碳纳米材料与共存污染物的联合毒性

碳纳米材料(carbon nanomaterials,CNMs)具有广泛的应用,其产量飞速增长,并在纳米产品的消费过程中不可避免地被释放到环境中.环境中的CNMs能够与共存污染物(如有机污染物、重金属和其他纳米颗粒)相互作用,影响彼此的归趋及毒性效应.因此在评价CNMs的环境风险时,CNMs与环境中共存污染物的联合毒性不容忽视.本文首先归纳了CNMs对生物体的直接及间接致毒机制,随后着重探讨了CNMs与有机污染物、重金属等环境污染物的联合毒性,从CNMs与其他污染物的作用方式入手,探究了联合毒性与单一毒性发生差异(增强或抑制)的机制,最后对目前CNMs与共存污染物联合毒性的评价方法、研究水平以及面临的挑战进行了分析和展望,为准确评估并深入理解CNMs的环境风险提供一定的理论基础.     

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.     

土壤胶体迁移行为及其介导污染物迁移模拟与研究进展

本文综述了土壤多孔介质中胶体迁移的释放与沉积机制、影响胶体迁移的多种因素以及土壤中胶体与各种污染物的协同迁移作用,总结了模拟胶体迁移的数学模型以及计算机软件的应用。研究表明,胶体在土壤中的迁移主要受应变、附着、薄膜应变等迁移机制的影响,多孔介质的性质、流体的性质以及胶体自身的性质也会影响胶体的迁移。此外,胶体能有效吸附地下水多孔介质中的有机或无机污染物,并对其在地下环境中的迁移产生显著影响。目前已有许多学者通过数学模型来模拟胶体在土壤中的迁移过程,而计算机技术的进步也将促进更加先进的软件模型应用到胶体迁移的模拟中。     

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。     

环境中卤代有机污染物的自然来源、背景浓度及形成机理

卤代有机化合物(organohalogens,OHs)是一类典型有机污染物,其环境化学行为、控制方法及健康效应引起了全球的极大关注。目前主要关注人为排放OHs,而其自然来源往往被忽略。最近,环境中卤代有机物的自然来源不断被证实,且检出的OHs数量逐渐增加,但相关研究刚刚起步。卤代有机物的自然来源、背景浓度及其在环境中的迁移转化行为,对于正确评估其污染程度及环境影响、制定相关环境质量标准和系列安全浓度限值至关重要。本文详细归纳总结了卤代有机物的自然来源(包括海洋来源、陆地来源和其他来源等)、背景浓度、理化性质等;重点评述了天然卤代有机化合物(natural organohalogens,NOHs)形成的生物机制、非生物机制及其影响因素;分析了环境中NOHs的迁移转化及归趋行为;最后简介了环境中NOHs的定性与定量分析方法,并展望了未来的研究方向,急需加强天然卤代有机污染物的形成分子机理及环境化学行为的研究工作。     

砷的生物地球化学

地下水和饮用水中低剂量砷引起的环境健康问题在全球范围内受到广泛关注.本文从生物地球化学行为的角度综述了关于砷在环境中迁移转化方面的研究进展.首先介绍了砷在土壤、水体和大气等介质中的分布、形态以及砷在这些介质中的循环.然后阐述了环境水体中控制砷迁移的两个过程即:砷在土壤表面的吸附-解吸和沉淀-溶解过程,并详细讨论了在吸附-解吸过程中生物、物理和化学等因素的影响.     

微塑料介导重金属在陆生植物中迁移及生物效应的影响

随着地膜在现代化农业中的广泛应用,微塑料在土壤中的残留问题日益严重。环境中释放的微塑料可能会与先前存在的重金属相互作用,导致生物效应(生物积累/毒性),并对人类健康和农产品安全构成威胁。目前,大多数研究集中于单一影响因素在土壤系统中的暴露和转化分析,有关微塑料和共存金属对环境联合影响的相当有限。本文综述了微塑料与重金属来源、相互作用机理与影响因素的研究现状,阐述了陆生植物对二者联合污染的生理响应。此外,未来的研究还应重点探讨微塑料与重金属共同在植物上暴露的具体分子机制、通过食物链对人类健康的影响、与其他混合污染物联合作用及微塑料老化过程对重金属迁移动态变化过程的影响。     

手性持久性有机污染物的环境界面过程及生态安全研究进展

随着越来越多分子中含有手性结构的持久性有机污染物(POPs)进入环境介质,对其环境界面过程及生态安全的研究已成为环境科学领域的一个热点.目前,有关手性POPs的研究主要集中在外消旋体水平上,在对映体层面研究环境中手性POPs的历史并不长.但由于手性POPs不同对映体在生物学效应方面存在显著的差异,因此,手性POPs环境行为及其潜在生态风险对映体选择性效应更应值得重视.本文将在对映体水平上对手性POPs在各环境介质中的迁移、转化、生物体内的富集以及毒理学效应等方面的研究进行综述.     

