持久性卤代有机污染物(PHCs)在食物网中的生物放大研究进展

持久性卤代有机污染物(PHCs)具有持久性、生物富集性和毒性,是对生态环境和人类健康有严重威胁的污染物。PHCs浓度会沿食物链在生物中逐营养级放大,对高等生物及人体产生毒性。本文综述了PHCs在食物网中生物放大的特征,总结了国内外对食物网中PHCs的营养级放大因子研究进展,探讨了生态和化学因素对PHCs沿食物链传递过程的影响。目前的研究多集中于水生生态系统中传统PHCs的生物放大,对PHCs的生物差异性代谢缺乏足够的了解,难以说明不同生态系统中复杂的气候、地理、生物种群特征对PHCs生物放大的影响,也给准确评估PHCs的生态风险带来了困难。PHCs的生物放大研究需要引入更多先进地球化学手段和准确构建不同生态系统的野生食物网,阐明PHCs的生物放大机制和影响因素。     

手性污染物六溴环十二烷在食物链传递中的选择性及生物放大作用研究进展

六溴环十二烷(HBCDs)是一种全球生产的添加型溴化阻燃剂,被广泛应用于隔热建筑材料阻燃剂、室内装潢、纺织品和电子产品中,不仅对生态环境造成污染,而且还会通过食物链的传递危害人类健康。研究生态系统中HBCDs异构体及对映体的环境行为与生物放大作用是进行环境风险评估和有效控制污染的生态学基础。基于此,本文从HBCDs的基本特性出发,阐述了HBCDs异构体及对映体在食物链中的选择性生物富集放大及转化行为,分析了发生选择性富集及转化的影响因素,这些因素包括生物体的生活环境、饮食习惯、所处食物链中营养级水平以及HBCDs选择性吸收、代谢和异构化等。已有的研究报道显示HBCDs异构体及对映体在生态系统中的富集、转化及生物放大行为不是单一的过程,是生物体和环境多因素综合的结果。今后应对HBCDs异构体及对映体在各种食物链(如淡水食物链和陆生食物链)中的选择性环境行为以及在食物链传递中发生选择性的主控因素等方面进行深入系统的研究,为全面评价其生态风险提供科学依据。     

鄱阳湖水质污染对湿地生态系统生态功能的影响

湿她内部生物、物理、化学组份之间的相互作用过程,推动湿地的形成和发育,是其生态结构和生态功能的物质基础。水是鄱阳湖湖泊及其湿地的主体要素之一,各种形式的水是参与湿地生态过程的主体成分．贯穿融于生态形成和系统运作的生物、物理、化学过程的每一个环节,湖泊水质的变化直接影响着湿地的生态过程,影响水域生态系统、湖滩草洲生态系统、农牧与生态系统食物链和食物网的质量．所以水质变化及污染是湿地生态功能衰退研究的核心内容之一。     

特约主题:环境地球化学前沿若干新进展

正编者按语:环境地球化学是环境科学与地球化学的交叉学科,在解决我国面临的主要环境问题方面有重要的作用。本期特邀5位在2019年环境地球化学领域获得国家自然科学基金委重点项目资助的国内著名学者,就相关研究领域的研究进展进行详细的介绍,包括持久性卤代有机污染物在食物网中的生物放大研究、矿区土壤中重金属形态分布的地球化学机制、土壤释放大气活性含氮物种的研究、     

特约主题:环境地球化学前沿若干新进展北大核心CSCD

编者按语:环境地球化学是环境科学与地球化学的交叉学科,在解决我国面临的主要环境问题方面有重要的作用。本期特邀5位在2019年环境地球化学领域获得国家自然科学基金委重点项目资助的国内著名学者,就相关研究领域的研究进展进行详细的介绍,包括持久性卤代有机污染物在食物网中的生物放大研究、矿区土壤中重金属形态分布的地球化学机制、土壤释放大气活性含氮物种的研究、     

青藏高原持久性有机污染物研究现状与展望

自21世纪以来,对地球上最大、最高的高原——青藏高原上持久性有机污染物的含量、传输途径和归宿的了解已逐步深入,回顾了关于青藏高原持久性有机污染物研究的主要成果。高海拔山区的观测技术和多尺度模型是产出这些成果的关键突破口,而第三极持久性有机污染物观测网填补了青藏高原地区持久性有机污染物数据的空白,为系统阐明南亚持久性有机污染物的排放特征,明确印度季风驱动下持久性有机污染物输入青藏高原的过程与范围以及揭示青藏高原高寒生态系统对部分持久性有机污染物的富集程度提供了基础。植被、土壤和冰川是持久性有机污染物的重要汇。由于青藏高原临近国家是持久性有机污染物的排放源地,使得持久性有机污染物可通过远距离大气传输和“冷捕集”作用在青藏高原环境中富集。因此未来需要开展长期监测,准确量化新型污染物对青藏高原生态环境的影响,阐明气候变化和人类活动共同影响下青藏高原环境变化的趋向。最后,考虑到跨境传输是青藏高原持久性有机污染物污染的主要原因,因此还应在持久性有机污染物排放法规方面积极开展全球/区域合作,以减少持久性有机污染物的迁移及其对青藏高原的不利影响。     

