焦化场地典型多环芳烃类污染物精细化风险评估

为准确评估多环芳烃（PAHs）污染土壤对人体的健康风险,解决目前基于总量风险评估导致土壤PAHs修复目标值过严的问题,采用德国标准研究院颁布的生物可给性测试方式研究了石家庄某焦化厂土壤中苯并荧蒽（BBF）、苯并荧蒽（BKF）、苯并芘（BAP）、茚并芘（IPY）和二苯并蒽（DBA）共5种PAHs的生物可给性,并基于考虑和不考虑生物可给性计算了场地PAHs经口摄入途径下的人体健康致癌风险及修复目标值。结果表明,（1）调查研究区域BBF、BAP、IPY和DBA浓度超出《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB36600-2018）规定的第一类用地筛选值;（2）土壤中PAHs的生物可给性范围为14.71%~56.42%;（3）在考虑生物可给性后,4种超标PAHs的健康风险均有所降低,其中BBF的风险值已低于国家导则规定的人体可接受水平;（4）引入生物可给性后BAP、IPY和DBA的修复目标值（95% UCL）为2.83、34.63和1.95 mg·kg^-1,分别提高了2.6倍、3.4倍和1.5倍。对焦化场地典型污染物PAHs进行精细化健康风险评估,可以在一定程度上克服现有技术导则计算土壤PAHs修复目标值过于严格的问题。     

重金属人体生物有效性、吸收及毒性研究中的肠道细胞模型

重金属污染对人体健康产生极大威胁,因而备受关注。肠道吸收是人体重金属暴露的主要途径之一,因此,重金属的生物有效性、肠道吸收过程和毒性研究成为当前的研究热点。体外胃肠模拟法和动物模型被广泛用于重金属的相关研究,然而体外胃肠模拟法缺少人体肠道细胞成分,动物模型与人体存在着物种差异且实验成本高。鉴于此,研究者开发了能够部分模拟人体肠道上皮功能的体外肠道细胞模型。此模型作为研究生物有效性的重要工具,能模拟肠道对重金属的吸收转运过程,并能够结合分子生物学等技术、采用多学科交叉的研究方法探索重金属的肠吸收和肠毒性的分子机制。本文系统介绍了人肠上皮的结构功能、肠道上皮细胞对重金属吸收转运机制、肠道细胞模型的发展及其在重金属相关研究中的应用与优缺点,总结了肠细胞模型功能验证指标和优化方法。同时,还对肠道微流控培养系统（芯片肠道）和肠类器官等三维肠细胞模型技术的最新进展进行了介绍和展望。     

滨海滩涂土地利用变化对土壤生物可利用磷的影响

为探明滨海滩涂土地利用变化对土壤生物可利用磷（BAP）的影响,分析了滩涂由原生盐沼湿地转变为农田过程中土壤总磷（TP）、无机磷（IP）、有机磷（OP）及部分BAP （速效磷（Olsen-P）、M3提取态有效磷（M3-P）、水溶性磷（WSP）及松散结合磷（Lo-P））含量、分布的变化.结果表明,滩涂由原生盐沼湿地转变为农田后,土壤TP、IP和OP含量均显著升高（分别升高19%、12%、55%）,IP/TP显著降低,OP/TP、OP/IP显著升高,OP累积速率明显高于TP和IP.转变为农田后,滩涂土壤BAP含量和赋存比例均显著升高,Olsen-P、M3-P、WSP和Lo-P含量分别提高282%、379%、275%、192%,赋存比例则分别提高205%、267%、217%、142%,BAP提高幅度远高于TP、IP和OP;各BAP与TP、IP、有机碳（TOC）均呈显著正相关,而与盐度（EC）呈显著负相关.研究结果显示,滨海滩涂由原生盐沼湿地转变为农田的土地利用变化将极大提高土壤生物可利用磷水平,其环境影响值得关注.     

