南极菲尔德斯半岛(Fildes Peninsula)和阿德利岛(Ardley Island)大气中六溴环十二烷(HBCDs)的分析

在2009—2010年南半球夏季,用大流量采样器(high-volume air sampler,HVAS)和聚胺酯泡沫(polyurethane foam,PUF)被动采样器采集了南极菲尔德斯半岛和阿德利岛6个点的大气样品,分析了HBCDs的浓度水平、异构体组成、气相-颗粒相分配和空间分布趋势.主动和被动采集大气样品中ΣHBCDs浓度(α-HBCD、β-HBCD、γ-HBCD的浓度)范围分别为n.d.(未检出)—2.73 pg·m^(−3)和0.41—3.39 pg·m^(−3),与北极和偏远地区浓度水平一致,远低于城市和工业区的污染水平.HBCDs在主动采集的颗粒相和气相中的平均比例分别为67%和33%,颗粒相以α-HBCD(57%)为主,气相以γ-HBCD(53%)为主;被动采集的PUF样品中γ-HBCD(64%)占优势.经过主动采样和被动采样的对比研究,对采样速率进行校正后,PUF被动采样器可以用于南极大气样品的采集.南极大气中HBCDs的检出,表明HBCDs具有持久性和潜在的长距离大气传输能力;南极长城站附近大气中HBCDs浓度水平略高,反映了有限的人类活动对南极环境产生了影响.

合成酚类化合物的脂代谢干扰效应与致肥胖作用

随着社会经济的不断发展,肥胖已经成为一种不可忽视的全球性流行疾病。除了受到遗传和饮食因素的影响外,肥胖的形成与发展也与环境中的化学物质暴露有关。研究发现一些具有内分泌干扰活性的化学物质可以影响机体脂代谢,如促进脂肪细胞形成、引起体内脂质累积增加等,这类物质被称为“环境致肥胖物质”。合成酚类化合物广泛用于工业生产和日常生活用品中,如塑料制品、消毒剂、杀虫剂和食品添加剂等,它们可通过饮食、饮水或皮肤接触等方式进入人体,是影响人体健康的潜在威胁。研究显示,合成酚类化合物具有内分泌干扰效应,可以影响脂肪生成过程、干扰脂代谢,具有致肥胖作用。由于这类物质都具有类似的苯酚结构,因此系统梳理这类化合物脂代谢干扰效应与致肥胖作用,有助于理解其构效关系与潜在健康风险。本文阐述了筛选环境致肥胖物质的3种常用研究模型,即体外分子互作研究模型、细胞成脂分化模型和动物脂代谢实验模型,并比较了各种模型的适用场景和优缺点。在此基础上,针对3种合成酚类化合物,即双酚A及其类似物、烷基酚和酚类抗氧化剂,结合其体外细胞与动物实验数据,对这些化合物的暴露现状和脂代谢干扰效应进行了分类描述,从它们对脂肪生成和代谢、肝组织脂代谢的影响等方面展开讨论。基于近年来脂代谢和致肥胖效应的相关研究,本文归纳总结了环境内分泌干扰物干扰脂代谢的内在毒理机制,主要包括核受体调控作用、炎症和氧化应激、肠道微环境、表观遗传和其他信号通路。最后本文指出了当前针对环境污染物,特别是新污染物,影响机体脂代谢引起肥胖效应研究中的不足,并对该领域研究进行了展望。

基于MC-ICP-MS的稳定铜同位素分析在环境健康研究中的应用进展

铜(Cu)是人体内重要的微量金属元素之一,在许多生命过程中扮演着重要角色;同时,铜在人体内受到严格调控,其稳态与人体生理状态密切相关,许多疾病的发生往往伴随着铜代谢失衡的现象。通过监测铜稳态的细微变化,可以更精准地发现导致人体生理异常变化的因素,特别是环境因素对疾病发生及发展的影响。因此,稳定铜同位素分析在环境健康研究中具有广泛的应用前景。多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)是一种强大的同位素分析质谱方法,具有适用范围广、分析精度高等优点,有效促进了铜同位素分析的发展。本文综述了非传统稳定同位素分馏机理及基于MC-ICP-MS的铜同位素分析方法,总结了铜同位素分析在环境健康研究中的主要应用,并对其前景进行展望。

非靶标技术在新污染物识别中的应用

受人类活动的影响,来自工农业生产和生活活动等方面的化学品不断进入环境,加之各类生物和非生物转化时有发生,导致环境中存在多种污染物及复杂的转化产物.全面认识样品中的污染物是进行环境健康风险评价的前提.然而,大量的未知结构、复杂的环境基质以及低环境赋存浓度都为厘清污染物暴露带来了挑战,亟需发展高灵敏度的未知污染物识别技术.非靶标分析(nontarget analysis,NTA)作为一种新的分析手段,可以在化合物信息未知的情况下对复杂基质中的有机物进行识别,有助于最大限度揭示环境样品中存在的污染物,为风险评价奠定基础.本文回顾了非靶标技术在新污染物识别中的应用,从样品前处理、数据采集和数据处理三方面对目前使用的不同方法及策略进行讨论,讨论了各方法的优劣及适用范围,并提出了当前存在的问题及未来发展方向.

