鄱阳湖流域天然劣质地下水中锰富集特征及其健康风险评估

为对鄱阳湖流域的天然劣质地下水进行锰富集研究,对在该流域收集的243组地下水监测数据,应用水文地球化学方法和地理信息系统,分析了地下水中锰的分布特征及富集原理,并结合美国环境保护局(United States Environmental Protection Agency, US EPA)的非致癌健康风险评价模型进行了地下水中锰的健康风险评估。结果表明：(1)研究区地下水类型主要为HCO₃-Ca型和Cl-Ca·Mg型;(2)约有38.2%的区域地下水中锰浓度为0.1~0.4 mg·L^-1,34.7%的区域锰浓度>0.4 mg·L^-1;高浓度锰在山地丘陵和平原区域均有分布,分别受到氧化还原环境控制;(3)鄱阳湖流域范围内高锰地下水分布较为广泛,但对所有成人和绝大部分儿童均不存在非致癌风险,绝大部分区域无需进行额外管控。该研究结果可为鄱阳湖流域的水源地选取和保护提供依据。     

秸秆生物炭吸附/钝化土壤重金属的过程机理与影响因素

土壤重金属污染因其隐蔽性、滞后性及对环境和人体健康的危害性,已引起广泛关注。生物炭因具有较大的孔隙率、比表面积及丰富的表面官能团,常用来修复重金属污染土壤。秸秆作为农业废弃物,将其制备为生物炭是其资源化利用和减少环境污染的有效途径。因此,本文综述不同秸秆生物炭的原料、制备技术和改性方法等对吸附重金属的影响,探讨其对重金属的吸附机理以及修复重金属污染土壤实际应用效率与影响因素,包括：(1)秸秆种类及制备温度对生物炭特性和重金属污染土壤修复效率的影响;(2)秸秆生物炭吸附/钝化土壤重金属的过程与机理;(3)可提高生物炭修复重金属污染土壤效率的改性技术及其实际应用效率和影响因素。并结合秸秆生物炭制备和应用中存在的问题提出展望,以期为提高秸秆生物炭在重金属污染土壤修复效率,实现农业废弃物资源化回收利用,减少环境污染提供理论基础和技术参考。     

苯线磷和甲胺磷对TF-1细胞乙酰胆碱酯酶影响的差异

有机磷农药(organophosphorus pesticides, OPs)具有较强的神经毒性,主要是通过抑制胆碱能神经传导中的关键酶,乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase, AChE, EC 3.1.1.7)的活性来实现的。苯线磷和甲胺磷是广泛用于农业生产的OPs,但对它们抑制人AChE活性的机制研究十分有限。本研究应用2种不同的给药方式,包括对培养的细胞和细胞裂解液进行药物处理,明确苯线磷和甲胺磷对人血液白血病细胞系TF-1中AChE酶活性的直接作用和对AChE基因转录表达的影响,从而揭示苯线磷和甲胺磷抑制AChE酶活性的机制与两者的差别。结果表明,高浓度苯线磷(10^-3 mol·L^-1)处理后,TF-1细胞活力降低,同时诱导细胞凋亡和坏死;而所有被试浓度的甲胺磷对细胞活力均没有明显影响。此外,对于TF-1细胞裂解液中的AChE,苯线磷和甲胺磷短期处理(1 h和5 h)均可产生直接抑制作用,其中苯线磷的抑制作用略强于甲胺磷(孵育1 h,IC₅₀值分别为1.181×10^-6 mol·L^-1和2.837×10^-6 mol·L^-1)。对培养细胞的药物处理实验结果显示,苯线磷和甲胺磷(10^-6 mol·L^-1和10^-5 mol·L^-1)处理24 h后,均显著降低了TF-1细胞的AChE酶活性,苯线磷的抑制率略高于甲胺磷。而与对酶活性的抑制作用相反,苯线磷和甲胺磷对TF-1中AChE_H转录本表达有轻微的上调作用,以甲胺磷更为明显,提示存在反馈调节机制。总结上述结果,我们发现苯线磷对TF-1细胞中AChE的抑制作用总体略强于甲胺磷,而甲胺磷对AChE基因表达的反馈上调作用更明显。从而首次从对AChE酶的直接抑制作用和生物合成影响的不同角度阐述了2个OPs对AChE影响的差异,为进一步的分子机制研究提供了实验数据。     

