环境应急监测技术研究进展与展望

作为环境监测工作的重要组成部分,环境应急监测与以往的实验室分析相比,更偏重于现场快速测定。各种各样突发环境事件的高发对便携式分析设备的研究与开发不断提出新要求。本文通过文献计量学统计分析国内外相关研究状况和热点,综述环境污染物现场应急监测技术现状及实际应用,全面总结我国在线监测和现场监测相关标准方法的建立情况,提出加快环境应急监测能力建设、建立健全环境应急监测标准体系、推动应急监测数据信息化建设的展望与建议。

硫铁改性生物炭对水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除研究

以九水合硫化钠、七水合硫酸亚铁、生物炭为原料,采用共沉淀法制备硫铁改性生物炭材料(FeS-BC),并研究其对水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附性能,利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对硫铁改性生物炭的形貌及结构进行表征。结果表明,在pH=7、质量浓度为1 g/L条件下对10 mg/L Sb(Ⅲ)吸附率达到80.26%,在pH=7、质量浓度为7 g/L条件下对10 mg/L Sb(Ⅴ)的吸附率达到89.48%;在最佳FeS/BC质量比、固液比的情况下对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)最大吸附量分别为32.20、22.35 mg/g;pH对Sb(Ⅲ)去除率影响不大,在pH=10时对Sb(Ⅴ)去除率影响比较明显;CO_(3)^(2-)、PO_(4)^(3-)、SiO_(3)^(2-)对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附具有不同程度的抑制作用;经试验模拟表面材料对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附符合准二级动力学和Langmuir等温模型。

基于文献计量学的新烟碱类农药毒性研究进展

近年来我国对新污染物治理的关注度持续上升,新烟碱类农药作为众多新污染物中的一个小分支,因其在全球范围内的广泛应用及其独特的毒性特征,已在环境介质中普遍存在,且对生态系统乃至人类健康构成了潜在的威胁,因此了解该领域的研究进展和热点演变至关重要。本文旨在运用文献计量学手段,对2000-2023年Web of Science(WoS)数据库收录的新烟碱类农药毒性相关文献进行全面分析,利用VOSviewer和CiteSpace等可视化软件绘制知识图谱。结果表明:2000-2023年新烟碱类农药毒性研究的发文量总体趋势相对稳定,且呈增长趋势,文献被引次数也逐年攀升。研究成果多发表在Science of the Total Environment,环境科学与生态学是发文量最多的学科领域,GOULSOND是最高产作者,中国和中国农业科学研究院分别是最高产的国家和机构。进一步的研究揭示,当前研究的热点主要围绕新烟碱类农药及其代谢产物在环境中的暴露情况、对昆虫等非目标生物的毒性作用以及深入到分子层面的毒性机制等方面展开,但关于新烟碱类农药在不同环境介质中的迁移、转化过程及长期累积所带来的毒性效应,以及它们对非靶标生物可能产生的联合毒性、慢性毒性,乃至通过食物链引发的累积毒性等复杂问题,尚且不足,亟需在未来的研究中加以填补和深化。

超高效液相色谱-串联质谱法快速测定环境空气中13种醛酮类化合物的含量

将两根2,4-二硝基苯肼(DNPH)采样管串联,前端连接一根除臭氧柱,采样25 min,用密封帽密封管口,于4℃以下保存。将DNPH采样管于25℃静置2 h,用5 mL乙腈洗脱,洗脱液流向与采样时气流方向相反。收集洗脱液,用乙腈稀释至5 mL,过0.22μm滤膜,加入与滤液等体积的水,注入超高效液相色谱仪,在Shim-pack GISS色谱柱(50 mm×2.1 mm, 1.9μm)上用不同体积比的乙腈-水溶液进行梯度洗脱,分离得到的13种醛酮类化合物(甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、丁烯醛、丁醛、苯甲醛、戊醛、对甲基苯甲醛、己醛、甲基丙烯醛和丁酮)在串联质谱仪中以电喷雾离子源负离子模式电离,多反应监测模式检测,外标法定量。结果显示,13种醛酮类化合物的DNPH衍生物可在8 min内实现基线分离,且基质干扰小;标准曲线的线性范围均为0.005~0.20 mg·L^(-1),检出限(3.143s)为0.09~0.32μg·m(-3);分别进行精密度和回收试验,各目标物测定值的相对标准偏差(n=6)为0.90%~7.1%,回收率为81.8%~104%;方法用于环境空气样品的分析,检出了甲醛、乙醛、丙酮、丙烯醛、丙醛、丁醛和戊醛,检出量分别为5.24,5.52,31.2,11.8,3.42,7.10,4.27μg·m(-3)。

