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Airborne particulate matter pollution in urban China: a chemical mixture perspective from sources to impacts

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National Science Review 2017年第4期4卷 593-610页

作者： Ling Jin xiaosan luo Pingqing Fu Xiangdong Li Department of Civil and Environmental Engineering The Hong Kong Polytechnic University International Center for Ecology Meteorology and Environment School of Applied Meteorology Nanjing University of Information Science & Technology State Key Laboratory of Atmospheric Boundary Layer Physics and Atmospheric Chemistry Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of Sciences

Rapid urban and industrial development has resulted in severe air-pollution problems in developing countries such as China, especially in highly industrialized and populous urban clusters. Dissecting the complex mixtures of airborne particulate matter(PM) has been a key scientific focus in the last two decades,leading to significant advances in understanding physicochemical compositions for comprehensive source apportionment. However, identifying causative components with an attributable link to population-based health outcomes remains a huge challenge. The microbiome, an integral dimension of the PM mixture, is an unexplored frontier in terms of identities and functions in atmospheric processes and human health. In this review, we identify the major gaps in addressing these issues, and recommend a holistic framework for evaluating the sources, processes and impacts of atmospheric PM pollution. Such an approach and the knowledge generated will facilitate the formulation of regulatory measures to control PM pollution in China and elsewhere.

关键词： particle size source apportionment molecular tracer chemical speciation airborne microbiome bioavailability mixture toxicity cohort study

Compositional characteristics and toxicological responses of human lung epithelial cells to inhalable particles (PM_(10)) from ten typical biomass fuel combustions

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Particuology 2023年第7期78卷 16-22页

作者： Hanhan Li Mingwei Tang xiaosan luo Weijun Li Yuting Pang Weijie Huang Zhen Zhao Yaqian Wei Tengda Long Tariq Mehmood International Center for Ecology Meteorologyand EnvironmentSchool of Applied MeteorologyNanjing University of Information Science&Technology.Nanjing210044China Department of Atmospheric Sciences School of Earth SciencesZhejiang University.Hangzhou310027China Beijing Capital Air Environmental Science&Technology Co LtdBeijing100176China Huangshi Meteorological Bureau of Hubei Province Huangshi435000.China College of Ecology and Environment Hainan UniversityHaikou570228China

As the primary component of haze,atmospheric inhalable particulate matters(PMio)are highly detri-mental to human *** combustion is one of China's most pivotal sources to aerosols pollution,inducing non-negligible emissions and uncertain *** samples directly from 10 representative biomass fuel combustion sources(2 groups covering the reality widely:straws of rice,wheat,corn,corncob,soybean,peanut,rape,sesame;and branches of pine,peach)were collected using the dilution channel sampler and analyzed for chemical compositions and in vitro cytotoxicity to human lung epithelial cell lines *** components of PMio are dominated by organic carbon(OC),followed by Water-soluble K+and Cl,and rich in metals Fe,Zn,Cr,and ***,PMio emitted from biomass fuel combustions can weaken the antioxidant capacity of cells,and straws emissions,especially rape and peanut straws,show stronger ability to further induce oxidative stress and inflammatory damage than fuelwoods,owing to the key toxic roles of Cr,Ni,and ***,reducing the specific source emis--sions of PMio from crop straw combustions rich in heavy metals could be an effective oriented strategy to improve environmental air quality and control aerosols pollution precisely for protecting public health.

关键词： Airpollution sources Inhalable particulate matters(PMro) Biomass burning emissions Chemical components Cytotoxicity

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

大气降尘污染对典型农作物生长发育及重金属含量的影响

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浙江农业学报 2019年第6期31卷 938-945页

作者：索晨罗小三赵朕孙雪张丹陈燕南京信息工程大学应用气象学院江苏省农业气象重点实验室大气环境与装备技术协同创新中心

为揭示大气降尘对作物生长和农产品品质的影响,采用不同来源和不同程度的降尘,模拟开展降尘-农作物盆栽试验,分析青菜和水稻幼苗光合及呼吸速率、叶绿素含量、地上部干物质质量以及重金属含量的变化。结果表明,大气降尘显著抑制了2种农... 详细信息

