环境中典型新型有机污染物分析技术研究进展

环境中持久性有机污染物(POPs)、药物及个人护理品(PPCPs)和消毒水副产物(DBPs)等新型环境污染物因其对生态环境和人体健康具有潜在威胁而引起社会各界的广泛关注。与传统的污染物相比,新型污染物组成复杂,如短链氯化石蜡具有7000多种同类物,传统的分析手段无法实现其分离,新型污染物的准确定性和定量仍有很大挑战。近年来在新型污染物检测技术开发方面取得了很大进展,根据待测样品的性质可使用快速溶剂萃取、固相微萃取等多种提取方法。凝胶渗透色谱、多层复合层析柱和固相萃取柱是最常用的净化手段,采用气相色谱-质谱或液相色谱-质谱实现了对指示性单体准确定性定量,检出限可达ng/g级。但还有一些对环境影响较大的新型有机污染物如手性PCBs,由于各手性PCBs单体之间会在分离过程中发生峰共溢现象,需要应用专门的手性色谱柱进行分析等原因,尚未建立可靠的检测方法。本文认为,一方面需要探索磁性固相基质分散萃取技术等高效的前处理技术对干扰物质进行有效分离;另一方面需要提高全二维气相/液相色谱、傅里叶变换质谱等色谱/质谱检测技术的识别性和灵敏度,开发出简便、标准化的定量方法。     

环境介质中典型新型有机污染物分析技术研究进展

环境中持久性有机污染物(POPs)、药物及个人护理品(PPCPs)和消毒水副产物(DBPs)等新型有机污染物对生态环境和人体健康具有潜在威胁,研究其来源、检测方法、环境分布和迁移转化已经成为热点。新型有机污染物组成复杂,如短链氯化石蜡有7000多种同类物,采用传统分析手段无法实现分离,对这些物质的准确定性和定量面临挑战。近年来在新型有机污染物检测技术开发方面已取得较大进展:根据待测样品的性质可使用快速溶剂萃取、固相微萃取等多种提取方法,凝胶渗透色谱、多层复合层析柱和固相萃取柱是有效的净化手段,采用气相色谱-质谱或液相色谱-质谱实现了对指示性单体准确定性定量,检出限可达ng/g级。但对于环境影响较大的新型有机污染物如手性多氯联苯(PCBs),由于各手性PCBs单体之间在分离过程中发生峰共溢现象,需要应用专门的手性色谱柱进行分析,尚未建立可靠的检测方法。本文认为,一方面需要探索磁性固相基质分散萃取技术等高效的前处理技术对干扰物质进行有效分离;另一方面需要提高全二维气相/液相色谱、傅里叶变换质谱等色谱/质谱检测技术的识别性和灵敏度,开发出简便、标准化的定量方法。     

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...     

土壤中微塑料的吸附迁移及老化作用对污染物环境行为的影响研究进展

微塑料(粒径小于5mm的塑料颗粒),由于其自身较强的迁移特性及对环境污染物较强的亲和力,会引发严重生态风险,受到广泛关注。微塑料可以通过地膜破损、垃圾填埋和大气沉降等方式汇集在土壤中。土壤中的微塑料不仅会向下迁移,吸附富集共存的污染物,还会在表生地球化学作用下发生老化,对环境安全造成更大的威胁。本文基于近年文献重点综述了土壤环境中微塑料的吸附迁移行为以及老化作用对污染物环境行为的影响。结果表明：(1)微塑料在土壤中的迁移行为受到其自身理化性质(大小、形状及官能团)及土壤环境条件的影响;(2)微塑料可以吸附携带外部环境污染物迁移,从而改变污染物在环境中的归宿与生物可利用性;(3)老化作用会改变微塑料理化性质,影响微塑料的吸附与迁移能力,加速内源污染物的释放,其中有机污染物邻苯二甲酸酯释放的浓度范围约为50.3～6660ng/g,常见重金属Pb²⁺的释放浓度范围约为5.1～81.4μg/g。本文建议今后应加强三方面研究工作：(1)不同土壤环境中多因素耦合条件下,开展微塑料与环境污染物的相互作用机制研究,特别是不同土壤介质及环境因素对污染物在微塑料上的吸附/解吸/迁移行...     

