液相色谱-质谱法分析黑碳的分子标志物——苯多羧酸和硝基苯多羧酸

苯多羧酸法是定量检测黑碳和溶解态黑碳的重要分子标志物法,其中苯多羧酸和硝基苯多羧酸的分离和定量是关键环节。本文建立了苯多羧酸和硝基苯多羧酸的液相色谱-质谱分析方法,利用质谱的定性能力解决了部分苯多羧酸和硝基苯多羧酸化合物在缺乏标准品情况下的定性问题。用Phenomenex Synergi Polar RP分离柱,柱温为35 ℃,流动相为0.5%(体积分数)甲酸水溶液和甲醇,流速为0.5 mL/min,梯度洗脱,以电喷雾离子源负离子全扫描和选择扫描模式进行离子阱质谱检测,同时利用串联的二极管阵列检测器采集三维紫外光谱数据。在实际样品检测中,14个含3个及以上羧基的苯多羧酸和硝基苯多羧酸化合物获得良好分离。此方法简化并加快了苯多羧酸法定量黑碳和溶解态黑碳的分析过程,可满足环境样品中黑碳和溶解态黑碳的分析,促进了苯多羧酸法应用的普及。     

天然水体中可溶性有机质的自由基光化学行为

可溶性有机质在天然水体中广泛分布,是全球碳循环的重要组成部分。大部分的可溶性有机质含有苯环、羧基、羟基和羰基等发色团,能够吸收特定波长的太阳光,产生水合电子、单线态氧、羟基自由基等活性自由基,从而影响天然水体污染物的光化学转化以及降解过程。本文综述了20世纪90年代以来可溶性有机质的自由基光化学行为以及其在水体污染物转化中的作用方面的研究进展,并探讨了今后研究中应该关注的问题。     

黑碳对大气环境的影响与控制

黑碳气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分,主要是由富含碳的物质不完全燃烧产生的,比如化石原料和生物质原料燃烧等。黑碳气溶胶具有较为特殊的物理化学性质。黑碳气溶胶具有多孔性,粒径约在0．01-1μm。在化学成分上非常接近于石墨,在温度高于400％时才可以发生氧化。黑碳气溶胶对可见光和部分红外光谱有很强的吸收能力,它在大气中的各种化学和光化学反应、非均相反应以及气粒转化过程中起着重要作用。     

应用先进光谱技术研究无机离子的环境界面化学

发生在环境界面的吸附-解吸和氧化-还原等反应对于污染物在环境介质间传输、转化以及归趋起着重要的调控作用。传统的研究方法虽然可以在实验室模拟并进而描述污染物环境界面过程,但是不能揭示界面反应机制,限制了对污染物环境界面行为的认识。近二十年来,各种谱学技术(例如X射线吸收精细结构和傅里叶红外光谱等)应用于环境界面反应的研究,推动了这一领域研究的发展,特别是在分子水平研究污染物的环境界面过程。通过现代光/波谱技术原位分析,可以实时获取界面反应的定量与结构信息,从而更准确地判断反应机制,极大促进了对污染物在多介质环境界面迁移转化规律的认识。本文将在概述环境界面化学反应的基础上,针对无机离子在环境界面的反应过程,重点介绍几种关键光/波谱技术(X射线吸收精细结构光谱、傅里叶红外光谱、拉曼光谱、核磁共振谱和穆斯堡尔谱等)在环境界面化学研究中的应用,并展望其在环境界面过程研究中的应用前景。     

环境污染物的自由溶解态浓度与生物有效性

环境污染物的自由溶解态浓度是反映污染物生物有效性的关键参数.本文从生物可及性以及生物有效性两个方面阐明了生物有效性的内涵,并在区分污染物的"可及性"和"化学活度"(或自由溶解态浓度)的基础上,讨论了生物有效性的量化方法;从基线毒性、生物富集和生物降解3个方面,详细论述了自由溶解态浓度与生物有效性的关系.还介绍了测定自由溶解态浓度的方法,展望了污染物的自由溶解态浓度与生物有效性这一研究领域的发展方向.     

