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生物体内全氟和多氟烷基物质迁移转化及毒性

中国环境科学 2024年第3期44卷 1638-1647页

作者：韩淼李泽楷许淋李昭燕文欣雨侍卿胡小婕秦超高彦征南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所江苏南京210095

总结了全氟和多氟烷基物质(PFASs)的来源,综述了PFASs在生物体内的迁移转化行为及影响因素,并利用文献计量学方法对近38年PFASs的毒性研究进行了热点分析.结果表明PFASs的结构、生物组织中的酶活性、蛋白含量以及环境中的有机质含量与PF... 详细信息

总结了全氟和多氟烷基物质(PFASs)的来源,综述了PFASs在生物体内的迁移转化行为及影响因素,并利用文献计量学方法对近38年PFASs的毒性研究进行了热点分析.结果表明PFASs的结构、生物组织中的酶活性、蛋白含量以及环境中的有机质含量与PFASs在生物体内的迁移和富集能力密切相关.PFASs毒性研究主要聚焦于不同环境介质和器官的毒性效应差异,研究方向由对动植物的毒性评价转变为人体健康风险预测.在此基础上,从个体、器官、生化和分子水平总结了PFASs毒性效应,提出关于PFASs的多层级毒性效应研究是未来的发展趋势,尤其是利用定量构效关系阐明生物毒性的层级效应是值得提倡的方法之一.展望了未来有关PFASs研究的发展方向,为阐明新污染物环境行为及开展相关毒理研究提供思路.

关键词：全氟和多氟烷基物质迁移转化毒性

邻苯二甲酸酯降解功能内生菌群的筛选及定殖效能

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1554-1561页

作者：张帅王建马俊超高彦征左翔之凌婉婷南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所江苏南京210095

为降低邻苯二甲酸酯(PAEs)污染作物对人体健康的威胁,从PAEs污染蔬菜中富集驯化具有PAEs降解高效性和广谱性的功能内生菌群,解析菌群群落组成并优化其降解条件,借助水培体系研究了功能内生菌群在作物体内的定殖效能.高通量测序结果表明... 详细信息

为降低邻苯二甲酸酯(PAEs)污染作物对人体健康的威胁,从PAEs污染蔬菜中富集驯化具有PAEs降解高效性和广谱性的功能内生菌群,解析菌群群落组成并优化其降解条件,借助水培体系研究了功能内生菌群在作物体内的定殖效能.高通量测序结果表明,从门的分类水平看,菌群主要由变形菌门(Proteobacteria,76.57%)、拟杆菌门(Bacteroidetes,21.04%)和放线菌门(Actinobacteria,2.37%)组成;从属的分类水平看,菌群主要由鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium,33.03%)、代尔夫特菌属(Delftia,40.61%)、假单胞菌属(Pseudomonas,11.70%)、无色杆菌属(Achromobacter,3.04%)和根瘤菌属(Rhizobium,6.90%)组成.在无机盐纯培养体系中,该菌群在7d内对5mg/L的邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)降解率分别为97.08%、94.47%、98.02%和44.82%.单因素试验结果表明,菌群降解PAEs的最佳条件为:pH值7、25℃、盐度1%、底物浓度5mg/L.水稻水培试验表明,菌群可以定殖到水稻体内并有效促进PAEs的去除,与对照组相比,处理15d后水稻体内DMP、DEP、DBP和∑PAEs含量分别降低了41.09%、45.33%、63.06%和32.3%.菌群的定殖还能够提高水稻根长、株高和生物量,促进水稻的生长.该菌群在降低作物PAEs积累、保障PAEs污染地区农产品质量安全方面具有良好的应用前景,能有效降低作物PAEs污染对人体健康的威胁.

