上海市PM_(2.5)的物理化学特征及其生物活性研究

采集了上海市区和郊区春季和夏季的大气PM2.5样品,分析了市区和郊区春夏2季PM2.5质量浓度变化的规律,使用PIXE(Proton Induced X-ray Emission)分析技术获得S、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Se、Br、Sr、Pb等15种元素的质量浓度.结果表明,上海PM2.5中化学元素的质量浓度在春季(5038.6ng.m-3)比在夏季(3810.6ng.m-3)高,春季郊区(2528.9ng.m-3)和市区(2509.7ng.m-3)PM2.5中化学元素的质量浓度相当,夏季市区样品(1674.2ng.m-3)中化学元素质量浓度的总量比郊区(2136.3ng.m-3)的低,但来自人为污染的化学元素(Cr、Mn、Ti、Ni、Cu、Zn、As、Br、Sr、Pb)在市区PM2.5中的含量较高;场发射扫描电镜(FESEM)分析显示,上海PM2.5主要由烟尘集合体、燃煤飞灰、矿物颗粒、生物质颗粒和不明物质组成,质粒DNA评价揭示上海市区PM2.5比郊区的具有更强的生物活性,主要原因可能在于市区样品中含有较高的重金属元素和较多的烟尘集合体.

突发性环境污染事故预警系统的探讨

突发性环境污染事故时有发生,因此有必要提出事故预防和管理水平,应建立突发性环境污染事故的预警系统。

上海洋山港环境空气IVOCs的浓度、组成和G20期间变化特征

中等挥发性有机物(IVOCs)作为二次有机气溶胶的重要前体物倍受关注。柴油机(包括船舶)是重要的IVOCs排放源,但其排放特征和环境影响亟待研究。本文选择船舶活动密集的上海洋山港为研究区,采集夏季(2016年8月~9月)和冬季(2017年1月~2月)环境空气IVOCs样品,分析其浓度、组成和季节变化特征,探讨船舶排放对港口环境空气IVOCs的贡献,并评估杭州G20峰会期间船舶管控措施的实际效果。结果表明:(1)上海洋山港环境空气IVOCs平均浓度为(5.1±0.8)μg/m^3,其中,正构烷烃和多环芳烃分别占4.3%±0.8%和1.6%±0.5%,其余为不能单体识别的组分(UCM),包括支链烷烃(26.9%±3.9%)和剩余UCM(67.2%±4.4%);(2)时间上,洋山港IVOCs浓度夏季((5.7±0.3)μg/m^3)高于冬季((4.6±0.7)μg/m^3),"上午"(采样时段7:30~15:30)高于"下午"(15:30~23:30)和"夜晚"(23:30~7:20),显示船舶活动对港口环境空气的重要影响;(3)杭州G20会期(2016年9月4日~5日)相比于会前(8月22日~29日),洋山港IVOCs、OC、SO_2和NO_2浓度分别下降了8%、47%、31%和19%,表明船舶排放管控措施具有较显著的减排效果。

微塑料的老化技术、特征及其毒性效应研究进展

环境中的微塑料通常会受到紫外辐照、热辐射、化学氧化、生物降解等环境因素的影响,进而经历光老化、热老化、化学老化、生物老化等过程,并且其物理化学性质均发生一定程度的改变.环境中微塑料的自然老化过程需要很长的时间,极大限制了对老化微塑料的研究.本文综述了微塑料的实验室加速老化技术,包括紫外老化、化学老化和生物降解等技术,阐述了老化后微塑料的表面形貌与官能团的变化及对吸附污染物的影响,并总结了老化微塑料对生物的发育毒性、生殖毒性、神经毒性和氧化应激等效应.本文旨在使人们更了解微塑料实验室加速老化技术及其对生物的潜在风险效应.

上海市大气PM_(2.5)中羰基化合物的研究

利用2,4-二硝基苯肼(DNPH)作为衍生化试剂,高效液相色谱/紫外检测法(HPLC/UV)定量检测上海市大气PM2.5中单羰基和二羰基化合物,共检测出5种单羰基化合物和2种二羰基化合物(乙二醛和甲基乙二醛).单羰基化合物中浓度最高的是甲醛和乙醛,其年平均浓度分别为(1579.47 672.81)ng/m3和(572.02 470.58)ng/m3;二羰基化合物乙二醛和甲基乙二醛的年平均浓度分别为(63.74 54.27)ng/m3和(97.28 39.62)ng/m3.研究发现上海市大气PM2.5中一些羰基化合物具有明显的日变化和季节变化规律:日变化表现为早晚高峰,而季节性变化单羰基化合物是冬天>夏天,二羰基化合物则是夏季>冬季.此外,PM2.5中羰基化合物的浓度还与温度、湿度、质量浓度具有一定的关系.