海草床食物链有机碳传递过程的研究进展

海草床是重要的近海生态系统,生产力极高,可为海洋动物提供良好的栖息地和丰富的有机碳食源;人类活动引起近岸海域的富营养化,可能会改变海草床有机碳源组成和性质,进而影响植食动物和次级消费者的摄食过程及其食物链能量传递效率,从而影响海草床的生物资源产出功能。归纳总结了国内外海草床食物链碳传递过程各方面的研究进展,主要包括:①海草床有机碳源组成及食源贡献;②海草床初级消费者对有机碳源的摄食;③海草床食物网营养级结构及其能量传递;④富营养化对海草床有机碳源组分结构及其成分的影响;⑤海草床食物链能量传递效率对富营养化的响应。在此基础上,提出了未来的研究重点:①联合运用总有机物的稳定同位素比值法、脂肪酸标志法和特定化合物稳定同位素分析方法,加强定量研究海草床各有机碳源的贡献、食物网营养结构图谱、关键碳流途径及其季节性变化规律;探究关键消费者成体和幼体的有机碳源差异,弄清生长阶段的食性转化过程。②结合野外观测、原位围隔实验和室内模拟实验,深入探讨富营养化对海草床有机碳源组成(海草与附生藻类等)及其化学成分(营养质量和次生化合物)的影响,海草等初级生产者成分变化对植食动物和次级消费者摄食过程的影响,以及牧食食物链和碎屑食物链的组成和碳传递效率等的响应机制。     

水生生态系统中汞-硒相互作用研究进展

甲基汞是汞存在于水生生态系统(水体、沉积物和水生生物)毒性最强的形态,并通过食物链的传递对生物体产生危害,因此有效控制汞的甲基化过程是汞环境化学和毒理学研究的重要课题。生物体内硒对汞的甲基化过程有明显的抑制作用,明确汞和硒在水生生态系统的形态特征以及汞-硒相互作用机制,有助于解决汞污染问题。汞在生物体内的毒性与生物体内硒含量紧密相关,汞与硒相之间的相互作用主要表现在生成不溶的化合物促使汞去甲基化或受生物体内硒相关酶抑制被直接排除于生物体外,从而抑制了汞的毒害作用。本文评述了汞、硒在水生生态系统中的形态特征,指出在水体中合理添加硒化合物可抑制无机汞在生物体内甲基化过程,深入研究生物体内汞和硒相互作用机制及其生理效应是该领域未来发展方向。     

基于地球化学数据的有毒元素潜在生态危害评价研究——以内蒙古自治区敖汉旗为例

环境中不同的污染物可经过各种迁移转化途径,通过食物链进入人体,对人体的健康带来威胁.土壤污染物中以重金属比较突出,其中Hg、Cd、Pb、Cr以及类金属As等对生物毒性显著,Zn、Cu、Ni、Co、Sn等对生物的毒性一般.利用1：5万敖汉旗幅水系及土壤地球化学勘查所取得的数据,采用单因子污染指数法评价单元素污染程度,并采用重金属元素毒性响应系数评价区域有毒元素潜在风险,得到研究区主要潜在生态危害元素为Cd、Pb、As,其中Cd元素危害最大,主要潜在污染因素为采石场、采矿场、垃圾场等人为地质作用因素以及原生地质环境因素.     

DGT结合相—水溶性高分子与Cu~(2+)和Cd~(2+)的条件稳定常数

<正>某一重金属在环境中的总量并不能真实评价其环境行为和生态效应,而重金属在环境中的形态含量及其比例才是决定其对环境及周围生态系统造成影响的关键因素。因此环境中重金属生物有效态含量的准确测量对评价重金属的生态效应、保障农作物的食品安全以及保护环境都具有重要意义。目前的形态分析技术力求与生物效应取得一致,使化学形态的测定能提供生物毒性和生物有效性信息。为了进一步详细研究重金属各种形态在水环境中的化学行为及其与生物效应的相关性,研究简便、可靠的重金属生物有效态的     

全氟类有机污染物的污染状况及其生态毒理研究进展

全氟类有机化合物(Perfluorinated compounds,PFCs)广泛应用于工业和民用产品,该类化合物具有高能量的C-F共价键,难以被水解、光解、微生物降解及动物体代谢,具有持久性、生物累积性、毒性以及长距离迁移等特性,是一类新型持久性有机污染物.目前,从世界各地采集的环境样品、野生动物血清、组织样品以及人类体内都检测到了多种PFCs.该类污染物对生态环境和人体健康带来的影响受到全社会的普遍关注,已成为环境科学和生态毒理学研究的热点课题之一.本文综述了全氟类化合物在各类环境介质中的分布、在生物体内的累积、在生物体内的转化与代谢过程及其毒理学效应,并对PFCs的毒性作用机制进行初步分析,对目前存在的问题及今后的研究方向进行了讨论和展望,以期为该类化合物的环境污染及风险评估提供相应参考.     

