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细菌残体对趋触效应介导的细菌迁移行为的影响

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生态学杂志 2024年第9期43卷 2908-2916页

作者：卢恩陈希娟石亚楠杨新瑶杨立琼沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室沈阳110044 中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016

细菌能够沿着液相中和固相上污染物的浓度梯度进行运动,进而达到降解污染物的目的,其中细菌在固相上的运动称为趋触效应,对污染土壤的生物修复至关重要。而土壤胶体则会通过影响有机污染物的固液分配比例影响趋触效应。本研究选取对萘... 详细信息

细菌能够沿着液相中和固相上污染物的浓度梯度进行运动,进而达到降解污染物的目的,其中细菌在固相上的运动称为趋触效应,对污染土壤的生物修复至关重要。而土壤胶体则会通过影响有机污染物的固液分配比例影响趋触效应。本研究选取对萘具有化学响应的假单胞菌5RL(Pf5RL)为目标细菌,以其残体为土壤胶体代表,通过迁移实验探究细菌残体对趋触效应作用下Pf5RL迁移行为的影响。结果表明:细菌残体在石英砂中可稳定存在,Pf5RL及萘均对其迁移行为无影响,其最大穿出相对浓度(max C/C_(0))均约为0.6;细菌残体的存在却会阻碍Pf5RL迁移,使max C/C_(0)由0.97±0.02降低至0.75±0.01;主要是因为细菌残体提高了静电引力,增加了Pf5RL在细菌残体上的附着;萘也会阻碍Pf5RL迁移,主要是因为石英砂对萘的吸附产生了近表面趋化性及趋触性,使max C/C_(0)由0.97±0.02降低至0.75±0.04;在萘存在的情况下,细菌残体则会通过增加萘的吸附位点增强近表面趋化性及趋触性,从而进一步阻碍Pf5RL迁移,使max C/C_(0)由0.75±0.04进一步降低至0.50±0.03。细菌残体在有机污染物介导的趋触和趋化效应上有很重要的作用,是影响原位细菌降解动物粪便和再生水带来的土壤有机污染物的重要影响因素。

关键词：细菌细菌残体趋触效应近表面趋化性迁移

麦稻轮作体系施加不同金属元素对镉的吸收效果

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环境科学 2024年

作者：田静王振搏周健康程海宽李畅刘红恩睢福庆赵鹏河南农业大学资源与环境学院河南省土壤污染防控与修复重点实验室河南省地质局地质灾害防治中心

镉(Cd)在小麦和水稻等粮食作物中的积累会对人类健康构成严重威胁。为探究合适的重金属阻控剂，通过盆栽试验研究了Fe、Mn、Zn和Mg金属元素添加对小麦和水稻Cd吸收积累的影响。结果表明：①Zn添加显著提高了小麦和水稻籽粒生物量；②土... 详细信息

镉(Cd)在小麦和水稻等粮食作物中的积累会对人类健康构成严重威胁。为探究合适的重金属阻控剂，通过盆栽试验研究了Fe、Mn、Zn和Mg金属元素添加对小麦和水稻Cd吸收积累的影响。结果表明：①Zn添加显著提高了小麦和水稻籽粒生物量；②土壤添加Zn显著降低了小麦和水稻籽粒Cd含量，小麦和水稻籽粒Cd含量与对照相比分别显著降低了41%和23%，且产量不受影响；③麦稻轮作体系下水稻籽粒Cd含量显著低于小麦，其中水稻ω(Cd)降低至0.17mg·kg-1，低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2022)中规定的水稻Cd限量值(.2 mg·kg-1)。以上结果说明在麦稻轮作体系中施用Zn可显著降低作物籽粒Cd积累，且在水稻中效果较好，对污染农田的安全利用和粮食安全生产具有重要指导意义。

关键词：镉(Cd) 麦稻轮作金属离子吸收积累迁移系数

碳基材料对鲱鱼精子DNA的吸附及其影响因素

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环境化学 2024年

作者：宋薇石林孙晓张迪云南省土壤固碳与污染控制重点实验室昆明理工大学环境科学与工程学院山东省水土保持与环境保育重点实验室临沂大学资源环境学院

环境DNA作为抗生素抗性基因的载体，其环境行为受到了愈加广泛的关注，但其与碳基材料间吸附行为的研究仍不系统.选取有代表性的鲱鱼精子DNA(hsDNA)，通过批量吸附动力学、等温线实验及不同pH值下的吸附实验，探讨不同碳基材料(石墨化碳... 详细信息

