有机污染物环境逸度模型构建及软件化

目前研究人员已经可以通过建立模型来评估有机物的环境风险并研究其在多介质环境中的迁移与转化。针对多介质逸度模型中的参数繁多,不利于研究人员模拟有机污染物的归趋状况的问题,现基于Ⅲ级多介质环境逸度模型,采用Python编程语言进行软件设计,完成有机物在环境各介质中的分布模拟功能,并在此基础上集成参数灵敏度和模型不确定度分析功能,且对用户提供了友好的图形界面。以北京地区地表水环境中的药物和个人护理品(PPCPs)为例,研究结果表明该软件得到的模拟值与实测值有较好的吻合度,可为有机物的区域环境污染和风险评估提供参考。

我国省级行政区新污染物治理工作方案分析及需求展望

加强新污染物治理是持续改善生态环境质量、切实保障生态环境安全和人民群众身体健康的重要抓手.自《新污染物治理行动方案》发布以来,各地方省级行政区相继发布《新污染物治理工作方案》(简称“《工作方案》”),推进新污染物治理工作.该文从时间历程、重点行业、重点新污染物种类和责任主体等方面出发,分析了我国各省级行政区新污染物治理工作的特点,总结了各省级行政区在标准建立、调查监测、源头减量化和协同治理等方面的工作进展,并展望了未来新污染物治理工作方向.截至2023年5月,我国31个省级行政区以及新疆生产建设兵团全部出台《工作方案》,涉及医药制造业、化学原料和化学制品制造业等19大类行业.各地区新污染物治理重点行业与其行业产业规模密切相关,以聚焦重点工业园区为重要共性特征.共有13个省级行政区的《工作方案》提出重点关注新污染物,分属持久性有机污染物、抗生素、内分泌干扰物和微塑料等.通过计算不同职能部门在省级行政区《工作方案》中的职责分量,揭示了生态环境厅(局)、农业农村厅(局、委员会)、市场监督管理局、卫生健康委员会以及工业和信息化厅(局、委员会)等多部门跨领域协同治理的工作机制.然而,目前新污染物分析监测方法、环境质量和排放标准等仍较为缺乏,区域新污染物环境调查监测尚处于起步阶段,污染源减量化尚在部分行业领域启动,新污染物治理工作与其他生态环境保护规划的协同仍有待加强.未来我国新污染物治理工作可从落实属地责任和职能部门分工、开展区域生态环境联防联控联治、夯实新污染物环境监测体系和风险评估能力以及研发新污染物绿色替代和防控技术等方面进一步深入推进.

新乡市家庭室内灰尘中多环芳烃的污染及人体暴露特征

在新乡市牧野区22个中学生家庭室内采集灰尘,系统探讨了室内灰尘中多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)的浓度、污染来源、人体暴露特征及健康风险.结果表明,新乡市中学生家庭室内灰尘中美国EPA优先检测的15种PAHs的检出率为100%,15种PAHs总量范围为203—9500 ng·g^(-1),平均值为2100 ng·g^(-1).新乡市中学生家庭室内灰尘中PAHs主要由4环组分构成,占总量的38.1%.多特征比值法表明,草、木材和煤的不完全燃烧是新乡市中学生家庭室内灰尘中PAHs的主要来源.增量终生致癌风险(Incremental Lifetime Cancer Risk,ILCRs)评价结果表明,3种暴露途径的增量终生致癌风险值为皮肤接触>手口摄入>呼吸吸入,说明室内灰尘中PAHs主要的暴露途径为皮肤接触.6个采样点的CR值属于可以接受的安全范围,其余采样点均存在潜在健康风险,但均未达到较大的潜在健康风险,仍需引起人们足够的重视.