地下水系统中的新污染物

<正>新污染物是具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,对生态环境或人体健康存在较大风险,但尚未纳入管理或现有管理措施不足的有毒有害化学物质,相对传统已经被监管的污染物而言较“新”。据生态环境部的报道,目前国际上被广泛关注的新污染物主要分为4大类：抗生素、内分泌干扰物、微塑料及持久性有机污染物。2022年,国务院办公厅印发了《新污染物治理行动方案》,指明了今后新污染物治理的方向。该方案展现了中国积极参与全球环境治理的决心,对建设美丽中国和共建地球生命共同体具有重要意义。     

AMAP评估报告解读:气候变化对北极地区持久性有机污染物和新污染物的影响

气候变化显著影响北极地区的海陆环境,进而影响北极地区典型污染物的来源、传输与环境归趋。北极监测与评估计划(AMAP)近期发布的AMAP 2020评估报告《北极地区持久性有机污染物(POPs)和新污染物(CEACs):气候变化的影响》指出:(1)气候变暖导致北极冰冻圈内长期储存的污染物重新释放和再分配,北极地区随人类活动加剧产生新污染物排放;(2)气候变暖增强了POPs长距离迁移潜力,海洋“生物泵”过程的强化增加了POPs在深海水域的沉积存储;(3)气候变化产生自然环境变化与生物生态变化,进而影响北极食物网的污染物赋存状态和当地居民的暴露水平。该评估报告显示,气候变化对POPs和CEACs的影响十分复杂,相关机制仍有待深入研究。未来需要将更多具有POPs性质的化学品纳入监管,继续开展国家监测项目,加强跨学科交流与活动以及政府、学校、北极本地居民间的合作。     

边缘海浮游生态系统对生物泵的调控作用

海洋生物泵及其与碳循环关键生物地球化学研究是当今全球变化研究的前沿课题。边缘海是全球海洋的重要组分,在生态系统的物质循环、能量流动和气候调节中起着十分重要的调控作用,同时也是海洋生态系统和生物地球化学过程相互作用研究的热点和难点区域。针对"边缘海浮游生物群落结构如何调控生物泵效率"这一科学命题,归纳分析了浮游生态系统主要生物组分及其在碳循环和生物泵(颗粒有机碳输出)过程中的作用,总结了当前国内外相关研究进展和存在的问题。目前大多数的研究思路是将整个浮游生态系统看成黑箱模式,关注该生态系统某些方面的动态与生物泵效率的关系。最新研究表明,浮游生态系统对生物泵的调控并不是简单的线性关系,该系统内不同营养级间的碳流与颗粒有机碳输出的相关过程非常复杂。简单地利用浮游生物不同类群(含营养级)生物量和生产力等指标来阐明浮游生态系统结构和生物泵效率的耦合机制非常困难。针对当今存在的问题,提出从整个浮游生态系统入手,在研究生态系统群落组成和生物量(即各类群颗粒有机碳储库)的基础上,更加关注有机碳在不同营养级之间的转换过程及其速率,期望阐明影响生物泵效率的关键生物地球化学过程和机制,同时构建不同浮游生态系统的碳流传递过程和颗粒有机碳的输出模式,从而最终揭示浮游生物群落结构调控生物泵效率的问题。     

生态化学计量学在陆地生态系统碳-氮-水耦合循环理论体系中作用初探

生态化学计量学(Ecological stoichiometry)是利用元素比率来研究生态过程和生态作用的学科,它通过化学计量关系将从分子至生态系统的各个层次有机联系起来,已成为联系微观与宏观生态学研究的有力工具。生态化学计量学的两个非常重要的假设是内稳性假说(Homeostatic hypothesis)和生长率假说(Growth rate hypothesis),已在不同的研究层次上得到了验证或应用。前者是指在生活环境(或资源)的化学元素组成发生变化的情况下,生物体具有的保持自身化学元素组成相对稳定的能力;后者是指生物体的C∶N∶P比率对其生长速率具有较强的调控作用,通常生长速率较高的组分会具有高的N∶C和P∶C比以及较低的N∶P比值。经过近20年的发展,生态化学计量学的研究已从化学计量内稳性较高的水生生态系统扩展到化学计量特征变化范围较大的陆地生态系统,研究对象已涉及酶、微生物、动物、植物、食物链和食物网等多个层次,并逐渐被应用于解决或预测区域甚至全球的生态环境问题。生态系统不同组分的C∶N∶P计量关系的内稳性以及其生长率与异速分配相适应的调节机理,是维持生态系统结构和功能的重要机制之一。然而,目前学术界还未对生态化学计量学在陆地生态系统碳-氮-水耦合循环理论体系中的作用给予关注,更缺乏相关的理论研究和系统性的论述。本文回顾了生态化学计量学研究的发展历程及其在不同领域的进展与应用;在此基础上,探讨了生态化学计量学在陆地生态系统碳-氮-水耦合循环理论体系中的潜在作用,并展望了生态化学计量学与生态系统碳-氮-水耦合循环理论整合研究的理论基础和重点发展方向,期望能推动相关研究领域的快速发展。     