GC与GC-MS联用技术进展及其在环境中的应用

This essay briefly introduces the historical development of gas chromatography and mass spectrometry technology,it combines important results of GC and GC-MS in environmental monitoring,GC and GC-MS may analyse Polynuclear aromatic hydrocarbons,Pesticide,PCBs,PDBEs and Multicomposit ion of organic pollutants,etc.It also elaborates the developing trend of the gas chromatography technology.

基于PM2.5中的黑碳变化探究上海冬季典型污染过程

2016年11月29日-12月9日,上海连续发生两起大气污染事件,最高小时PM2.5质量浓度分别达到119和179μg/m^3.利用黑碳(black carbon,BC)仪的在线观测数据,结合大流量PM2.5滤膜样品的化学组成数据--有机碳(organic carbon,OC)、元素碳(element carbon,EC)、水溶性离子、金属元素,观察两次污染过程中PM2.5的化学组成和来源变化.结果表明,在两次污染过程中,污染期的平均PM2.5质量浓度分别是洁净期的4.2和3.9倍,而平均黑碳质量浓度仅为洁净期的1.6和1.9倍.污染期的最高黑碳质量浓度为8.94μg/m^3,占PM2.5的百分比为22.0%.在两次污染过程中,洁净期的平均黑碳质量浓度占PM2.5的百分比分别为11.8%和7.5%,显著高于污染期的4.4%和3.7%.污染期的二次污染严重,平均二次污染物分别占PM2.5的百分比为41.8%和31.9%,平均二次有机碳(secondary OC,SOC)占有机碳的百分比分别为42.5%和34.9%.在两次污染过程中,燃煤、机动车、船舶排放和生物质燃烧均有显著贡献.

应用溶蚀器/后置膜系统分析上海大气PM_(2.5)中水溶性离子的组成及采样误差

利用溶蚀器/后置膜采样系统分析了上海市PM2.5中主要水溶性离子（SO4^2-、NO3^-、NH4^-、Cl^-）以及大气中NH3、HNO3和HCl的浓度。结果表明,上海PM2.5中SO4^2-、NO3^-和NH4^＋的总浓度为21.55±16.43μg/m^3,其中SO24-是含量最高的水溶性离子,但冬季时NO-3/SO24-比值常大于1,说明流动源已成为上海PM2.5主要的污染源;与溶蚀器/后置膜采样方法相比,常规Teflon膜采样中Cl^-、NO3^-、NH4^＋在夏秋季时存在负误差,而冬季时存在正误差,SO24-在不同季节均出现正误差;冬季常规膜采样造成的误差相对较小;采样期间大气中NH3、HNO3和HCl的浓度范围分别为1.56-20.84μg/m^3、0.26-2.80μg/m^3和0.15-1.62μg/m^3,HNO3和HCl浓度具有显著的夏高冬低的季节变化。

微塑料对秀丽隐杆线虫的毒性效应及机制研究进展

微塑料是指粒径小于5 mm的塑料碎片或颗粒,广泛分布在海洋、土壤、大气等环境中,并对生态环境和人类健康造成一定的危害.秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)作为一种优秀的模式生物,被广泛应用于环境毒理学研究.本文从肠道损伤、致死率和神经毒性等多方面总结微塑料对秀丽隐杆线虫的毒性效应,探索氧化应激、非编码RNAs以及MAPK等信号通路的作用机制,归纳微塑料对秀丽线虫毒性的影响因素,并对未来的研究方向进行展望.本综述可为微塑料的生物毒性与健康风险提供一定的理论依据.

老化黑碳颗粒诱导人神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y炎症反应及机制

以人神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y为研究对象,分析被臭氧氧化的黑碳(oxidized black carbon,OBC)颗粒引起的炎症反应以及核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)和磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylin-ositol-3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB,又称Akt)信号通路的作用.结果显示:随着OBC颗粒染毒质量浓度的增加(5、10、20、40µg/mL),细胞内线粒体跨膜电位(mitochondrial membrane potential,MMP)水平逐渐下降,DNA损伤程度逐渐升高,呈现质量浓度和时间依赖性;细胞外泌白细胞介素-4(interleukin-4,IL-4)水平升高和细胞内肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)基因高表达,说明OBC颗粒会促进SH-SY5Y细胞发生炎症反应;细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平升高,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、血红素加氧酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)基因表达量升高,且HO-1蛋白水平升高,说明细胞发生氧化应激;胞内NF-κB和PI3K/Akt通路相关蛋白显著变化,表明OBC颗粒激活了NF-κB和PI3K/Akt信号通路.综上,OBC颗粒可诱导SH-SY5Y细胞发生氧化应激造成DNA损伤,促进炎症反应,且对NF-κB和PI3K/Akt信号通路有重要调控作用.