室内灰尘中PBDEs的污染特征及人体暴露研究展望

多溴二苯醚(polybrominateddiphenyl ethers,PBDEs)作为阻燃剂被广泛添加到工业产品中,又能以挥发和磨损的方式从各种商品中释放出来,并且在环境条件的作用下发生脱溴降解,进而广泛存在于各种环境介质中并产生长期低剂量人体暴露,成为人体健康的重要威胁因素。文章综述了近年来关于PBDEs在室内灰尘中的污染特征和人体暴露研究的相关成果。从空间因素看,不同类型室内灰尘中PBDEs浓度差别显著,而在同一室内环境,灰尘中PBDEs的浓度也会表现出空间差异;关于室内灰尘中PBDEs污染时间变化规律的研究相对较少,相关研究有待加强;粒径对PBDEs在室内灰尘中的赋存及人体暴露的影响正逐渐引起学者的关注,粒径选择方式对室内灰尘中PBDEs定量检测结果的影响及作用机理有待进一步揭示。文章对未来室内灰尘中PBDEs的研究进行了展望,为中国深入开展PBDEs的应用管理和污染控制提供科学依据。

两组人群在不同霾污染条件下对灰尘中重金属的真皮暴露评估

灰尘是一种成分和来源复杂的环境介质,可以积累大量重金属,与环境质量和人类健康密切相关.本研究对河南省某高校10名本科生和10名保安分别在不同空气质量"轻度污染"和"重度污染"的情况下进行手掌擦拭采样,样品经微波消解后使用电感耦合等离子体质谱分析仪(ICP-MS)进行定量检测,研究两类人群对9种典型重金属铜(Cu)、铬(Cr)、锌(Zn)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)、镍(Ni)、锰(Mn)、钴(Co)的暴露水平和人群差异,并进行健康风险评估.结果显示,整体而言,两类人群对Zn(保安ND—2660μg·m^(-2),本科生ND—1350μg·m^(-2))的暴露水平最高,Cu(保安ND—70.2μg·m^(-2),本科生0.023—83.4μg·m^(-2))次之,As(保安ND—2.34μg·m^(-2),本科生ND—5.72μg·m^(-2))、Co(保安ND—7.93μg·m^(-2),本科生ND—6.02μg·m^(-2))最低;本科生对重金属的皮肤暴露具有性别差异;两类人群在空气质量为轻度污染条件下的暴露水平比严重污染条件高;保安的暴露风险较在校本科生高,但都低于风险阈值,不具备非致癌风险.

冬季若干典型城市大气污染模式及跨区域传输

伴随城市化进程,中国大气污染问题正日益凸显,并受到了全社会的广泛关注。根据2014年12月到2015年3月的空气质量指数(air quality index,AQI)监测数据,该文探究了14个典型城市的大气污染特征及日内、日间变化规律,对影响城市大气污染特征及变化规律的关键因素进行了分析。结果表明,我国南方城市的空气质量总体优于北方城市。城市空气质量随时间变化的波动性在不同城市间存在显著差异。相邻城市的大气污染程度和时间变化规律都呈现出较高的相似度。大气污染在城市间存在长距离跨区域传输现象。

沙颍河流域水环境重金属污染特征及生态风险评价

为了研究沙颍河流域水环境重金属污染分布特征,于2018年7月采集了沙颍河流域40个样点的水样和表层底泥的样品,测定9种重金属(Cu、Zn、As、Hg、Cd、Cr、Pb、Mn和Ni)的含量.结果表明,沙颍河流域水体中9种重金属的平均含量分别为1.30、9.09、2.87、0.24、0.14、0.38、0.96、56.82、0.95μg·L^-1,其中Hg和Mn超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》,超标率分别为17.5%和5.0%.表层底泥中9种重金属的平均含量分别为23.38、86.62、10.72、0.14、0.34、55.26、24.01、536.99、30.79μg·g^-1,均超过了河南省土壤背景值,其中Hg和Cd的超标率高达90%和97%.内梅罗综合污染指数法表明沙颍河地表水各重金属污染程度为Hg>Mn>As>Ni>Cd>Zn=Pb=Cr>Cu,地表水有18%达到重度污染水平,主要污染物是Hg,其次是Mn.潜在生态风险指数法表明,沙颍河表层底泥各金属污染程度为Hg>Cd>Ni>As>Cu>Pb>Cr>Zn>Mn,其中Hg和Cd是最主要的生态风险贡献因子.总体而言,表层底泥的污染较地表水污染更为严重.聚类分析方法把沙颍河流域水体污染源大致分为3类.地表水中,Hg和Mn相关的污染源主要为金属矿山冶炼、塑料电池、电子工业等行业的废水排放,底泥中与Cd相关的污染源主要为冶炼、加工排放的废水.与Hg相关的污染源主要为金属矿山冶炼、电力、化学原料及化学品制造、机械制造、造纸等行业.

