Endocrine disruption of water and sediment extracts in a non-radioactive dot blot/RNAse protection-assay using isolated hepatocytes of rainbow trout

Goal, Scope and Background In order to evaluate the estrogenic activity of sediments and XAD water extracts of selected sites of the catchment area of the River Neckar, a river system in Southern Germany, an integrative assessment approach was used to assess the ecological hazard potential of endocrine-disrupting compounds in sediment and water. Methods The approach is based on estrogen receptor-mediated vitellogenin synthesis induced in isolated hepatocytes of rainbow trout and quantified in a non-radioactive dot blot/RNAse protection-assay in parallel to comprehensive chemical analyses of estrogenic substances. Results and Discussion Numerous investigated extracts revealed an estrogen activity comparable to that of the positive control (1 nM 17?-estradiol corresponding to 270 ng/L in the test medium). Based on a concentration factor of 30 in the extracts and a recovery of XAD resins of approximately 80 %, 17?-estradiol equivalent concentrations between 20 and 26.7 ng/L could be calculated downstream of a sewage treatment plant (< 0.1 ng/L for a reference site). A comparison of the bioassay-derived Bio-TEQs (toxicity equivalents) and the Chem-TEQs revealed a high correlation with a Pearson coefficient of 0.85, indicating that the same ranking of the samples could be obtained with respect to the endocrine disrupting potential with both chemical and bioanalytical analysis. However, the TEQ concentrations computed from chemical analyses were significantly lower than the bioassay-derived TEQ concentrations. In fact, in none of the samples, more than 14 % of the vitellogenin-inducing potency could be attributed to the substances (steroids, alkylphenols, bisphenol A, diethylstilbestrol) analyzed. A comparison of the endocrine disrupting potential of sediments extracted by the solvents acetone and methanol revealed lower biological effects for acetone-extracted samples. Possible reasons may be a masking of endocrine effects in acetone extracts by cytotoxicity, a low extraction efficiency of the solvent acetone, or anti-estrogen potencies of some extracted sediment compounds. Using a mass balance approach, the contribution of the compounds analyzed chemically (Chem-TEQs) to the total endocrine activity (Bio-TEQs) was calculated. Based on the very low detection limits, particularly of the steroids with their high TEF factors, results revealed that a calculation of the Chem-TEQs is associated with considerable scale inaccuracy: Whereas only 7-15 % of the biological effectiveness (Bio-TEQs) could be explained by endocrine substances identified above the detection limits, the assumption of concentrations slightly below the given detection limits would result in a significant over estimation (137-197 %) of the Bio-TEQs. Even the interassay variation of the dot blot assay with different fish donors for primary hepatocyte (factor 2 - 2.5) is relatively low, when compared to the large range of the Chem-TEQ concentrations (factor 20) obtained when applying different modes of calculation. Conclusions and Outlook Overall, only a minor portion of the endocrine activity detected by bioassays could be linked to compounds identified by chemical analysis. In vitro assays for assessment of endocrine activities are useful as sensitive integrating methods that provide quantitative estimates of the total activity of particular receptor-mediated responses. Although discrepancies may also result from different bioanalytical approaches, it is overall likely that bioanalytical and not chemical analytical approaches give the correct estimate of endocrine disrupting potencies in environmental samples. As a conclusion, assessment of endocrine disruption based on chemical analysis alone does not appear sufficient and further research into the spectrum of substances with potential endocrine activity as well as into additive or even synergistic effects in complex environmental samples is urgently needed.     

常规水处理厂中小隐孢子虫卵囊的去除效果

介绍了小隐孢子虫卵囊的特点及其对人体的危害，分析了pH、混凝剂种类与投加量、电导率和天然有机物含量等对小隐孢子虫卵囊的Zeta电位的影响，总结了混凝－沉淀－过滤和直接过滤对小隐孢子虫卵囊的去除效果，探讨了水温、水质、混凝剂种类与投加量、滤料层组成和滤速等对去除效果的影响。     

HCA强化混凝预处理生活污水的效能及机理

通过单因素及正交试验,以聚二甲基二烯丙基氯化铵（HCA）为混凝剂对模拟农村生活污水进行强化混凝预处理,考察了影响HCA混凝去除SS、TP及有机物的主要因素及其主次顺序,并以Zeta电位及分形维数对HCA的混凝机理进行了分析.结果表明,影响HCA处理效果的因素顺序为初始pH值值 > HCA投加量 > 絮凝搅拌时间 > 混合搅拌速度梯度 > 混合搅拌时间 > 絮凝搅拌速度梯度,在优化条件下HCA混凝对SS、TP及COD去除率最高分别达94.1%、74.9%及61.1%;当HCA投加量为15mg/L时,Zeta电位与絮体分形维数分别为-2.03mv及1.0149.试验表明HCA对生活污水具有较好的处理效果,强化混凝去除污染物的机理主要是电性中和作用.     

