食品烹调处理过程中砷的浓度、形态和生物可给性研究进展

食品作为人体砷暴露的主要途径,其砷的含量和形态备受关注。由于食品原料通常要经过烹饪加工后才会被人食用,因此,食品的烹调处理过程及方式对砷的形态及生物有效性的影响在砷的健康风险评价研究中,需要作为重要因素进行研究。通过综述不同食品烹调处理前后砷浓度、形态和生物可给性变化的相关研究,分析了砷变化的特征,探讨了相关机理,并得出如下结论:烹调处理能使食品中砷的浓度发生升高或降低;高温烹调能使食品中砷形态发生变化,目前研究结果确定的变化主要是砷甜菜碱的分解,烹调中食品砷形态变化的机理尚不明确。不同烹调方式下,食品中砷的生物可给性差异较大,砷的形态变化可能是其生物可给性差异的主要原因。烹调特别是高温烹调下食品砷浓度升高及形态变化导致的健康风险值得进一步关注。     

锰生物氧化的研究进展及在水处理中的应用

自然界中锰氧化物的形成主要是通过微生物作用,而锰的微生物氧化机制较为复杂,除了多铜氧化酶、过氧化物酶外,最近发现微生物生成的超氧化物可能也参与了锰的氧化.微生物生成的生物锰氧化物具有较高的吸附氧化活性,其微观结构和活性会随时间快速变化.比如,锰的生物氧化初级产物具有强的诱导Mn(Ⅱ)氧化的活性,而次级产物则几乎没有.锰的生物氧化过程复杂而又广泛进行着,尤其在含锰水体的处理单元中发挥着重要的净水作用,为了深刻理解生物锰氧化物,对锰氧化细菌和真菌、锰生物氧化机理、生物锰氧化物的吸附氧化特征及潜在的工程应用等当前研究热点问题进行了综述.     

紫外光氧化系统处理城市污水厂的恶臭气体

采用自主研发的紫外光氧化除臭系统处理某污水处理厂曝气沉砂池产生的恶臭气体.系统考察了空塔停留时间、进口恶臭物质浓度、紫外辐射照度等因素对系统除臭效果和臭氧产生的影响,并对恶臭物质去除和臭氧产生过程分别进行了动力学分析.结果表明,在空塔停留时间1.5 s,平均紫外辐射照度1664μW.cm-2,H2S进口浓度为35 mg.m-3,NH3进口浓度为0.26 mg.m-3的条件下,H2S和NH3的去除率分别可达到为34.3%和53.8%.紫外光氧化反应器对H2S和NH3的去除速率随紫外辐射照度增大而线性增加,随进口浓度增加而增大且趋近于某极限值.反应器臭氧产生速率随进口恶臭物质浓度增加而线性减小,随紫外辐射照度增加而增大且趋近于某极限值.动力学分析和计算的结果表明,本研究建立的数学关系式可以较好地定量描述恶臭物质浓度以及紫外辐射照度对恶臭物质去除速率和臭氧产生速率的影响.     

污染土壤中菲的修复技术研究进展

菲是多环芳烃中的代表性物质,具有"三致"效应,而且菲的蒸汽压小,辛醇-水分配系数高,生物可利用性低,是一种持久性有机污染物。随着化石燃料的大量使用,受菲污染的土壤越来越多,研究菲的修复技术对污染土壤的再利用具有重要意义。结合目前国内外研究进展,综述了污染土壤中菲的修复方法,包括物理修复、化学修复和生物修复。针对各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、实例应用和优缺点,重点论述了植物修复和微生物修复方法的降解机理和应用,分析了微生物性质,包括氧、营养物、温度、土壤理化性质、共存污染物等环境因素对生物降解的影响。由于溶解性的菲有较好的迁移转化能力,因此表面活性剂的助溶作用适用于各种修复方法,选择合适的表面活性剂可以提高修复效果。在各种修复技术中,物理修复是通过物理技术实现菲的解吸与富集,无污染,但是去除率低;化学修复是使用氧化剂将菲氧化分解成无毒易降解的小分子物质或通过添加化学淋洗剂增加菲的溶解性,提高迁移转化能力,用时短,但是引入其他试剂,容易造成二次污染;植物修复是通过植物的提取、降解和固定等过程实现菲的修复,尤其是植物的根际环境为微生物的生长提供有利的条件;微生物修复以菲可作为微生物生长的碳源为基础,在分解酶的作用下实现菲的降解,但是生物修复周期长,可利用的生物少,而且可能生成毒性更高的中间代谢产物。因此,寻找合适的修复物种,采用基因技术提高生物的修复能力或多法联用、取长补短可提高修复效率。最后,在共降解理论的基础上,结合重金属和有机污染物共存时,一种物质的存在对另一种物质的降解有促进作用,提出了协同降解的概念,寻求对多种污染物有协同降解或共降解作用的修复方法是今后发展的主要方向。     