太湖流域西北部地表水中农药的污染特征及生态风险评价

为研究太湖流域西北部地表水中农药的污染特征、时空分布及生态风险,分别于2019年3月(枯水期)和8月(丰水期)对目标区域的湖泊和重要河流中的农药进行监测分析。采用固相萃取结合高效液相色谱串联质谱法对120个地表水样品中的农药进行分析测定,共检测到7种杀虫剂和5种杀菌剂。整体上,枯水期农药污染较丰水期严重,农药总浓度的平均值分别为191.87 ng·L^-1和171.07 ng·L^-1。残留最高、分布最广的农药是吡虫啉(浓度范围ND^197.97 ng·L^-1,检出率98%)和多菌灵(浓度范围ND^114.44 ng·L^-1,检出率97%)。靠近农业区的漕桥河(S5和S6)和锡溧漕河(S36)是重污染区,漕桥河的S6点位是污染最严重的点位。采用风险商指数对农药进行生态风险评估,丰水期地表水中的农药对水生生物的威胁大于枯水期。有机磷类杀虫剂和苯并咪唑类杀菌剂对水生生物具有高风险,需要引起重视。

太湖流域城镇地表水中挥发性卤代烃污染特征

分析了太湖流域典型城镇-常州市武进区地表水和5类排放源(市政污水处理厂进、出水,工业污水处理厂出水,分散式工业废水和水产养殖废水)中5种挥发性卤代烃的浓度水平,通过密集采样点设置的全年采样,揭示了地表水中挥发性卤代烃的污染特征,探讨了排放源对地表水的影响,初步识别了主要污染源.结果表明,地表水中目标卤代烃的含量在<LOQ^13.86µg/L范围,其中三氯甲烷检出浓度和频率最高,三氯乙烷最低.除水产养殖废水外,其余4类排放源废水年均浓度均高于地表水年均浓度(2.10µg/L).通过对比地表水和排放源中挥发性卤代烃季节变化规律,发现工业污水处理厂出水和分散式工业废水与地表水中挥发性卤代烃的污染密切相关,可能是研究区域内挥发性卤代烃的主要污染源.

3种有机溶剂及其混合物对蛋白核小球藻时间毒性的探究

已有研究表明部分污染物的毒性具有时间依赖性。以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为指示生物,透明96孔微板为实验载体,以3种有机溶剂甲醇(Meth)、乙醇(Eth)、二甲基亚砜(DMSO)及其不同体积比的混合物为研究对象,应用时间毒性微板分析法(简称t-MTA)系统测定有机溶剂及其混合物在0、12、24、48、72和96 h对C.pyrenoidosa的毒性效应。结果表明,有机溶剂对C.pyrenoidosa具有明显的时间依赖毒性特征,但不同有机溶剂毒性的大小不同,随时间增长速率不同,毒性大小顺序亦随时间发生变化;有机溶剂混合物也具有明显的时间依赖毒性特征,不同比例有机溶剂混合物在不同暴露时间的毒性差异不明显,但不同比例有机溶剂混合物毒性随时间的变化规律不同,在0~24 h,体积比为1:1、1:2和1:3混合物的毒性缓慢增加,2:1、3:1混合物的毒性迅速增加;在24~48 h,1:1、1:2和1:3混合物的毒性迅速增加,2:1和3:1混合物的毒性增加速率减缓;48~96h内5种比例混合物的毒性增加速率均减缓;有机溶剂混合物对蛋白核小球藻的毒性变化规律受体积比较大的组分影响。

