土壤中持久性有机污染物不可提取态残留的测试方法、生成特征与环境风险研究进展

持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs)是一类具持久性、高生物蓄积性、高毒性且具长距离迁移性的高关注度化学物质,土壤是其主要储存库.POPs进入土壤后,与土壤结合发生老化现象,一部分生成不可提取态残留(non-extractable residue,NER).作为POPs环境归趋中的重要过程,NER的生成传统上被视为污染物的去毒或降解途径;但随着老化时间的增加或者受环境条件变化等因素的影响,土壤中NER可能会再次释放,造成环境风险.国内外有关土壤有机污染物NER的研究已有较多报道,但其中关于POPs-NER的报道相对欠缺.本文介绍了POPs-NER的同位素测试手段和生成机理,对特定组分NER的测试方法、POPs-NER生成的动力学模型与影响因素以及POPs-NER的释放与环境风险等方面的研究进展进行了综述,并简要分析了当前POPs-NER研究领域的局限和未来需要关注的问题.由于部分研究方向缺乏POPs-NER的案例,本文分析了一些非持久性有机污染物NER的相关研究,以期为今后POPs-NER的研究提供参考.

抗生素在土壤中的归趋及不可提取态残留

抗生素是近年来备受关注的一种新兴环境污染物,进入环境后会被降解或残留在环境介质和环境生物体内.在土壤中形成不可提取态残留(NERs)是抗生素重要的环境归趋,然而有关土壤中抗生素NERs形成机理和环境风险的研究尚处于起步阶段.NERs的形成能在一定程度上降低抗生素的环境危害,但当土壤环境条件改变时NERs仍有重新释放的潜在风险.本文在综述环境中抗生素的污染来源、浓度和风险的基础上,总结了土壤中抗生素的归趋,讨论了NERs的形成机理及影响因素、稳定性和生物可利用性,并指出了环境中抗生素的归趋尤其是NERs的研究中尚存在的科学问题.未来研究中应关注土壤生物活动对抗生素NERs形成的影响,以及非靶向生物内的抗生素转化,建立标准化的NERs分析方法,为全面揭示土壤中抗生素的归趋、准确评估抗生素的环境风险提供理论和技术支撑.

土壤中四溴双酚A不可提取态残留的降解转化

四溴双酚A(tetrabromobisphenol A, TBBPA)在各种氧化还原状态土壤中均可形成大量的不可提取态残留(nonextractable residues, TBBPA-NER).然而TBBPA-NER在环境中的稳定性和生物可利用性目前还鲜见报道.本研究以TBBPA在淹水条件和有氧条件下分别形成的不可提取态残留(即flooded-nonextractable residues, F-NER和oxicnonextractable residues, O-NER)为研究对象,分析了有氧条件下F-NER的归趋,以及土壤氧化还原状态改变下, FNER和O-NER环境行为的差异;同时研究了水稻根系分泌物对上述过程的影响.结果显示,有氧条件连续培养231 d中, F-NER在土壤中发生了缓慢的生物转化.尽管F-NER在土壤中释放出的可提取态量很低(1%~6%),但是矿化>10%,且酯键和醚键结合部分有所消减.土壤氧化还原状态的改变(即0~50 d有氧, 50~103 d淹水, 103~231 d有氧)对F-NER的矿化影响很小;而TBBPA-NER在土壤中的降解转化受形成条件影响较大,表现为有氧-淹水-有氧培养下F-NER的矿化量,以及释放量均显著高于O-NER. F-NER受环境因素的影响更大,水稻根系分泌物抑制了FNER在有氧环境下的矿化,而淹水条件促进了F-NER的释放产物在土壤中的累积.结果证明,土壤中添加根系分泌物以及氧化还原状态转变等,在不同程度上影响了两种NER在土壤中的生物转化.

四溴双酚A在土壤中的降解转化及残留研究进展

四溴双酚A (tetrabromobisphenol A,TBBPA)是全球生产量最大的溴代阻燃剂,广泛应用于电子产品和塑料等高分子材料的生产中.由于高的亲脂性及环境稳定性,TBBPA在土壤中易于累积.土壤作为污染物主要的汇之一,污染物在土壤中的环境过程和归趋对正确评价污染物的环境风险至关重要.本文综述了土壤中TBBPA在不同氧化还原条件(无氧条件,连续无氧-有氧条件和有氧条件)下、植物(芦苇和水稻)或蚯蚓(Metaphire guillelmi和Eisenia fetida)存在时的降解、矿化、代谢路径、不可提取态残留(non-extractable residues,NERs)形成和稳定性,以及相关微观机理.TBBPA在无氧条件下脱溴降解为双酚A,并稳定地存在于无氧土壤中.有氧土壤中的TBBPA经过甲基化、本位取代,以及烷基链断裂生成多种代谢产物.植物和蚯蚓会改变土壤中TBBPA的归趋,具体表现为明显降低TBBPA矿化,增加甲基化(形成更多甲基醚类代谢产物),减少NERs形成.TBBPA及其代谢产物可以和土壤中有机质以酯键和醚键的方式形成NERs.土壤氧化还原状态的改变会使NERs释放TBBPA及其代谢产物,但水稻根系分泌物添加到土壤中对NERs的释放没有显著影响.未来需要进一步研究TBBPA在土壤中转化的微生物学机制、土壤中NERs的形成机制、在生物体内的转化体制、以及土壤中不同形态NERs和生物体内NERs的稳定性和生物效应等,为全面准确评估TBBPA的环境风险提供科学依据.