纳米金属颗粒在土壤-植物系统中的迁移转化及生物效应研究进展

纳米金属颗粒的安全性是我国纳米产业发展亟需解决的重要课题,认识纳米金属颗粒在土壤-植物系统中的迁移转化和生物效应是其安全性研究的重要内容. 本文系统阐述了纳米金属颗粒在土壤中的迁移转化、在植物中的运输过程和机制以及在植物中的生物转化及其对植物的生物学效应,并在此基础上提出未来研究展望. 结果表明:①复杂的土壤环境(pH、离子强度、离子价态、温度、溶解性有机质)能够影响纳米金属颗粒在土壤中的迁移及其形态转化(吸附/解吸、分散/沉降、解离和氧化/还原);②纳米金属颗粒首先吸附在植物的根部,再通过质外体或共质体途经向植物内部转移,由木质部和韧皮部组成的维管系统进行转运;③根际分泌物以及植物体内的蛋白质与有机酸等对纳米金属颗粒在植物中的生物转化起到重要作用;④纳米金属颗粒可以通过引起氧化应激或抑制营养元素吸收对植物产生毒性效应. 为此,提出未来研究展望:建议重点关注纳米金属颗粒在土壤中形态转变过程的耦合效应,以及各赋存形态在植物体内的运输途径、生物转化过程机制及其对植物生物效应的贡献等.      

水源地周边土壤重金属分布特征及潜在风险-以深圳市为例

以深圳市水源地周边三种不同类型土壤(赤红壤､红壤､水稻田土)为研究对象,选择具有较高环境含量且毒性较强的Zn､Pb､As为目标,探究其在三种土壤剖面淋溶层､淀积层和母质层(A、B和C层)中的分布特征及赋存形态,同时分析重金属含量､赋存形态与土壤理化性质的相关性,并利用潜在生态危害指数法和潜在迁移指数法从重金属全量和赋存形态两个角度对土壤重金属的生态风险水平进行评估.结果表明:土壤重金属Zn､Pb､As在三类土壤各层中含量较高,但均低于当地土壤环境质量背景值,重金属含量受当地土壤成岩母质影响较大.形态分析表明三种重金属在三类土壤中均以残渣态为主,但红壤中可还原态Pb含量较高,在低pH时易转化为弱酸可溶态,而后释放并迁移.相关性分析表明Zn､Pb的全量与有机质含量呈极显著正相关,可还原态Zn与pH呈显著正相关,Pb和As的弱酸可溶态与可还原态显著正相关,黏粒和粉粒含量对Pb和As的形态分布造成不同程度的影响.三种重金属潜在生态危害级别均为轻微,对水源地安全潜在生态风险影响较小;重金属迁移能力大小在不同土类中依次为红壤土>赤红壤>水稻田土,元素本身迁移能力强弱依次为Zn>As>Pb;赤红壤和水稻田土A层Zn迁移能力最强,B层As最强,C层Zn､Pb､As均较弱;红壤中A层迁移能力Zn最强,B层Zn､Pb､As均较强,C层Zn､Pb､As均较弱.     

解磷微生物强化堆肥磷组分转化研究进展

好氧堆肥是有机废弃物资源化的有效途径之一,但堆肥产品的供磷肥力较化肥相差甚远,使得有机废弃物堆肥产品在市场上存在竞争短板,因此,调控堆肥磷素资源有效性和磷组分转化具有重要意义。针对堆肥过程中可促进难溶性磷活化的解磷微生物,利用微生物强化和微生境调控手段,提高磷转化相关功能微生物在堆肥中的相对丰度和活性,能够显著改善堆肥过程磷组分形态,提升有效磷含量,但该过程易受到物料来源、堆肥过程工艺条件、微生物种间关系等多重因素影响。因此,综述了堆肥磷素转化规律及堆肥解磷微生物动态特征,阐述了外源接种解磷菌剂和堆肥添加生物炭等内源调控堆肥微环境的解磷微生物强化方法,讨论了堆肥内源、外源解磷微生物调控的关键限制因子(温度、C/N、含水率等),以期为探索堆肥磷素定向转化调控技术、开发富磷堆肥产品提供理论依据。     