从水质变化趋势看常州市武南区域重点河流治理成效

为探究武南区域重点河流水质的变化规律、驱动因素以及河流治理成效,基于2006~2018年连续水质监测数据,综合分析了4条重点河流(太滆运河、武宜运河、武进港和永安河)水质演变趋势,并对污染较重的永安河各项水质指标进行了季节性分析和相关性分析.结果表明:2006~2018年,4条河流水质整体呈好转趋势,修正内梅罗指数分别下降36.2%,31.5%,56.4%,48.7%,受河流清淤工程影响,永安河2017年水质有所下降;4条河流氨氮浓度、总氮浓度与高锰酸盐指数下降趋势明显(P<0.05),总磷浓度则存在一定波动;永安河的总氮、氨氮和高锰酸盐指数间或存在同源关系,氨氮和总氮季节性变化明显,雨季浓度低于旱季,总磷和高锰酸盐指数没有明显季节性变化趋势;城镇化发展与产业结构由传统工业、农业向第三产业的转变均对区域水环境改善有积极作用.

办公室地面灰尘中PAHs污染的时间变化规律及人体健康风险

为探究室内地面灰尘中15种多环芳烃(PAHs)污染的时间变化规律,于2012年3—7月对北京市一座办公楼内的某办公室进行了每周一次的连续高密度灰尘样品采集。利用高效液相色谱-荧光检测器检测15种PAHs含量。结果表明,该办公室内灰尘样品中∑PAHs浓度范围为1 180~24 300 ng·g^(-1),平均浓度为8 960 ng·g^(-1)。总体上,检出的PAHs以3环PAHs为主,其中菲占PAHs总量的59%以上,其次是4环和5环PAHs,4环PAHs中占的比重最高,约占4环PAHs总量的34%。该办公室内灰尘中∑PAHs的浓度存在显著的时间变化差异,总体表现为∑PAHs浓度随气温升高而降低的趋势。源解析结果显示,机动车排放源、石油源、木材与煤燃烧是北京市室内灰尘中PAHs的主要来源。健康风险评估结果显示,ILCR皮肤接触>ILCR手口摄入,且CR均值大于10-6,说明该采样点的PAHs污染存在"潜在致癌风险"。

北京市典型室内外灰尘中重金属的粒径和季节变异特征及人体暴露评估

于2012年采集了4类分别来自于北京市办公室、宾馆、大学生宿舍和道路的灰尘样品,探究Cu、Zn、Cr、Pb、Cd和Ni等6种重金属元素在灰尘中的粒径分布规律.不同重金属在灰尘中的粒径分布规律呈现出不同特征,道路灰尘中重金属元素更易于在细颗粒物上富集.分别于2012年3-8月和2012年3-12月对北京市一座办公楼内的2间办公室进行了每周1次和每2周1次的灰尘样品采集,发现Cu、Zn、Cr、Pb、Cd和Ni等6种重金属元素在灰尘中的含量随季节变化总体保持稳定,但Cr和Pb含量的波动性较其它4种重金属显著.地积累指数法显示,Zn、Cu和Pb在所测灰尘样品中污染程度较高,且Zn在办公室和宾馆灰尘中达到了中度污染水平.人体健康风险评估结果显示,6种重金属在4类灰尘中的非致癌健康风险值都远小于1,即风险可以忽略.

典型污水处理厂对多环芳烃及其衍生物的去除及再生水健康风险研究

多环芳烃(PAHs)在水环境中可以通过化学或微生物作用转化成其衍生物(SPAHs),而SPAHs可能具有更强的毒性和"三致性"从而危害人体健康。为探明污水厂中PAHs和SPAHs的存在性及不同二级处理和再生水处理工艺对它们的去除效果,对北京及广东共4座污水处理厂中PAHs及SPAHs进行了检测,同时对再生水进行了健康风险评价。结果显示:从进水浓度来看,4座污水处理厂中,低环芳烃浓度(191.8~394.2 ng·L^(-1))明显高于高环芳烃(89.3~108.2 ng·L^(-1));SPAHs中氧取代物(OPAHs)总浓度(253.8~322.2 ng·L^(-1))高于甲基取代物(MPAHs,44.3~220.4 ng·L^(-1))。不同二级处理工艺对PAHs的去除率为43.7%~58.2%,对SPAHs的去除率为45.8%~52.1%。不同再生水处理工艺对PAHs和SPAHs去除率差别较大,PAHs的去除率范围为1.8%~41.1%,SPAHs的去除率范围在2.35%~25.9%。结果表明,目标物的去除以生物降解为主,此外,吸附在固体颗粒上,随颗粒沉淀去除也是主要途径之一。通过对污水厂再生水的风险评价,苯并[a]芘(BaP)和二苯并[a,h]蒽(DBA)2种强致癌物TEQ浓度均高于1,其致癌风险较大,安全性有待提高。

