全氟和多氟烷基物质在人体生物样本中的检测方法与暴露水平研究进展

全氟和多氟烷基物质(PFASs)是一类人工合成的化学物质,在环境介质和人体生物样本中被广泛检出.本文针对人体血液、尿液、母乳、头发和指甲等5种人体生物样本,总结了PFASs的前处理方法和仪器分析方法,介绍了国内外关于人体生物样本中PFASs暴露水平的最新研究进展,展望了这一领域的发展方向.通过研究结果显示,PFASs在普通人群5种样本中的检出情况为血液>母乳>尿液>头发和指甲,人群的饮食特征、饮用水来源、研究区域工业化水平等均为影响PFASs暴露水平的重要因素,且研究发现从事相关行业的职业人群或相关行业周边居住居民其体内PFASs暴露水平比普通人群普遍高1—2个数量级.在5种人体生物样本中,PFOA和PFOS均为检出浓度较高的物质.本文旨在为今后关于PFASs的人体暴露和检测分析提供参考,为国家和地区人体生物监测提供技术支撑.

新型有机磷阻燃剂环境污染物的研究进展

新型有机磷阻燃剂(emerging organophosphate flame retardants,eOPFRs)是市场上新出现的或环境中最近新检测到的一类有机磷阻燃剂.由于溴代阻燃剂(brominated flame retardants,BFRs)和部分常规OPFRs在全球限制或禁止使用,市场对eOPFRs的需求呈快速增长的趋势.eOPFRs在电子电器和装修等材料中广泛应用,在多种环境介质中被检出.由于eOPFRs具有和常规OPFRs相似的物化性质,可能会通过类似于常规OPFRs的途径进入环境和人体,最终对生态环境和人体健康产生危害.本文主要介绍了eOPFRs的物化性质、分析方法、环境污染水平、人体暴露途径及其毒性效应.目前eOPFRs主要作为常规OPFRs研究的补充数据发表,其前处理方法呈多样化趋势,仪器检测主要使用液相色谱-质谱/质谱联用仪(LC-MS/MS);同一区域eOPFRs污染水平目前仍低于常规OPFRs;毒理学研究发现eOPFRs具有多种潜在毒性,包括生殖发育毒性、神经毒性和内分泌干扰等.基于此,本文提出目前eOPFRs在人体暴露途径和毒性效应研究中存在的主要问题和重点研究方向,并对eOPFRs分析方法和人体暴露风险研究的发展趋势进行了展望.

浙江杭嘉湖地区水环境中全氟烷基化合物的污染特征及健康风险评估

为探究浙江杭嘉湖地区全氟烷基化合物(perfluoroalkyl substances,PFASs)的环境污染现状及其可能的居民饮用水暴露风险,通过文献调研方式整理分析了浙江省杭嘉湖地区水环境中PFASs的污染水平分布及特征,并基于美国环保署推荐的场景风险评估模式,用风险商值法对浙江省杭嘉湖地区各年龄组(儿童、青少年、成人)饮用水暴露PFASs的健康风险进行了评估.结果表明,浙江省杭嘉湖地区水环境(地表水和饮用水)中存在广泛的PFASs污染,组成种类表现为PFOA是水环境中的主导污染物,并且地表水中短链PFASs呈逐年增多的态势.地表水中的主要污染物为PFOA和PFHxA,其中城区地表水中∑PFASs浓度(富阳区:26.90—163.20 ng·L^(-1),杭州市区:36.30—179.30 ng·L^(-1),海宁:56.70—186.70 ng·L^(-1))低于该地区钱塘江江水∑PFASs浓度(富阳区:108.60—142.70ng·L^(-1),杭州市区:178.90—221.90 ng·L^(-1),海宁:129.40—325.70 ng·L^(-1)).钱塘江江水PFASs浓度分布特征表现为自上而下(自桐庐至富阳至杭州至海宁萧山)总体呈现浓度上升趋势.大运河地表水PFASs组成种类与钱塘江相似,主要污染物为PFOA;杭州段∑PFASs浓度范围为103.50—153.50 ng·L^(-1),嘉兴段∑PFASs浓度范围为51—123.80 ng·L^(-1).饮用水中∑PFASs浓度范围为12—175.30 ng·L^(-1),主要污染物为PFOA(9—115 ng·L^(-1))和PFHxA(1—41.20 ng·L^(-1)),组成种类与地表水PFASs类似.健康风险评估结果显示,饮用水暴露PFASs对杭嘉湖地区(杭州、海宁、德清、绍兴)各年龄组的居民尚未构成健康威胁.