基于文献计量学的流域生态健康评价研究热点及趋势分析

流域生态健康评价是流域水生态功能分区和生态管理的基础,以Web of Science(WOS)和中国知网(CNKI)论文数据库为数据源,通过科学知识图谱工具CiteSpace对国内外流域生态健康评价研究领域进行文献计量分析。结果表明:2个数据库的流域生态健康评价领域发文量呈波动式增长趋势,2005年后CNKI发文量高于WOS发文量;WOS发文量位居前列的国家有澳大利亚、中国、美国和法国等;该领域多学科交叉融合,包含生态学、动物学和植物学等;德国、英国和美国在该领域影响力表现突出,我国影响力较小,且与国际的研究合作较少;研究内容方面,国外集中在评价方法的研究,包括预测模型法、生物完整性法等;且注重流域的生境与栖息地评价,更强调流域生物多样性的保护及生态修复,关注流域生态的永续发展;国内则注重学习国外的评价体系与技术方法,构建适合本土的流域生态健康评价体系,同时3S技术在该领域成为较新的热点,可能在未来成为重要工具。

中国典型抗生素在环境介质中的污染特征与生态风险评价

通过收集国内各地区水体、沉积物和土壤中抗生素的最新污染数据,试图从全国尺度范围进行分析,以反映我国环境中抗生素的污染状况,并利用风险商值(RQs)评估抗生素的生态风险.结果表明,我国各地水体、沉积物和土壤均受到不同程度的抗生素污染,南方地区水体污染较为严重,而西部地区则较轻.生态风险评价结果表明,我国水体中红霉素、罗红霉素、四环素、金霉素、磺胺甲噁唑和诺氟沙星是高风险污染物,占比为20.9%,主要分布在山东、湖北、浙江、四川、广东、海南、江苏和江西等地;江河沉积物中,诺氟沙星是高风险污染物,占比为11.1%,主要分布在黄河、海河、辽河和珠江等地;养殖场沉积物中,四环素、土霉素、金霉素和诺氟沙星是高风险污染物,占比高达72.5%;土壤中,四环素和金霉素是高风险污染物,占比为28.6%,主要分布在辽宁、四川、天津和山东等地,以上高风险区域应引起相关部门的重视.研究结果可为我国抗生素的污染防治提供科学依据和数据支撑.

中国冶炼行业场地土壤污染特征及分布情况

通过收集大量国内各个地区冶炼场地的最新污染数据,试图从全国尺度范围进行分析,反映中国冶炼行业场地的土壤污染状况。运用污染指数评价法、潜在生态危害指数法和生物毒性评价法,以《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600—2018)的第一类用地标准值为参比,对土壤中重金属和有机物的污染特征及生态风险进行了分析。单因子指数结果表明:As、Pb、Cd和Ni的浓度均超过了土壤污染风险管制值,其中As的单因子指数为3.80;有机物的评价结果均为清洁。内梅罗指数结果表明:As、Pb、Cd和Ni的土壤污染风险管制值的评价结果为重度污染,且指数均大于35;二苯并(a,h)蒽的评价结果为警戒限,其余有机物的评价结果均为清洁。潜在生态风险评价表明:As具有很强的潜在生态风险,Cd有较强的潜在生态风险,多种元素的综合生态风险评价指数RI为409,具有较强的潜在生态环境风险。空间分布结果表明:南方地区的重金属潜在生态风险远高于西北地区和北方地区,其中潜在生态风险等级为很强的点位主要分布在贵州、湖南和江西等地区,且As和Cd的生态风险因子占据较高的比重。生物毒性评价表明:2-甲基萘、苊烯和二苯并(a,h)蒽将频繁地发生负面生态效应。贵州等南方部分地区的冶炼行业周边土壤已受到As和Cd等重金属的严重污染,应采取有效措施减少排放。该研究可为中国冶炼行业的污染防治提供科学依据和数据支撑。