合肥市典型交通干道大气苯系物的特征分析

为研究合肥市交通干道大气苯系物污染状况,采用自主研制的差分吸收光谱(DOAS)系统,于2016年3月期间对合肥市交通主干道大气苯系物(苯、甲苯、间二甲苯和邻二甲苯)以及常规污染物NO_2、SO_2等进行了连续观测.观测结果显示,观测期间苯、甲苯、间二甲苯和邻二甲苯的平均浓度分别为:21.7、63.6、33.9和98.7μg·m~(-3).与国内外其它城市比较显示,合肥市交通干道大气苯和甲苯的污染处于中等水平,二甲苯的污染较为严重.结合观测期的间风速风向、T/B特征比值以及与CO等污染物的相关性,对上述苯系物来源进行了分析,结果显示观测期间T/B值为0.8~4.5,苯、甲苯与CO的相关性系数R分别为0.55和0.34.表明机动车尾气排放是观测区域苯和甲苯的主要排放源之一,同时也受到周边工业园区排放的影响,二甲苯的主要排放源为观测地点北偏东方向的涂料行业工业园区.苯和甲苯的夜间高浓度峰值分析结果表明,夜间的高浓度苯和甲苯可能主要来源于观测地点周边工业园区的排放.观测区域苯系物的臭氧生成潜势(OFP)表现为邻二甲苯间二甲苯甲苯苯,其中二甲苯的OFP占总OFP的85%,表明周边工业园区的排放对该地区臭氧生成的贡献较大.     

典型异味源的感官特性及特征污染物筛选

为研究不同异味源的感官特性以及不同行业特征污染物的排放差异,以卷烟厂、烘培坊、烤漆厂为研究对象,采用愉悦度9级度量法,测定源样品不同稀释倍数（5~6个浓度梯度）下的愉悦度等级,绘制3种典型异味源愉悦度-臭气浓度指数特征曲线,并进行回归分析,同时筛选出3个典型异味源的特征污染物（烤漆厂的特征污染物为乙酸乙酯、对二乙苯、乙苯、间二甲苯、乙酸丁酯,卷烟厂为乙醇、萘、2-丁酮、柠檬烯、丙烷,烘培坊为乙醇、柠檬烯、α-蒎烯、甲苯、丙酮）,并建立了异味评价干扰潜力的数学模型.结果表明:3种典型异味源的愉悦度与臭气浓度指数之间的关系均符合二次多项式模型,卷烟厂和烤漆厂异味源的愉悦度均为负值,并且厌恶程度随臭气浓度的增大而增强;而烘焙坊异味源的愉悦度为正值.当愉悦度等级为-2时,卷烟厂和烤漆厂对应的臭气浓度分别为30和26.干扰潜力的强弱是由臭气浓度和愉悦度2个因素直接决定的,烤漆厂的干扰潜力为-14.48,卷烟厂为-14.17,烘培坊为11.77.研究显示,愉悦度与臭气浓度指数间量化关系模型以及异味源干扰潜力评估模型的建立,可为异味源的分类分级以及异味源环境影响标准的制订提供科学依据.      

象山近海表层沉积物重金属分布特征和生态风险评价

浙江省象山东部的开阔海域接纳沉积了长江和浙北沿岸经济发达地区包括重金属污染物在内的入海物质.为全面了解象山近海沉积物重金属污染状况,基于2017年夏季54个采样点表层沉积物测试资料,分析其中Cr、Cu、Zn、Pb、Hg、As、Cd等7种重金属元素的分布特征、影响因素和主要来源,并应用地质累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属元素进行污染状况和生态风险评价.结果表明:研究区Cr、Cu、Zn、Pb、Hg、As、Cd平均质量分数分别为89.860、36.890、108.740、32.150、0.041、6.090和0.134 μg/g,研究区中部和韭山西北侧海域表层沉积物中的重金属含量较高,近岸区域和东南部外海区域含量较低.Cr、Cu、Zn、Pb、Cd受控于粒度和有机质分布,均以陆源输入为主;Hg、As以其他物质来源为主.主成分分析法将全部因子概括为3个主成分.地累积指数评价结果表明,象山近海表层沉积物中Cu和Cd属轻度污染;研究区中部大片区域具有中等潜在生态风险,主要生态风险因子为Hg和Cd.研究显示,象山近海仍以陆源输入型重金属污染物为主,同时受到海洋水动力、理化条件以及人类用海活动的影响.      