环境DNA作为抗生素抗性基因的载体，其环境行为受到了愈加广泛的关注，但其与碳基材料间吸附行为的研究仍不系统.选取有代表性的鲱鱼精子DNA(hsDNA)，通过批量吸附动力学、等温线实验及不同pH值下的吸附实验，探讨不同碳基材料(石墨化碳管G-CNT、羧基化碳管C-CNT、羟基化碳管H-CNT、200目石墨G200、2000目石墨G2000)对于环境DNA的吸附机制.实验表明，碳管对hsDNA的最高吸附量比石墨高近1个数量级，且吸附量从大到小的顺序为：G-CNT(66.75 mg·g-1)>H-CNT(65.34 mg·g-1)>C-CNT(58.31 mg·g-1)>G2000(6.80 mg·g-1)>G200(6.01 mg·g-1).静电作用、比表面积、孔径及疏水作用都会影响碳基材料对hsDNA的吸附. Freundlich模型比Langmuir模型更适用于描述碳基材料对hsDNA的吸附，吸附主要是非均质化学吸附过程. pH在3—8时，hsDNA的吸附量随pH的升高显著降低；pH环境中碳管的悬浮，描述了hsDNA对碳管悬浮的作用及超声条件对碳管吸附hsDNA的影响.超声显著增加了纳米碳管的悬浮，但对hsDNA吸附提升不明显.由于缺少含氧官能团，G-CNT的悬浮量低于C-CNT和H-CNT.超声辅助下，3种碳管的悬浮量随hsDNA浓度的升高显著增加.探究不同碳基材料与环境DNA的吸附机制及悬浮碳管对环境DNA吸附行为的影响，可为评价碳基材料和被其吸附的环境DNA进入环境后的风险提供理论基础.

关键词：碳基材料鲱鱼精子DNA 悬浮吸附

基于APCS-MLR和PMF的污灌与工业复合区农田土壤重金属来源解析

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环境科学 2024年第8期45卷 4812-4824页

作者：刘德新孟凡磊段海静李一蒙马建华河南大学地理与环境学院开封475004 河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004 河南大学土壤重金属污染控制与修复工程研究中心开封475004

基于开封市污灌与工业复合区农田表土样品,测定8种重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg)含量,利用绝对因子得分-多元线性回归(APCS-MLR)模型和正定矩阵因子分解(PMF)模型,结合相关性分析和系统聚类分析对土壤重金属来源和贡献率进行... 详细信息

基于开封市污灌与工业复合区农田表土样品,测定8种重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg)含量,利用绝对因子得分-多元线性回归(APCS-MLR)模型和正定矩阵因子分解(PMF)模型,结合相关性分析和系统聚类分析对土壤重金属来源和贡献率进行解析.结果表明:①研究区ω(Cr)、ω(Ni)、ω(Cu)、ω(Zn)、ω(Cd)、ω(Pb)、ω(As)和ω(Hg)平均值分别为52.19、25.00、42.03、323.53、1.79、53.45、9.43和0.20 mg·kg^(-1),其中Cr、Ni和As低于潮土背景值,Cu、Zn、Cd、Pb和Hg高于潮土背景值.②8种重金属有4种来源:自然源、农业污水灌溉源、工业大气沉降源和交通运输源,Cr和Ni主要为自然源,Cu、Zn、Cd和Pb主要为农业污水灌溉和交通运输,As主要为自然源和农业污水灌溉,Hg主要为工业大气沉降.③APCS-MLR和PMF源解析结果表明工农业活动是研究区土壤重金属的主要来源.研究区9个采样小区APCS-MLR平均贡献率为76.01%(自然源和农业污水灌溉源)、22.71%(工业大气沉降源和交通运输源)和1.28%(未知源),PMF平均贡献率为59.66%(自然源和农业污水灌溉源)和40.34%(工业大气沉降源和交通运输源),其中LZ、XZ、NLT、PT、YLZ和BC的两种模型源解析结果基本一致,WL在APCS-MLR模型更优,SG和QT在PMF模型更优.研究结果可为土壤重金属污染防治和环境修复提供科学依据.

