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太湖西北流域水体有机氯及有机磷农药的残留特征、时空分布及生态风险评价

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环境科学学报 2024年第1期44卷 283-298页

作者：尹晓静李星豪朱道旭王慧李鑫岳松涛李爱民南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室南京210023 南京扬子江生态文明创新中心南京210019 水利部河湖保护中心北京100038

以引江济太重要引排通道工程—新孟河延伸拓浚工程为背景,研究了工程实施后太湖流域西北部与新孟河有水量交换的河湖水体中32种有机氯农药(Organochlorine pesticides,OCPs)及29种有机磷农药(Organophosphorus pesticides,OPPs)的环境... 详细信息

以引江济太重要引排通道工程—新孟河延伸拓浚工程为背景,研究了工程实施后太湖流域西北部与新孟河有水量交换的河湖水体中32种有机氯农药(Organochlorine pesticides,OCPs)及29种有机磷农药(Organophosphorus pesticides,OPPs)的环境浓度及来源、时空分布特征以及潜在的生态风险.分别于2022年夏季(6月)及秋季(9月)采集地表水样品42份及55份,利用固相萃取结合气相色谱串联质谱法对目标农药进行检测分析,并利用风险熵值法(Risk Quotient,RQ)进行生态风险评估.结果表明:夏、秋两季各点位∑_(32)OCPs的浓度分别为58.61~196.69、34.83~185.56 ng·L^(-1),平均浓度分别为134.91 ng·L^(-1)和137.47 ng·L^(-1);不同种类的OCPs中,检出率最高的为氯苯类,在各点位浓度占比最高的为α-HCH(0~36%)、γ-HCH(0~24%)、δ-HCH(0~27%)及甲氧滴滴涕(0~28%).源解析表明,HCHs主要来源于林丹的使用,且可能存在近期输入,DDTs主要源于历史残留.夏、秋两季各点位∑29OPPs的浓度分别为528.88~1054.64、224.00~915.20 ng·L^(-1),平均浓度分别为706.53、487.33 ng·L^(-1).浓度占比较高的OPPs包括对硫磷(0~34%)、蝇毒磷(0~28%)、甲基对硫磷(0~27%).主成分分析(PCA)结合相关性分析结果表明,甲基对硫磷主要来源于京杭运河及滆湖入太湖的河流周围棉花、水稻及果树害虫控制,且与速灭磷同源的可能性较强;对硫磷主要来源于南溪河周边棉花、蔬菜、小麦等作物的害虫控制,且近期在研究区域可能有使用与排放;蝇毒磷污染是历史残留及近期输入的综合结果.将研究区域分为6个河段以探究目标农药的时空分布特征,结果表明,OCPs总体季节变化不明显,OPPs秋季平均浓度较夏季降低200 ng·L^(-1)左右;相关性分析结果表明,两季不同河段附近的OPPs施用组合不同.南溪河和中河段OCPs及OPPs浓度在所有河段中均呈最高水平.生态风险评价结果表明,OCPs中,p,p’-DDE、甲氧滴滴涕对生物体构成高风险,γ-HCH、异狄氏剂对生物体构成中等风险;OPPs中,敌敌畏、甲基对硫磷、对硫磷等8种OPPs在多数采样点对生物体构成高风险,虫线磷、二嗪农、马拉硫磷、蝇毒磷构成中等风险.应进一步加强对以上几种农药在太湖流域的生产和应用管理.

