新兴污染物的分类及其检测技术研究进展

随着城市化进程的加快、人们的生活方式以及现代工业化水平的提高,环境污染已成为日渐严重的问题,对人类健康和生态环境构成了极大的威胁。近几年已经对各种污染物进行了研究,但新兴污染物主要是由微污染物、内分泌干扰物、杀虫剂、药物、激素和毒素以及工业相关的合成染料引起的和含有染料的有害污染物,大多数新兴污染物没有制定指导方针,即使浓度很低,它们也可能对人类和水生生物产生有害影响。因此,为了提高修复生态环境的有效性,迫切需要开发用于检测、量化和提高效率的污染物检测新技术。该文概述了新兴污染物类别和检测技术,根据新兴污染物的种类选择检测技术,讨论了测试技术存在问题,并提出发展性建议和前瞻性观点。     

基于传输路径的秦皇岛海域微塑料分布特征调查

微塑料作为新兴污染物被广泛关注,但其在入海传输路径所涉及的环境介质中的分布特征仍有待进一步研究。为给微塑料入海传输研究提供更多可行的基础数据,本研究于2019年、2020年不同水期对秦皇岛海域4种环境介质(入海河口水体、岸滩底泥、表层海水和近岸底泥)进行采样,分析微塑料的种类、粒径、形状和颜色等指标,并基于以上结果分析入海传输路径上不同环境介质中微塑料的分布特征。结果表明,秦皇岛海域微塑料污染在4种环境介质中广泛存在,总体呈中等水平,入海河口水体、岸滩底泥、表层海水和近岸底泥微塑料平均丰度分别为(721.42±530.13) n/m³、(450.00±326.60) n/kg、(0.42±0.28) n/m³和(613.24±410.04) n/kg。不同水期的调查结果对比表明,降雨会显著降低入海河口水体、岸滩底泥和近岸底泥中的微塑料含量;空间上的分析表明,人类活动极易影响微塑料的分布。在各类环境介质中,粒径<0.5 mm的小粒径微塑料占比最大;纤维状微塑料更易赋存在水体中,碎片状和颗粒状微塑料更易传输到沉积物中;而微塑料的颜色在传输过...     

不同粒径聚苯乙烯微塑料对黄粉虫的生物毒性研究北大核心CSCD

废弃塑料在自然条件下会通过物理化学和生物分解等作用被分解为尺寸更小的微塑料(MPs),因MPs在环境中的广泛分布及潜在的生态健康风险,其在近期受到了广泛关注。有研究报道,黄粉虫(Tenebrio molitor)能够摄食聚苯乙烯(PS)泡沫塑料,并对PS的降解能力和降解率较高,但关于不同粒径聚苯乙烯微塑料对黄粉虫生物毒性的研究较少。采用黄粉虫为受试生物,通过向黄粉虫喂食不同比例的聚苯乙烯微塑料与麸皮的组合以及不同粒径PS小球,测定试验周期内黄粉虫生物学指标及生物组织内抗氧化酶水平等参数,探究并分析不同粒径与不同摄食比例的微塑料对黄粉虫生命体征和组织水平生物毒性的影响作用。结果表明：(1)粒径会影响黄粉虫对PS的摄食,进而影响其生物利用度;(2)25%的高密度苯乙烯(HDPS)与麸皮掺杂饲养会抑制黄粉虫的生长发育;(3)有麸皮饲养的条件下,黄粉虫摄食PS对其自身生理毒性的影响较小,但还是会对其存在一定的细胞损伤。本研究结果可为后续利用黄粉虫降解废弃塑料与微塑料污染研究提供依据。     

哈尔滨城市积雪中微塑料赋存特征及生态风险评估

现有研究已表明微塑料在积雪中广泛存在,而积雪融化后产生的融雪径流汇入地表水体,所携带的微塑料对生态环境会产生一系列潜在生态风险.城市积雪与人类活动关系更为紧密,为评估城市积雪中微塑料的生态风险,本文以我国东北城市哈尔滨市为研究区,对哈尔滨市6种不同下垫面30个采样点的表层积雪进行采集,通过立体显微镜以及傅里叶红外光谱仪分析,证实了积雪中存在较高含量的微塑料.对积雪中微塑料的赋存特征(丰度、分布特点、尺寸、颜色、形状、组成成分)的分析结果表明,哈尔滨市积雪中微塑料平均丰度为850 N·L^-1,且不同下垫面丰度分布差异大,与其他介质中微塑料丰度相比整体处于偏高状态.尺寸主要以10～100μm的小尺寸微塑料为主,建设用地微塑料尺寸稍大,以100～500μm的居多.大部分下垫面颜色以透明为主,但建设用地处彩色微塑料偏多.积雪中纤维状微塑料为明显优势类型,但农田处碎片状微塑料占比较大.各个下垫面主要的微塑料聚合物类型为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET(36%)、聚乙烯PE(25%)、聚丙烯PP(16%)、聚酰胺PA(13%)、聚苯乙烯PS(10%),PET与PE为优势类型.生态风...     

