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生菜对燃煤排放大气颗粒物沉降重金属的叶面吸收

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土壤学报 2024年

作者：刘欣童欣陈志怀张婷婷郭豪华罗小三南京信息工程大学生态与应用气象学院农业资源与环境系

煤等化石能源燃烧排放大量颗粒物和重金属进入大气，再以干湿沉降的形式输入农田环境，从而直接影响作物生长及其重金属累积，并经食物链间接威胁人类健康；富含重金属的大气颗粒物可通过沉降至土壤中经根吸收和干沉降至作物叶表直接吸... 详细信息

煤等化石能源燃烧排放大量颗粒物和重金属进入大气，再以干湿沉降的形式输入农田环境，从而直接影响作物生长及其重金属累积，并经食物链间接威胁人类健康；富含重金属的大气颗粒物可通过沉降至土壤中经根吸收和干沉降至作物叶表直接吸收2种途径进入植物体内，但其相应占比和具体机制尚不明确。设计了侧开式（覆细颗粒物（PM2.5）滤膜）透明气室进行蔬菜盆栽试验，模拟不同燃煤地区的实际大气颗粒物干沉降量，定量比较了我国南方、北方2种代表性燃煤电厂粉煤灰分别通过沉降至土壤和叶表两种方式对生菜生长和叶片累积典型重金属的影响。结果表明，大气沉降是农作物中镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）、砷（As）的重要来源，生菜叶片中重金属含量均随粉煤灰沉降量升高，叶面直接吸收是其累积大气颗粒物中Cd、Pb的主要途径，占比分别可达40.9%～84.2%和62.3%～85.6%；但当大气沉降通量较高或者生物有效性较低时，颗粒物中的重金属如As主要经土壤-根迁移、吸收、转运的途径被叶片累积。南方粉煤灰由于大部分重金属含量或在土壤-生菜系统中的生物有效性高于北方粉煤灰，相应的叶片重金属积累和光合活性降低及毒性效应减产也更强。因此，源头防控、削减燃煤等排放大气颗粒物的重金属沉降输入以及抑制叶面滞尘等综合污染治理措施对保障燃煤区农作物生长和叶菜类农产品质量安全具有重要环境健康意义。

关键词：大气颗粒物污染粉煤灰重金属植物叶面吸收农产品质量安全

土壤中不同类型微塑料对生菜氮吸收和代谢的影响

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环境科学 2024年

作者：张婷婷罗小三陈志怀童欣刘欣郭豪华范佳毅姚雪雯南京信息工程大学生态与应用气象学院

为揭示不同类型微塑料（粒径 < 5mm）对作物氮吸收和代谢的影响差异，选用可降解微塑料聚乳酸（PLA）和聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）以及难降解微塑料聚乙烯（PE）分别进行3种质量分数处理（0.5%、1%和3%）的蔬菜盆栽试验，研... 详细信息

为揭示不同类型微塑料（粒径 < 5mm）对作物氮吸收和代谢的影响差异，选用可降解微塑料聚乳酸（PLA）和聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）以及难降解微塑料聚乙烯（PE）分别进行3种质量分数处理（0.5%、1%和3%）的蔬菜盆栽试验，研究了土壤-生菜（Lactuca sativa L.）系统无机氮含量、作物生长、氮吸收和氮代谢酶活性对土壤微塑料污染的响应。结果表明，微塑料显著限制了土壤有机碳（SOC）分解、生菜硝态氮(NO3--N)还原和累积，提高了土壤C/N和铵态氮(NH4+-N)含量。PE处理下土壤全氮（TN）含量比PLA和PBAT处理分别低0.25～0.52 g·kg-1和0.33～0.52 g·kg-1。PBAT处理时生菜干重和氮累积吸收量显著低于PLA和PE处理（P < 0.05）。对于微塑料的输入量影响，1%处理时生菜抗氧化酶活性和硝酸还原酶（NR）活性最低且丙二醛（MDA）含量最高，其中NR活性和MDA含量分别是对照的15.19%～42.01%和2.68～3.11倍。机制方面，生菜氮吸收与土壤SOC极显著负相关（P < 0.01）。综上，土壤中的微塑料输入会降低生菜的氮代谢酶活性，可降解的PBAT处理显著降低生菜氮吸收量，中度污染时对生菜的氧化损伤效应更强。

关键词：微塑料类型土壤污染生态风险蔬菜养分吸收氮代谢抗氧化酶

南京市大气颗粒物中重金属的健康与生态风险评价

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大气与环境光学学报 2024年第3期19卷 322-332页