微塑料对水中甲基橙的吸附特征分析

以甲基橙(MO)为目标污染物,微塑料为载体,通过吸附动力学和等温吸附实验,比较通用塑料聚丙烯(PP)、通用工程塑料尼龙(PA)、聚甲醛(POM)和特种工程塑料聚四氟乙烯(PTFE)4种典型材质吸附MO的能力,并采用扫描电镜(SEM)、比表面积测试(BET)、显微拉曼光谱(Raman)、Zeta电位及傅立叶变换全反射衰减红外光谱(ATR-FTIR)技术手段对吸附前后PA进行表征,考察微塑料材质和PA粒径对MO吸附的影响,从而探究其可能存在的吸附机理。结果表明不同材质微塑料对MO的吸附能力具有明显差异性。其中,PA对MO的吸附量最大,可达7.39 mg/g,PA吸附MO的动力学过程包括起始的快速反应阶段和随后的慢速反应阶段,吸附过程符合二级动力学方程;等温吸附实验结果表明MO在PA上属于非均质化学吸附。静电作用及氢键的形成是造成不同材质微塑料吸附能力差异的主要原因,微塑料粒径大小与其对MO的吸附量呈显著负相关关系(R2=0.995, P<0.05),这与微塑料可提供的有效吸附位点息息相关。本研究可以为科学评价微塑料复杂的环境行为以及作为载体协同迁移污染物的能力提供依据。     

土壤中微塑料的来源、生态环境危害及治理技术

【研究目的】近年来，由微塑料造成的生态环境污染问题引起了广泛关注。【研究方法】本文通过查阅大量土壤微塑料方向的文献，综述了国内外关于土壤中微塑料的来源、危害及检测治理技术最新研究进展。【研究结果】主要包括：（1）土壤中微塑料的主要来源是没有高效回收的农用地膜的裂解，此外还有农业生产活动中使用含有微塑料的污水污泥、空气中的微塑料沉降到地表等；（2）土壤中的微塑料能吸附重金属、抗生素等污染物，改变土壤pH、容重等理化性质，影响蚯蚓等土壤动物的发育，降低参与土壤养分循环过程中关键微生物的活性，对土壤环境造成危害；（3）目前还没有统一的微塑料分离检测技术标准，目检法、光谱法和热分析技术是微塑料主要的分析方法。【结论】土壤中的微塑料会给环境及动植物健康带来不同程度的风险，进一步通过食物链威胁人类健康。未来的研究重点包括阻隔土壤微塑料的来源、 土壤微塑料与重金属的复合污染机制和新兴的土壤微塑料检测技术。创新点：（1）目前关于土壤微塑料方面的研究刚刚起步，本文综述了土壤微塑料对农作物、土壤环境的影响及在食物链中传播的风险，对今后有关环境污染和人体健康方向的研究有一定的帮助； （2）本文较为全面地整理了以农业生产活动为主的土壤微塑料来源，由于已被微塑料污染的土壤治理难度较高，笔者提出关于土壤微塑料源的阻断建议，希望能有效降低未来土壤中微塑料的输入量。     

2012—2021年中国地下水抗生素污染现状及分析技术研究进展

抗生素作为一种新污染物，在不同环境介质中均有检出。未被人类或动物完全吸收和代谢的抗生素会通过废水和废弃物以原型或代谢产物的形式进入环境，并在土壤中积累或淋滤进入地下水。抗生素进入环境可能影响微生物生态，产生抗性基因，甚至威胁人体健康，而地下水作为重要的饮用水源，其抗生素污染问题不容忽视。本文从抗生素的危害、使用情况、污染来源、污染现状、定性定量检测方法的优缺点及适应范围和形态分析及环境效应等方面对近十年来(2012—2021)中国地下水中抗生素的研究现状进行总结。经调查，中国常用28种抗生素检出浓度在0.1～1000ng/L以上，检出频率较高的抗生素为诺氟沙星、氧氟沙星、磺胺甲恶唑、恩诺沙星、磺胺嘧啶、红霉素等。从空间分布来看，对地下水中抗生素的研究主要集中在华北、西南地区，而对西北地区中地下水抗生素研究程度较低。目前为止受到分析方法检出限及检出种类的限制，对地下水中抗生素的调查及评价还不够全面。通过综述抗生素定性定量分析方法，发现HPLC-MS/MS法因其具有灵敏度高、选择性好和定性定量准确的优点是目前应用最广泛的抗生素定量分析方法，而且可利用该方法对环境中抗生素类型进行初步识别，针...     