红霉素水生生物基准推导和对中国部分水体生态风险初步评估

红霉素是大环内酯类抗生素,环境中红霉素残留具有较高的生态风险和健康风险,而中国目前尚缺乏红霉素的淡水水生生物基准值,因而研究适合中国流域水环境的红霉素水生生物基准,对于保护中国淡水水生生物以及水质基准的研究具有重要意义。该研究搜集筛选了红霉素对中国淡水生物的急慢性毒性数据,共获得3门8科的10个急性毒性数据和2门4科的4个慢性毒性数据。利用美国环境保护局推荐的物种敏感度排序法(SSR)推导红霉素的水生生物基准,同时以log-normal SSD法和log-logistic SSD法对基准计算结果进行了比对。比较了3种方法的优缺点,以及与国内外已有研究基准值之间的差异及形成原因,分析了影响红霉素水生生物基准的关键因素。得出采用SSR法推导的保护中国水生生物的红霉素急性基准值(CMC)为0.47μg·L^−1,慢性基准值(CCC)为0.10μg·L^−1相对可行。将该研究推导出的红霉素慢性基准值(CCC)与中国部分江河和湖泊中红霉素暴露浓度相比较,采用风险商值(RQ)评价了红霉素的生态风险。结果表明,风险区域主要集中在辽河、海河和珠江,部分区域点位存在一定的红霉素暴露生态风险。研究结论可为红霉素水质标准制定和流域水环境管理提供科学依据。

气相色谱-质谱法测定沉积物中的烷基酚和双酚A

本文以内分泌干扰物烷基酚和双酚A为研究对象,使用加速溶剂萃取-硅胶柱净化-气相色谱质谱联用仪,建立了同时测定沉积物中8种痕量APs和BPA的检测方法.沉积物样品经冷冻干燥后,用丙酮-二氯甲烷(V/V=1/2)为萃取溶剂,在100℃下进行加速溶剂萃取.萃取液浓缩后使用硅胶柱净化,经气相色谱分离、质谱检测,根据保留时间、质谱碎片及其丰度定性,内标法定量.结果显示,待测物在10—2000μg·L^(-1)范围内线性关系良好,相关系数大于0.9994,检出限在0.6—1.9μg·kg^(-1)之间.目标物在200、500μg·L^(-1)标准溶液中相对标准偏差(n=7)为1.9%—5.4%,加标样品回收率为85.7%—99.5%.用本方法检测天津某河流的沉积物样品,4-丁基苯酚、4-叔辛基苯酚、4-壬基酚、双酚A被检出,实际样品中APs和BPA的加标回收率为84.5%—97.4%.实验表明,使用该方法检测沉积物中的APs和BPA,操作简便,灵敏度高,准确性和重现性良好,可满足沉积物中痕量APs和BPA的检测需要.

国内外水生态健康评价研究进展

我国《水污染防治行动计划》提出对江河湖泊实施水生态保护和水资源管理,在“十四五”期间开展流域、河湖的水生态健康评价方法研究,支撑我国由水质向水生态目标管理转变,同时也为我国水生态环境管理提供依据。通过梳理国外水生态健康评价体系的发展历程,着重介绍了预测模型法、生物完整性指数法等几种典型的评价体系和方法,并通过应用案例分析了评价体系的局限性;同时梳理了我国已经颁布的水生态健康相关的标准及规范,分析了我国本土流域的水生态健康评价方法及其优缺点;最后对我国水生态健康评价体系、管理准则和政策体系提出建议,以期为我国水生态健康评价的研究发展及实践应用提供借鉴和参考。