中国国家公园建设潜在区域识别研究

国家公园是保护具有国家代表性资源的自然生态区域,建设国家公园体制是中国国土生态安全保障和生态文明体制改革的重要内容。论文基于国际经验、国家公园功能和政策内涵,依据国家公园主导定位和生态系统服务理念,构建了包含6个关键指标的综合评价模型,包括生态系统完整性、生态重要性、原真性、生物多样性、自然景观价值与人文遗产价值,分别进行单一要素层评价和多指标空间叠加分析,再结合中国生态地理区划、生态功能区划和省级行政区管理等因素进行比对和范围遴选提取,初步确定了中国国家公园建设的潜在区域。结果表明,生态系统完整性、生态重要性、生物多样性、原真性的高值集聚区域具有趋同性,生态系统完整性较好的区域,承担着重要的生态功能,生物多样性也较高,原真性保存较好。中国三大阶梯与自然地理区域的叠加分布特征明显,东西部潜在区域的面积差异较大,西部地区的空间连续性较强,潜在区域的跨界性较为明显。初步遴选出55处未来可以重点考虑建设的陆地型国家公园潜在区域。研究可为中国国家公园建设合理布局提供方法参考和理论借鉴。     

石家庄大气污染物输送通道及污染源区研究

为探索石家庄的区域输送规律,确定主要污染源区,利用HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrater Trajectory)后向轨迹模式和NCEP的GDAS全球气象要素数据,对2013—2016年从不同高度上抵达石家庄地区的逐日72 h气流后向轨迹进行聚类分析,并结合石家庄逐小时颗粒物污染物浓度数据,分析石家庄PM2.5的潜在源贡献因子(WPSCF)和浓度权重轨迹(WCWT).结果表明,(1)石家庄PM2.5浓度具有明显单峰谷日变化,秋冬季与春夏季峰谷值出现时间不同;(2)近地层大气污染输送路径以近距离,移速慢的轨迹为主,轨迹较短的路径所占比例在40%以上.除夏季外,近距离输送路径均存在螺旋转向,在后向48~36 h内轨迹端点到达河北省内,转为东向和南向输送.(3)大气污染输送通道的垂直分布特征表明,输送轨迹中低于500 m高度的轨迹点占28.7%,高于1000 m低于3000 m高度的轨迹点占36.1%,高于3000 m高度的轨迹点占25.3%.低层多以近距离输送为主,高度越高,近距离输送轨迹的频率越低.500 m高度输送通道仍以近距离输送为主,并存在螺旋转向,1500 m高度以上多远距离输送.(4)石家庄PM2.5的主要污染源区范围较小.途径河北中南部、河南北部、山东西部和山西中北部地区的轨迹对石家庄PM2.5的污染贡献最大.     

中国水土资源本底匹配状况研究

论文以中国水资源二级区为基本单元,利用单位面积水资源量法和基尼系数法,以二级区水资源总量和潜在可开垦耕地面积为数据基础,评价中国水土资源本底匹配状况,为中国水土资源优化配置提供科学依据。首先根据适宜农作物耕种的高程、坡度和土壤类型条件,得到中国潜在可开垦耕地分布;然后,计算单位潜在可开垦耕地面积水资源量,评价中国水土资源本底匹配分布状况;最后,绘制水土资源洛伦兹曲线,计算基尼系数,对中国水土资源本底匹配总体状况进行评价。研究结果表明： 1）中国北部区域潜在可开垦耕地较多,西南部和南部沿海区域分布较少,未来具有较大耕地开发潜力的区域主要分布在北方; 2）中国本底水资源和潜在可开垦耕地资源空间分布存在严重错位; 3）较之已有研究成果中依据水资源量和耕地面积计算的基尼系数0.566,论文以本底水资源和潜在耕地为基础数据计算的基尼系数0.712要大很多,表征中国本底水土资源不匹配程度要严重得多,中国80%的水资源服务不到23%的潜在可开垦耕地。     

生物质锅炉羰基化合物排放特征分析

为了探讨生物质锅炉羰基化合物的排放特征,采用气袋采样-PFPH衍生-GC/MS分析的方法测量了6台生物质锅炉排放烟气中的21种羰基化合物.结果表明,这些生物质锅炉的烟气中羰基化合物排放特征存在明显差异,总体而言,己醛和丙醛浓度在测定的21种目标化合物中比重最高,分别占总量的29%~47%和19%~31%,其次为甲醛和丙酮,乙醛和壬醛.通过羰基化合物排放量与消耗的燃料质量比值估算了排放因子,6台锅炉羰基化合物排放因子介于3.06~18.29mg/kg之间,平均为9.45±6.05mg/kg.采用最大增量反应活性法（MIR）评价了羰基化合物的化学反应活性及臭氧生成潜势（OFP）,平均总的臭氧生成潜势（以O₃计）为5.97gO₃/gVOCs;己醛、丙醛、甲醛对OFP的贡献尤为明显,丙酮虽然占有较高的质量浓度,但对OFP的贡献较低.