关键词：污灌与工业复合区农田土壤绝对因子得分-多元线性回归(APCS-MLR) 正定矩阵因子分解(PMF) 源解析

基于APCS-MLR模型的开封市公交站周边灰尘重金属源解析及健康风险评估

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环境科学 2024年第6期45卷 3502-3511页

作者：段海静申浩欣彭超月任翀王艳锋刘德新王玉龙郭瑞超马建华河南大学地理与环境学院开封475004 河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室开封475004 河南大学土壤重金属污染控制与修复工程研究中心开封475004

为揭示城市交通系统对城市生态环境质量的影响,选择受交通影响扰动较强的环境指示物——公交站地表灰尘作为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-ASE)分别测定灰尘中8种重金属(V、Cr、Co、Ni... 详细信息

为揭示城市交通系统对城市生态环境质量的影响,选择受交通影响扰动较强的环境指示物——公交站地表灰尘作为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-ASE)分别测定灰尘中8种重金属(V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb)含量,应用地累积指数和污染负荷指数法分析灰尘重金属的污染程度和空间分布特征,通过定性(相关性分析、主成分分析)和定量[绝对因子得分-多元线性回归模型(APCS-MLR)]相结合的方法开展公交站附近地表灰尘重金属来源探讨,应用克里格空间插值法明晰重金属不同来源的空间分布特征,利用美国环境保护署提出的健康风险评价模型来评价人体健康风险.结果表明,开封市公交站地表灰尘重金属ω(V)、ω(Cr)、ω(Co)、ω(Ni)、ω(Cu)、ω(Zn)、ω(Cd)和ω(Pb)平均值依次为:68.36、59.73、5.81、19.34、40.10、208.32、1.01和49.46 mg·kg^(-1),灰尘中重金属(Cd、Zn、Pb、Cu、Cr)含量平均值均高于开封市周边灰尘背景值,分别是背景值的3.37、2.70、2.01、1.95和1.28倍;8种重金属的地累积指数顺序为:Cd>Zn>Pb>Cu>Cr>V>Ni>Co,其中Cd、Zn、Cu和Pb属于轻度污染水平,其他元素为无污染;源解析结果显示,Cr、Co和Ni为自然源元素,Cu、Zn、Pb和Cd为交通源元素,V则来源于工业-自然混合源.APCS-MLR结果表明,4种来源的平均贡献率依次为自然源为34.17%,交通源为29.84%,工业-自然混合源为14.64%,未知源为21.35%,其中交通源贡献率空间分布规律与交通量及公交线路密集度分布趋势一致.由健康风险评价可知,儿童的总致癌风险指数和总非致癌风险指数均高于成人,Cr为主要的非致癌因子,Cd为主要的致癌因子,自然源和交通源分别对非致癌风险和致癌风险的贡献率最高.

关键词：灰尘重金属污染评价源解析健康风险公交车站

典型行业再利用土壤重金属含量分布、来源解析及生态风险评价

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环境科学 2024年第3期45卷 1769-1780页

作者：沈城王文娟沙晨燕谢雨晴王敏吴健上海市环境科学研究院国家环境保护城市土壤污染控制与修复工程技术中心上海200233 华东理工大学资源与环境工程学院国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室上海200237

为深入探究典型行业再利用土壤重金属污染特征及生态风险状况,基于上海市嘉定区49个地块315个不同深度剖面土壤样品数据,采用地累积指数和潜在生态风险指数评估Cd、 Pb、 Cu、 Zn、 Ni、 Hg和As这7种重金属含量特征和潜在生态风险程度,... 详细信息