环境污染物对人体生物有效性测定的胃肠模拟研究现状

环境污染物对人体健康产生了巨大的危害,污染物的生物利用度是人体健康风险评估中的关键因子.本文系统介绍了模拟胃肠消化系统测定污染物对人体生物有效性的实验方法、主要控制条件、影响生物有效性的因素及其在健康风险评估研究中的应用.同时对其在开展有机污染物的生物有效性及其代谢研究、Caco-2细胞在该类研究中的应用以及体外模拟方法的验证方面进行了展望.

上海城区和临安本底站PM_(2.5)的物化特征及来源解析

2008年4月在上海城区(徐家汇)和浙江临安大气污染本底站2个地区同步采集PM2.5样品,利用场发射扫描电镜(FESEM/EDS)和同步辐射相关技术对两地PM2.5的微观形貌、化学元素组成及来源,以及重金属元素Zn的价态进行了分析.结果表明,徐家汇、临安的PM2.5平均质量浓度分别为(131.6±65.2),(83.5±22.9)μg/m3.徐家汇地区PM2.5主要由烟尘、飞灰、矿物质等组成;临安地区PM2.5中主要为不规则形貌颗粒物.上海城区PM2.5中重金属元素的浓度明显高于临安地区样品.同步辐射X射线吸收近边结构谱的结果显示,两地PM2.5中的Zn元素都以ZnSO4为主要存在形式.富集因子法分析19种元素中,除K、Ca外,其他元素在PM2.5中富集程度上海均高于临安地区.

胡萝卜中滴滴涕对人体生物有效性影响因素的体外研究

采用基于生理学的体外实验,通过模拟人体胃和小肠的环境,分析了胡萝卜中p,p’-DDT,p,p’-DDD和p,p’-DDE在人体胃肠系统的生物有效性.结果表明,DDTs在小肠环境下的生物有效性大于胃环境,胆汁和胰液对生物有效性有正影响;当胡萝卜的质量恒定时,p,p’-DDE,p,p’-DDD和p,p’-DDT在胃和小肠中的生物有效性不随其浓度的变化而变化,它们在胃和小肠中的生物有效性分别为12.72%,12.71%,11.99%和47.14%,41.16%,46.29%.然而,当p,p’-DDT,p,p’-DDD和p,p’-DDE的量恒定时,其生物有效性随胡萝卜质量的增大而减小,且两者之间呈现对数关系.

三氯生和三氯卡班对人体肝细胞DNA损伤的研究

三氯生(TCS)和三氯卡班(TCC)作为优良的抗菌和消毒剂,在药物和个人护理用品中广泛使用。近几年来,TCS和TCC在各种环境介质和生物体中被频繁检出,并引起国内外环境科学工作者的重点关注。目前,有关TCS和TCC对水生生物的毒性研究已有大量的报道,其对人体健康危害的报道仍较少。为了评估TCS和TCC对人体的遗传毒性,利用彗星实验研究两种污染物对正常人肝细胞(L02)DNA的损伤效应。结果发现:三氯生和三氯卡班皆能引起人体肝细胞的DNA损伤,并呈现显著的剂量-效应关系和时间效应关系。相比于TCS而言,L02细胞对TCC更为敏感,在低暴露剂量(2.38μmol.L-1)下就可以引起DNA断裂损伤。该结果有助于进一步揭示TCS和TCC对人体毒害的机制,更全面的评估两种污染物对人体健康的风险。

上海室内外灰尘中多氯联苯及其人体暴露评估

2008年11月～2009年6月以气象学分4个季度测定了上海地区居民家庭室内外灰尘中多氯联苯(PCBs)的浓度.研究表明,春季和冬季室内灰尘中PCBs平均含量高于夏季和秋季,而室外灰尘中PCBs含量表现相反特征.单个室内样品∑PCBs浓度范围为1.0×103～1.97×106pg/g,室外为n.d.～1.96×106pg/g.此外,通过生理学的体外实验模拟人体胃肠消化过程,并利用响应面法研究影响PCBs生物有效性的因素,发现胆汁浓度相对于消化时间、液固比和污染物浓度对PCBs生物有效性影响最大.依据室内外灰尘中PCBs年平均浓度、生物有效性及灰尘摄入量计算得出,上海地区儿童和成人通过摄入灰尘人均PCBs的日暴露量分别为2.657×102～1.078×104pg/d和1.328×102～5.392×103pg/d.