基于量子化学理论研究氯代阻燃剂得克隆的降解路径

以零价金属Al和石英砂(SiO_2)为添加剂,采用机械化学法及基于密度泛函理论的量子化学方法,计算阻燃剂得克隆结构中所有的C—Cl键的键级和解离能,推测其可能脱Cl的位置,并将其降解,得到了得克隆降解的主要路径.

垃圾填埋场渗滤液中药物和个人护理品的存在与去除

采用固相萃取–高效液相色谱/串联质谱法,分析上海市某生活垃圾填埋场渗滤液中7种典型药物和个人护理品（PPCPs）的浓度水平,并考察该填埋场的渗滤液处理工艺对目标 PPCPs 的处理效果.结果表明,所建立的分析方法具备较好的回收率（89%~173%）、相对标准偏差（＆lt;20%）和方法检出限（0.025~1.0μg/L）,能满足实际环境样品的分析需要.应用该方法检测到渗滤液中目标 PPCPs 的含量在低于检出限（＆lt;LOQ）至23μg/L 的范围内,与其他研究相比处于同等或较低水平.渗滤液处理所采用的膜生物反应器（MBR）工艺和碟管式反渗透（DTRO）工艺对目标 PPCPs 的去除率分别为21%~98%和＆gt;90%,总去除率可达到97%以上,出水 PPCPs 浓度范围为＆lt;LOQ 至116ng/L,不会对受纳污水处理厂产生高负荷的 PPCPs 排放.

TiO_2电极光电催化氧化处理水体中的蒽

为了探究光电催化体系对水体中多环芳烃(PAHs)的降解效果,采用TiO_2电极在紫外光照射下进行了光电催化氧化处理多环芳烃——Ant(蒽)的研究.分别比较了光电催化(PEC)、光催化(PC)和电化学氧化(EC)体系对Ant的降解效果.并探究了电流密度、初始pH、初始ρ(Ant)和腐植酸(HA)等对Ant降解效果的影响;同时,采用伪一级动力学对降解反应速率进行了拟合分析并对中间产物的含量及Ant的降解机理进行了研究.结果表明:在相同电流密度和反应时间等条件下,PEC体系对Ant的降解率均高于PC和EO体系;电流密度对Ant降解影响不大,在电流密度为0.05 m A/cm^2条件下,反应30 min后,Ant的降解率能达到98.5%,体系中中间产物有蒽酮(AT)、蒽醌(AQ)等物质,其浓度呈现先增加后降低的趋势;初始pH对中间产物AQ的生成影响较大;初始浓度对反应速率影响较大,初始浓度增加3倍,反应速率降低了近44%,但Ant的降解率相差不到1%;HA的存在使得Ant降解率降低了7.5%,反应速率降低了近83%.