双碳背景下有机固废资源化处理处置技术发展思考

有机固废资源化是我国减污降碳和无废城市建设的重要任务,是绿色低碳循环发展的重要抓手。综述了我国不同来源有机固废的产量与处理现状,梳理了我国无废城市、减污降碳等有机固废相关政策文件。基于有机固废易腐败、高含水的特性,以及污染和资源双重属性,提出了以无害化为目标、以资源化为手段的基本理念。总结分析了有机固废作为多介质、多组分交互的复杂体系,在生物转化、热化学转化、固液分离、产物资源利用方面的研究进展和技术难点,并提出了有机固废未来重点突破方向,旨在为我国有机固废资源化处理处置的技术研究提供参考。     

长株潭典型污染区稻田剖面土壤重金属的累积及形态特征

为探究长株潭地区不同污染源影响下稻田土壤中重金属的分布特征,对该区有机肥施用区、沼液灌溉区、铅锌矿污染区以及工业污染区剖面土壤中重金属的总量和形态进行分析,采用单项污染指数和综合污染指数进行风险评价,并利用已知污染源区的土壤重金属形态特征对未知污染源区的土壤进行污染源解析. 结果表明:①研究区表层(0~10 cm)土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、Cr和Ni的平均含量分别为0.8、54.5、43.6、158.6、106.2和23.3 mg/kg. 相对于长株潭地区土壤背景值,表层土壤中Cd、Pb和Zn均有累积,且Cd平均含量超过《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中农用地土壤污染风险筛选值;随着土壤深度增加,Cd、Pb、Zn和Cr在次表层(10~20 cm)土壤也有累积,其平均含量分别比当地背景值高出6.9%、19.8%、101.4%和67.0%;在深层(80~100 cm)土壤中,Zn和Cr的平均含量仍分别比当地背景值高出30.4%和48.4%. ② Cd、Pb的单项污染指数高值集中在表层土壤,部分采样点呈轻微或轻度累积,少数采样点呈中度累积;Zn以轻微累积和中度累积为主,极少数采样点为重度累积,个别采样点存在污染风险;综合污染指数显示,研究区内表层土壤为重度或中度累积. ③有机肥施用区TOC含量与可氧化态Cu、Zn含量呈显著或极显著相关;沼液灌溉区TOC含量则与可氧化态Cu、Zn含量均呈极显著相关;铅锌矿污染区可交换态Pb含量与可交换态Cd、Zn含量均呈极显著相关;而工业污染区则只有可交换态Pb含量与可交换态Cd含量呈极显著相关. 研究显示,污染源的不同造成长株潭地区稻田土壤中不同重金属的累积程度及其主要赋存形态间的相关性存在明显差异,因此,可以借助土壤中重金属的累积程度、主要赋存形态及其相关性对土壤中重金属的主要来源进行初步识别,为源头防治污染土壤提供理论依据.      

废弃物填埋场土壤污染分析及重金属离子化学形态健康风险评估

为了减少固体废弃物填埋场对居民和环境的影响,以江苏省某固体废弃物填埋场为研究对象开展健康风险评估。采集研究区域土壤样品,分析As、Ni、Cd、Zn、Pb、Hg等重金属含量,分别应用克里金插值、化学质量平衡形态模拟、健康风险评估模型方法,对目标重金属浓度空间分布、重金属形态种类及区域健康风险水平进行研究。结果表明:该地区主要受固体废弃物填埋及农田过量施肥污染。其中,Cd和Zn含量均超过土壤背景值,汞含量接近背景值。模拟获得Cd金属形态15种,Zn金属形态21种,对金属形态浓度进行健康风险评估,得出CdCO₃、Cd2+具有致癌风险,总贡献率分别为38.4%和31.9%;Zn₂S₃2-具有非致癌风险,总贡献率为91.66%。Cd2+的致癌风险值在10-6~10-4,其致癌风险水平不可忽视。因此,研究区域重金属形态对人体的毒性应引起人们的重视。     