基于双电极传感器的腐蚀电流检测系统抗扰技术

目的 针对金属电化学腐蚀中腐蚀电流检测,设计一种高精度I-V转换的微电流检测电路,突破宽范围微弱电流高精度检测技术。方法 通过分析电路的稳定性,针对100 pA~10 mA的微弱腐蚀电流采集,采用法安级偏置运放实现I-V转换,设计基于ADG708电子开关的8档自动调节电路,并通过24位ADC实现高精度模数转换。针对微弱电流采集中信号易受噪声的影响,设计自适应滤波器用于信号滤波处理。结果 通过MATLAB仿真自适应滤波器的有效性,结果表明,在采集i(k)=2sin(2πk)电流时,误差从0.29 mA(1σ)降低到0.003 9 mA(1σ)。通过电流源校准测试系统精度,在100 pA时误差最大,为4.7%;在10 mA时误差最小,为0.049%。当电流值低于100 nA时,测量误差可以控制在5%以内;100 nA以上时,测量误差可以控制在1%以内。结论 在微弱电流采样中引入自适应滤波器后,系统的采样精度显著提高,突破了宽范围的腐蚀电流采集技术,实现了微弱电流检测。可以将腐蚀电流应用在金属腐蚀速率的评价中。     

鄱阳湖湿地候鸟栖息地微塑料污染特征

微塑料(粒径5 mm的塑料)污染问题日益严重.以鄱阳湖湿地候鸟栖息地之一的白沙湖为研究区,采集了湖岸边、湖中心和候鸟活动区域的湖水、底泥和候鸟粪便,利用浮选分离法对其中的微塑料进行分离,分析其微塑料污染特征.结果表明:(1)研究区不同采样点水体和底泥中微塑料丰度有较大差异,表现为湖中心湖岸边候鸟活动区域,水体和底泥中微塑料平均丰度分别为263.28个·m~(-3)和215.9个·kg~(-1),候鸟粪便中微塑料平均丰度为4.93个·g~(-1).研究区存在颗粒、薄膜、碎片和纤维这4种不同形貌的微塑料.(2)水体中微塑料以颗粒类最多,颜色主要为红色,微塑料粒径丰度表现为1 mm1～2 mm2～3 mm3～5 mm,且基本呈随粒径增大丰度减小的趋势.(3)底泥中微塑料以纤维类为主,颜色主要为紫色,湖岸边和鸟类栖息地微塑料粒径以1 mm为主,湖中心以1～2 mm为主.(4)候鸟粪便内微塑料以颗粒类为主,颜色主要为红色,粒径以1 mm为主.(5)水体、底泥和候鸟粪便中微塑料类型分布无一致性,水体和候鸟粪便颜色和粒径分布保持一致.可见,鄱阳湖鸟类栖息地已经受到了微塑料的污染,鸟类也无可避免地接触到了微塑料,警示人们微塑料将会是候鸟的新兴威胁.     

青岛4个海水浴场微塑料的分布特征

微塑料(microplastics,MPs)作为有毒有害物质的载体,会随洋流作用传播、被生物摄入并影响其生长代谢,已经成为全球性的环境问题.为揭示青岛近岸MPs分布规律和影响因素,利用表层现场采样、密度悬浮法分离、光学显微镜和荧光显微镜结合观察的方法,研究了青岛近岸4个典型海水浴场海水和沉积物中MPs丰度分布,分析了各海水浴场MPs的粒径范围、形状和化学成分.结果表明,4个浴场海水中MPs含量范围为5.05×10~3～1.25×10~4个·m~(-3);沉积物中MPs含量范围为1.91×10~3～4.35×10~3个·m~(-2),海水中MPs含量高的站位相应沉积物中含量也高.4种粒径范围MPs在海水及沉积物中皆表现为粒径大小与其含量成负相关,例如,海水中MPs含量最高的为0.05～0.1 mm(4.10×10~3个·m~(-3)),最低为1～5 mm(2.05×10~3个·m~(-3)).纤维状MPs在海水中和沉积物中均占比最高,分别为48.73%和37.51%,其次为颗粒和碎片型.用ATR-FTIR从海水中检测出8种塑料类型,含量由高到低为:PETPPPSPEPVC≈SBPA≈PMA;沉积物中检测出6种MPs,同海水相比,没有PMA和PA,含量较高的4种MPs类型与海水相同.沉积物中的MPs在粒径、形状及成分上与海水具有相似性,说明青岛近岸海水浴场的海水及沉积物可能有相同的污染源:包装行业、服装纺织业、旅游业.研究结果为揭示沿海旅游型城市海水浴场MPs的分布及来源、开展海岸带MPs污染研究与监督工作提供了基础数据.     