气相色谱法同时检测南极磷虾中2种ω-3脂肪酸含量

目的建立甲酯化-气相色谱法同时检测南极磷虾中二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)含量的分析方法。方法样品经二氯甲烷提取后,与0.5%硫酸-甲醇溶液在60℃条件下反应30 min,反应液使用硅酸镁柱层析净化。将洗脱液转移至15 mL离心管中,2000 r/min离心20 min,上清液氮吹浓缩后,用乙腈定容至1 mL,使用DB-1701色谱柱(30 m×0.32 mm,1.00μm)分离,火焰离子化检测器检测,外标法定量。结果方法在0.02~2.00 mg/mL的线性范围内,相关系数为0.9999。平行样品的相对标准偏差不超过6%(n=3),平均回收率大于82.6%。结论该方法简便高效、检出限低、重现性好,可用于新鲜和干燥南极磷虾样品中EPA和DHA的检测。

环境中典型抗生素生态安全阈值

随着人们生活水平的提高,抗生素的使用量日趋增加,对生态环境造成潜在风险.以12种典型抗生素(克拉霉素、金霉素、青霉素、头孢噻肟、头孢唑啉、硫酸链霉素、新霉素、磺胺甲恶唑、林可霉素、氯霉素、诺氟沙星、恩诺沙星)为研究对象,根据欧盟化学物质风险评价技术指导文件(TGD),推导不同环境介质中抗生素的预测无效应浓度(PNEC).结果表明,12种典型抗生素PNEC_(water)值大小依次为:磺胺甲恶唑(0.0075μg·L^(-1))<青霉素(0.10μg·L^(-1))<诺氟沙星(0.1128μg·L^(-1))<克拉霉素(0.20μg·L^(-1))<金霉素(0.24μg·L^(-1))<新霉素(0.60μg·L^(-1))<硫酸链霉素(1.00μg·L^(-1))<林可霉素(2.00μg·L^(-1))<氯霉素(12.5μg·L^(-1))=恩诺沙星(12.5μg·L^(-1))<头孢噻肟(455.5μg·L^(-1))<头孢唑啉(2.0×10^(4)μg·L^(-1)).克拉霉素、金霉素、青霉素、头孢噻肟、头孢唑啉、硫酸链霉素、新霉素、磺胺甲恶唑、林可霉素、氯霉素、诺氟沙星、恩诺沙星的PNEC_(susp)值分别为0.259、0.197、0.105、36.01、819.78、0.802、0.470、0.0115、1.60、12.1、0.0893、10.220 mg·kg^(-1)(以湿质量计),PNEC_(soil)值分别为0.106、0.0357、0.0337、2.835、147.82、0.133、0.0706、0.00543、0.27、3.33、0.0141、1.826 mg·kg^(-1)(以湿质量计).研究结论可为我国区域环境介质中抗生素风险评估、生态环境基准建立提供科学依据.

乌梁素海水体与沉积物中半挥发性有机物污染水平及风险评估

为研究乌梁素海水体与表层沉积物中半挥发性有机物(SVOCs)的污染特征和风险水平,对乌梁素海7个点位的水体和沉积物样品进行检测分析。结果表明:水体与沉积物中SVOCs的总浓度为449.7~691.0 ng/L及144.4~587.5μg/kg;多环芳烃(PAHs)和邻苯二甲酸酯(PAEs)是所有样品中发现的主要污染物;其他SVOCs未检测到或仅检测到微量。水体与沉积物中PAHs污染主要来自石油源及煤炭、生物质燃料燃烧混合来源;PAEs污染主要来自塑料和化工工业,以及生活垃圾;水体和沉积物中主要污染物的生态风险总体上呈低风险。从饮水和暴露接触的角度,乌梁素海呈现的健康风险水平较低。

临江河水体溶解性有机质荧光光谱特征解析

为探究临江河水体溶解性有机质荧光光谱特征、组成及来源,本研究利用三维荧光光谱结合平行因子分析的方法对临江河水体溶解性有机质荧光光谱特征、荧光组分、水质指标及它们之间的相关性进行分析。结果表明:临江河流域森林山区水体存在典型类腐殖峰A及类富里酸峰C,村镇水体及农田水体除了存在典型类腐殖峰还出现类蛋白峰,养殖区水体存在典型类蛋白峰B和T。平行因子分析解析出2类3个荧光组分,分别为类腐殖质荧光组分C1、C2,类蛋白荧光组分C3。研究表明,三维荧光特征参数揭示出临江河水体溶解性有机质受到内外源的共同影响,相关性分析表明临江河水体中荧光组分及特征与氮、磷等元素的迁移转化密切相关。