赣南桃江河表层沉积物钨赋存特征及风险分析

选择赣南桃江河表层沉积物为研究对象,采用改进的BCR提取法分析桃江上、中、下游及支流表层沉积物中钨的含量及赋存形态,并利用富集系数法（EF）和风险指数编码法（RAC）对桃江河表层沉积物中钨的富集程度与环境风险进行评价.结果表明,桃江河表层沉积物钨的总量范围为1.21~39.73mg/kg,均值为18.21mg/kg.研究区域58%的采样点沉积物中钨总量高于江西省土壤重金属背景值;桃江河沉积物中钨的主要赋存形态是残渣态（B4态）,沉积物中各形态钨占总钨的比例大小顺序为残渣态 > 可氧化态 > 可还原态 > 弱酸提取态,空间上有效态钨占总钨的比例大小为支流 > 下游 > 上游 > 中游,平均比例分别为22.44%、21.03%、14.45%及10.91%.相关性分析显示,pH值和阳离子交换与钨的各形态及总量呈正相关.EF法分析表明桃江河上游与支流沉积物中钨富集严重;RAC法分析结果显示采样点沉积物中钨含量呈低、中、高生态风险占比分别为33.33%、46.67%、17.78%.上述结果表明,桃江河表层沉积物钨富集程度及环境风险较严重,应引起重视并开展深入研究.     

污水处理厂中抗生素去除规律研究进展

人类大量使用的抗生素会随着人畜排泄物进入污水处理厂。然而,目前的污水处理厂主要以去除常规污染物为目的,难以有效去除抗生素,使得这些抗生素进入环境对人类健康产生严重危害。因此明确污水处理厂中抗生素的迁移转化规律及其影响因素对于保护环境以及人类健康具有重要作用。文章总结了国内外相关研究成果,对污水处理厂中几类主要抗生素的进出水浓度、迁移转化过程及其影响因素进行了综述。结果表明,常见抗生素在污水处理厂进水浓度由高到低为:四环素类磺胺类β-内酰胺类喹诺酮类大环内酯类;出水浓度由高到低为:四环素类磺胺类大环内酯类β-内酰胺类喹诺酮类。抗生素在污水处理厂中的去除过程主要有污泥吸附、生物降解、光解和水解。污水处理厂污泥龄、水力停留时间、温度、pH值、溶解氧浓度、金属离子、微生物群落及抗性基因组成和不同处理工艺对抗生素在污水处理厂中的去除均有影响。     

江汉平原冲积相黏土沉积物有机碳的赋存特征

以江汉平原冲积相地层不同深度的黏土沉积物有机碳的形态特征为研究对象,通过沉积物粒径和黏土矿物组成分析沉积环境和孔隙水化学成分对有机碳形态的影响,并利用磷脂脂肪酸(PLFA)分析微生物的种类和含量及对有机碳的分解程度的影响。结果表明:(1)黏土沉积物的总有机碳(TOC)含量范围为1.77～19.57 g/kg;重组有机碳(HFOC)含量范围为1.60～17.79 g/kg;轻组有机碳(LFOC)含量范围为0.03～3.06 g/kg;黏土层孔隙水中的溶解性有机碳(DOC)含量范围为12.42～97.71μg/L。相对深层的沉积物有机碳以HFOC为主,HFOC对深层碳库的积累起着重要作用;(2)LFOC是孔隙水中DOC的来源之一;(3)微生物对LFOC的利用效率较高,微生物更偏向利用小分子有机酸和氨基酸(LFOC的组成成分)作为碳源,与LFOC呈显著负相关;(4)TOC和HFOC与黏粒组分呈正相关关系,它们与粉粒和细砂粒无相关性,黏粒是沉积物固定有机碳的重要组分;(5)蒙脱石与有机碳含量的相关性良好,存在较强的吸附作用。     

生物滞留系统中典型POPs的去除及归趋研究

生物滞留系统是一种有效的海绵城市的建设,可以有效地截留和去除城市雨水径流污染过程中的持久性有机污染物(POPs)。同时,POPs的积累也会对生物滞留系统中的生物产生毒性和抑制作用,甚至形成污染源向外扩散,从而影响其使用寿命,引起周边土壤以及地表水和地下水的污染问题。该研究分析了典型POPs在城市地表径流中的来源和特征以及在生物滞留系统中典型POPs的去除效果、影响因素、分布状况及其去除机理。指出生物滞留设施中POPs的积累、迁移、转化及修复是今后的主要研究方向。