代谢组学技术在环境毒理学研究中的应用

代谢组学作为系统生物学的一部分,通过考察机体受刺激后体液或组织中内源性代谢物的动态变化规律,并结合生物信息统计方法,可系统全面地揭示内因和外因作用于机体的毒性效应和机制。代谢组学技术具有快速、灵敏度高、选择性强的特点,逐渐在低剂量环境污染物长期暴露的毒性效应评估方面发挥出优势。本文综述了代谢组学技术的主要研究手段,在毒理学研究中的发展历程和优点,以及在环境毒理学研究中的应用及前景展望。重点讨论了代谢组学技术在重金属和持久性有机污染物(POPs)毒性评估以及环境胁迫耐受性评价中的应用。     

不同分子量富里酸对藻毒素紫外光降解的影响

蓝藻在生长繁殖过程中会向水体中释放具有生物毒性的微囊藻毒素(MC-LR),对人体健康存在潜在威胁.富里酸(FA)是水体中广泛存在的水环境介质,其不同分子量组分对MC-LR光降解的影响机理尚未明确.通过紫外光照实验,探究不同分子量FA及相关条件因素对紫外光降解MC-LR效果的影响.结果表明:MC-LR的降解率随着pH值的...     

悬铃木果毛基α-FeOOH光催化还原去除水中Cr(Ⅵ)的性能和机理

选用经氢氧化钠和纤维素酶预处理的悬铃木果毛(ae-PAF)作为载体,通过一步水热法得到悬铃木果毛基α-FeOOH复合材料(α-FeOOH@ae-PAF),利用SEM、FT-IR和XRD对样品进行表征,详细考察了样品对Cr(Ⅵ)的光催化还原去除性能.实验结果表明,预处理实现了悬铃木果毛表面蜡质及纤维素组分的去除,水热法得到的α-FeOOH@ae-PAF较好地保持了悬铃木果毛的中空管状结构,复合材料表面粗糙;在50 mL浓度为20 mg·L^-1且pH=2的Cr(Ⅵ)水溶液中加入10 mg负载量为20%的α-FeOOH@ae-PAF复合材料,40℃下紫外光催化70 min可使Cr(Ⅵ)的去除率达到99.47%.机理分析证实,α-FeOOH@ae-PAF复合材料对Cr(Ⅵ)的高效光催化还原去除是基于α-FeOOH@ae-PAF复合材料对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)吸附性能的差异,由α-FeOOH光催化还原Cr(Ⅵ)所生成的Cr(Ⅲ)能够优势地吸附在复合材料中,实现了Cr(Ⅵ)的光催化还原与Cr(Ⅲ)的吸附转移之间的协同,从而有效提高了体系对水中Cr(Ⅵ)的去除能力.     

飞灰哌嗪类螯合剂固化/稳定化体中重金属释放机理

生活垃圾焚烧飞灰中重金属对环境产生较大危害,而对其的固化/稳定化成为飞灰处理处置中的首要问题。用普通硅酸盐水泥处理垃圾焚烧飞灰较为普遍,为降低能耗提高产品效益,研究了新型大分子有机螯合剂哌嗪-N,N’-双二硫代羧酸钠（TS300）协同不同用量的水泥（30%、40%）固化飞灰中重金属的能力。探究了TS300对目标重金属Zn、Cd、Cr、Pb、Ni的浸出浓度、化学形态和微观结构的影响。结果表明：TS300协同水泥可有效固定飞灰中的重金属,降低浸出浓度60%以上;重金属Cr、Cd、Pb、Ni经固化后的化学形态整体向更稳定的方向移动;随着TS300和水泥添加量的增大,固化块晶体组成更稳定、抗酸强度上升且孔隙致密度增加,其中水泥添加量40%、TS300添加量8%的固化块重金属浸出浓度最低,固化效果最佳。综上,探究TS300协同水泥固化/稳定化重金属的效果和机理,有利于探究不同飞灰处理处置方式的优劣,分析水泥协同药剂固化稳定化飞灰重金属的效果,降低填埋场渗滤液的环境风险,为后续飞灰重金属螯合剂的研发提供新思路。     

水泥标号对飞灰中重金属固化机理影响

一般可通过水泥固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属,但不同标号水泥的固化效果与经济效益不同。研究了3种标号(325、425、525)的普通硅酸盐水泥在不同用量(30%、40%)下对飞灰中重金属的固化作用。结果表明,飞灰中5种特征重金属Cr、Zn、Cd、Pb、Ni中仅有Pb和Ni的浸出质量浓度超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》,水泥添加量为30%时,3种标号325、425、525的固化块中Pb的浸出质量浓度分别为46.266、61.122、67.423μg·L^-1,相较于40%添加量为80.315、31.791、25.392μg·L^-1,其浸出结果差异较小,Ni的浸出结果与Pb类似。分析重金属化学形态发现,随着水泥标号的上升,Pb和Ni的残渣态百分比呈上升趋势。对比固化块的XRD结果、电镜图像、孔隙结构和累计孔隙度发现,随着水泥标号上升固化块结构更密实,飞灰中的重金属固化效果更好,但3种标号的水泥对飞灰的固化效果差异较小。因此,掺加30%的325水泥即可较好地固化垃圾焚烧飞灰。本研究结果可为控制填埋场中飞灰固化块的浸出浓度提供参考。     