关键词：有机氯农药(OCPs) 有机磷农药(OPPs) 太湖流域时空分布生态风险评价

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VOCs氧化整体式催化剂研究进展

科学通报 2024年第16期69卷 2185-2202页

作者：张悦高艳珊黎哲桂蓉蓉王强北京林业大学环境科学与工程学院水体污染源控制技术北京市重点实验室北京100083 北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京100083

挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)对人类健康和生态环境具有严重危害,催化氧化是一种目前能够有效去除VOCs的技术.为了满足工业应用,开发适宜的整体式催化剂为该领域的研究重点之一.其中,开发合适的载体基底以及提高... 详细信息

挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)对人类健康和生态环境具有严重危害,催化氧化是一种目前能够有效去除VOCs的技术.为了满足工业应用,开发适宜的整体式催化剂为该领域的研究重点之一.其中,开发合适的载体基底以及提高活性组分在载体表面的锚固力是制备高催化活性和高稳定性VOCs氧化整体式催化剂的关键点.本文重点讨论了VOCs氧化整体式催化剂的载体及活性组分类型、制备方法以及新型耦合催化技术,详细介绍了不同的载体、活性组分与制备方法对催化剂活性的影响,阐述了新型能量供应方式的优势及耦合技术之间的协同促进作用.最后,对VOCs氧化整体式催化剂的研究前景进行了展望,以期为未来VOCs氧化整体式催化剂的设计与节能高效催化技术的发展及其工业化应用提供基础与参考.

关键词： VOCs催化氧化整体式催化剂载体活性组分制备方法耦合催化技术

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微/纳塑料穿透机体生物屏障及其健康效应

科学通报 2024年第6期69卷 717-730页

作者：仇浩李京京陈光全曹天宜李晶李星仇荣亮上海交通大学环境科学与工程学院上海200240 华南农业大学资源环境学院广东省农业农村污染治理与环境安全重点实验室广州510642 同济大学附属第一妇婴保健院上海201204

由于塑料的生产量和废弃量逐年急剧递增,微/纳塑料环境污染问题日益凸显,已成为全球关注的重大环境问题.微/纳塑料具有尺寸小、难降解、易迁移等特点.食物、水体、空气及日用品中的微/纳塑料能够通过消化道、呼吸道及皮肤接触等途径进... 详细信息

由于塑料的生产量和废弃量逐年急剧递增,微/纳塑料环境污染问题日益凸显,已成为全球关注的重大环境问题.微/纳塑料具有尺寸小、难降解、易迁移等特点.食物、水体、空气及日用品中的微/纳塑料能够通过消化道、呼吸道及皮肤接触等途径进入人体,对组织器官产生毒性效应,危害人体健康.本文聚焦微/纳塑料的毒性效应与健康风险研究热点,系统梳理了微/纳塑料在人体、模式动物及典型人源细胞中的相关研究,评述了微/纳塑料的主要机体暴露途径及其穿透胃肠道屏障、肺部屏障、皮肤屏障的能力;分析了微/纳塑料透过机体血液循环发生血肝转移、血脑转移、血睾转移、血胎转移并在各器官中蓄积的行为过程与主控因素;阐述了微/纳塑料对机体不同组织和器官的毒性效应及其潜在作用机制;探讨了当下微/纳塑料健康风险研究面临的瓶颈及关键技术难点;提出了未来研究应当对微/纳塑料的精确定性定量方法、载体效应、流行病学调查等方面加以注重,以期为进一步指导微/纳塑料人体健康效应研究奠定基础.

关键词：微/纳塑料人体屏障健康效应致毒机制

塑料中高关注物质（SVHCs）的赋存分布、物质流及环境释放研究进展

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环境科学 2024年

作者：刘俊宙陈嘉喆景侨楠张少轩陈安娜陆蓉静刘建国北京大学环境科学与工程学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京大学碳中和研究院

各类塑料制品中广泛分布的塑料添加剂赋予塑料以阻燃、增塑和抗氧化等优异功能，但其中已有100多种因其潜在的环境和健康危害性被列入欧盟高关注物质（SVHCs）候选清单.以上SVHCs普遍分布在各类塑料及各行业产品中，比较集中分布在PVC和... 详细信息