多孔有机聚合物在水处理中的应用

多孔有机聚合物是一类由纯有机基团构成的新型材料。 近年来,多孔有机聚合物在吸附水中污染物方面引起了人们的兴趣。 本文简要地介绍了几种多孔有机聚合物吸附水中污染物最近的研究进展,并对其吸附机理、影响因素和研究前景进行了总结与展望。     

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...     

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。     

固载化β-环糊精吸附环境污染物的研究进展

β-环糊精由于其独特的结构特性和物理、化学性质,广泛用于环境污染物的吸附.详细介绍了固载β-环糊精的一些新方法、新策略以及固载化β-环糊精对环境污染物的吸附性能研究,并对一些吸附机理进行阐述.固载所用载体主要包括无机材料、有机高分子材料和天然产物高分子.基于不同载体固载环糊精所构筑的吸附材料,不仅可以充分发挥环糊精结构上的先天优势,同时也兼具固载化的优势,提高材料吸附性能及其可回收性的同时,减少环境污染,对吸附材料"绿色化"具有重要的意义.     

Th(IV)在高岭土上的吸附行为研究

采用静态批实验的方法,研究了接触时间、pH、离子强度、共存阳离子(Li~+,Na~+,K~+)/阴离子(CO_3~(2-),SO_~(2-)4,PO_4~(3-))、腐殖酸对Th(IV)在高岭土上吸附行为的影响。结果表明,pH和离子强度是影响Th(IV)在高岭土上吸附行为的重要因素,共存阳离子对吸附影响不大,而共存阴离子对吸附有较大的促进/抑制作用。在低pH条件下,HA促进Th(IV)在高岭土的吸附;随着pH升高,HA抑制吸附。表面络合和离子交换是Th(IV)在高岭土上吸附的主要机理。吸附等温线与Langmuir方程可以较好地拟合Th(IV)在高岭土上的吸附等温线。     

单宁酸与苯酚在复合功能树脂上的竞争吸附研究

研究了水源水和生化尾水中的代表性模拟背景污染物单宁酸和代表性有机毒物苯酚之间的竞争吸附行为,开展了单组分、同时竞争吸附和预负载竞争吸附实验.研究表明,单宁酸对苯酚在复合功能树脂上的吸附有显著削弱作用.竞争吸附机理包括孔堵塞和吸附质间作用:单宁酸对树脂上微孔的堵塞,减少了苯酚优势吸附位点的数量,降低了吸附剂表面的异质性;吸附质间作用削弱了树脂对苯酚的吸附作用力.     

金属氧化物材料对放射性核素的去除及机理研究

随着民用核工业的发展,"核污染"日益成为关注的焦点.放射性核素在环境介质上的界面吸附研究有助于人们深入了解放射性核素在环境中的扩散、迁移和转化规律,从而对它们进行有效的处理和管控.金属氧化物材料,具有来源广泛、成本低廉、环境友好、吸附容量大等优点,近年来在放射性核素去除和污染治理方面展现出巨大的潜力.本文主要论述了近五年来常用的金属氧化物材料,如四氧化三铁、双金属氧化物、二氧化钛和氧化铝等对放射性核素的去除行为.通过宏观吸附批试验、表面配位模型、光谱分析和理论计算等方法验证了金属氧化物材料与放射性核素之间的作用机理,并简要探讨了金属氧化物材料在环境放射性污染治理中的应用前景,以期为今后的深入研究和实际应用提供参考依据.     

纳米富勒烯(nC60)的生态毒性效应

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料的应用日趋广泛.同时,纳米材料的大规模生产和应用对人体健康与生态环境可能产生的安全风险也引起了人们的普遍关注.富勒烯是应用最广泛的纳米材料之一,在水中能形成稳定的水溶性纳米颗粒,进而增大其在环境中的迁移性与生物暴露几率.然而目前对纳米富勒烯(nC60)的环境和毒性效应还知之甚少.本文综合评述了水溶性nC60纳米颗粒的制备、稳定机制、在环境中的迁移特性及其与环境中污染物的相互作用,并着重阐述了nC60可能产生的生物毒性效应.分析表明,nC60的生物毒性效应主要与nC60的表面化学特性和颗粒大小有关,同时环境介质也影响nC60的毒性.最后讨论了nC60生态环境效应研究中应加强的若干方面.     