作者：吴礼春罗小三程向阳王坤缪明榕南通市气象局江苏南通226018 南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044

大气颗粒物中的重金属不仅污染生态而且影响着人体健康,其化学形态和生物有效性对于评价健康和生态风险具有重要意义。对比探究了南京市工业区和市区细颗粒物(PM_(2.5))的生物有效性和总悬浮颗粒物(TSP)的生态风险,基于2016―2017年采... 详细信息

大气颗粒物中的重金属不仅污染生态而且影响着人体健康,其化学形态和生物有效性对于评价健康和生态风险具有重要意义。对比探究了南京市工业区和市区细颗粒物(PM_(2.5))的生物有效性和总悬浮颗粒物(TSP)的生态风险,基于2016―2017年采集的工业区和市区的PM_(2.5)和TSP样品,分析了样品中Pb、Cd、Mn、Cu等元素。结果表明:(1)PM_(2.5)中Cd具有较高的生物可给性,对人体健康有较大的威胁,应严格控制其排放;(2)工业区TSP的重金属平均污染程度高于市区,其中Cd和Pb元素处于极强生态危害等级。

关键词：大气颗粒物重金属化学形态生物有效性风险评价

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羟基磷灰石与秸秆生物炭对青菜镉积累的钝化效应

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环境生态学 2024年第7期6卷 75-81页

作者：童欣刘欣陈志怀李楠张婷婷郭豪华岳慧臧若翔罗小三南京信息工程大学农业资源与环境系江苏南京210044 江苏省新沂市耕地质量保护站江苏徐州221400

农田重金属污染通过食物链危害人体健康,对土壤改良实现安全利用和保障农产品质量安全成为重要现实需求。本研究实地采集苏北Cd污染农田土壤分别进行模拟培养和温室蔬菜盆栽试验,探讨施加不同用量的羟基磷灰石(HAP,1%、2%)、水稻秸秆生... 详细信息

农田重金属污染通过食物链危害人体健康,对土壤改良实现安全利用和保障农产品质量安全成为重要现实需求。本研究实地采集苏北Cd污染农田土壤分别进行模拟培养和温室蔬菜盆栽试验,探讨施加不同用量的羟基磷灰石(HAP,1%、2%)、水稻秸秆生物炭(BC,1%、2%)及其组合施用(0.5%HAP+0.5%BC、1%HAP+1%BC)对土壤Cd活性的钝化效率和降低青菜Cd吸收的效果并分析其作用机制。青菜盆栽试验表明,不同钝化剂处理均提高了叶片的净光合速率,生物量增加3.78%~124%,青菜Cd含量与土壤有效态Cd浓度分别降低16.1%~81.7%、15.8%~69.9%;40 d土壤培养试验后,各钝化剂对有效态Cd的降幅达28.9%~87.6%,主要机理是土壤pH显著提高了0.38~0.98个单位、Cd残渣态含量增加19.5%~37.0%、酸溶态含量减少21.1%~25.6%。可见,2种类型的钝化剂均主要通过降低土壤中Cd的化学活性和植物有效性来阻控其被蔬菜吸收积累,而在同等用量下的酸性污染土壤中,无机型材料HAP对提高蔬菜生物量和降低Cd吸收效果最佳且起效更快,其次则是HAP+BC复配的无机-有机复合型改良剂,但有机型材料BC则效果偏弱且起效慢,需要协同施用HAP提升钝化效率。

关键词：重金属污染钝化剂化学形态植物有效性农产品安全

大气环境中全(多)氟烷基化合物(PFASs)的来源、分布及健康风险研究进展

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生态环境学报 2023年第12期32卷 2103-2114页

作者：李姝亭胡冠九罗小三南京信息工程大学生态与应用气象学院/生态气象环境研究中心江苏南京210044 江苏省环境监测中心江苏南京210036

全氟和多氟烷基化合物(PFASs)是一类极具多样性的新型持久性有机污染物,用途广泛、性质复杂且具有毒性,其环境污染导致的生态和健康危害问题引起了广泛关注。已有综述主要总结了土壤、水体中PFASs的来源和分布,缺乏对大气环境中PFASs污... 详细信息