以生物炭为内核的BC@BiOBr催化剂的制备及可见光光催化性能

以热裂解处理香蒲的茎部获得比表面积为341.27 m2·g-1的生物炭作为载体,在水热条件下制备了生物炭负载的溴氧化铋（BC@BiOBr）光催化剂,并采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）、Zeta电位分析仪、紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）和荧光光谱（PL）等技术对该负载型催化剂的物理结构和性质进行了表征,结果发现BC@BiOBr和BiOBr两种催化剂表面均为BiOBr片,其中BC@BiOBr催化剂是由约1 μm片状 BiOBr组装而成,XRD测得上述两种催化剂均为BiOBr晶相,而对无定形的BC并未检测到.通过测定反应物前驱体和生物炭的表面电荷,推测带正电荷的氢氧化铋絮凝沉淀因静电引力BC@BiOBr簇状催化剂.通过紫外可见漫反射光谱、固体荧光光谱和循环伏安曲线等测试,发现构成的簇状结构既能提高BC@BiOBr对可见光的响应程度又能使其光生空穴和电子的复合几率变小.以罗丹明B（RhB）作为底物探针,测试催化剂在可见光照射90 min时的降解速率,发现与单纯BiOBr（71.4%）相比,BC@BiOBr具有更高的可见光催化活性（93.1%）,通过对氧自由基等测定实验发现这可能与BC@BiOBr体系产生了更多的氧自由基有关.     

水环境中铁-汞耦合对汞生物地球化学循环的影响研究进展

汞及其化合物是一类重要的全球污染物.水环境是汞重要的汇,也是汞发生形态转化与生物富集的重要场所.水环境中铁-汞相互作用对汞的生物地球化学循环有重要的影响.本文围绕水环境中铁-汞生物地球化学循环的耦合,讨论并总结了含铁矿物对汞的吸附、硫铁矿物对汞的硫化、溶解性铁与含铁矿物对二价汞的还原、铁对汞微生物甲基化的影响、铁参与的甲基汞降解、铁硫矿物介导二甲基汞生成以及水稻根系铁膜对汞吸收的影响,并进一步对铁-汞耦合对汞的生物地球化学循环影响的未来研究重点进行了展望.     

绿藻胞外聚合物对无机砷生物累积特征的影响

绿藻对无机污染物的净化作用受其自分泌胞外聚合物EPS影响.以EPS释放量高的蛋白核小球藻为绿藻代表,通过24 h短期As（Ⅲ）和As（V）的模拟水体暴露实验,研究绿藻对无机砷的生物累积特征及EPS影响.结果表明,在0—40 mg·L-1 As（Ⅲ）和As（V）暴露浓度范围,蛋白核小球藻细胞内的砷累积速率随暴露浓度的增加而升高,其动力学拟合结果符合Michaelis-Menten酶促反应动力学方程.EPS与无机砷存在界面相互作用影响,无机砷暴露浓度升高可促进小球藻EPS分泌,EPS与砷累积速率之间呈现正相关线性关系（R2 > 0.900）,主要影响成分是溶解态EPS.完整藻细胞与脱除胞外聚合物的活体细胞相比,As（Ⅲ）、As（V）暴露的最大吸附累积量分别增加30.6%和14.2%,而最大胞内累积量降低49.0%和31.0%.EPS与无机砷的微界面交互作用影响绿藻对砷污染的净化修复.     

基于多表面形态模型的土壤镉在小白菜中的富集效应

基于土壤理化性质和热力学化学平衡的多表面形态模型（multi-surface speciation model,MSM）近年来已成功被应用于描述多种痕量元素在土壤固/液相间的分配,但在土壤-植物系统中的应用尚不多见.本文采用室内盆栽实验,调查了我国6种代表性土壤中Cd（Ⅱ）在小白菜中的生物富集情况,首先比较了5种化学提取方法（总Cd、CaCl₂、HNO₃、Mehlich-3和BCR）测定的有效态Cd与小白菜中Cd富集量之间的相关性,其次基于MSM预测土壤中溶解态Cd（Ⅱ）浓度并与Cd在白菜中富集量进行了相关性分析,同时考察了不同模型架构下模型对相关性的影响.结果表明,MSM预测的土壤中溶解态Cd浓度与小白菜中Cd富集量之间有较好的相关性,大部分模型架构下优于化学提取法,说明MSM一定程度上反映了土壤理化性质对Cd生物有效性的影响.由于MSM在计算过程中基于热力学参数,因此具有很好的外延性,说明其在土壤-植物系统中重金属生物有效性和风险评价方面具有较大的潜力.     