高效降解环境新污染物四环素的复合光催化剂:从材料设计到降解机制

四环素类抗生素是目前使用量最大,使用频率最高的一类抗生素.近年来,日益严峻的四环素污染对生态系统和人类健康造成严重危害,我国“十四五”规划已将抗生素类物质纳入环保重点管控的新污染物名单.因此,如何有效降解四环素已成为环境污染治理领域亟待解决的问题.光催化降解作为一种低能耗、可重复利用和环境友好型的降解技术,在四环素降解方面具有较大的应用前景.然而采用单组分光催化剂的光催化降解技术存在着可见光利用不足、光生电荷复合率高等缺陷,导致四环素降解时矿化不完全,有高毒性中间产物生成.为了克服这些问题,研究者们开发出了兼具广吸收光谱性和强氧化还原性的复合光催化剂.本文调研和梳理了近五年复合光催化剂降解四环素的研究现状,从复合光催化剂的设计与合成、四环素的降解性能、降解反应机制等方面进行了阐述.结果显示,在着重于提升光吸收效率、光生载流子传输能力、光生电子-空穴分离效率等方面,通过介孔材料负载、金属/非金属元素掺杂、染料敏化、助催化剂负载、异质结结构构造等调控手段,设计制备出多种复合光催化剂,有效提升了光催化反应活性,显著提高了水体中四环素的光催化降解性能,四环素降解率达到63.7%—100%,矿化率达到34.4%—100%.最后,针对复合光催化剂现存的问题,包括选择性不高、稳定性较差、毒性效应有待进一步探索等方面进行总结与展望,以期实现其在实际水体中的应用.

船舶防污杀生剂的水生生物毒性和近海海域分布特征研究进展

近年来,有关船舶防污杀生剂在水环境中的分布及生态影响已经引起了人们的广泛关注.本文对2005—2020年间全球水环境中6种典型船舶防污杀生剂(三丁基锡、Irgarol 1051、DCOIT、敌草隆、百菌清、苯氟磺胺)研究工作进行了调研和梳理,总结了典型船舶防污杀生剂的基本性质、非靶标水生生物的毒性效应、以及在水体环境中的分布特征.毒性作用结果显示,三丁基锡(TBT)是一种毒性很强的内分泌干扰化合物,会影响所有营养级的水生生物,并可能通过饮食摄入受污染的海产品进而对人体健康产生影响.Irgarol 1051、敌草隆、百菌清和DCOIT仅对生产者具有较强的毒性,而苯氟磺胺对水生生物的毒性则相对较小.对水生生物毒性的敏感性可归纳为TBT>Irgarol 1051>DCOIT>敌草隆>百菌清>苯氟磺胺.水环境中主要的船舶防污杀生剂为TBT、Irgarol 1051和敌草隆.亚洲和南美洲沿海地区的污染最为严重,并主要集中在港口、造船厂、渔港和码头等船舶活动频繁地区.尽管TBT已经禁止使用了10多年,但在韩国造船厂附近的沉积物中浓度高达2304 ng·g^(−1).在水环境中和选定的海洋生物中检测到较高的船舶防污杀生剂证明了这些化合物在航运系统的广泛应用,并对海洋生态系统造成威胁.因此,未来的工作中需要对船舶防污杀生剂进行持续的调查并结合各地区水生生物毒性特性,进行系统的生态风险评价,为制定切实可行的海洋生态环境保护措施提供科学依据.