典型短链全氟替代品PFBA及PFBS对斑马鱼的内分泌干扰效应

全氟丁酸(PFBA)与全氟丁烷磺酸(PFBS)作为长链全氟化合物的替代化学品被广泛应用。2种替代品在环境中的残留量不断增加,对环境生物造成了不可忽视的潜在风险。本文通过分析PFBA与PFBS对斑马鱼体内卵黄蛋白原(VTG)、甲状腺激素三碘甲状腺原氨酸(T3)与四碘甲状腺原氨酸(T4)的影响,研究2种替代品对斑马鱼的内分泌干扰效应和作用机制。结果显示,VTG含量与PFBA和PFBS暴露浓度变化存在剂量-效应关系,雌雄斑马鱼体内血浆及全鱼和头尾匀浆中VTG水平均有上升。PFBA对斑马鱼体内VTG含量存在倒“U”型的剂量-效应关系,而PFBS的VTG含量存在正相关的剂量-效应关系。PFBA不同暴露浓度组对斑马鱼甲状腺素T3、T4水平具有抑制作用,均表现出显著性差异(P<0.01)。PFBS暴露的斑马鱼体内T3和T4的含量存在倒“U”型的剂量-效应关系,高浓度暴露组匀浆中对T3和T4的抑制率最高,达到36.74%和38.20%。结果表明,2种替代化学品PFBA与PFBS对斑马鱼表现出明显的内分泌干扰效应。

典型四环素类抗生素的预测无效应浓度和风险评估

四环素类抗生素是一类广谱抗生素,对生态环境存在潜在风险。本研究以四环素和土霉素为研究对象,根据欧盟现有化学物质风险评价技术指导文件(TGD),推导不同环境介质中四环素和土霉素的预测无效应浓度(PNEC),并采用风险商值(RQ)法对我国部分地区水质、淡水沉积物和土壤的暴露风险进行评估。结果表明,我国水质、淡水沉积物及土壤中四环素的PNEC值分别为0.115μg·L^(-1)、423μg·kg^(-1)(湿质量)和57μg·kg^(-1)(湿质量);土霉素的PNEC值分别为4.93μg·L^(-1)、1.78×10^(4)μg·kg^(-1)(湿质量)和3.16×10^(3)μg·kg^(-1)(湿质量)。淡水沉积物风险区域主要集中在海河,土壤风险区域主要集中在山东省、四川省彭州市、辽宁省沈阳市等,部分区域点位存在潜在的生态风险。研究结论可为四环素类抗生素的生态环境风险评价提供科学依据。

城市污水处理系统中微/纳塑料去除技术的研究进展

为控制微/纳塑料在水环境中的释放与传播,迫切需要了解污水处理厂的关键处理技术中微/纳塑料的去除效果与机理,以减少进入自然水生系统的微/纳塑料数量。综述了物理处理技术包括混凝沉淀、过滤和吸附,化学处理技术包括高级氧化和消毒,生物技术包括传统活性污泥法、MBR和人工湿地等技术对微/纳塑料的去除效果及机理。并讨论了这些处理工艺在污水处理工程中对微/纳塑料去除的优缺点以及未来发展方向,旨在为城市污水处理中微/纳塑料的控制提供支持和理解。