基于单颗粒黑碳光度计(SP2)方法的青藏高原冰芯黑碳记录研究

青藏高原冰川蕴含了丰富的历史环境变化信息。通过青藏高原冰芯钻取及环境指标分析,可在季节至万年时间尺度上重建高分辨率环境变化历史。黑碳气溶胶来源于生物和化石燃料燃烧排放,对光具有强烈的吸收作用,是气候环境变化的敏感因子之一。准确测量冰芯中的黑碳粒子浓度,是恢复其排放历史、评估其气候环境效应的必要手段。单颗粒黑碳光度计(Single Particle Soot Photometer,SP2)是近些年发展起来的用于雪冰样品中黑碳测量的主要方法之一,能够获得准确的黑碳浓度信息。近10年来,实验室开展了大量的冰芯黑碳样品测量,本文从野外冰芯钻取、样品前处理、仪器原理及测试、黑碳数据处理等全过程对SP2在青藏高原冰芯黑碳研究中的应用与问题进行了全面系统的阐述。同时,将SP2与热光学(thermal-optical method)等测试方法进行对比,强调了SP2对冰芯黑碳样品研究的可靠性,并对未来黑碳研究的进一步发展做出了展望。     

腐殖酸的氧化还原行为及其研究进展

腐殖酸具有明显的还原能力,与环境中金属、有机物的氧化还原反应密切相关.腐殖酸的氧化还原特性是由于醌、酚等官能团的存在,尤其是醌基团在电子传递中起到了重要的作用,还原态醌基团是腐殖酸还原能力的主要来源.还原微生物通过电子传递将氧化态腐殖酸转化为还原态形式,还原态腐殖酸可以还原Cr(Ⅵ)、Hg(Ⅱ)、V(Ⅴ)等重金属和U(Ⅵ)等放射性核素以及芳香化合物等物质,腐殖酸在这个过程中充当了电子传递体,对自然界中污染物质的转化和降解起着重要的作用.本文对腐殖酸氧化还原行为的研究进展进行了综述,并分析了其环境意义及未来的研究方向.     

水环境中纳米银的生成与转化研究

纳米银因具有优良的杀菌消炎特性及物理化学性能在工业生产、生物医药及日常生活中被广泛应用.纳米银产品的生产和使用会不可避免地向环境释放纳米银,纳米银已被认为是一种新型污染物.纳米银性质较活泼,进入水环境后可能会发生多种物理化学转化,影响其环境归趋、迁移转化及生物效应.因此,研究纳米银在水环境中的赋存形态及转化过程,是科学评估纳米银的环境和生物安全性的基础和前提.本文针对近年来水环境中纳米银的生成及转化方面的研究进展进行了较为全面的总结,包括纳米银的天然化学生成和生物生成,以及纳米银在水环境中的团聚、表面微层富集、氧化溶解、氯化、硫化等物理化学转化,并探讨了后续研究的发展方向.     

冰雪中有机污染物的环境光化学行为

冰雪是一类重要且普遍的环境介质,冰雪环境光化学是一门新兴的学科,相关研究方兴未艾.冰雪中有机污染物的光化学行为被广泛关注,其转化动力学、影响因素、转化产物等研究水平持续提升,模型化合物的种类数量和复杂程度也在增加.本文通过总结冰雪环境光化学最新进展,介绍了冰雪中典型有机污染物的光化学转化动力学与反应路径,评述了溶解性物...     

废水生物处理过程中微生物胞外聚合物与污染物的分子间相互作用

生物处理是废水处理的主要技术手段,其中微生物在新陈代谢过程中会分泌一种复杂的高分子混合物——胞外聚合物(EPS),覆盖在微生物表面,它们是影响微生物表面特性的关键物质,在水体环境和废水处理系统中对污染物的迁移转化和去除起着至关重要的作用.研究结果表明,EPS能够利用其丰富的官能团吸附水体中的重金属和有机污染物,还可以通过氢键与氮、磷等营养元素发生相互作用.另外EPS具有一定的氧化还原特性,可以通过氧化还原反应改变污染物的存在形式.因此EPS在废水生物处理过程中具有重要的作用,可以影响重金属和有机污染物在废水生物处理过程中的去除和转化.发展高灵敏的分析方法,深入研究和理解EPS与不同污染物的分子间相互作用,对于阐明不同污染物在废水生物处理过程中的去除机制具有重要的指导意义.     