各类塑料制品中广泛分布的塑料添加剂赋予塑料以阻燃、增塑和抗氧化等优异功能，但其中已有100多种因其潜在的环境和健康危害性被列入欧盟高关注物质（SVHCs）候选清单.以上SVHCs普遍分布在各类塑料及各行业产品中，比较集中分布在PVC和PUR等类塑料和包装、汽车、建材、电子电器和纺织等行业中.在不同功能的SVHCs中，增塑剂和阻燃剂用量最高，品类相对集中，一直是国内外化学品风险评估和风险管理关注的重点.现有研究已建立起塑料制品中SVHCs物质流分析方法，揭示出PBDEs、HBCD和PAEs等典型阻燃剂和增塑剂类SVHCs在塑料制品全生命周期普遍存在的环境和健康风险；大量SVHCs随塑料产品寿命终结进入废物阶段，揭示了各类含SVHCs塑料废物环境无害化管理的重要性.除在产品使用周期发生的环境释放外，各种形式的塑料泄露所产生的塑料碎片，构成了环境中各种SVHCs的长期释放源，对生态环境和人体健康造成持久威胁.未来亟需重视各类塑料制品中大量潜在有害化学品的识别及其全生命周期环境释放与风险评估研究，尤其包括塑料中有害化学品排放系数测算、动态物质流分析方法的优化，以及塑料泄露途径有害化学品释放机制研究等.

关键词：塑料中的化学品高关注物质(SVHCs) 赋存与分布物质流分析(MFA) 环境释放

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电场辅助对厨余垃圾好氧堆肥的影响机制研究

中国环境科学 2024年第5期44卷 2554-2561页

作者：何莹莹闵柏林向远昆李惠平谢丽同济大学长江水环境教育部重点实验室上海200092 同济大学环境科学与工程学院上海200092 上海污染控制与生态安全研究院上海200001

以厨余垃圾为原料,在小型反应器中进行32d的高温堆肥,探究电场辅助好氧堆肥中胞外聚合物的变化.结果表明,电场显著加快有机质的生物转化,在堆肥初期增加23.1%的挥发性脂肪酸和40.8%的还原糖含量.与对照组相比,电场组的类富里酸和类胡敏... 详细信息

以厨余垃圾为原料,在小型反应器中进行32d的高温堆肥,探究电场辅助好氧堆肥中胞外聚合物的变化.结果表明,电场显著加快有机质的生物转化,在堆肥初期增加23.1%的挥发性脂肪酸和40.8%的还原糖含量.与对照组相比,电场组的类富里酸和类胡敏酸物质分别提高了91.4%和82.7%.此外,相关性分析表明堆肥期间胞外聚合物变化和有机物转化有显著相关性.首先胞外聚合物的蛋白质成分可能加速电子和氧气的接触,促进有机物的降解,同时其多糖和蛋白质成分可以作为腐殖质前体参与腐殖化过程.而电场促进了堆肥过程中胞外聚合物的分泌,因此胞外聚合物变化可能是电场强化好氧堆肥有机物降解的潜在机制.本文为电场辅助好氧堆肥调控腐殖化过程提供新思路.

关键词：厨余垃圾电场堆肥腐殖化胞外聚合物

复配钝化剂对镉污染稻田修复效果及其对土壤质量的提升

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农业环境科学学报 2024年第5期43卷 1000-1009页

作者：王国兵易芬郭丽丽郭红岩河南省科学院地理研究所郑州450052 河南省化工研究所有限责任公司郑州450052 污染控制与资源化研究国家重点实验室南京大学环境学院南京210023

为评估复配钝化剂在真实环境下对Cd污染稻田的钝化修复效果及对土壤环境质量的影响,在安徽某地开展连续3 a的原位钝化修复实验,分析钝化剂对水稻Cd吸收、土壤理化性质、土壤酶活性、土壤微生物群落结构与功能的影响。结果表明:复配钝化... 详细信息