嘉兴河网大型底栖动物与氮磷、重金属的相关分析

为探究嘉兴河网水体和表层沉积物氮磷及重金属分布特征及其与大型底栖动物的响应关系,2019年3月(平水期)及7月(丰水期)对嘉兴河网的大型底栖动物与表层水和沉积物进行调查,分析了大型底栖动物与表层水、沉积物、间隙水中氮磷及重金属(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、Hg、As)之间的关系。结果表明:两个水期共检测出18种底栖动物,隶属3门5纲14科,其中环节动物9种、软体动物6种、节肢动物3种,铜锈环棱螺与霍甫水丝蚓为广泛分布物种。通过冗余分析(RDA)可得,表层水总磷[TP(S)]、表层水总氮[TN(S)]和间隙水总磷[TP(J)]是导致底栖动物空间分布和群落结构化差异的主要影响因素。将种群密度和生物多样性指数与氮磷及重金属含量进行相关性分析,Pielou均匀度指数(J)在平水期与TN(J)呈显著正相关,在丰水期与TN(S)呈显著正相关;寡毛类密度与水体中Hg呈正相关;软体动物密度与水体中Pb呈显著正相关,而与沉积物中Ni、Pb呈显著正相关;Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Pielou均匀度指数(J)和Margalef丰富度指数(d)与沉积物中重金属含量呈负相关。研究表明,底栖动物群落结构和空间分布对氮磷、重金属具有较好的相关性,可为嘉兴河网大型底栖动物群落的修复与管理提供依据。

沙颍河流域抗生素污染特征与生态风险评价

于2018年7月(丰水期)、11月(枯水期)和2019年3月(平水期)对沙颍河流域5种抗生素磺胺吡啶(SPD)、磺胺氯哒嗪(SCP)、磺胺嘧啶(SDZ)、环丙沙星(CIP)和四环素(TCL)的污染状况和空间分布进行了研究,并对其生态风险进行了评价。结果表明,沙颍河流域5种抗生素在丰水期、枯水期和平水期均有检出,丰水期CIP、枯水期SPD和SDZ以及平水期SCP的检出率均>50%,平水期SCP的检出率最高达到70.97%,CIP在丰水期的检出值最高(655 ng/L),5种抗生素累积浓度为:丰水期>平水期>枯水期。对比国内其他地区水体环境,沙颍河流域5种抗生素浓度总体处于一般水平,但丰水期CIP检出浓度较高。相关性分析显示抗生素浓度与水质参数硬度、NH3-N和电导率显著相关。5种抗生素的水生态风险为:丰水期>枯水期>平水期,其中CIP和TCL均为高风险。提出,应加强监测评估与预警管理,有效控制其水生态风险。

不同pH值对铜和硫酸阿米卡星的青海弧菌时间依赖毒性相互作用的影响

自然条件下,污染物以各种形式或浓度混合存在,其累积毒性与相互作用对环境健康存在潜在风险,而pH对化学物质的毒性产生非常重要的作用.为了探究不同pH值下污染物的累积毒性与相互作用,该研究以硫酸阿米卡星(Amikacin sulfate,AMI)和五水硫酸铜(CuSO_(4)·5H_(2)O,Cu)为目标污染物,以青海弧菌(Vibrio qinghaiensis sp.-Q67)为受试生物,选用6.0、7.0、8.0、9.0共4个pH值条件分别进行实验,采用直接均分射线法(Direct equipartition ray,EquRay)设计不同浓度配比的代表性混合物,应用时间毒性微板分析法(Time-dependent microplate toxicity analysis,t-MTA)测定其时间-浓度-效应数据,以独立作用(independent action,IA)为参考模型,分析混合物的毒性相互作用,并应用改进的面积浓度比法(the modified area-concentration ratio method,MACR)评价AMI与Cu之间的毒性相互作用强度.结果表明:(1)Cu在不同pH值条件下对Q67的毒性大小顺序为(pH=9)>(pH=7)>(pH=8)>(pH=6),AMI在4个pH值条件下的毒性总体来说相差较小,AMI的毒性高Cu的毒性2-3数量级.(2)Cu和AMI混合物体系毒性具有明显的组分依赖性,混合物体系随AMI组分增加,毒性呈增大趋势,且随着暴露时间的增长,毒性差异更为显著.(3)不同pH值条件下,pH值为6的混合物体系的pEC_(50)值较小,明显低于pH值为7、8、9混合物体系的pEC_(50)值,pH值为7、8、9的混合物体系之间的毒性值则相差不大.(4)4个pH值条件下的混合物体系共20条射线,存在协同或加和作用;pH值为6的混合物体系的MACR值低于pH值为7、8、9混合物体系的值,即pH值较低的混合物体系出现的协同作用强度较弱,pH值为7、8、9的混合物体系之间的MACR值则相差不大,毒性相互作用强度较为一致.