纳米金增强SPR铅离子检测器构建

为满足采用简便方法检测痕量铅离子（Pb²⁺）的需求,构建了新型的超灵敏、高特异性表面等离子体共振（SPR）生物传感器,用于水中Pb²⁺检测.以硫醇化GR-5脱氧核酶（DNAzyme）为Pb²⁺特异性识别探针,并自组装到芯片金膜表面,底物官能化的纳米金（S-AuNPs）用于信号增强,并与DNAzyme杂交形成传感薄膜.AuNPs不仅增加了质量变化,其局部表面等离子体共振（LSPR）与芯片表面传播SPR的耦合作用也可产生信号放大的效果.在Pb²⁺离子存在下,DNAzyme催化底物裂解,导致AuNPs的去除并引起SPR信号显著变化.通过X射线光电子能谱和扫描电镜对芯片表面的表征分析验证了传感薄膜构建过程和检测原理.Pb²⁺检测实验结果表明,1 μmol/L DNAzyme修饰的传感器检测效果最好,检测限为80pmol/L,并在100nmol/L范围内与Pb²⁺浓度的对数呈线性关系（R²=0.992）.该传感器对10倍浓度的其他金属离子无明显响应,说明其具有良好的Pb²⁺特异性;检测自来水和地下水中Pb²⁺的结果与ICP-MS方法有良好的一致性.研究建立的Pb²⁺检测方法具有高灵敏度和特异性,且操作简便,具有现场检测的应用前景.     

腐殖酸与钙离子共存下ZVI界面沉积过程

为精准分析环境介质在零价铁（ZVI）界面沉积过程和沉积层特性,采用喷涂方法制备ZVI负载芯片,应用耗散式石英晶体微天平（QCMD）研究了腐殖酸（HA）与钙离子（Ca（Ⅱ））在ZVI界面沉积吸附过程的差异,并探讨了Ca（Ⅱ）浓度与HA/Ca（Ⅱ）投加顺序对沉积过程的影响机理.结果表明,在反应体系中先通入HA相较先通入Ca（Ⅱ）,ZVI表面形成的沉积层质量更高、沉积层结构更稳定;HA沉积后可促进Ca（Ⅱ）沉积,然而Ca（Ⅱ）先沉积后HA沉积量较少,很大程度上与吸附层外层结构组成差异相关.此外,发现随着Ca（Ⅱ）浓度从10mg/L升高至200mg/L,Ca（Ⅱ）沉积速率加快,界面沉积量增多.QCMD耗散变化研究发现,当Ca（Ⅱ）浓度从10mg/L提高至100mg/L,沉积层耗散变化值（ΔD）逐渐下降,沉积层转变为刚性结构;Ca（Ⅱ）浓度继续加大到200mg/L,ΔD升高趋势,沉积层构象呈现疏松态.应用QCMD可实时监测ZVI钝化层形成的动态变化过程,提供了ZVI界面吸附层变化特征等关键信息.     

17α-乙炔基雌二醇在微塑料上的吸附和解吸行为

以内分泌干扰物17α-乙炔基雌二醇（EE2）作为目标污染物,系统研究了5种微塑料聚酰胺（PA）、聚乙烯（PE）、聚氨酯（TPU）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）对EE2的吸附动力学、吸附等温线及解吸作用.微塑料对EE2的吸附动力学和吸附等温线的结果表明,5种微塑料对EE2的吸附能力为PA>TPU>PE>PVC>PS;5种微塑料中TPU和PA具有最大的吸附能力和吸附容量,主要归因于氢键产生的化学吸附;而PE、PS、PVC主要是依靠范德华力的相互作用.因PA和TPU对EE2的吸附能力更强,两者的解吸量均高于其他3种物质.采用解吸率来反映不同微塑料的解吸性能,发现EE2在PS中的解吸率最高,PA和TPU上解吸率相对较低.采用单因素重复测量方差分析统计学方法对EE2在5种微塑料上的解吸特性进行分析,EE2在PS与其他4种微塑料之间表现为显著性差异,其余微塑料两两之间无显著性差异;尽管肠胃液中解吸率高于去离子水,但两者并无显著性差异.