土壤有机氯脱氯转化的界面交互反应*

有机氯杀虫剂、除草剂等难降解有机物是重要的土壤污染物。近年来,有机氯脱氯转化的界面过程已成为土壤环境科学的研究热点。本文综述了土壤有机氯脱氯转化的界面非生物过程、界面生物过程以及界面生物－非生物交互反应过程。界面脱氯转化过程与主要土壤化学过程、土壤根际过程相互关联,该过程中,铁物种循环与铁氧化物的异化还原溶解扮演了重要角色。     

珠江三角洲典型有机污染物的环境行为及人群暴露风险

珠江三角洲是我国经济最为发达的地区之一,也是环境污染问题最为严峻的地区之一。严峻的环境污染问题毫无疑问地将影响地区经济的可持续发展与人体健康。大量的研究表明,多种传统和新型的有机污染物在珠江三角洲各类环境介质、生物体、甚至人体中广泛存在。这些污染物包括多溴联苯醚(PBDEs)、多氯联苯(PCBs)、有机氯农药(OCPs)、有机磷酸酯类阻燃剂(OPEs)等。系统研究污染物的环境行为及人体暴露风险具有重要的科学和现实意义,可以为政策制定者采取有效的污染物控制措施提供科学数据支持。有机污染物在环境界面(沉积物-水、大气-水及土壤-水)迁移是控制其地球化学行为的重要过程。本文综述了珠江三角洲典型有机污染物的宏观环境行为、微观的环境界面通量测定技术、人体暴露风险三个方面的研究历史及现状,并总结了现有研究的不足,展望了研究趋势。     

我国环境化学研究新进展

因环境问题复杂性而产生的学科交叉特性既是环境化学的特色,又是学科生长点。2010年以来,新型污染物和纳米材料的污染问题以及化学污染导致的健康影响日益引起关注,环境化学的研究范围亦随着实际问题的出现而延展,新型污染物种类持续上升。继2010年首次在氟化工厂环境中发现并报道了新型持久性有机污染物全氟碘烷的存在,2011年又基于效应分析成功甄别了一种具有神经毒性的新型溴代污染物,标志着我国在污染物研究方面已从全面跟踪国外研究到部分引领方向转化。继青藏高原环境介质污染物归趋行为研究之后的极地环境科学考察进一步将视野着眼于全球尺度环境问题的解决。得益于上海光源等一批大科学装置的建成,污染物环境界面行为探索已达到分子水平。在纳米材料广泛应用所引发的纳米污染层面,其形成、转化和环境归趋行为的研究亦取得突破。污染生态化学研究方面,借助于先进的表面等离子体共振和理论模拟等先进手段,在污染物与生物大分子相互作用探索和联合毒性机制研究上取得了显著进步,环境与健康开始受到广泛关注。这些成果极大丰富了学科内涵,为学科今后的发展奠定了坚实基础。共引用参考文献45篇。     

大气中活性气态汞的分析方法和赋存转化

活性气态汞(Reactive gaseous mercury, RGM),在大气环境中通常被认为是气态的氧化汞,主导大气汞沉降过程,对汞的全球循环至关重要。本文详细介绍了RGM的多种采样和分析方法,讨论并比较了当前技术的优势和局限性;对RGM在大气中的生成、赋存、清除等环境过程以及相关的机制进行了梳理,并探究各过程在大气汞循环过程中的贡献。针对当前RGM分析的难点(如赋存浓度低、采集困难)与关键科学问题(如赋存形态与转化),需着力发展实际环境中RGM采集和形态分析的可行方法,进而深入探究其环境行为。大气中RGM的分析方法和环境行为研究是极具挑战性的任务,将是未来大气汞研究的重要内容之一,对于深入理解RGM在大气汞循环过程中的作用具有重要的意义。     

高效液相色谱-荧光检测法测定土壤中的多环芳烃

多环芳烃(简称PAHs)是一类具有致癌、致畸以及能够诱导有机体突变的环境有机污染物。可靠的PAHs检测方法是研究其环境行为的重要保证。由于高效液相色谱-荧光检测法具有不需要高温、对某些PAHs有较高的分辨率和高灵敏度、柱后流出组分便于收集进行光谱鉴定等优点,近年来被广泛应用于PAHs的检测。实验在对美国环保局(USEPA)优先监测的15种PAHs污染物在土壤中的含量进行测定时,重点优化了梯度洗脱程序和检测波长程序。优化后的方法对15种PAHs的最低检出限为0.12～1.57 μg/kg,回收率为73%～126%,相对标准偏差为0.53%～3.57%。结果表明,该方法用于测定土壤中PAHs的含量,具有检出限低、灵敏度高和重复性好等优点,是一个较为可靠的检测方法。     