为评估复配钝化剂在真实环境下对Cd污染稻田的钝化修复效果及对土壤环境质量的影响,在安徽某地开展连续3 a的原位钝化修复实验,分析钝化剂对水稻Cd吸收、土壤理化性质、土壤酶活性、土壤微生物群落结构与功能的影响。结果表明:复配钝化剂[1%生物炭+0.2%硅肥(BS)和1%生物炭+0.2%石灰(BL)]显著降低土壤中DTPA提取态Cd含量(29.4%~40.1%);复配钝化剂可使水稻籽粒Cd含量降低60%以上,优于2%的单独生物炭处理,且对水稻产量无不利影响。复配钝化剂使土壤pH、有机质含量(OM)、阳离子交换量(CEC)分别增加了0.77~1.25个单位、13.5%~52.0%、8.4%~38.5%,有效改善了土壤环境质量。土壤脲酶、磷酸酶、FDA水解酶的活性随着BS的施加分别提升了31.3%、38.7%、33.1%。同时,钝化剂还通过改变土壤理化性质(pH、CEC、DTPA提取态Cd含量等)显著改变了土壤微生物群落结构,但对微生物多样性无显著性影响,表明修复后土壤微生物群落生态系统稳定。微生物功能预测表明与碳代谢、能量代谢等新陈代谢相关基因簇的丰度在BS处理下明显提高,证明复配钝化剂降低了重金属的毒性,增加了土壤微生物活性。综上,复配钝化剂BS不仅可以实现Cd污染稻田的原位钝化修复,而且可以有效改善土壤环境质量,提升土壤生态功能。

关键词：复配钝化剂 Cd污染稻田原位钝化修复长效性微生物群落土壤环境质量

聚苯乙烯微塑料对污水中胞外耐药基因的影响及其机制

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环境科学 2024年第6期45卷 3671-3678页

作者：周帅黄啊潮黄泽枫李伦福杨锋娟陈安琪修斐晨高媛媛南华大学污染控制与资源化技术湖南省高校重点实验室衡阳421001 南华大学土木工程学院衡阳421001 南华大学稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室衡阳421001 南华大学衡阳医学院病原生物学研究所衡阳421001

微塑料(MPs)和抗生素耐药基因(ARGs)是共存于污水处理厂中的典型新污染物.MPs已被证明能够改变污泥中ARGs的分布模式,但其对污水中胞外ARGs(fe ARGs)的影响及机制仍不清楚.采用荧光定量PCR技术探究了典型MPs(聚苯乙烯PS)暴露60 d后污水... 详细信息

微塑料(MPs)和抗生素耐药基因(ARGs)是共存于污水处理厂中的典型新污染物.MPs已被证明能够改变污泥中ARGs的分布模式,但其对污水中胞外ARGs(fe ARGs)的影响及机制仍不清楚.采用荧光定量PCR技术探究了典型MPs(聚苯乙烯PS)暴露60 d后污水中fe ARGs(包括tet C、tet O、sul1和sul2)的动态变化特征及机制.结果表明,四环素类fe ARGs绝对丰度在nm级和mm级PS暴露下分别降低了28.4%~76.0%和35.2%~96.2%,在μm级PS暴露下变化了-55.4%~122.4%.PS对磺胺类sul1的促进效果呈nm级>μm级>mm级趋势,且ρ(PS)为50 mg·L^(-1)对sul1丰度扰动幅度更大.磺胺类sul2的相对丰度在μm级和mm级PS暴露后分别削减了25.4%~42.6%和46.1%~90.3%,在nm级PS暴露后增加了1.9~3.9倍;ρ(PS)为50 mg·L^(-1)对sul2的削减作用高于ρ(PS)为0.5 mg·L^(-1).Pearson相关性分析显示,PS暴露下fe ARGs相对丰度与细胞膜通透性和典型可移动遗传元件(int I1)丰度成正相关,与活性氧水平成负相关.研究结果阐明了PS对污水中fe ARGs的影响及其机制,可为污水中MPs与ARGs复合污染的防治提供科学依据.

