEC_sed,分别是菲的淡水PNEC_sed的1.02和3.23倍,高w(菲)可能会对水生生物造成危害.      

土壤微塑料污染现状、来源、环境命运及生态效应

微塑料作为一类新兴污染物广泛存在于全球环境中.目前,针对水生生态系统尤其是海洋环境的微塑料污染已得到广泛且深入的研究,但针对土壤微塑料污染近年才逐渐引起人们的关注.本文重点对土壤微塑料的污染现状、来源、环境命运及生态效应等方面的研究进展进行了综述.微塑料在不同土地利用类型的土壤中广泛存在,对土壤生态系统的健康及功能造成...