主编絮语

本期我刊重点推介三篇文章,同时刊出了一篇略存争议的文章,供大家参考。多氯联苯(PCBs)、多环芳烃(PAHs)和有机氯农药(OCPs)是毒性较高的持久性有机污染物(POPs),普遍存在于我国近岸、河口沉积物中,通过食物链积聚对人类健康与环境造成不利影响。现有国内外一些标准方法在分析3类化合物时,不仅净化     

环境生态系统散落核素示踪研究新进展

环境生态系统中的放射性核素既具有生态毒性,对生物和人体健康产生重要影响,又具有稳定的衰变函数和输入通量,对环境生态系统具有重要示踪价值。人类可利用放射性核素来认识环境生态系统:①环境生态系统中放射性核素的基准:放射性强度与环境生态系统之间的平衡关系;②环境生态系统中放射性核素的行为:在环境生态系统不同宿体和组分间的运移关系。考察放射性核素在生态系统不同环节中比活度的变化有助于认识环境生态过程生物地球化学作用的影响。       

山地生态地球化学——定义、进展及展望

生态地球化学是生态学和地球化学相结合的学科,研究自然界中化学、物理、地质和生物过程,以及这些过程之间的相互作用及其对生态系统发生、发展所产生的影响,具体而言生态地球化学通过化学物质在生态系统中的分布、分配、迁移、转化规律研究,评价生态系统状态及发展方向.生态地球化学虽然形成较晚,西方科学家甚至很少用“生态地球化学”这一...     

Ecogeochemistry in Mountain Region-Definition, Progress and Prospection

生态地球化学是生态学和地球化学相结合的学科,研究自然界中化学、物理、地质和生物过程,以及这些过程之间的相互作用及其对生态系统发生、发展所产生的影响,具体而言生态地球化学通过化学物质在生态系统中的分布、分配、迁移、转化规律研究,评价生态系统状态及发展方向.生态地球化学虽然形成较晚,西方科学家甚至很少用“生态地球化学”这一名词,但国内外都已取得了长足进展,形成了以生态地球化学填图为基础,生态安全和健康评价为目的的多个独立生态系统的生态地球化学研究方向,如城市生态地球化学、湿地生态地球化学等.山地是陆地最主要的地貌单元,具有独特的生态系统特性,国内外山地生态地球化学研究尚未系统开展,但在山地元素地球化学、生物地球化学和生态地球化学评价等方面均已有相当显著的成果,今后山地生态地球化学研究在加强理论研究的同时,要注重建立完善的方法体系、研究体系和生态效应评价体系,为山地生态地球化学预警和生态保护、恢复提供依据.     

土壤中微塑料与环境污染物的复合作用及其对微生物的影响

随着塑料制品在工农业和生产生活中的广泛使用,大量微塑料被释放到土壤中,带来不可忽视的生态环境与健康风险。长久以来,人们更关注微塑料本身的生态毒性,对微塑料与环境中的其他化学污染物的联合作用及其环境效应研究较少。由于土壤微生物在微塑料降解过程中起着关键作用,认识土壤微塑料是如何通过影响土壤环境而直接或间接影响土壤中微生物群落和土壤生态功能的微观机理,已成为未来推进微塑料的降解和科学认识微塑料生态系统风险的关键。本文综述了近年来微塑料在土壤中吸附和迁移机理,以及微塑料的吸附程度和位置对其迁移行为的影响。总结了微塑料与土壤中有机污染物和重金属的复合作用的进展,探讨了这些复合作用对土壤环境风险的影响,包括污染物的毒性、生物利用度和迁移性的变化。评述了微塑料对土壤微生物群落的影响及作用机制,微塑料对微生物的物种丰富度、活性和结构的影响,以及微塑料表面的定殖和选择性富集能力。建议未来应该加强以下三方面的研究：(1)深入探索微塑料与环境污染物的复合作用及其生态毒理作用的微观机理;(2)认识土壤中微塑料对土壤微生物群落结构改变的微观机制;(3)探索通过科学调控土壤理化特性、特异性微生物在微塑料表面的定...