畜禽粪便中抗生素抗性基因(ARGs)污染问题及环境调控

抗生素在畜禽养殖业的大量使用造成抗生素抗性基因(ARGs)污染日益严重。动物体内诱导出的抗性菌株随粪便排出后,通过基因水平转移进入土壤进而污染土壤和地下水环境。堆肥作为一种将粪便资源化的优良传统方法,能否有效去除畜禽粪便中的ARGs而防止环境污染值得探讨。通过总结畜禽粪便ARGs污染现状,粪便堆肥过程中微生物群落结构变化与影响微生物变化的因素以及堆肥可能对粪便中ARGs造成的影响,提出将堆肥作为去除畜禽粪便中ARGs的一种有效手段,利用堆肥产生的高温去除抗性菌株和抗性质粒等,并且考虑加入能直接灭杀肠道微生物的化学抑制剂(如石灰氮、胺类、吲哚等),实现降低畜禽粪便ARGs丰度的可能。据此强调开展畜禽粪便中ARGs研究的必要性,认为将堆肥和ARGs研究结合起来,可以有效地降低这种新型污染物的污染水平。

污染土壤修复基准值推导和确立的原则与方法

污染土壤修复标准是土壤环境标准体系中一个不可缺少的组成部分。为了响应污染土壤修复效果评定与污染应急事件处理的需求,我国需要尽快制定符合自身实际情况的污染土壤修复标准来指导修复评定工作,而污染土壤修复基准的确立可以为污染土壤修复标准的制定提供数据支持和科学依据。因此,污染土壤修复基准的研究具有十分重要的实践意义。本文首先对污染土壤修复基准的内涵进行了简要的概述;在此基础上,以美国、加拿大、荷兰和丹麦这4个国家的研究进展为例,详细阐述了它们对污染土壤修复基准值推导和确立的原则与方法。最后,归纳了国外污染土壤修复基准值推导和确立的总体方法,并且对我国污染土壤修复基准的研究进行了展望。

不同土地利用类型污染土壤修复基准推导方法与标准值分析

不同的土地利用类型,由于修复要求、暴露情景等的不同,污染土壤修复基准推导方法有较大不同,导致确立的标准值有很大的出入。因此,开展不同土地利用类型的污染土壤修复基准方法研究,并对其标准值进行分析,具有极其重要的实践意义和先导作用。本文首先结合筛选值的初始功能,简要阐述了污染土壤修复基准和标准的内涵及其功能;接着概述了国外污染土壤修复基准/标准的主要土地利用类型及其适用范围和国内的土地利用现状,分析了国外不同土地利用类型污染土壤修复基准对我国不同土地利用类型下污染土壤修复基准推导方法上的借鉴;然后,结合基于人体健康、生态系统安全和地下水保护的污染土壤修复基准推导方法,举例分析了在不同土地利用类型条件下推导方法的一些区别,并且以国外镉(Cd)和苯污染土壤修复标准为例,比较了不同土地利用类型的污染土壤修复标准值的定性关系。最后,简要归纳了不同土地利用类型污染土壤修复基准的方法和修复标准值的差异,并对今后的研究进行了展望。

平衡分配法在土壤环境质量基准推导中的相关问题研究

为了促进土壤环境质量标准的修订进程,势必要全面系统地开展土壤环境质量基准的研究工作。理论上,水、土之间是一个相互联系、互相依赖和关系密切的系统;同时,水生态毒理及其质量基准研究起步早,研究方法相对成熟。因此,从水质基准来推导土壤环境质量基准具有一定的科学依据与实践意义。本文首先从土-水系统中污染物分布的影响因素及其环境行为两方面简要阐述污染物在土-水系统中的分布规律;然后,扼要介绍了平衡分配(Eq P)理论及其在环境质量基准研究中的应用;之后,从Eq P方法的不确定性、毒理数据选用的争议性、Koc的局限性和分配系数的确定方法选择性等方面,探讨了平衡分配法在土壤环境质量基准研究中应用的瓶颈问题;最后,对此项研究进行了总结与展望。

多氯联苯(PCBs)污染土壤的生物修复

多氯联苯(PCBs)是一类持久性有机污染物(POPs),因氯原子取代位置和数量的不同共有209种同系物。近年来,土壤中的PCBs污染问题已引起人们的广泛关注。由于PCBs具有高分子稳定性、低水溶性和颗粒相高吸附势,土壤基质中PCBs的去除极其困难。此外,PCBs的高憎水性和亲脂性使之易于在动物体脂肪组织和母乳富集。生物修复技术是指利用生物有机体(绿色植物、微生物和动物)的作用将环境中污染物转化为无害或低毒产物的过程。生物修复技术具有成本低、高效和环境安全等特征,被认为是可替代传统的土壤污染修复技术的最佳选择之一。因此,通过综述国内外土壤PCBs污染现状和健康效应,以及土壤PCBs污染的生物修复最新研究进展和相关修复机理,对微生物修复、植物修复和蚯蚓修复目前存在的问题和后续研究方向进行了讨论及展望,以期为今后生物修复PCBs污染土壤提供有益参考。