上海市大气细颗粒物的酸度及其与组成的关系

在上海宝山区和徐汇区内两个采样点采集不同季节的大气细颗粒物样品,用酸性提取液测定其强酸度,采用离子色谱法测定主要水溶性离子的浓度,并用气溶胶无机离子模型计算细颗粒物在大气中的真实酸度.结果表明,市区大气细颗粒物存在明显的酸性,且酸性与颗粒物中矿物质的含量呈明显的负相关性.细颗粒物在大气颗粒物总量中比例的增加可能是近年来上海酸雨频率不断增加的重要原因.

大气颗粒物中生物质燃烧示踪化合物的研究进展

生物质燃烧是大气颗粒物的重要来源.钾离子、脱水糖类(左旋葡聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖)、脱氢松香酸等被认为是示踪生物质燃烧的主要化合物.其中,脱水糖类由于其良好的化学稳定性和较高的浓度水平,被广泛用作有关生物质燃烧的检测和估算其对大气颗粒物贡献的代表性化合物.研究发现,大气颗粒物中脱水糖类的含量随季节不同而呈现差异;不同类型的生物质经燃烧后产生的气溶胶颗粒物中,主要示踪化合物的组成比例不同.如软木燃烧后的左旋葡聚糖/甘露聚糖比值约为4.3、硬木约为23.1、农作物残渣约为32.0.利用这一特性可以分析大气颗粒物中不同生物质燃烧源的类型和所占比例等.气相色谱-质谱联用技术是检测大气颗粒物中脱水糖类有机示踪物的主要手段.该法需要对样品进行前处理.高效液相色谱-质谱联用技术和高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测法可以很好地替代气相色谱质谱联用法,避免样品的前处理和衍生化反应,但检测范围较窄.几种方法各有利弊,需根据样品的来源和实验目标选择适当的分析方法.

天然源二次有机气溶胶的研究进展

二次有机气溶胶由于其对环境、气候和人体健康的影响,正日益受到人们的关注。我国地域辽阔,森林占国土面积的12%,几乎具有北半球的全部植被类型,对天然源二次有机气溶胶的研究不容忽视。综合当前的研究成果,着重阐述了两种代表性生物挥发性有机化合物,异戊二烯和α-蒎烯与大气中主要的氧化剂,如O3、OH和NO3等物种的反应,以及其二次气溶胶形成的过程。最后,对目前的研究手段和未来的研究方向进行了探讨。

上海市大气颗粒物中多环芳烃的季节变化特征和致癌风险评价

对上海市城区和郊区采集的64个总悬浮颗粒物(TSP)样品进行GC/MS分析,结果表明:全年PAHs浓度范围为2.25-221.6ng·m^(-3),并呈现明显的秋、冬季节高而夏季低的变化特征,且PAHs年平均值郊区稍微高于城区.多环芳烃中苯并(b+k)荧蒽、茚并(1,2,3-cd)芘、晕苯等化合物相对含量较高,四环以上的组分全年平均含量在90%以上.采用苯并(a)芘和苯并(a)芘等效质量浓度(BaPE)对上海市大气颗粒物中的PAHs进行致癌风险评价,BaP年均值在城区和郊区分别为2.57ng·m^(-3)和2.86ng·m^(-3),秋季BaP年均值超过了居民区标准限值(5.0ng·m^(-3)).BaPE在城区和郊区的年均浓度分别为5.82ng·m^(-3)和7.24ng·m^(-3),秋季污染最为严重.

便携式飞行时间质谱仪用于室内甲苯、二甲苯污染快速溯源分析

采用自行研制的高时间分辨便携式飞行时间质谱(Portable time-of-flight mass spectrometry,P-TOFMS),基于网格布点检测法,在污染和通风自净后的条件下,以高暴露风险的甲苯、二甲苯作为VOCs代表物质,实时、在线监测1394 m2室内空气中的甲苯、二甲苯的浓度分布,并根据高时间分辨数据对污染源进行快速解析。结果表明,1.5 h内即可完成室内40个采样点的全部分析工作;污染条件下室内甲苯和二甲苯的最高浓度为2633和223μg/m3;自然通风24 h后,浓度分别降低至113和173μg/m3;2个模拟污染源及1个背景污染源均被准确识别。P-TOF-MS技术在家居、车间等室内空气VOCs污染源快速识别方面具有广阔的应用前景。