为深入探究典型行业再利用土壤重金属污染特征及生态风险状况,基于上海市嘉定区49个地块315个不同深度剖面土壤样品数据,采用地累积指数和潜在生态风险指数评估Cd、 Pb、 Cu、 Zn、 Ni、 Hg和As这7种重金属含量特征和潜在生态风险程度,并利用源解析受体模型(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解模型(PMF)解析其污染来源.结果表明:(1)研究区土壤中除As外,其余重金属均不同程度超过上海市土壤背景值,表层土壤中Cd、 Pb、 Cu、 Zn、 Ni和Hg含量分别是背景值的3.54、 2.34、 2.91、1.20、 3.75和4.40倍;7种重金属含量随着土壤垂直剖面深度的增加逐渐降低,重金属在表层土壤中存在一定程度的富集,人类活动影响了重金属在土壤中的分布规律.(2)研究区内APCS-MLR和PMF两种受体模型均识别出土壤重金属4种主要来源,源1(Cu、 Zn和Pb)为金属制品和汽车制造混合源,源2(Ni和Cd)为电镀企业来源,源3(Hg)主要为化工企业来源,源4(As)为自然源,两种受体模型结合运用,进一步提高源解析的精准度和可信度.(3)地累积指数由大到小表现为:Hg(1.54)>Ni(1.32)>Cd(1.21)>Cu(0.96)>Pb(0.64)>Zn(-0.33)>As(-1.02);潜在生态风险指数结果显示,研究区综合潜在生态风险指数RI值在32.50~4 910.97,均值为321.40,整体呈现较强潜在生态风险,再开发利用工业场地土壤中重金属Hg、 Ni和Cd的污染值得进一步关注.

关键词：土壤重金属绝对主成分-多元线性回归(APCS-MLR) 正定矩阵因子分解模型(PMF) 地累积指数潜在生态风险

尿液中邻苯二甲酸酯和替代型塑化剂代谢物同步分析方法的建立

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环境化学 2024年

作者：于辉向军付成忠许榕钦何婷唐斌严骁郑晶湖南科技大学生命科学与健康学院重金属污染土壤生态修复与安全利用湖南省高校重点实验室生态环境部华南环境科学研究所新污染物研究中心国家环境保护环境污染健康风险评价重点实验室贵州医科大学公共卫生与健康学院环境污染与疾病监控教育部重点实验室

随着邻苯二甲酸酯（PAEs）因其毒性效应而逐步禁用或限用，替代型塑化剂（APs）日益广泛应用于工业生产和日常生活产品中.尿液中PAEs代谢物（mPAEs）和APs代谢物（mAPs）可作为其人体暴露评估的良好生物标志物.然而，目前关于mAPs的暴... 详细信息

随着邻苯二甲酸酯（PAEs）因其毒性效应而逐步禁用或限用，替代型塑化剂（APs）日益广泛应用于工业生产和日常生活产品中.尿液中PAEs代谢物（mPAEs）和APs代谢物（mAPs）可作为其人体暴露评估的良好生物标志物.然而，目前关于mAPs的暴露研究仍十分有限，且尚缺乏针对尿液中m PAEs和mAPs同步检测分析的研究方法.因此，本研究通过优化仪器分析参数及样品前处理条件，建立并验证了基于固相萃取和高效液相色谱-三重四极杆串联质谱（HPLC-MS/MS）同步分析尿液中11种m PAEs和7种mAPs的方法.结果显示，mPAEs和mAPs校正曲线的线性关系良好，相关性系数大于0.995；尿液中mPAEs和mAPs的定量限分别为0.05—1.89 ng·mL~(-1)和0.03—0.33 ng·mL-1，加标回收率（方法准确度）分别介于83.7%—115%和106%—129%之间，相对标准偏差（方法精密度）均小于20%，基质效应分别为-16%—-4.3%和-18%—-5.4%.采用该方法对30例广州市普通居民尿液样本进行分析发现，尿液中共检出16种目标化合物，包括9种mPAEs和7种mAPs，检出率分别为78%—100%和50%—100%.Σ9mPAEs的浓度范围为31.5—757 ng·mL-1，以邻苯二甲酸单正丁酯（mnBP）、邻苯二甲酸单异丁酯（miBP）为主；Σ7mAPs的浓度范围为1.26—39.6 ng·mL-1，对苯二甲酸单（2-乙基己基）酯（MEHT）和己二酸2-乙基己酯（MEHA）为主要化合物.结果表明，该方法具有回收率和精密度高、生物基质干扰小，可满足同步分析人体尿液中mPAEs及mAPs的需求.