产甲烷菌中汞甲基化研究进展与展望

微生物作用是无机汞转化为甲基汞最主要的方式.其中,硫酸盐还原菌和铁还原菌被认为是主要的汞甲基化微生物,近年来的研究表明,产甲烷菌在汞甲基化过程中同样发挥重要作用.产甲烷菌参与沉积物、水体和土壤等多种环境中的汞甲基化过程,并在部分环境中主导甲基汞的生成;在实验室纯培养体系中,多个产甲烷菌能将10%以上的无机汞转化为甲基汞.产甲烷菌对于甲基汞的生成至关重要,然而目前缺乏对产甲烷菌汞甲基化作用的系统总结.本文分别从原位环境、纯培养和共培养的角度,详细阐述了产甲烷菌在汞甲基化中的作用.在此基础上,对产甲烷菌可能的汞甲基化途径进行探讨,提出汞甲基化过程与一碳代谢极大可能存在功能上的关联性,并展望了后续研究的方向和重点.

双酚类化合物的生物代谢机理研究进展

以双酚A(bisphenol A,简称BPA)及其替代物为代表的双酚类化合物(bisphenols,简称BPs)在各种环境介质、食品、消费品以及人类和动物体中被广泛检出,表明BPs存在全球性大规模污染趋势.除了BPs自身毒性外,其在生物体内的转化代谢产物可能具有比母体化合物更复杂的内分泌干扰效应和毒性效应,对于人体生命健康的影响不容小觑.本文就BPs生物代谢的实验和理论计算研究方法及其取得的研究成果等方面进行回顾总结,在分析现有研究存在的问题和不足上对未来的研究重点提出了展望.

基于电感耦合等离子体质谱的大气细颗粒物的多维表征研究进展

大气细颗粒物(PM_(2.5))作为影响全球人群健康的主要污染物之一,在环境中高度动态且其化学组成、形貌特征及来源非常复杂。对复杂环境基质中PM_(2.5)关键组分的实时分析、粒径表征、精准溯源及原位识别等多维表征一直存在严峻的方法学挑战。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术具有高灵敏度、高通量、线性范围宽等优势,是分析PM_(2.5)的有力工具。近年来,ICP-MS技术在进样系统、碰撞反应池技术、单颗粒分析、多接收器检测技术、激光剥蚀联用技术等方面取得了快速发展,实现了对PM_(2.5)中关键组分的实时和原位分析,并能够对其粒径、数量和同位素指纹进行准确识别。为此,该研究综述了近年来ICP-MS技术在PM_(2.5)多维分析中的最新应用进展,总结了相应的原理及注意事项,并针对未来的研究进行了展望。为丰富PM_(2.5)溯源、转化及健康风险研究提供了参考。

环境样品库建设及其在新污染物研究中的作用

环境样品库(Environmental Specimen Banks,ESBs)是长期收集和高质量保存环境样品的基础设施,对于环境监测和新污染物研究具有重要意义。面对日益增长的新污染物,环境样品库建设可以有效地帮助新污染物研究的开展。该文综述了自20世纪60年代以来环境样品库的发展状况及其在新污染物研究中的作用。首先,在介绍全球典型环境样品库的基础上,分析了环境样品库管理系统(Environmental Specimen Bank Management Systems,ESBMSs)的主要功能和特点;其次,总结了环境样品库在新污染物研究中的作用,包括为新污染物研究提供环境样品基础以及对新污染物进行时空序列分析和环境行为研究;最后,结合环境样品库发展现状和新污染物分析技术,展望了环境样品库的发展趋势。

脑部外源性颗粒态污染物的识别与追踪

大量流行病学研究表明大气细颗粒物污染的长期暴露与脑血管、行为障碍、神经退行性疾病等脑部疾病的发生或恶化关系密切,然而,目前关于脑部外源性颗粒态污染物的认识仍近乎“黑箱”状态,这已成为准确认识环境污染对脑部健康风险研究的瓶颈问题.本文综述了当前脑部外源性污染物,特别是颗粒态污染物研究的最新进展,提出基于非靶向分析技术、同位素追踪技术等建立脑部外源性颗粒态污染物识别、表征和溯源的系统研究方法,解析入脑外源性颗粒态污染物信息,追踪典型污染物入脑的暴露途径、跨生物屏障转运、代谢归趋及生命周期.为进一步阐明外源性颗粒态污染物对脑部重要生理功能及生命过程的扰动机制提供方法学支撑和科学支持.