张掖国家地质公园白垩系下沟组叶肢介化石的发现及古生态与古环境

张掖国家地质公园红山湾白垩纪单型盆地是张掖—民乐盆地的重要组成部分,长期缺乏可靠的生物地层和古生态与古环境研究。本文首次报道了该区下白垩统下沟组叶肢介化石,包括1个种和3个未定种:Eosestheria ovate、E.sp.。结合首次发现的大古植物化石Claophlebis、Podozamites、微古植物化石和前人同位素测年结果,认为地质公园红山湾一带成景地层属于Aptian阶,应为Aptian中晚期。通过对叶肢介个体8个特征参数进行测量,运用PAST软件进行常规统计分析与多元统计分析,按照生态系统,结合发现的大古、微古植物化石,将早白垩世红山湾盆地划分为陆地水生和陆生生态系统,对沉积盆地古生态与古环境进行了恢复与重建。     

水环境中新污染物快速检测技术研究进展

国内外广泛关注的新污染物主要包括抗生素、内分泌干扰物、全氟或多氟化合物等污染物质，这些污染物通过径流、扩散、渗透等多种途径进入水体环境。由于新污染物多具有生物累积性、生物毒性及环境持久性等特征，对水生生物、人体健康和生态安全构成潜在威胁，存在环境风险，因此，国家对其污染现状开始进行调查。随着中国新污染物污染状况调查评价工作的开展，快速、灵敏的检测方法成为研究热点。本文基于近年文献重点评述了水环境中新污染物的检测方法，并对方法的性能和优缺点作了对比。结果表明：(1)目前新污染物的检测方法以大型仪器检测方法为主。仪器检测方法的检测浓度低、精度高，对设备的要求高，从采样到测试分析得到结果的周期长，不适用于新污染物的现场快速检测。(2)传感检测技术和免疫分析技术逐步应用于新污染物的快速检测。其中电化学传感器和酶联免疫分析法相对成熟，应用较多，具有设备简单、检测时间短，灵敏度和精确度良好等优点，可开展现场快速检测。本文认为，(1)快速检测技术多针对单一污染物进行检测，而实现同时检测多种污染物质还需进一步研究；(2)多种检测技术相结合可以达到更好的检测效果，是未来新污染物检测的发展方向；(3)利用...     

气相色谱-串联质谱技术分析地质调查植物样品中持久性有机污染物的优势

对于复杂基质的样品,采用气相色谱法、气相色谱-质谱法( GC - MS)不能满足当前痕量水平分析的要求,串联质谱已发展成一种有机分析测试的成熟技术可应用于地质调查样品分析.本文建立了气相色谱-串联质谱技术( GC - MS - MS)分析植物样品中有机氯农药及多氯联苯的方法,通过对植物样品(圆白菜、菠菜、胡萝卜、橘子)分析,系统比较了GC- MS-MS与气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)和气相色谱-选择离子-质谱( GC - SIS - MS)三种分析技术的检出限、定性定量分析结果,确认了分析方法的适用性.GC- MS-MS方法的检出限为0.03～0.29 ng/g,大部分化合物均低于GC -ECD的检出限,是GC - SIS -MS检出限的0.4倍.GC- MS-MS分析表明,圆白菜不含反式-氯丹,排除了GC-ECD的假阳性检出;检测胡萝卜等基质复杂、净化困难的样品,GC- MS-MS也表现出良好的定性定量能力;检出低含量水平样品菠菜含有0.26 ng/g六氯苯,而气相色谱未检出,表明GC- MS-MS显著提高了分析灵敏度,能够对样品中低含量的化合物进行准确定量.在三种分析技术中,GC- MS-MS在样品的准确定性、复杂基质样品分析灵敏度、低含量水平准确定量等方面都具有独特的优势,同时能够应用于复杂样品检测结果的确证.     