全氟和多氟烷基化合物(PFASs)是一类极具多样性的新型持久性有机污染物,用途广泛、性质复杂且具有毒性,其环境污染导致的生态和健康危害问题引起了广泛关注。已有综述主要总结了土壤、水体中PFASs的来源和分布,缺乏对大气环境中PFASs污染来源、时空分布及人体健康风险评价的系统归纳,该文对此进行了概括和分析。PFASs可通过含氟聚合物的工业生产和应用、消费品使用、废弃物处理以及土壤和水环境中的挥发和升华过程进入大气环境,易在颗粒物中富集。大气颗粒态PFASs的质量浓度在不同地区和季节间存在显著差异,工业活动、人口密度、气象条件等是主要影响因素,通常在暖季广泛分布但质量浓度较低,冬季则质量浓度较高且多集中于排放源附近。近10年来,中国大气PFASs浓度下降明显,但其种类显著增多,主要归因于政策措施向PFASs替代品生产转型的影响。大气PFASs可通过呼吸暴露、皮肤接触和口腔摄入等途径进入人体从而造成健康风险,目前主要采用吸入暴露评估模型对其进行健康风险评价。污染防控方面,美国、欧洲等发达地区的系列管理措施在一定程度上减少了PFASs的环境排放,但多针对单一物质,且生产逐渐向替代物发展,然而其环境健康风险尚不明确。未来大气PFASs的研究需求和方向包括进一步解析其迁移和转化机制,阐明其与其他污染物(如颗粒物)的协同效应和毒性风险,建立长期监测网络以及定量源解析方法,深入揭示其健康危害机制,并建立系统全面的人体健康风险评估模型。

关键词：新污染物全(多)氟烷基物质来源解析时空分布人体健康风险评价

我国畜禽养殖业抗生素的使用特征及其环境与健康风险

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农业资源与环境学报 2022年第6期39卷 1253-1262页

作者：程兆康杨金山吕敏罗小三南京信息工程大学应用气象学院南京210044 中国科学院烟台海岸带研究所山东烟台264003

我国是畜禽养殖大国,也是兽用抗菌药物的生产和使用大国。兽用抗菌药的长期大量使用造成了环境污染、细菌耐药性增强、畜禽农产品安全风险增高等问题,危害人类健康。本文综述了我国2009—2019年间兽用抗菌药的用量,分析了兽用抗菌药的... 详细信息

我国是畜禽养殖大国,也是兽用抗菌药物的生产和使用大国。兽用抗菌药的长期大量使用造成了环境污染、细菌耐药性增强、畜禽农产品安全风险增高等问题,危害人类健康。本文综述了我国2009—2019年间兽用抗菌药的用量,分析了兽用抗菌药的使用现状及特征,发现2009—2019年兽用抗菌药物用量占兽用化学药品用量的比例在69.6%~74.1%之间,兽用抗菌药用量在2014年达到最大值,随后逐年降低。兽用抗菌药的主要使用类型以四环素类为主,以促生长为目的使用的抗菌药物以金霉素和土霉素为主。通过对不同食品中抗生素的残留情况进行分析发现,抗生素在牛奶、养殖鱼和蔬菜中的检出率为90.9%~100%,且养殖鱼中喹诺酮类抗生素平均残留量为725.13μg·kg^(-1),超出国家食品安全限量标准(100μg·kg^(-1))。本文同时总结了环境中抗生素残留情况及细菌耐药性的产生及其机制,探讨了抗生素大量使用对动物及人体健康的危害,最后分别从源头、使用、排放和修复等角度对抗生素污染防治提出管理建议和措施,以期助力抗生素污染控制。

关键词：兽用抗菌药抗生素残留环境污染细菌耐药性食品安全风险

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纳米氧化锌对堆肥过程中细菌群落演替的影响

应用与环境生物学报 2017年第6期23卷 1166-1171页

作者：徐江兵王艳玲罗小三冯有智南京信息工程大学应用气象学院生态气象环境研究中心南京210044 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008

纳米氧化锌(纳米Zn O)的广泛应用使其进入农业生产领域的可能性增加.鉴于堆肥是处理农业废弃物的主要方式,采用实验室模拟堆置,以鸡粪、秸秆粉为主要原料进行堆肥实验,研究3种浓度的纳米Zn O(0.1,1,10 mg/kg)对堆肥过程中理化指标的影响... 详细信息