核受体活性筛选在内分泌干扰物检测中的应用

内分泌干扰物是备受国内外关注的一类污染物,其种类繁多、分布范围广,在各类介质如水体、土壤、大气、生物体乃至人体中均有检出,对生态环境和人类健康具有潜在威胁。核受体途径是内分泌干扰物发挥作用的重要机制之一,一些内分泌干扰物可通过核受体介导途径调节靶基因的转录,从而产生内分泌干扰活性。常见的核受体响应的生物筛选方法采用离体细胞或无细胞测试,具有操作简便、速度快的特点。这些方法可用于化学纯品的内分泌干扰活性筛查,也可应用于实际复杂介质中内分泌干扰物的识别。该文综述了国内外内分泌干扰物筛选的标准方法及现状、基于核受体响应的内分泌干扰活性筛选方法以及核受体活性筛选在不同复杂介质内分泌干扰物检测中的应用,并对基于核受体活性筛选的内分泌干扰物检测的未来研究重点以及我国内分泌干扰物筛选方法的建立进行了展望,以期为我国新污染物筛查提供数据和技术参考。

单细胞视角下铅的体内代谢与检测

在全球工业需求和储能需求持续增加的背景下,铅污染仍然是当前主要的环境问题之一。持续的铅暴露导致了复杂的体内毒理效应,其临床治疗效果受限于铅检测技术的缺乏与铅动力学研究的不足。单细胞水平上铅的检测技术,可以揭示动力学相关的细胞机制,从微观角度考量细胞异质性对人体内铅运输和铅分布的影响。分析了铅污染现状并归纳了铅暴露源特征,总结了单细胞水平上铅代谢与检测方面的研究进展。细胞机制与细胞异质性对完善铅的动力学模型和理解有关机制的作用不容忽视。单细胞检测技术作为有效的研究工具,包括流式细胞技术、质谱流式细胞技术以及基于电感耦合等离子体质谱的单细胞电感耦合等离子体质谱技术、电感耦合等离子体飞行时间质谱技术和激光烧蚀-电感耦合等离子体质谱技术等,需要更加标准化与体系化的检测方案。基于生物数学模型与单细胞检测技术的发展,单细胞视角下铅的动力学研究有望进一步细化与完善。

“双碳”路径设计中要把污染防治特别是新污染物防治放在重要位置

在第二届生态环保产业服务“双碳”战略院士论坛上,中国科学院院士、中国科学院大学资源与环境学院院长江桂斌指出,从近代全球经济社会的发展来看,任何一次重大的社会行动或生产活动,都会对环境产生影响。我们在实现碳中和过程中,应充分考虑可能带来的新问题,尤其是新污染物带来的环境风险。

六溴环十二烷(HBCDs)在南极菲尔德斯半岛和阿德利岛的分布

2016年,六溴环十二烷(HBCDs)开始在全球禁止使用后,用它加工生产的阻燃材料的释放可能是其重要的污染来源.本文用液相色谱-三重四极杆串联质谱分析了南极菲尔德斯半岛和阿德利岛的环境和生物样品中的α-,β-,γ-HBCD.HBCDs在土壤、粪土(企鹅粪土层)和海洋沉积物中全部检出,浓度范围为7.10—792 pg·g^(−1)dw(干重).其中,苔藓和地衣中的浓度范围为23.4—951 pg·g^(−1)dw,海草和褐藻中浓度范围为<LOD(检出限)—5977 pg·g^(−1)dw,水生动物样品浓度为<LOD—43.8 ng·g^(−1)lw(脂肪重).γ-HBCD的比例从环境样品到陆生植物、水生植物、水生动物样品逐渐递减.水生动物样品中α-HBCD浓度与脂肪含量显著相关.中国长城站附近的苔藓样品中HBCDs浓度较高,表明人类活动可能是HBCDs的重要来源.