AgNO3暴露对红车轴草光合作用的影响

从光合相关参数、显/超微结构和基因表达等方面探索了AgNO₃对红车轴草光合作用的影响。光合色素含量、光系统Ⅱ最大量子效率(F_v/F_m)、核酮糖-1,5-二磷酸核酮糖羧化酶活性和根长等指标在高浓度AgNO₃(588 μmol·L^-1)作用下分别降低了22.36%(叶绿素a)、18.6%(叶绿素b)、89.53%(F_v/F_m)、80.13%(核酮糖-1,5-二磷酸核酮糖羧化酶活性)和62.47%(根长)。然而在29 μmol·L^-1 AgNO₃暴露下,相比于对照组,叶绿素a含量、叶绿素b含量、F_v/F_m、核酮糖-1,5-二磷酸核酮糖羧化酶活性和根长分别增加了32.68%、38.37%、30.63%、79.11%和159.53%(低促高抑,即毒物兴奋效应)。另外,AgNO₃明显破坏了红车轴草的细胞结构,呈现为叶绿体的解体与细胞内容物的聚集。转录组分析鉴别到了光合相关基因的差异表达(例如SIGE、HD16和PSBQ),表明红车轴草积极调控基因表达以应对光合抑制。蛋白-蛋白相互作用(protein-protein interaction, PPI)分析表明PETC、PSBO1与PSBO2为核心光合抗逆基因,STRING分析显示,AgNO₃显著影响了乙醇酸通路、光呼吸和CO₂固定等生物过程。本研究系统探索了AgNO₃暴露对红车轴草光合作用的影响机制,可以加深AgNO₃对植物毒性作用的理解。     

常见微塑料对水中镉离子和铅离子的吸附：吸附能力和吸附机制

复合污染水环境中共存的新污染物微塑料和重金属可能发生吸附相互作用,进而改变二者的环境行为和风险。对微塑料吸附共存重金属的能力和机制研究有助于准确评估其环境风险。因此,本研究选择了3种成分结构差异较大的微塑料(5～10 μm)聚乙烯(polyethylene, PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)和聚酰胺-6 (polyamide-6, PA-6),研究其对水中Cd²⁺和Pb²⁺的吸附。吸附实验结果表明,相同条件下,3种微塑料对Pb²⁺的吸附能力均强于对Cd²⁺的;对同种金属离子的吸附能力顺序为PE>PET>PA-6。金属离子在吸附位点分布不均匀的微塑料异质表面发生的多层吸附可分为快速吸附、缓慢吸附和吸附平衡3个阶段。吸附中静电作用和配位作用是主要吸附机制,PE和PET发生了离子交换吸附,而PA-6发生了相互作用更强的化学吸附。吸附机制的差异可能导致3种微塑料对共存金属离子的生物有效性、在生物体内蓄积性等的影响不同。相关研究结果可为进一步分析吸附对二者环境行为和生态毒性的影响提供理论依据。     

大气压纳秒负脉冲放电对水中大肠杆菌的灭活

采用自行研制的喷嘴-板-筒式反应器,研究了大气压纳秒负脉冲空气放电对水中大肠杆菌（Escherichia coli, E.coli）灭菌率的影响因素及规律。实验中空气自放电喷嘴电极进入反应器,气流带动放电生成的活性粒子流到达并作用于水中大肠杆菌。研究结果表明:本实验装置可有效实现对水中大肠杆菌的灭活,灭菌率随着放电电压和脉冲重复频率的增加、放电处理时间的延长而升高;随着鼓气速率的增大先增大后减小;随着喷嘴电极直径的增加先减小后增大。当采用1.30 mm喷嘴电极,在脉冲峰值电压为-32 kV、重复频率80 Hz,鼓气速率为80 mL/min时,连续放电处理12 min,灭菌率达到91%。     

洱海北部入湖河流水质特征及其对北部湖区的影响

基于2016—2018年罗时江、弥苴河、永安江及洱海北部湖区监测数据分析,探讨洱海北部入湖河流污染变化特征及对北部湖区的影响。结果表明:1）\"北三江\"监测断面总磷、COD、氨氮浓度整体稳定在GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ—Ⅲ类标准限值内,年内污染物浓度变化表现出典型的农业面源污染特征,且受流域内产业模式等的综合影响;2）研究期间,河流首要污染物为TN,旱季次要污染物为COD,雨季为TP。雨季入湖负荷高于旱季,弥苴河污染负荷大于罗时江、永安江。\"北三江\"入湖TN和TP污染负荷分别占洱海允许负荷的50.1%和59.7%;3）入湖河流的磷元素输入是洱海北部湖区磷污染的重要来源。北部湖区污染物浓度对氮、磷入湖污染负荷相关性次月强于当月,响应存在延迟。筛选环境友好型种植模式,控制\"北三江\"氮磷入湖负荷,有利于保护洱海水环境。