关键词：邻苯二甲酸酯替代型塑化剂尿液代谢产物暴露标志物

Mn(Ⅱ)在针铁矿表面催化氧化对Cd吸附固定的影响

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环境科学学报 2024年

作者：张家伟郭楚玲邓燕萍徐子冉王超平周玉婷陈锴党志华南理工大学环境与能源学院工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室

针铁矿在环境中广泛存在且在固定潜在有毒元素方面发挥着关键作用.同时，光照与光反应性元素（例如Mn(Ⅱ)）的存在同样会影响潜在毒害元素的迁移与归趋.本研究探究了光照条件下，Mn(Ⅱ)共存对针铁矿表面吸附Cd的影响.研究发现，Mn(Ⅱ)... 详细信息

针铁矿在环境中广泛存在且在固定潜在有毒元素方面发挥着关键作用.同时，光照与光反应性元素（例如Mn(Ⅱ)）的存在同样会影响潜在毒害元素的迁移与归趋.本研究探究了光照条件下，Mn(Ⅱ)共存对针铁矿表面吸附Cd的影响.研究发现，Mn(Ⅱ)在针铁矿表面光催化氧化为Mn(Ⅲ/Ⅳ)，部分Mn(Ⅱ/Ⅲ)掺杂进针铁矿结构中.SR-XRD数据精修表明，Mn的掺杂量越大，针铁矿晶胞结构变化越显著.FTIR和拉曼光谱证实了Mn(Ⅱ/Ⅲ)掺入会导致针铁矿结构的畸变以及表面羟基位点含量的增加.同时，Mn(Ⅱ)的氧化使针铁矿表面电荷由正变为负.羟基位点的增加与表面电荷变负均增强了针铁矿对Cd的吸附能力.但Mn(Ⅱ)初始浓度过高（超过0.2 mmol·L-1）时，Mn(Ⅱ)的竞争吸附以及Mn(Ⅲ)氧化物占比的升高都会降低Cd的固定量.本研究揭示了Mn(Ⅱ)对Cd在针铁矿上固定的影响机制，为利用铁锰氧化物修复Cd污染土壤提供了理论依据.

关键词：针铁矿光催化 Mn(II) 镉吸附和固定

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锰肥和锌肥种子包衣对花生的降镉效果

中国油料作物学报 2024年第2期46卷 394-402页

作者：李丽荣贾梦凡王兴祥周志高李燕丽丁昌峰湿地生态与农业利用教育部工程研究中心/长江大学农学院湖北荆州434025 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) 江苏南京210008 中国科学院大学北京100049

花生对土壤中的镉(Cd)具有较强的富集能力,我国花生Cd超标现象局部地区较为严重,Mn、Zn离子可通过拮抗作用降低作物对Cd的吸收,本研究探究Mn肥、Zn肥种子包衣处理对花生Cd吸收转运的影响,以期为花生产地土壤Cd污染风险管控与修复提供技... 详细信息

花生对土壤中的镉(Cd)具有较强的富集能力,我国花生Cd超标现象局部地区较为严重,Mn、Zn离子可通过拮抗作用降低作物对Cd的吸收,本研究探究Mn肥、Zn肥种子包衣处理对花生Cd吸收转运的影响,以期为花生产地土壤Cd污染风险管控与修复提供技术支撑。首先通过种子萌发试验筛选出3个锰(Mn)和锌(Zn)较适宜的包衣剂浓度,再进一步通过盆栽试验筛选出降镉效果最优的Mn和Zn包衣剂浓度,并探究了Mn肥和Zn肥种子包衣对Cd污染土壤上花生富集转运Cd的影响。种子萌发试验结果表明,中低浓度的Mn肥、Zn肥种子包衣处理不会影响种子发芽率且可以促进根生长,浓度过高则会明显抑制种子萌发。盆栽试验结果表明,Mn肥和Zn肥种子包衣剂中,3%锰肥包衣剂(Mn3)和2%锌肥包衣剂(Zn2)包衣处理籽粒降镉效果最显著,降镉率分别达到19.0%和24.1%,其中Zn2降镉效果更优。与对照相比,Mn3和Zn2处理根系Cd富集系数均显著降低,根向茎叶Cd转运能力明显增加,茎叶向籽粒Cd转运系数呈下降趋势,根系向籽粒Cd转运系数则无明显变化。Mn3和Zn2处理花生植株总Cd吸收量相比对照分别下降了9.18%和13.6%,花生籽粒及根系Cd含量均与根系中Mn、Zn元素含量呈显著负相关关系。综上,利用Mn、Zn种子包衣处理可通过抑制根系对Cd的吸收以及影响Cd在花生体内的转运来降低花生籽粒Cd含量。本研究提出了利用种子包衣来降低花生Cd含量的技术,为花生产地镉污染风险管控提供了新方法。

关键词：种子包衣种子萌发花生镉

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