X射线吸收谱学在锕系环境放射化学中的应用

锕系环境放射化学对于核废料尤其是高放废物的安全处理和处置至关重要,同步辐射技术尤其是X射线吸收谱学在解析锕系元素在不同介质表面的配位结构方面可以发挥关键作用,对于理解锕系元素在环境介质中的迁移转化行为意义重大.本文综述了近年来国内外利用X射线吸收谱学研究锕系元素环境化学方面的最新进展,主要包括锕系核素在不同地质条件下的迁移和转化以及微生物对核素迁移的影响等方面.     

全氟辛酸的环境行为及其在多环境介质中的分布

全氟辛酸(PFOA)具有优良的疏水疏油性能及热稳定性,是我国重要的化工产品.但近年来,相关研究已经逐步证实PFOA具有持久性有机污染物的诸多特性,如环境持久性、难降解性及生物蓄积性.动物实验表明低剂量条件下,PFOA就能引发生殖、免疫、心血管和遗传发育等毒性.PFOA等现已成为继二恶英、有机氯农药等有机化合物之后的一种新型持久性有机污染物,是目前全氟化合物中最受关注的种类之一.本文作者针对全氟辛酸的环境行为及其在不同环境介质中的分布及特征做了综述,为将来进一步的研究工作的开展提供借鉴.     

海洋酸化条件下重金属和金属纳米颗粒的环境行为及其对海洋生物的影响

工业革命以来,海洋吸收人类排放的CO_2,导致地球表层海水碳酸盐浓度和pH持续下降,使得全球海洋出现酸化现象.海洋酸化(ocean acidification,OA)除直接威胁海洋生态系统的稳定外,还通过改变海洋污染物的环境行为间接改变其对海洋生物的毒性效应.本文以重金属和金属纳米颗粒(metallic nanoparticles,MNPs)等环境污染物作为主要的研究对象,通过对OA的成因进行深入分析,重点研究OA改变重金属的存在形态和影响金属纳米颗粒的溶解、悬浮、迁移等一系列过程的主要机理,探明这些重金属和MNPs的关键环境过程的改变对海洋生物个体的影响,并对其造成的毒性差异进行了重点分析.最后对OA与共存污染物毒性效应进一步需开展的研究工作进行了重点展望.     

静态法和EXAFS技术研究放射性核素63^Ni（Ⅱ）在丝光沸石上的吸附机理

结合静态实验和X射线吸收精细结构光谱（EXAFS）技术研究了接触时问、离子强度、初始浓度以及共存电解质离子等水化学条件对放射性核：63^Ni（Ⅱ）在丝光沸石上的吸附行为和微观机制的影响．宏观实验结果表明：放射性核素。63^Ni（Ⅱ）在丝光沸石上的吸附在pH〈7的范围内受离子强度影响,而在pH〉7的范围内不受离子强度影响．放射性核素63^Ni（Ⅱ）在丝光沸石上的吸附率随着固体浓度的增加而升高,而对应的吸附量却随着固体浓度的增加而降低．溶液中共存的电解质离子对63^Ni（Ⅱ）在丝光沸石上的吸附有一定的促进或抑制作用,具体的影响趋势和程度由共存离子的性质、共存离子与63^Ni（Ⅱ）的络合能力以及与丝光沸石表面的亲和力大小共同决定．EXAFS微观结构分析结果表明：在pH6．5的溶液中,63^Ni（Ⅱ）与丝光沸石结构框架中的Na^＋／Ca。’等阳离子进行离子交换,形成六水合的外层络合物,不同离子强度下63^Ni（Ⅱ）的微观形态没有明显区别．郇Ni（II）在丝光沸石上的吸附随时间的变化呈现两种不同的作用机制：在溶液pH7．2的条件下,吸附初始的快速反应阶段中63^Ni（Ⅱ）的吸附主要以通过形成内层络合物的形式进行;随着接触时间的增长63^Ni（Ⅱ）在丝光沸石上的吸附机理转变为镍页硅酸盐共沉淀或者氢氧化镍沉淀的形成．初始63^Ni（Ⅱ）浓度为100mg／L的EXAFS图谱分析结果表明表面多聚体的形成是此条件下63^Ni（Ⅱ）在丝光沸石上的主要吸附机理．放射性核素63^Ni（Ⅱ）在丝光沸石／水界面的吸附行为和形态分布对于准确预测其在环境介质中的迁移转化和生物有效性等物理化学行为具有重要的意义．