不同轮作制度下施肥对冬小麦田间杂草群落及小麦生长的影响

为探讨不同轮作制度下长期施肥对冬小麦Triticum aestivum L.田间杂草及小麦生长的影响,我们在三个长期田间肥效试验定位点,研究3种轮作制度下(冬小麦-大豆Glycine max (L.) Merr.(WS)、冬小麦-夏玉米Zea Mays L.(WM)、冬小麦-中稻Oryza sativa(WR))长期不同施肥模式对冬小麦田间杂草群落及小麦生长的影响.研究表明,在3种轮作制度下,平衡施加N、P、K肥或者NPK肥配施有机肥均可以显著降低冬小麦田杂草密度、地上生物量和田间光照透过率,促进冬小麦生长,并提高冬小麦产量和地上生物量;而且在冬小麦-大豆轮作和冬小麦-中稻轮作的冬小麦田中平衡施加N、P和K肥可以在控制杂草密度的同时保持一个较均一的杂草群落.3种轮作制度下各指标相对值比较发现,3种轮作制度改变施肥对冬小麦田间光照透过率影响程度的顺序与3种轮作制度改变冬小麦田中施肥对杂草密度和地上生物量影响程度的顺序相同;另外,在冬小麦-大豆轮作和冬小麦-中稻轮作制度下杂草密度与冬小麦田间光照透过率之间的相关系数也很高(R≥0.7906),说明施肥对冬小麦田间光照透过率的改变可能是施肥影响冬小麦田间杂草群落的主要途径之一.轮作制度改变冬小麦田中施肥对优势杂草种类数和杂草生物多样性影响的程度差别不大,这可能是因为轮作改变施肥对田间杂草的影响并没有达到引起田间杂草物种消亡的程度.结果表明,在3种轮作制度中施肥对冬小麦田间杂草群落及小麦生长的影响虽有差异,但都显示出施肥在抑制田间杂草发生、维持杂草生物多样性和提高作物产量上的作用.     

森林净生态系统生产力及其生物影响因子研究进展

在全球大气二氧化碳浓度上升的背景下,陆地生态系统碳循环及碳汇功能研究得到了广泛的关注,日益成为今后的政治和外交的重大议题之一.净生态系统生产力(net ecosystem production, NEP)是生态系统光合固定的碳与生态系统呼吸损失的碳之间的差值;或者为生态系统净的碳积累速率.NEP 的研究整合生态系统地上和地下部分,把生态系统碳循环的影响因子有机地联系了起来.当NEP为正值时,说明生态系统为碳汇,NEP为负值则表明生态系统为碳源.随着植物和土壤相互联系及其对生态系统过程研究的深入,NEP已经成为生态系统碳循环研究的核心概念之一.以森林NEP为出发点,综述了国内外的最近的 NEP 研究进展,分析了 NEP 研究的科学意义;探讨了植物群落组成/生物多样性、土壤微生物群落、大型/土壤动物和人为的管理或干扰等生物因子对NEP的影响.根据综述研究提出未来研究应在:(1)土壤生物过程、土壤食物网及其与地上部分植物/动物相互作用对NEP的影响;(2)自然林生物多样性的竞争/共存机制与生态系统碳吸存稳定性;(3)人工林固碳潜力和不同植物功能群(灌草层)对生态系统碳动态影响等方面加强,以期为全面认识生物因子对森林生态系统系统固碳现状、机制和潜力提供理论基础.     