稀土矿露天开采过程的污染及对资源和生态环境的影响

随着我国矿山开采活动的增加,矿山周边的生态环境面临前所未有的压力,并且产生了一系列的资源、生态与环境问题。本文介绍了我国典型稀土矿露天开采的主要方法和工艺流程,概述了稀土矿露天开采过程所产生的放射性污染、重金属、氟、氨氮和硫酸根污染问题,并且阐明了稀土矿开采对资源回收利用、周边大气、植物、水生态系统、土壤环境的影响与潜在的危害,为稀土矿区的污染综合整治和污染环境的生态修复提供科学依据。

纳米零价铁在污染土壤修复中的应用与展望

近年来,纳米零价铁因其大的表面积和高的表面反应活性,在生态环境保护和污染控制中的作用与贡献越来越大;同时,作为在污染土壤和水体修复与治理方面可以提供具有成本-效益解决方案的一项新技术,已经受到越来越多的关注。关于纳米零价铁在污染水体和地下水修复方面的报道已有很多,但极少是有关纳米零价铁在污染土壤修复方面的。本综述中,对近期纳米铁及其在环境修复特别是土壤修复中的研究进展作了概括和展望,总结了提高纳米零价铁的活性、稳定性及迁移性的改性技术,如聚合物包覆、活性炭负载、CMC稳定等。这些纳米零价铁可以去除/转移环境中广泛的污染物,如重金属、无机盐及有机物。随后对纳米零价铁及其改性材料在污染土壤修复中的研究进展进行了较为详细的概述,并对影响反应效率的因素加以讨论;另外,还对零价纳米铁在环境中的稳定性、迁移性及其潜在生态毒性效应做了简要的探讨。对其未来的应用方向进行了展望,以期为今后研究纳米零价铁作为参考。

电子垃圾拆解区土壤污染与生物修复技术

近年来,随着经济和技术的快速发展,电子垃圾的产生量日益增加,已成为全球增速最快的固体废物流之一。由于电子垃圾的不当拆解,大量的重金属和持久性有机污染物(POPs)进入环境,从而对当地居民尤其是儿童的健康构成潜在威胁。生物修复技术是指利用生物有机体(绿色植物、微生物和酶类)的作用将环境中污染物转化为危害或低毒产物的过程。生物修复技术具有成本低、高效和环境安全等特征,被认为是可替代传统的土壤污染修复技术的最佳选择。因此,文章综述了电子垃圾拆解区土壤污染现状及其生物修复技术的最新研究进展,以期为今后电子垃圾污染土壤的修复提供有益参考。最后,文章对今后电子垃圾拆解区土壤污染的生物修复研究做了进一步讨论与展望。

盐土植物提取修复重金属污染盐土研究进展

土壤盐渍化和重金属污染已成为世界性的环境问题,世界众多地区同时受到高浓度可溶性盐和重金属污染,其对人体健康构成严重威胁,盐土的重金属污染问题引起人们的广泛关注。与甜土植物相比,盐土植物可在含有高浓度Na+和Cl-的盐土中生存甚至旺盛生长,因此更利于植物修复盐土重金属污染。近年来,国内外众多学者相继开展了盐土植物修复重金属污染盐土的研究,一系列重要研究成果被报道,鉴于有关盐土植物提取修复重金属污染盐土的综述尚罕见报道,综述了盐土植物对盐和重金属胁迫的耐性机理、植物提取修复潜力及其影响因素的最新研究进展,并对盐土植物提取修复的可行性、植物修复效率、局限性和挑战进行了深入讨论,对未来研究方向进行了展望。以期为今后盐土植物提取修复盐土重金属污染提供有益参考。

功能纳米材料在重金属污染水体修复中的应用研究进展

重金属污染对水体生态和人体健康会造成严重危害,通过纳米材料来去除重金属是一个简单便捷的方法,受到了广泛的关注以及研究。本文主要综述了纳米零价铁、铁氧化物、硫化铁、碳纳米管、石墨烯、锰氧化物、铝氧化物、二氧化钛、聚合物纳米材料和壳聚糖纳米材料等几种纳米材料对水中重金属污染修复研究进展。对它们去除重金属的机理也进行了探讨,纳米材料对重金属的去除机理主要包括物理吸附、化学吸附、氧化还原、光催化还原以及共沉淀等。并通过表格的形式对它们的优缺点、机理以及改进方法进行了总结归纳。同时,本文对影响重金属去除的几个因素(溶液pH值、重金属浓度、吸附时间、温度、纳米材料性能、离子强度以及共离子影响)进行了归纳总结。最后,对未来纳米材料在修复重金属方面的研究进行了展望。