陆生植物氮同位素组成与气候环境变化研究进展

近年来,由于植物氮同位素组成(δ15N)记载了气候环境变化的信息,因而被广泛应用于全球变化研究中,成为古气候环境再造和了解现代气候环境变化信息的有力工具。然而,人们对气候环境引起的δ15N变化及其指示的气候环境意义并不完全清楚,这就有可能限制植物δ15N在古气候环境变化等领域研究中的应用。在概述植物氮同位素分馏和植物不同氮源的氮同位素分布的基础上,分析了温度、降水、大气CO2浓度和海拔高度等气候环境因子对陆生植物δ15N的影响以及它们的关系。指出了目前研究中存在的问题及其研究前景,认为在全球变化研究中利用植物氮同位素技术不仅可以重建古气候环境(如重建大气CO2浓度变化),揭示历史时期温度、降水的变化,而且还可以在一定的时间和空间上综合反映生态系统氮循环的特征。     

干旱区植物水分来源的D、18O同位素示踪研究进展

在干旱、半干旱地区,水是生态系统的主要限制因子,对植物水源的研究有助于指导干旱、半干旱地区的生态建设.在水分被根系吸收和从根系向叶片输送的过程中,其δ(D)、δ(18O)值一般不会发生变化.因此,水中天然δ(D)、δ(18O)值的分析为确定植物的水分来源提供了一种有效的途径:只要各潜在水源的稳定同位素组成具有显著差异,就可通过植物体内水的δ(D)、δ(18O)值和各潜在水源δ(D)、δ(18O)值的对比,定量确定植物对这些水源的吸收情况.但是,由于各潜在水源的不确定性和蒸发富集等因素的影响,该技术还存在一些不足.另外,隐性降水是干旱环境下植物的重要水源,但目前尚未开展隐性降水对植物补给作用的定量评价.利用稳定同位素技术定量评价干旱区植物隐性水源将是今后重要的研究方向.     

海洋微塑料生态风险研究进展与展望

海洋中的微塑料是指通过各种途径进入海洋中的直径小于5 mm的塑料颗粒。在过去60年中全球塑料生产量增加了560倍,海洋环境中微塑料的积累在不断增加。微塑料或悬浮于海水中,或沉积到海底成为沉积物的组分,对海洋生态系统的潜在风险引起了研究人员的广泛关注。综述了海洋环境中微塑料的生态风险研究进展,包括微塑料在近海水体、沉积物以及大洋中的分布和浓度;底栖动物与浮游动物对微塑料的摄食作用;微塑料本身、微塑料添加剂以及微塑料吸附的污染物质对海洋生物的毒性效应研究进展。对未来需重点研究的领域进行了展望,包括微塑料采样与测定方法的优化,微塑料在不同海洋生境中的观测,微塑料的生态毒理学效应及食物链传递效应,微塑料生态风险评估方法学研究,期望能够为系统评估微塑料对我国近海生态系统的影响提供依据。     

贡嘎山东坡植物碳同位素组成与叶片氮含量的关系研究

<正>当前,诸多研究者尝试探讨了植物δ13C与环境因子间的关系,相关结果被广泛应用在生态学和地学的相关研究中,为人们深入了解古气候/古生态变化、全球碳循环过程、生态系统生产力等提供了可靠依据和新的视角。氮素被认为是陆生植物最重要的限制性营养成分。一些学者对于叶片氮含量与植物δ13C之间的关系进行了讨论。较多研究得出叶片δ13C与基于面积的叶氮含量(Narea)之间有显著正相关性。相比而言,     

海洋微塑料输运的数值模拟研究进展

微塑料采样数据在时间、空间上的不连续性限制了对微塑料源、汇区域、传输途径及发展趋势的研究。采用现场调查与数值模拟相结合的方法,能够综合研究微塑料自身特征、气象及水动力环境因素对微塑料分布和输运的影响。主要从微塑料输运的数值模拟方法、模拟研究及应用方面综述微塑料模拟研究进展,可归纳为:微塑料输运模型主要驱动场(流场)的构建;风、海浪、地形和极端海况等环境因素对不同(粒径、密度和形状)微塑料粒子性质和输运过程的影响;数值模拟工具在微塑料清除研究中的应用。同时基于近年来数值模拟方法在微塑料研究中的应用,展望未来该领域需要关注的研究方向,包括结合实测数据和输运模型,研究微塑料的分布特征及演变规律;微塑料输运的相关参数(粗糙度、风拖曳系数、沉降速率和再悬浮速率和污损率等)对气象和水动力影响响应的模拟研究,相应的敏感性模拟实验结果需要与采样调查和实验室检测结果对比验证,以改进数值模型的经验参数和公式。     