TiO2光催化氧化脱除模拟烟气中的NOx

采用P25纳米TiO2为催化剂,对NOx浓度360 mg/m3的模拟烟气进行了光催化氧化实验研究,以期为此种方法在电厂烟气脱硝方面的应用提供依据.经SEM、XRD等表征手段,探讨了催化剂晶型尺寸对光催化的作用.实验考察了光催化反应过程规律以及负载量、光照度、NO初始浓度、O2含量、相对湿度和停留时间对光催化氧化效率的影响.结果表明,光催化反应是瞬态到稳态的过程,其催化效率与上述影响因子有密切关系.实验最优条件下NOx的脱除率为46％,但只需适当提高氧化效能,便能达到理想的效果.     

天然降雨条件下典型小流域氮流失特征

为研究福州市第二水源地--山仔水库天然降雨条件下非点源污染物中氮流失特征,选取涵盖山仔水库库区主要土地利用类型的典型小流域为研究对象,对4次降雨径流的全过程进行了氮浓度测定,对降雨过程中的径流量及氮浓度随径流量的变化进行了监测研究.结果表明,总氮、硝态氮与铵态氮的浓度通常比径流量先达到峰值;土地利用类型对氮流失有明显影响,一般为水田>旱地>松竹林;氮流失以硝态氮为主(占总氮的比例在0.415 9～0.540 0);径流量与不同土地利用类型(松竹林、水田、旱地)的氮负荷之间存在着多项式关系,R2分别为0.960 7、0.975 5、0.983 4.     

山东省典型金矿区土壤重金属空间特征分析与环境风险评估

以山东省典型金矿区——焦家式金矿带为研究区,系统采集了77个表层土壤样品并对Cu、Pb、Zn和Cr的含量进行了测定;采用空间统计分析方法对重金属的空间变异结构、分布规律及潜在污染风险进行了研究.Cu、Pb、Zn和Cr的平均含量分别为19.41、27.32、49.81和39.27 mg·kg-1.半方差函数拟合表明Cu和Pb属于中等空间自相关,空间分布呈岛状;而Zn和Cr为结构性空间变异,受自然因素的控制,空间分布呈带状和岛状.热点分析与指示克里金插值结果表明,金城镇、辛庄镇与蚕庄镇的交界地带重金属环境风险较高,南部则为安全区,其中Pb的超标概率最大且中高风险区分布范围广泛.研究结果可为研究区土壤重金属污染评价和调控提供参考和依据.     

铜绿假单胞菌降解菲的产物鉴定及代谢过程

研究了1株能快速降解疏水性化合物的铜绿假单胞菌NY3对菲的降解机理。GC-MS分析表明,该菌代谢菲的各个阶段,能够被检测到的主要酸性产物有1-羟基-2-萘甲酸、α-萘酚、邻羟基苯基羰基乙酸、水杨酸、苯甲酸等。铜绿假单胞菌NY3经过一系列氧化代谢将菲转化为1-羟基-2-萘甲酸,进一步反应生成α-萘酚。由菲到1-羟基-2-萘甲酸,未检测到其他产物,说明该阶段产物被继续代谢的速度快,产物含量低不易积累。1-羟基-2-萘甲酸为体系中积累的唯一的主要代谢产物。尽管继续代谢速度慢,但它可以按照α-萘酚、邻羟基苯基羰基乙酸、水杨酸、苯甲酸途径被继续转化。NY3降解菲的代谢产物中未检测到二羟基萘、苯二酚等多羟基化合物,但羟基和羧基处于邻位的化合物,如1-羟基-2-萘甲酸和水杨酸有非常明显积累的趋势,α-萘酚和苯甲酸积累速度次之。     

Fisher法在土壤污染综合评价优化布点中的应用

根据Fisher最优分割的理论,研究其应用于土壤环境监测优化布点的可行性。以福建省闽江河口湿地土壤重金属污染综合评价为实例,用Fisher法计算不同分类方式下的最小误差函数,确定最优的分割方法,确定优化布点方案。结果表明,原布设的8个监测点用Fisher法优化为3个典型点位,可客观反映闽江河口湿地土壤重金属污染的综合评价结果。