关键词：微塑料(MPs) 聚苯乙烯(PS) 胞外耐药基因(feARGs) 污水影响机制

光催化耦合生物反应器降解抗生素效能及抗生素抗性基因消长机制研究进展

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环境工程 2024年

作者：葛欣玥刘啟迪刘思远侯俊尤国祥南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室河海大学环境学院浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室

近年来，抗生素的广泛使用导致环境中抗生素污染和耐药性问题愈发突出，对生态环境安全构成严重威胁。在降解抗生素的过程中，传统的单一化学或者生物处理工艺具有高能耗、低效率的缺点，而光催化耦合微生物技术（ICPB）可实现抗生素的... 详细信息

近年来，抗生素的广泛使用导致环境中抗生素污染和耐药性问题愈发突出，对生态环境安全构成严重威胁。在降解抗生素的过程中，传统的单一化学或者生物处理工艺具有高能耗、低效率的缺点，而光催化耦合微生物技术（ICPB）可实现抗生素的高效降解和矿化，受到广泛关注。本研究通过总结ICPB反应器降解抗生素的效能及影响因素，对其中抗生素的降解过程及微生物群落的演替特征进行综述，并深入分析抗性基因（ARGs）的赋存特征和演变机制。结果表明：目前ICPB反应器已被证明在降解抗生素方面有着优异的性能，反应器中微生物群落结构和细胞生理代谢功能发生了适应性调整，从而导致了ARGs的消长。建议持续加强ICPB反应器中ARGs消长机制和调控技术的研究，为研发高效去除抗生素协同ARGs削减工艺提供理论支撑和技术支持。

关键词：新型光催化生物反应器耐药性微生物群落适应性响应消长变化

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阳离子改性木质素混凝剂污泥脱水性能研究

环境化学 2024年第5期43卷 1719-1731页

作者：潘宇蒋大鹏孙亿倍胡潘杨琥南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室南京210023 泉州南京大学环保产业技术研究院泉州362000

混凝调理是一种成本低廉、操作方便的污泥调理方法.而传统无机盐混凝剂和合成有机高分子混凝剂在使用过程中存在金属离子及高毒性单体残留等问题.本文以自然界中来源广泛的一种可再生资源——木质素为原材,以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙... 详细信息

混凝调理是一种成本低廉、操作方便的污泥调理方法.而传统无机盐混凝剂和合成有机高分子混凝剂在使用过程中存在金属离子及高毒性单体残留等问题.本文以自然界中来源广泛的一种可再生资源——木质素为原材,以丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为改性单体,采用接枝共聚技术,制得一系列电荷密度(CD)不同的阳离子改性木质素混凝剂(LN-CD).以南京仙林某市政污水处理厂活性污泥为研究对象,测定了活性污泥经系列LN-CD调理后的泥饼含水率(FCMC)、污泥比阻(SRF)、毛细吸水时间(CST)和压缩系数(s),系统考察了LN-CD污泥调理性能;结合污泥絮体结构、泥饼表面形貌和污泥中胞外聚合物(EPS)不同形态及成分含量与分布变化情况,详细讨论了LN-CD混凝剂的污泥脱水机理.研究结果表明,LN-CD具有良好的污泥调理效果,CD是影响LN-CD脱水性能的重要因素,CD越高污泥脱水效果越佳,其中经CD最高的LN-CD1调理后,FCMC、SRF、CST和s分别为:68.91%、0.89×10^(12)m·kg^(−1)、15.0 s及0.81;且获得的污泥絮体尺寸最大结构也最为紧密,污泥中不同形态EPS含量及蛋白质与多糖组分也均有效下降.这是由于LN-CD通过电中和及粘结架桥作用有效聚集污泥颗粒,对EPS结构造成破坏,释放出结合水;此外,木质素本身特有的芳环结构不仅可利用其刚性结构特征起到骨料支撑作用有利于改善泥饼可压缩性,增强其泥饼渗透性,同时其疏水性能还可通过疏水缔合作用与EPS中疏水片段结合有效压缩EPS,从而进一步提高其污泥脱水性能.综上所述,LN-CD制备简单,绿色环保,污泥调理性能优良,其在污泥脱水中应具有良好的应用前景.

关键词：阳离子改性木质素混凝剂电荷密度污泥脱水性能胞外聚合物脱水机制

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