藻类对甲基汞的富集与传递研究进展

甲基汞是一种高毒性的污染物,其易累积在水生生物体内,从而对水生生态系统和人体健康产生危害.作为水生生态系统的初级生产者,藻类控制着进入食物链的甲基汞浓度和总量.藻类对甲基汞的显著富集作用及水生食物链传递过程导致其在高营养级生物中显著累积.因此,厘清藻类在甲基汞的富集与食物链传递过程中的作用对于揭示甲基汞的生物累积和预测甲基汞的环境风险具有重要意义.本文概述了藻类对甲基汞的富集与食物链传递特征与机制,总结了影响富集与食物链传递的生物与环境因素,讨论了全球变暖和富营养化等环境变化对藻类富集与传递甲基汞的影响,并展望了藻类富集甲基汞研究的发展方向.

四膜虫摄取与外排AuNPs和Au(Ⅲ)的差异及单细胞异质性分析

纳米材料的广泛应用导致其不可避免地对水环境造成污染.单细胞水生生物体内累积的纳米材料可能会沿着食物链/网向上传递,造成一定的环境风险.为了探究真实环境中的金属纳米颗粒及其溶解态金属离子对水生生物的影响,本文研究了在低剂量暴露下,单细胞水生生物嗜热四膜虫(四膜虫)对金纳米颗粒(AuNPs)和三价金离子(Au(Ⅲ))的累积特征.结果表明,1 ng·mL^(−1)暴露剂量下AuNPs和Au(Ⅲ)对四膜虫的膜通透性未产生明显影响;在持续暴露实验中,发现四膜虫累积Au(Ⅲ)与AuNPs相比有一定的滞后性;撤除暴露(48 h)后,四膜虫细胞内的AuNPs和Au(Ⅲ)会快速外排,但仍有部分AuNPs和Au(Ⅲ)未被排出.在整个实验过程中,四膜虫累积AuNPs和Au(Ⅲ)在单细胞水平具有较高的异质性,有一小部分个体(分别为6.72%和11.83%)能够累积较多的AuNPs和Au(Ⅲ),而这小部分个体有可能进入食物链/网对高营养级生物产生影响.借助质谱流式技术能够在单细胞水平同时检测多个金属元素的优势,可以通过适当的金属同位素生物分子标记物,进一步探究部分四膜虫细胞个体Au的异质性累积的分子机制.

环境及生物样品中黑碳的质谱分析技术研究进展

黑碳是由生物质及化石燃料燃烧产生的含碳颗粒,是除CO_(2)外对全球气候变暖贡献最大的辐射强迫因子。因此,黑碳对全球气候和环境系统具有重大影响。其次,黑碳超小(<100 nm)的粒径使其能够通过呼吸系统进入到人体内,其本身以及表面负载的有毒物质也会对人体健康产生严重危害。为了厘清黑碳对环境和人类健康的影响,研究人员已发展了多种针对黑碳颗粒的分析技术,其中质谱技术凭借出色的抗干扰能力和强大的定性定量分析性能成为研究黑碳环境效应和健康风险最有潜力的技术之一。该文综述了复杂介质中黑碳颗粒质谱分析技术的原理、技术特征和应用实例,并对未来黑碳的分析技术发展进行了展望。

高端对话:分析测试的发展与未来

11月26日上午在广州召开的2023分析测试高峰论坛——大会报告环节,一场关于“分析测试的发展与未来”的高端对话吸引众人瞩目。由中国分析测试协会副理事长、清华大学张新荣教授担任主持人,《学报》主编、中国分析测试协会理事长、中国科学院生态环境研究中心江桂斌院士,《学报》副主编、中国科学院精密测量科学与技术创新研究院刘买利院士,《学报》编委、深圳大学副校长张学记教授,《学报》编委、广州禾信仪器股份有限公司董事长兼总裁、首席科学家周振教授为主讲嘉宾,共同围绕“分析测试与环境、分析测试与学科交叉、分析测试与智能化、分析测试与仪器”等对话主题开启了一场高端对话。

有机锡化合物测定方法研究进展

总结了有机锡化合物常用的测定方法，包括气相色谱－火焰光度法，气相色谱与原子吸收联用，气相色谱－微波等离子体发射光谱法，气相色谱－质谱法以及液相色谱与名种检测方法联用等。对样品前处理、衍生化方法。

我国部分内陆水域有机锡污染现状初探

首次对我国部分内陆水域由于使用丁基锡作为船舶防污涂料而带来的水污染现状进行了研究 ,运用气相色谱 表面发射火焰光度检测方法对所采样品进行了测定 ,在我国多处内陆水域发现了丁基锡污染 .

毛细管气相色谱—原子吸收法测定生物样品中的有机汞化合物

汞化合物对环境造成的污染影响人类的健康已众所周知。汞的毒性与其存在的化学形态有关,对于生物的危害程度有很大的差异。其中以甲基汞的毒性最为严重。因此建立快速、灵敏的汞的形态分析方法十分必要。气相色谱法用电子捕获检测器(ECD)