纳米材料在有机污染土壤修复中的应用与展望

工农业发展过程中排放入土壤中的高毒性有机污染物可以通过食物链进入人体,并产生富集作用,对人体存在致突变、致畸和致癌的潜在危害。近几年,纳米材料因其巨大的比表面积和良好的催化反应活性逐渐成为有机污染土壤修复的研究热点。通过对金属类纳米材料及其改性技术、碳基纳米材料和聚合类纳米材料等典型纳米材料在有机污染土壤修复中研究进展的综述,对纳米材料在土壤介质中能够发挥实用性所需的性质予以归纳总结,并对未来纳米材料的合成及应用进行了展望,以期为修复有机污染土壤的相关纳米材料研究提供参考。

超积累植物修复重金属污染土壤的研究进展

土壤重金属污染是当今环境污染中的严峻问题,危害人类食物链安全和身体健康;利用超积累植物的提取作用对重金属污染的土壤进行原位修复是比较理想的解决办法。为全面深入了解超积累植物对重金属污染土壤的修复机理,提高超积累植物的修复效率,从超积累植物的评定标准、解毒机制和品种筛选等方面进行综述,对植物修复的局限性和未来研究趋势进行展望。

大沽排污河生态修复河道水质综合评价及生物毒性影响

为了改善城市河道水质,实现排污河污染控制与修复,在天津市大沽排污河的上游代表性河段开展了河道原位生态修复工程示范。对植物修复后河道的污染状况进行了监测和分析,与清洁河道做了比较,并对水质修复效果和生物毒性影响状况进行综合分析和评价,研究生态修复示范工程对排污河水质的修复效果和生态效应。结果表明:经种植水葱等水生植物进行生态修复后,河道污染一定程度上降低,水质得到改善。大沽河主要污染是营养元素N、P污染和有机物污染,重金属污染不严重。植物修复对电导率、溶解性总固体(TDS)、盐度、氯化物有一定影响,但影响不显著;对COD等有机污染的修复效果较好,最高去除效率可达54%,但相比清洁水域值依然较高,有机污染依然较严重;对营养元素N、P没有修复效果,反而修复区有升高的趋势,相对清洁水域污染严重。主成分分析表明水质参数主要是氨氮、总氮、总磷代表的营养元素及pH值、DO、电导率、TDS、盐度和氯化物,综合评定结果显示修复区域芦苇根部水质最好;聚类分析将17个水质指标分成5类,并与主成分分析结果显示出一致性。植物根际周边的微生物数量多,群落多样性高。植物修复对水样植物毒性影响明显,能降低其毒性;水样对发光菌均具有毒性作用,存在潜在的急性生物毒性;修复区水样对水生动物大型蚤不存在急性生物毒性。

土壤环境多氯二苯并二噁英/呋喃(PCDD/Fs)污染及其修复研究进展

多氯二苯并二噁英/呋喃(PCDD/Fs)是持久性有毒有机污染物,易沉积在土壤环境中,通过生物放大和生物富集最终输入到人和动物体内,对生态系统和人体健康有极大的威胁。本文在对PCDD/Fs环境行为与污染来源进行阐述的基础上,概述了PCDD/Fs污染的地域性特点以及土壤中PCDD/Fs的背景值和污染控制参考值;分析了我国土壤PC-DD/Fs污染状况和潜在污染源,江西、广州贵屿、长江三角洲、台湾南部、浙江台州、天津某化工厂等6个区域污染较严重,主要污染源有含氯化学品的生产与使用,垃圾焚烧和纸浆生产。最后,介绍了PCDD/Fs污染土壤的处置方法与修复技术,主要有物理化学处置方法、微生物修复方法、植物修复方法、植物-微生物联合修复方法,并对今后该研究方向进行了展望。

松花江流域营养盐的空间分布及污染等级评价

应用综合污染指数法,结合2013—2014年对松花江流域进行水生态野外全面调查的结果,将流域内历时2年所调查的122个采样点的营养盐分为5个等级进行评价,分析流域内营养盐的污染状况及空间分布。结果表明:松花江流域营养盐评价等级(极好、好、一般、差和极差)的比例分别为10.66%、15.57%、20.49%、28.69%和24.59%,支流的评价结果明显好于干流;各子流域的营养盐污染程度排序为松花江干流>第二松花江>牡丹江>嫩江。研究区内土地利用类型与营养盐评价结果关系密切,尤其是农业非点源污染对流域含氮营养盐的影响较为显著。