水体沉积物质量基准研究现状

沉积物质量基准是对水质基准的补充,对水质管理具有重要意义。目前国际上沉积物质量基准计算方法有十几种。对各种方法的理论基础、数据需求、适用范围等方面进行了概述之后,综合分析了各种方法的理论基础。研究结果认为,应将建立沉积物质量基准的方法分为以生物效应数据为基础的生物效应数据库法和以相平衡分配原理为依据的相平衡分配法。而根据统计方法不同,生物效应数据库法又分为单值基准、双值基准和三轴图法。同时还对美国、加拿大、荷兰、英国、澳大利亚和新西兰的沉积物质量基准研究发展和应用概况进行了分析。结合我国实际情况认为,依赖于大量生物效应数据的生物效应数据库法,目前在我国的适用范围有限,只能用于推导少数几种污染物的基准值。相平衡分配法具有可靠的理论基础而且不需要大量的生物效应数据,具有很大的发展潜力。因此,对于目前沉积物质量基准研究处于初级阶段的我国,更适合使用相平衡分配法计算污染物沉积物质量基准。     

微囊藻毒素对青菜生长的影响及其在生物体内的累积

蓝藻藻泥好氧堆肥腐熟后还田是其打捞后资源化利用的主要途径。堆肥后仍有一定数量的微囊藻毒素(microcystin,MC)残留,大量还田是否会对作物生长和人类健康产生安全风险尚不明确。将青菜(Brassica chinensis)暴露于不同MC含量的石英砂和菜地土壤,观测植株生长状况及体内MC含量,并观测不同含量的MC在菜地土壤中的降解速率。结果发现:砂培实验结束时,青菜成株的株高和生物量随着MC暴露浓度的增加而显著降低,而植株地上部MC的含量则显著增加。在MC浓度为0.386mg·kg-1的处理中,青菜地上部MC-LR(L为亮氨酸)和MC-RR(R为精氨酸)的浓度分别达到27.45μg·kg-1(鲜质量)和1.35μg·kg-1(鲜质量)。MC-LR和MC-RR在青菜地上部的富集系数都随着砂培基质中MC浓度的增加而显著降低,且前者显著高于后者。土培青菜生长过程中吸收和累积的MC数量显著小于砂培实验。MC在菜地土壤中降解56d后,MC-LR和MC-RR的降解率均达90%以上。按普通有机肥的一般用量(2.5kg·m-2)施用充分腐熟的蓝藻堆肥成品种植青菜,食用后每人每天摄入的MC含量远低于WHO制定的饮用水中MC的指导值。研究为评估现行蓝藻堆肥工艺中残留的MC对作物生长和生物安全风险提供了科学依据。     

氯化四(4-磺酸钠苯基)卟啉铁(Ⅲ)催化过氧化氢氧化降解2,4,6-三氯苯酚的动力学研究

用紫外-可见分光光度法研究了水溶性金属卟啉Fe(TPPS)Cl催化H2O2氧化降解2,4,6-三氯苯酚(TCP)的动力学(TPPS为四(4-磺酸钠苯基)卟啉),探讨了反应体系酸度、H2O2/Fe(TPPS)Cl物质的量之比、温度对氧化降解速率的影响,提出了反应机理,建立了反应动力学数学模型.研究结果表明,TCP初始浓度为3.8×10-4 mol.L-1、Fe(TPPS)Cl浓度为4.0×10-5 mol.L-1、H2O2浓度为1.8×10-3mol.L-1、温度为25℃、pH值为6.8、反应时间为90 min时,TCP的降解率可达到99%,其表观活化能为10.96 kJ.mol-1.因此,Fe(TPPS)Cl作为模拟过氧化物酶在催化降解TCP过程中是一种有效的催化剂.     

生物炭的土壤环境效应及其机制研究

近年来,随着土壤污染的逐渐加重以及食品安全问题的频出,生物炭作为重要的土壤改良剂以及对污染土壤修复表现出的巨大潜力引起人们的广泛关注.本文首先对国内外生物炭的土壤环境效应方面的研究以及成果进行分析总结.生物炭具有疏松多孔的性质以及巨大的表面积和阳离子交换量(CEC),可以改善土壤理化性质,能强烈吸附土壤中的污染物,降低其生物有效性和迁移转化能力;生物炭的碱性对于改良酸性土壤降低土壤中污染物的生物毒性具有很大的潜力;生物炭还可以为微生物提供生长繁殖的场所,有利于微生物对污染物的降解,但同时又可以保护被吸附的有机物免受微生物的降解,对不同的微生物影响不同;生物炭可以对蚯蚓等土壤动物的生存产生影响.在此基础上,依据生物炭的基本理化性质,对其土壤环境效应机制进行了分析.最后,从当前工作中存在的不足对今后的研究重点和方向进行了展望.