纳米氧化锌(纳米Zn O)的广泛应用使其进入农业生产领域的可能性增加.鉴于堆肥是处理农业废弃物的主要方式,采用实验室模拟堆置,以鸡粪、秸秆粉为主要原料进行堆肥实验,研究3种浓度的纳米Zn O(0.1,1,10 mg/kg)对堆肥过程中理化指标的影响,并采用高通量测序技术研究堆体中细菌群落结构及组成的变化.结果显示,纳米Zn O不会影响堆肥过程中的温度及腐熟程度,但降低了堆肥过程中的p H;对堆体中细菌Alpha多样性影响不显著,但改变了细菌群落结构及组成.其中,堆肥高温期(5 d)厚壁菌门及拟杆菌门的一些属对纳米Zn O处理响应最明显,0.1 mg/kg浓度纳米Zn O提高了Cohnella的相对丰度,而1、10 mg/kg浓度纳米Zn O增加了魏斯氏菌属、芽孢杆菌属、肠球菌属的相对丰度,降低了一些拟杆菌属的丰度.本研究表明纳米Zn O不仅影响堆肥理化性质,也影响堆肥中一些功能微生物,结果可为评价纳米Zn O的环境效应提供重要依据.

关键词：纳米氧化锌高通量测序堆肥细菌群落组成

纳米Fe3O4对生菜生长及土壤细菌群落结构的影响

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应用生态学报 2017年第9期28卷 3003-3010页

作者：徐江兵王艳玲罗小三冯有智南京信息工程大学应用气象学院生态气象环境中心南京210044 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展重点实验室南京210008

纳米Fe_3O_4的广泛应用增加了其暴露到农田环境的可能性,因此亟待研究纳米Fe_3O_4对农业生态环境的影响.本研究采用盆栽试验方式,研究不同浓度纳米Fe_3O_4颗粒(1、10、100 mg·kg^(-1))对生菜生长及土壤细菌群落的影响,并与相应浓度的普... 详细信息

纳米Fe_3O_4的广泛应用增加了其暴露到农田环境的可能性,因此亟待研究纳米Fe_3O_4对农业生态环境的影响.本研究采用盆栽试验方式,研究不同浓度纳米Fe_3O_4颗粒(1、10、100 mg·kg^(-1))对生菜生长及土壤细菌群落的影响,并与相应浓度的普通Fe_3O_4处理进行对比.通过测定植物光合速率常数、植株Fe含量来评价植物生长;采用高通量测序技术研究土壤细菌群落结构及组成.结果表明:不同浓度纳米Fe_3O_4的影响不同.低浓度纳米Fe_3O_4能提高植物生物量,增强植物叶片光合速率,增加土壤中黄单胞菌目的相对丰度,降低蓝细菌、鞘脂杆菌纲的相对丰度,但对群落多样性指数影响不显著.高浓度纳米Fe_3O_4抑制作物生长,提高植株中Fe积累及土壤电导率,降低细菌群落系统发育多样性,降低黄单胞菌目、鞘脂杆菌纲相对丰度,增加蓝细菌相对丰度.此外,一些土壤功能微生物对纳米Fe_3O_4及普通Fe_3O_4处理的响应也存在差异,说明不同粒径及浓度的Fe_3O_4均会对土壤微生物群落产生影响,并可能影响地上部分植物性状.因此,在评估纳米颗粒的生物学效应时需较多关注土壤微生物.

关键词：净光合速率高通量测序细菌16S rRNA 群落多样性

杨梅降水气象指数保险产品设计——以慈溪市为例

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浙江农业学报 2017年第12期29卷 2032-2037页

作者：丁烨毅杨栋陈鑫磊黄鹤楼罗小三南京信息工程大学应用气象学院江苏南京210044 宁波市气象局浙江宁波315012 中国太平洋财产保险公司宁波分公司浙江宁波315000

选取杨梅采摘期易对产量造成影响的降水因子作为保险设计的气象致害指标,定义连续降水影响日数作为杨梅降水指数;经杨梅产量分离和去趋势化处理,分析1995—2015年产量损失率和降水指数的关系,建立杨梅产量灾损模型;利用长序列历史降水资... 详细信息

选取杨梅采摘期易对产量造成影响的降水因子作为保险设计的气象致害指标,定义连续降水影响日数作为杨梅降水指数;经杨梅产量分离和去趋势化处理,分析1995—2015年产量损失率和降水指数的关系,建立杨梅产量灾损模型;利用长序列历史降水资料,选用韦伯分布模型计算不同等级降水指数的风险概率,设计不同赔付触发条件下的保险纯费率和杨梅降水气象指数保险产品,为杨梅农业保险可持续发展提供技术支撑。该指数保险产品具有可操作性,可为宁波地区杨梅降水保险业务提供参考,以便在降水灾害发生后客观、便捷地开展保险理赔工作。

关键词：杨梅降水气象指数纯费率农业保险