关键词：功能内生菌群邻苯二甲酸酯降解特性定殖

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水合氧化物对抗生素抗性基因水平转移的影响

中国环境科学 2024年第3期44卷 1622-1629页

作者：李晓佳刘思王婷婷秦超胡小婕高彦征南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所江苏南京210095

研究了水合氧化铝与水合氧化锰对氨苄青霉素抗性基因(负载于pUC19质粒)向大肠杆菌水平转移(转化)过程的影响.结果表明,2.5~200mg/L浓度水平的水合氧化铝与水合氧化锰均显著抑制了抗生素抗性基因(ARGs)转化,两者对转化频率的抑制率最高... 详细信息

研究了水合氧化铝与水合氧化锰对氨苄青霉素抗性基因(负载于pUC19质粒)向大肠杆菌水平转移(转化)过程的影响.结果表明,2.5~200mg/L浓度水平的水合氧化铝与水合氧化锰均显著抑制了抗生素抗性基因(ARGs)转化,两者对转化频率的抑制率最高分别达79.44%和57.64%.水合氧化铝析出的Al (III)是其导致ARGs转化频率发生变化的原因之一,而水合氧化锰几乎无离子析出.此外,水合氧化铝可与p UC19质粒的磷酸骨架以及碱基腺嘌呤、胸腺嘧啶与鸟嘌呤发生结合,与之形成大尺寸加合物,进而降低ARGs进入胞内的效率.对于水合氧化锰,其暴露后宿主细胞膜通透性显著减小,并且该颗粒也与pUC19质粒交缠形成了大尺寸团聚物,这可能是抑制ARGs转化的主要原因.

关键词：土壤水合氧化物抗生素抗性基因基因水平转移

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固定化菌剂对邻苯二甲酸酯的降解效能及途径

中国环境科学 2024年第3期44卷 1584-1591页

作者：陆雯逸王泽铭左翔之刘奕翔武海涛高彦征南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所江苏南京210095

为了提高微生物降解环境中PAEs的效能,采用吸附法对Glutamicibacter sp. A4、Bacillus sp. W34和Rhodococcus sp. 2G 3株具有PAEs降解能力的菌株进行固定化,研究了固定化菌剂降解PAEs的效能及途径.结果表明,复合菌群7d内对总浓度为120m... 详细信息

为了提高微生物降解环境中PAEs的效能,采用吸附法对Glutamicibacter sp. A4、Bacillus sp. W34和Rhodococcus sp. 2G 3株具有PAEs降解能力的菌株进行固定化,研究了固定化菌剂降解PAEs的效能及途径.结果表明,复合菌群7d内对总浓度为120mg/L的6种PAEs降解率为80.04%;固定化菌剂的最优制备条件为:温度30℃、固定化时间2d、菌料比1:30(V/M),制备出的固定化菌剂对总PAEs的降解率可达96.60%,比游离菌提高了16.56%;复合菌群降解DBP和BBP过程中产生了邻苯二甲酸单甲酯(MMP)、邻苯二甲酸单乙酯(MEP)等多种中间产物,推测出酯的水解作用为复合菌群降解PAEs的一个主要途径.

关键词：复合菌群固定化菌剂邻苯二甲酸酯生物降解降解途径

农田土壤中邻苯二甲酸酯降解功能细菌及其应用

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1542-1553页

作者：李鹏飞周贤王建高彦征南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所江苏南京210095

本文综述了我国农田土壤PAEs污染特征,重点概述了PAEs降解功能菌株筛选、菌群构建及其应用策略.详细分析了细菌介导的PAEs降解的水解和开环裂解两个途径及参与其中的关键功能基因和酶,讨论了PAEs降解功能细菌在污染土壤中的应用、影响... 详细信息

本文综述了我国农田土壤PAEs污染特征,重点概述了PAEs降解功能菌株筛选、菌群构建及其应用策略.详细分析了细菌介导的PAEs降解的水解和开环裂解两个途径及参与其中的关键功能基因和酶,讨论了PAEs降解功能细菌在污染土壤中的应用、影响因素及可能存在的问题,并对该技术在消减农田土壤PAEs污染中的应用进行展望,以期为我国PAEs污染农田土壤功能细菌修复及农业生产安全提供理论和技术参考.