华北地区不同规模畜禽养殖场粪便中抗生素抗性基因污染特征

为调查华北地区畜禽养殖环境抗生素抗性基因(ARGs)污染特征及影响因素,采集河北省和天津市不同规模的养猪场和养鸡场新鲜粪便样品,分析粪便中ARGs污染水平及有机质与ARGs含量的相关性。实时荧光定量PCR结果显示,不同种类畜禽养殖场粪便ARGs的相对丰度有显著区别,鸡粪中sul和erm基因的相对丰度高于猪粪,而编码核糖体保护蛋白的tet基因(4.24×10^-3~5.85×10^-1)在猪粪和鸡粪中的相对丰度无明显差异,均显著高于sul(1.07×10^-4~2.26×10^-1)、erm(6.36×10^-4~2.62×10^-1)以及编码外派泵蛋白和酶抑制剂的tet基因(1.24×10^-4~5.41×10^-2)。不同规模的养猪场粪便ARGs污染水平趋势为:中型>大型>小型,而不同规模养鸡场粪便中ARGs相对丰度无显著性差异(P=0.551);此外,正交偏最小二乘判别(OPLS-DA)与典型相关分析(CCA)结果显示,畜禽粪便中编码核糖体保护蛋白的tet基因(tetM、tetO和tetW)相对丰度与有机碳(OC)和有机氮(ON)含量高度相关(VIP>1),sul基因则与OC/ON明显相关。综上,粪便中有机质和生物可利用碳氮比是影响畜禽养殖业ARGs污染水平的重要因素。

日常衣物中的邻苯二甲酸酯污染及其人体暴露风险

邻苯二甲酸酯(PAEs)作为一类内分泌干扰物,被广泛应用于工业生产。为了查明日常衣物中PAEs的污染状况,并评估其通过衣物的皮肤接触可能造成的人体暴露风险,本研究检测了日常生活中的新、旧衣服中7种典型PAEs的浓度,并通过实验模拟研究了衣料中PAEs向汗液的析出行为。结果表明,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)分别是旧衣服和新衣服中的代表性PAE。旧衣服中DEHP的浓度显著高于新衣服;婴儿衣服中DEHP的浓度高于成人衣服。穿着和清洗过程中的二次污染可能对衣服中的PAEs有显著影响,衣服材质可能是影响旧衣服中PAEs浓度的重要因素。汗液会导致衣物中的PAEs析出,从而明显增加PAEs的人体暴露风险。

生物炭对污染物的土壤环境行为影响研究进展

近年来,生物炭已成为农业、生态修复和环境保护领域的研究热点。一般认为,生物炭具有改善土壤质量、增加土壤碳汇、减少大气CO2浓度以及修复污染环境等功能。大量的生物炭施用到土壤后会改变土壤性质,影响重金属和有机污染物在土壤中的环境行为以及它们在环境中的归趋。本文就生物炭对土壤中重金属的吸附-解吸、在土壤中的形态转化、在土壤-植物系统中迁移行为、对有机污染物的吸附挥发及生物有效性进行了概述;在此基础上,扼要分析了当前生物炭应用存在的环境风险等问题,并从生物炭在土壤中的迁移转化及其归趋、生物炭的长期环境效应以及生物炭应用方向等方面进行了展望。

植物修复及强化调控系统根际土壤微生物研究综述

根际土壤微生物是植物修复及其强化修复技术的重要组成部分,了解根际土壤微生物生态效应有助于深入探索修复机制,从而进一步提高修复效率。微生物生态效应反映土壤生态变化,对于有效评估强化调控生态风险具有重要意义。在总结污染土壤植物修复根际微生物生态效应研究的基础上,综述强化调控措施与根际土壤微生物可能存在的相互影响,并分析利用微生物分子生态学技术评估强化调控措施施用风险的可行性。

土壤环境质量基准与水/大气环境质量基准的转换研究

土壤环境质量基准与水/大气环境质量基准之间的转换关系研究,是全面开展土壤环境质量基准研究的需要,也是系统动态和整体观看待问题的需求.土壤环境质量基准作为土壤环境质量标准制/修订的数据基础和科学依据,此项研究对于推动土壤环境质量标准修订进程具有一定的实践意义和理论价值.文章首先基于土-水关系理论基础和相关模型,以及土-气关系理论基础和相关模型两大方面,阐述了多介质质量基准转换的理论基础和相关模型,并在此基础上,初步构建了一套土-水/气环境质量基准转换的概念模型;其次,基于标准种类、污染物项目、分级分类介绍了当前国内外土壤、水以及大气环境质量基准/标准的概况,并总体分析了不同国家质量基准/标准的差异性原因;然后,基于土-水、土-气的相关研究进展,多角度探讨了土壤环境质量基准与水质基准,以及土壤环境质量基准与空气质量基准转换的关键点;最后,对此项研究进行了总结和展望.