甲醛氧化催化剂及反应机理

甲醛具有致畸和致癌性,是主要的室内污染物。催化氧化法甲醛转化效率高,没有二次污染,相关研究日益受到关注。本文详细介绍了贵金属和非贵金属两类主要的甲醛氧化催化剂,探讨了活性组分、载体、催化剂助剂等催化剂组成对于其理化性质和反应性能的影响规律,讨论了制备方法、反应物中的水含量等因素对于催化反应的影响,分析了催化剂失活的主要因素。研究表明,催化剂表面活性氧、表面羟基、氧空位数量以及对反应物的吸脱附和存储能力是影响催化活性的关键因素。贵金属催化剂,特别是Pt催化剂具有较好的催化性能,可在较低温度实现甲醛充分转化;非贵金属催化剂具有可变价态,通过催化剂的合理设计可以具有足够的催化活性,其原料资源丰富,价廉易得,应用前景广阔。     

石墨相氮化碳的改性及在环境净化中的应用

利用半导体光催化剂技术可以将环境污染物进行分解、转化和矿化,是解决环境污染问题的一条有效途径.聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有独特的电子结构和化学性质,是一种新型的非金属功能性材料,在利用太阳能转化清洁能源和化学合成领域受到广泛关注.近几年,g-C₃N₄的开发使得利用半导体光催化技术进行环境净化的研究取得了进一步发展.本文围绕g-C₃N₄作为催化材料在环境净化中的应用,包括对水体有机污染物、细菌、大气污染物、重金属离子、CO₂等的分解转化等,综述国内外近年来的一些重要研究进展.并以在降解有机污染物中的应用为例对g-C₃N₄性能优化的各种改性措施进行了总结.最后,本文对g-C₃N₄在光催化环境净化反应过程的反应机理进行总结,并对未来发展趋势进行展望.     

手性PPCPs环境行为与效应的对映体选择性

新型环境有机污染物——药物和个人护理品(PPCPs)中大部分是手性物质,以外消旋体形式或单一对映体形式使用,经过一系列生物转化过程对映体组分会发生改变。复杂环境介质中手性PPCPs分离分析难度大从而限制了相关研究,手性PPCPs生物降解的立体选择性和毒理效应的立体选择性使潜在的环境行为和风险更加复杂。欧美、日本等发达国家已逐渐关注环境中手性PPCPs的立体选择性,并开展了一系列手性药物环境行为和效应的对映体选择性研究。相比之下,我国环境中手性PPCPs研究尚欠缺,亟待开展广泛深入的研究。本文综述了PPCPs的手性特征、分析方法、手性PPCP环境行为和效应选择性,分析了对映体选择性特征在污染源解析中的潜在应用,讨论了目前手性PPCPs环境行为和效应研究的局限性,并展望了研究趋势。     

湘江(长沙段)水中铬的形态分布及其迁移

研究了湘江水中铬的存在形态、分离方法和分析流程。用极谱催化法测定了江水中的总铬、总溶解铬、颗粒态铬、有机态铬、溶解无机铬、溶解无机态Cr(Ⅵ)、溶解无机态Cr(Ⅲ)。分析了不同季节里铬的存在形态及其迁移转化。结果表明溶解无机态铬是主要的存在形态,其中溶解无机态Cr(Ⅵ)较易转化成毒性较小的Cr(Ⅲ)。不同季节中铬的各形态的含量不同,其中颗粒态铬和有机态铬在夏季的含量较高,而其余各形态的铬在秋、冬两季的含量高于春、夏两季。江水对铬污染的自净能力较强,铬造成的污染的范围较小。     

环境中手性污染物对映体分析方法的研究进展

手性污染物对映体尽管具有相似的物理化学性质,但在环境中的吸附、转移、降解等过程往往存在一定差异。生态安全问题与人类健康密切相关,因此,对手性环境污染物进行对映体水平上的分离分析是十分重要的研究课题。目前,国内外对环境中的手性污染物已开展了相关研究,然而全面评述相关分析测定方法的新进展鲜有报道。本文主要对环境中手性污染物的种类以及近5年环境中手性污染物的分析检测技术如液相色谱-质谱联用法、气相色谱-质谱联用法、毛细管电泳法、超临界流体色谱-质谱联用法等进行了归纳、综述和展望,为后续手性污染物的分析检测提供依据和参考。