关键词：邻苯二甲酸酯农田土壤微生物修复降解功能细菌

阴离子对Mo_(2)C/过氧单硫酸盐降解抗生素的影响

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1648-1656页

作者：周舟汤磊赵旭强陈旭文王贺飞高彦征南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所江苏南京210095

本文研究了水中典型无机阴离子SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、Cl-、HCO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-)对层状Mo_(2)C活化过氧单硫酸盐(PMS)氧化降解氯霉素类抗生素的影响.结果表明,5种无机阴离子对3种氯霉素类抗生素(氯霉素、甲砜霉素、氟苯尼考)的... 详细信息

本文研究了水中典型无机阴离子SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、Cl-、HCO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-)对层状Mo_(2)C活化过氧单硫酸盐(PMS)氧化降解氯霉素类抗生素的影响.结果表明,5种无机阴离子对3种氯霉素类抗生素(氯霉素、甲砜霉素、氟苯尼考)的降解反应均具有抑制作用.其中SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-)主要影响抗生素的反应速率,Cl-、HCO_(3)^(-)、CO_(3)^(2-)既影响其降解率又影响其反应速率.在Cl-、HCO_(3)^(-)和CO_(3)^(2-)浓度分别为20mmol/L时,氯霉素的降解率从100%分别降为59.27%、2.85%、无降解;甲砜霉素的降解率从100%分别降为64.64%、8.54%、无降解;氟苯尼考的降解率从100%分别降为33.23%、1.38%、无降解.其中,CO_(3)^(2-)对抗生素降解具有强抑制作用,在5mmol/L时就可完全抑制3种氯霉素类抗生素降解.5种阴离子对3种氯霉素类抗生素的降解影响具有同样的趋势,表现为CO_(3)^(2-)>HCO_(3)^(-)>Cl->NO_(3)^(-)≈SO_(4)^(2-).此外,3种抗生素的降解率与Cl^(-)浓度之间存在显著负相关关系,而甲砜霉素和氟苯尼考的降解率与HCO_(3)^(-)浓度之间也存在显著负相关关系.

关键词：无机阴离子层状Mo_(2)C 过氧单硫酸盐高级氧化技术氯霉素甲砜霉素氟苯尼考

球囊霉素相关土壤蛋白影响土壤中PAHs结合态残留的规律及机制

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环境科学学报 2024年第2期44卷 396-405页

作者：冷港华周贤凌婉婷王建南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所南京210095

土壤中多环芳烃(PAHs)结合态残留可重新被释放,从而对生态安全和人类健康造成威胁.因此,了解PAHs结合态残留在土壤中的释放规律,对于评估PAHs在土壤中的归趋和风险至关重要.土壤有机质会显著影响环境中有毒有机污染物的迁移转化行为.球... 详细信息

土壤中多环芳烃(PAHs)结合态残留可重新被释放,从而对生态安全和人类健康造成威胁.因此,了解PAHs结合态残留在土壤中的释放规律,对于评估PAHs在土壤中的归趋和风险至关重要.土壤有机质会显著影响环境中有毒有机污染物的迁移转化行为.球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)在陆地生态系统中广泛存在,是土壤有机质(SOM)的重要组成部分.目前已有GRSP对土壤中PAHs形态变化的相关研究,然而关于GRSP对土壤中PAHs结合态残留释放的影响尚不清楚.为了探究添加外源GRSP条件下,土壤中PAHs结合态残留释放的基本规律及其潜在机制,本研究通过批量平衡试验结合固相微萃取法研究了GRSP影响土壤中PAHs结合态残留的规律及机制.结果显示,外源GRSP可显著促进土壤中PAHs结合态残留释放,且随着GRSP浓度的增加,中环和高环PAHs结合态残留释放量随之增加.与未添加GRSP的对照组相比,土壤中ΣPAHs释放量提高了18.7%~54.2%,并且总GRSP(T-GRSP)对PAHs结合态残留释放的提升率始终高于易提取GRSP(EE-GRSP).向土壤中施加GRSP后,液相中溶解性有机质(DOM)浓度增加了35.0mg·L^(-1)以上,土壤中PAHs结合态残留释放量也随之增加.此外,还发现T-GRSP与PAHs的结合能力比EE-GRSP强.GRSP浓度及GRSP与PAHs的结合能力是影响PAHs结合态残留释放的重要因素.研究结果表明,不可将PAHs结合态残留作为土壤修复的终点,仍需考虑结合态残留的再释放对土壤环境和生态系统产生的危害影响.