典型全氟烷基酸的光/电催化降解:性能提升策略与反应机制

全氟烷基酸(perfluoroalkyl acids,PFAAs)在全球水体中普遍存在,且对生物体和人体均具有潜在毒害作用,是近年来被广泛关注的主要污染物之一.水环境中PFAAs的去除和降解是降低其生态健康风险的重要手段,也是目前研究的焦点之一.PFAAs分子中所有C—H键均被C—F键取代,特殊的结构使PFAAs具有极高的化学稳定性,常规的氧化技术难以实现水环境中PFAAs的有效降解.光催化氧化和电催化氧化是目前处理难降解有机污染物的两种主要高级氧化技术,也是研究水环境中PFAAs降解去除的主流关键技术.以全氟辛基羧酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)和全氟辛基磺酸(perfluorooctane sulfonates,PFOS)为研究PFAAs降解的两类典型代表,本文综述了近年来光催化氧化和电催化氧化两种技术在水相PFOA和PFOS降解研究的文献报道,对提高PFAAs降解效率所采用的主要技术改进策略及其背后的理论机制进行了梳理和总结.基于提高催化反应活性物质产率,增加活性反应位点和反应物传质效率以及提高反应体系稳定性等优化策略,对光催化中催化剂和电催化中电极材料的优选,通过元素掺杂、异质结构筑、金属沉积、材料复合、形貌调控等对材料进行特定功能化改性,以及向反应体系添加氧化物种前驱体、多技术耦合等协同改进方法,两类PFAAs的氧化降解效率显著提高.光/电催化氧化对水中PFAAs的去除率、脱氟率和矿化率(中位值)分别达到91%和98%、38%和76%、65%和81%,展现了这两种高级氧化技术在PFAAs降解中优越的性能和应用前景.结合两种高级氧化技术进展,展望其在PFAAs降解研究的发展方向,以期为今后PFAAs的污染控制技术研究提供有益参考.

浙江地区抗生素残留的环境分布特征及来源分析

近年来在天然水体、土壤、动植物及其排泄物中都检测到了抗生素的存在,抗生素在环境中的残留已经引起广泛关注。本文调研和梳理了2011~2019年间针对浙江地区各种环境介质中抗生素残留状况的相关研究工作,对浙江地区废水、地表水、地下水、土壤和养殖畜禽粪便等环境介质中抗生素残留的主要种类、污染水平和分布特征进行了分析总结,并对抗生素残留的可能来源进行了分析。结果显示,浙江地区环境中抗生素残留的主要种类为四环素类、磺胺类、氟喹诺酮和氯霉素类。杭州、金华、嘉兴等地的畜禽养殖废水中检测出较高浓度抗生素,最高至994μg·L^(-1);畜禽粪便中达到了66.62 mg·kg-1,为浙江地区环境中抗生素污染的主要来源之一。制药废水中的抗生素浓度更是达到了5.7 mg·L^(-1),这些废水虽然经过污水处理厂处理,但在部分处理过的废水中仍能检出抗生素,浓度最高达88μg·L^(-1),并被直接排入天然水体。水产养殖区域中残留的抗生素也会不经处理直接进入地表水中,导致地表水污染,浙江地表水中抗生素浓度最高为508.7 ng·L^(-1),但是大部分流域小于100 ng·L^(-1)。迄今为止,尚未在千岛湖、丽水石塘水库、衢州江山碗窑水库和东西苕溪等饮用水水源地中检测到抗生素,但舟山地区饮用水源中抗生素浓度达到了55 ng·L^(-1)。虽然地表水中抗生素残留水平相对较低,由于这些水体用于水产养殖、畜禽饮水及农田灌溉,使得环境中的抗生素流入畜禽及农作物中,最终可能导致食品污染。因此,未来工作中需要对浙江各地区进行抗生素环境残留的全面、持续调查,结合浙江地区地域特征及经济发展特色,加强环境中抗生素迁移转化规律的研究,并及时开展抗生素环境污染对生态系统和人体健康效应的研究。