为揭示大气降尘对作物生长和农产品品质的影响,采用不同来源和不同程度的降尘,模拟开展降尘-农作物盆栽试验,分析青菜和水稻幼苗光合及呼吸速率、叶绿素含量、地上部干物质质量以及重金属含量的变化。结果表明,大气降尘显著抑制了2种农作物的光合速率,降低了叶片中叶绿素含量,同时提高了呼吸速率,导致青菜和水稻幼苗地上部干物质质量分别下降了11.8%~51.3%和12.7%~35.5%。大气降尘使青菜和水稻幼苗植株中部分重金属元素含量显著增加,农作物安全品质降低。

关键词：大气降尘蔬菜水稻重金属污染农产品安全

水、沉积物和土壤中重金属生物有效性／毒性的生物配体模型研究进展

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土壤学报 2008年第3期45卷 535-543页

作者：罗小三周东美李连祯陈怀满土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所)

重金属以多种化学形态存在于环境介质中,仅根据环境中重金属元素总量已不能对其生物效应进行良好预测,因此在制定重金属环境质量标准和进行环境风险评价时,明确考虑其生物有效性逐渐受到重视。水体重金属的生物有效性和毒性很早就被认... 详细信息

重金属以多种化学形态存在于环境介质中,仅根据环境中重金属元素总量已不能对其生物效应进行良好预测,因此在制定重金属环境质量标准和进行环境风险评价时,明确考虑其生物有效性逐渐受到重视。水体重金属的生物有效性和毒性很早就被认识到是水化学性质的函数,并形成了一些机理描述模型,如自由离子活度模型(FIAM)、鱼鳃点位交互作用模型(GSIM)和生物配体模型(BLM)。BLM在FIAM和GSIM的基础上,同时考虑了水中金属离子的化学形态以及阳离子与金属离子在生物配体(BL)上的竞争对其毒性的影响,能成功预测水体金属的生物有效性/毒性,并被用于水质金属基准的制定。本文对BLM在水环境中的概念模型、发展状况及软件应用做了全面介绍,并对BLM在沉积物和陆地环境中的拓展作了综述,重点介绍了针对植物、土壤动物和微生物的陆地生物配体模型(t-BLM),提出了土壤重金属t-BLM的概念模型并对其构建方法学等进行了探讨。联合了土壤理化性质、金属形态及生物积累和毒性效应的t-BLM,将提供一个环境风险评价和制定更合理土壤环境质量标准的新工具。

关键词：生物配体模型(BLM) 重金属生物有效性毒性预测环境标准风险评价

单原子铜改性氮化碳光芬顿降解水体中盐酸四环素及其机理研究

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农业环境科学学报 2023年第9期42卷 2027-2037页

作者：郝家琛杨强崔培昕王卫轩罗小三王玉军南京信息工程大学应用气象学院农业资源与环境系江苏省农业气象重点实验室南京210044 中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(南京土壤研究所) 南京210008

本研究采用一步热解法合成了单原子铜改性的氮化碳光催化材料(Cu-CN),并通过同步辐射X射线吸收谱、高分辨透射电子显微镜、电子顺磁波谱和光致发光光谱等表征手段对该催化剂性质及其光芬顿降解抗生素盐酸四环素(Tetracycline,TC)降解机... 详细信息

本研究采用一步热解法合成了单原子铜改性的氮化碳光催化材料(Cu-CN),并通过同步辐射X射线吸收谱、高分辨透射电子显微镜、电子顺磁波谱和光致发光光谱等表征手段对该催化剂性质及其光芬顿降解抗生素盐酸四环素(Tetracycline,TC)降解机理进行深入研究。结果表明:Cu-CN可以在30 min内降解超过90%的TC,反应速率常数达到0.00993 min^(-1),是未改性氮化碳催化剂的7.76倍,单原子Cu的引入可以显著提升氮化碳的光催化活性。同步辐射X射线吸收谱结果显示形成的Cu-N键可快速将光生电子传递给Cu,促进电子空穴空间分离,从而提升光催化活性;同时Cu(Ⅰ)与Cu(Ⅱ)的循环还可以迅速活化双氧水产生羟基自由基(·OH)。光生电子、空穴和·OH参与了TC降解反应,其中空穴起主导作用。在实际水体中,Cu-CN光芬顿体系依然有良好的TC降解效果,说明该催化剂具有很好的环境适应能力和实际应用前景。

关键词：抗生素水环境污染单原子氮化碳光芬顿

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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