关键词：多环芳烃(PAHs) 土壤球囊霉素相关土壤蛋白结合态残留释放

基于文献数据的PAHs生态安全土壤环境基准研究

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土壤学报 2024年第3期61卷 757-769页

作者：邓继宝项大洲林伯正胡小婕王贺飞高彦征南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所南京210095

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)具有致癌、致畸、致突变等“三致”效应,其造成的土壤污染问题受到世界各国的强烈关注。然而我国基于生态安全的土壤风险筛选值和管控标准仍未确立,致使当前土壤生态安全风险评估仍无... 详细信息

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)具有致癌、致畸、致突变等“三致”效应,其造成的土壤污染问题受到世界各国的强烈关注。然而我国基于生态安全的土壤风险筛选值和管控标准仍未确立,致使当前土壤生态安全风险评估仍无据可依。通过系统调研国内外土壤中PAHs的生态毒性研究结果,针对16种优先控制PAHs,筛选获得248组毒性数据(Effect concentration10,EC10和No observed effect concentration,NOEC),并利用物种敏感性分布法推导出不同用地方式下各PAH的生态安全土壤环境基准。不同用地方式下各PAH的生态安全土壤环境基准分别为1.00~10.60 mg·kg^(–1)(自然保护地和农用地)、1.03~25.44 mg·kg^(–1)(公园用地)、1.12~51.00 mg·kg^(–1)(住宅用地)、1.20~68.41 mg·kg^(–1)(商服及工业用地)。该研究结果可为我国土壤生态安全环境质量标准的制定和PAHs污染土壤的生态风险评估提供数据支撑和方法指导。

关键词：土壤多环芳烃物种敏感性分布法生态安全土壤环境基准

固定化微生物对新污染物污染土壤的固碳消污作用

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中国环境科学 2024年

作者：徐燕星程浩胡小婕汤磊周贤高彦征南京农业大学土壤有机污染控制与修复研究所

炭基材料即可在土壤固碳减排方面发挥重要作用，又可作为功能微生物的固定化载体.然而，目前炭基材料研究多聚焦于消污或固碳单一方向，而对其固碳消污的协同效应缺乏系统了解.为了全面地认识炭基材料在环境治理中的作用，本文综述了炭... 详细信息

炭基材料即可在土壤固碳减排方面发挥重要作用，又可作为功能微生物的固定化载体.然而，目前炭基材料研究多聚焦于消污或固碳单一方向，而对其固碳消污的协同效应缺乏系统了解.为了全面地认识炭基材料在环境治理中的作用，本文综述了炭基材料国内外最新研究进展，系统整理了生物炭、活性炭、碳纳米管、碳基纳米材料等常用于固定化功能微生物的炭基材料，分析了炭基材料在土壤“固碳减排”方面的效能及其作用机制.梳理了炭基材料固定化微生物在治理新污染物污染土壤方面的“消污”作用及其原理.分别从协同耦合“固碳消污”、提升炭基材料资源利用率、创新复合菌群固定以及固定化技术产业应用等方面展望了未来研发方向，以期为利用炭基材料来协同实现土壤“固碳消污”提供参考依据.

关键词：炭基材料固定化新污染物固碳减排消污作用