多元抗生素与重金属混合物对蛋白核小球藻的时间依赖性协同与拮抗作用

为探讨水环境中典型污染物抗生素和重金属的联合毒性相互作用,以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa,C.pyrenoidosa)为指示生物,采用96孔微板作为实验载体,以5种氨基糖苷类抗生素——硫酸阿米卡星(AMI)、硫酸庆大霉素(GEN)、硫酸卡那霉素(KAN)、硫酸巴龙霉素(PAR)、妥布霉素(TOB)和4种重金属——镉(Cd)、铜(Cu)、锰(Mn)和锌(Zn)为目标混合物,应用均匀设计射线法设计九元混合物体系,包括10条具有不同组分浓度配比的混合物射线。采用已建立的时间依赖微板毒性分析法系统测定了组分及其多元混合物体系的毒性,采用非线性最小二乘法拟合浓度-毒性数据,应用浓度加和参考模型分析在不同暴露时间的多元混合物体系的毒性相互作用。结果表明:9种污染物对C.pyrenoidosa的毒性具有明显的时间依赖性,但不同污染物的毒性随时间变化规律不同,毒性大小顺序也随时间不断发生变化,毒性大小顺序在96 h为:KAN<TOB<Zn<Mn<Cd<AMI<GEN<Cu<PAR;九元混合物射线的毒性也具有时间依赖性,但浓度配比不同射线的毒性随时间变化规律不同;10条混合物射线对C.pyrenoidosa的毒性具有协同和拮抗作用,且具有明显的时间依赖性,其中R5~R7三条混合物射线呈现明显的时间依赖性拮抗作用,且随暴露时间的延长而趋于明显,余下7条混合物射线呈现明显的时间依赖性协同作用,但随暴露时间的延长而逐渐减弱;对同一暴露生物,混合物毒性相互作用不仅与混合物的组分浓度配比有关,也与暴露时间有关。

3种氨基糖苷类抗生素对水生生物的时间依赖联合毒性作用比较

以3种氨基糖苷类(AG)抗生素:硫酸安普霉素(APR)、双氢链霉素(DIH)和硫酸链霉素(STS)为研究对象,以生态系统中2类重要的水生生物分解者如青海弧菌(Vibrio qinghaiensis sp.-Q67,Q67)和生产者蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa,CP)为受试生物,运用均匀设计射线法设计抗生素三元混合物体系,共5条具有不同浓度配比的射线,应用已建立的分别基于Q67和CP的时间毒性微板分析法系统测试抗生素及其三元混合物射线对Q67和CP在不同暴露时间的毒性。对于Q67和CP,暴露时间分别为0.25、2、4、8、12 h和12、24、48、72、96 h。应用浓度加和(CA)模型分析混合物在不同暴露时间的毒性相互作用。结果表明:APR、DIH和STS及其5条混合物射线对2种指示生物的毒性均具有明显的时间依赖性,且Q67对AG抗生素及其混合物射线的响应比CP的灵敏;以半数效应浓度的负对数p EC50值为毒性大小指标,3种抗生素对2种指示生物的毒性大小顺序随暴露时间的变化而变化,3种AG抗生素对Q67和CP分别在12 h和96 h的毒性大小顺序均为STS>DIH>APR;5条具有不同浓度配比的混合物射线对Q67在不同暴露时间的毒性均呈加和作用,但对CP的毒性既有加和作用也有拮抗作用,且拮抗作用随暴露时间和组分浓度配比的变化而变化,表明AG抗生素毒性的联合毒性作用与暴露生物、暴露时间以及混合物组分的浓度配比等有关。

五元氨基甲酸酯类农药混合物体系对青海弧菌的毒性特点

以5种氨基甲酸酯类农药涕灭威(ALD)、残杀威(BAY)、呋喃丹(CAR)、灭多威(MET)和抗蚜威(PIR)为研究对象,应用均匀设计射线法设计五元混合物体系共6条射线(U1,U2,…,U6),应用基于发光菌青海弧菌Q67的微板毒性分析法(MTA)系统地考察了5种农药及其混合物的毒性,以浓度加和(CA)为参考模型分析混合物毒性相互作用(协同或拮抗作用)。结果表明,Logti和Weibull函数能较好地拟合5种氨基甲酸酯农药及其混合物对发光菌Q67的浓度-效应数据(R2>0.99,RMSE<0.032);以EC50的负对数值pEC50为毒性指标,5种农药的毒性顺序为BAY(pEC50=2.87)>CAR(pEC50=2.67)>ALD(pEC50=2.00)>MET(pEC50=1.99)>PIR(pEC50=1.79);依据CA,五元氨基甲酸酯类农药的6条混合物射线中,有2条呈加和作用,4条呈拮抗作用,其中U2和U4在整条浓度-效应曲线上呈现了明显的拮抗作用,而U3和U6的弱拮抗作用分别发生在混合物浓度的中高浓度区和中低浓度区;五元氨基甲酸酯类农药混合物的毒性与组分灭多威(MET)的浓度比呈良好的负相关关系(r=-0.9238),且线性模型对混合物毒性具有良好的预测能力。