化学老化后稻壳生物炭理化性质的改变及微观结构表征

为研究化学老化对生物炭理化性质与微观结构的影响,本研究采用H₂O₂、HNO₃老化不同温度（350℃和550℃）下制备的稻壳生物炭,并利用元素分析、扫描电镜、漫反射红外光谱、X射线光电子能谱等测定比较生物炭老化前后表面理化性质及微观结构的变化.结果表明,经两种氧化剂老化后两种生物炭中O元素含量及O/C原子比均增加.与老化前生物炭相比,老化后两种生物炭中羟基、羧基、酮羰基、脂肪醚、酯基等含氧官能团的含量均发生不同程度的变化.通过漫反射红外与X射线光电子能谱分析相结合,发现两种稻壳生物炭经H₂O₂、HNO₃老化后均生成了羟基、羧基等含氧官能团,从而使得生物炭极性增加.此外,经HNO₃老化后稻壳炭表面生成硝基、硝酸盐等含氮基团,N元素含量亦显著增加.但氧化剂对两种温度下制备的生物炭中炭元素含量影响存在差异：经H₂O₂、HNO₃氧化后550℃制备的生物炭（R550）中C元素含量与芳香性降低;而经H₂O₂氧化后,350℃制备的生物炭（R350）中C元素含量与芳香性均上升.     

有机化学品生物富集因子定量结构-活性关系模型

依据经济合作与发展组织(OECD)关于定量结构-活性关系(QSAR)模型构建和使用导则,将780个有机化合物,以4:1的比例随机划分为训练集(624个化合物)和验证集(156个化合物),通过多元线性回归(MLR)方法构建了一个包含12个描述符的有机化合物鱼类生物富集因子(BCF)的QSAR模型。QSAR模型的调整决定系数R_adj²=0.809,去一法交叉验证系数Q_LOO²=0.803,外部验证系数Q_EXT²=0.732,表明模型具有较好的拟合优度、稳健性和预测能力。采用欧几里德距离方法表征模型应用域,通过威廉姆斯图分析模型离群点,并对模型进行机理解释。所构建的模型,可以用于预测应用域内有机化学品的生物富集因子。     

微生物营养剂浓度对生物沥浸法处理猪场沼液的影响

猪场沼液是规模化猪场沼气工程排出的具有高悬浮固体(SS)和高污染负荷的一类高浓度有机废水。采用生物沥浸法调理实现其深度固液分离,对该废水生化处理达标排放意义重大。通过摇瓶实验,研究了猪场沼液在不同浓度营养剂下的生物沥浸处理,并将获得的沥浸泥作为接种物回流,回流比为1∶1,共连续处理6批,测定pH、过滤比阻(SRF)、泥饼重金属含量及滤水水质等指标。结果表明：当营养剂浓度≥15 g·L⁻¹,其处理效果较好且稳定;pH降至3.5以下,SRF降至5.0×10¹¹ m·kg⁻¹左右,脱水速率提高86.1%,泥饼重金属的浸出率高,其中Cu≥49.5%、Zn≥72.7%。沼液经生物沥浸处理后体积减少40%~50%,抽滤水的化学需氧量(COD)、氨氮(NH₃)含量、总磷(TP)含量和SS分别从原稀释沼液的27 669.8、1 014.8、582.1 和27 857.1 mg·L⁻¹降至423.8~499.3、671.4~704.0、0.7~1.1和0 mg·L⁻¹,去除率最高可达98.5%、33.8%、99.9%和100%,大大降低了后续生化处理的难度。采用生物沥浸法处理猪场沼液具有良好的应用前景。