西秦岭关家沟组晚奥陶世苔藓植物孢子和陆生维管束植物小孢子化石

西秦岭文县东峪口—关家沟一带分布的关家沟组为一套粗碎屑流和浊流沉积组合,因缺乏古生物化石,其形成时代长期存在争议。在文县关家沟滴水岩剖面中、下部4件灰色粉砂质板岩样品中分离并鉴定出了晚奥陶世苔藓植物孢子(隐孢子)(cryptospores)和陆生维管束植物小孢子(miospores)化石8属18种(包括未定种)、疑源类(acritarchs)8属10种、几丁虫(chitinozoa)3属4种和虫颚(scolecodonts)3属3种,这些微体化石的地质时代相当于西欧Carodoc-Ashgill阶。在这些样品中发现苔藓植物孢子和早期陆生维管束植物小孢子,不仅是中国奥陶纪地层中首次发现和报道,而且也为研究早期陆生植物演化提供新的直接依据。     

陆生植物在二叠纪—三叠纪界线存在集群灭绝吗？

二叠纪—三叠纪界线（PTB）集群绝灭是显生宙以来海洋生物界发生的规模最大的一次灾变事件,但陆生植物在PTB是否存在集群绝灭却颇有争议。这个争议主要归咎于如何定义陆生植物的集群绝灭。通过考虑集群绝灭定义的4个基本特点（即量值、广度、幅度和时续）,本文简要评述了陆生植物穿过PTB的多样性变化,认为它与海洋动物在二叠纪末的多样性变化可能是互相耦合的,这暗示着海洋和陆地生态系统在PTB都遭受了剧烈的扰动。陆生植物穿过PTB发生了全球性的古植代—中植代交替,经历了大的群落重组和新种的演化,这个过程持续了约25Ma。基于孢粉学资料,晚二叠世—早三叠世植物群的演变具有明显的连续性,陆生植物在PTB没有突然发生大规模的绝灭事件。在不同的植物地理区、气候带和保存条件下,陆生植物穿过PTB的多样性变化具有明显的选择性,总体上都显示了危机—残存—复苏的演化式样。基于化石数据库,冈瓦纳植物区和华夏植物区陆生植物属的多样性在PTB显著衰减;而安加拉植物区和欧美植物区,属的多样性在PTB稍许增加。陆生植物中存在的一次高绝灭率事件（中三叠世安尼期）稍微滞后于海洋无脊椎动物和陆生四足动物在PTB同时发生的集群绝灭,这暗示着陆生植物与动物界发生集群绝灭的根本原因及其响应方式可能不尽相同。作为宏体自养型初级生产者的陆生植物拥有更加多样化的地方特有性分子、生存对策和生境,在PTB可能对灾变事件具有更强的缓冲能力和生存能力。因此,笔者等建议在分析全球陆生植物多样性变化式样时,应该综合考虑植物区、气候带、化石采样和保存偏差因素以及大化石和微体化石的相互补充和印证,而基于有限的资料（例如来自一个植物地理区、一个或少数的产地和植物分类群（或分类等级）以及单凭植物大化石的研究）来论证陆生植物在PTB存在集群绝灭极有可能是不可靠的。笔者等倾向于认为陆生植物在PTB不存在全球性的、突然的、多种分类单元的集群绝灭。     

新书介绍:生态水文过程观测方法

正生态水文学(Ecohydrology)是生态学和水文学的新兴交叉学科,研究陆地表层系统生态格局与生态过程变化的水文学机理,揭示陆生环境和水生环境植物与水的相互作用关系,了解与水循环过程相关的生态环境变化原因与调控机理。生态水文学关注在不同时空尺度上和一系列环境条件下的生态水文过程,系统性研究气候—土壤—植被动态过程中的水文机制。目前水资源短缺已经成为全球性问题,对生态水文过程的认知是评估全球变化对水安全和生态系统功能影响的基础,这不仅是联合     

青海湖地区生物中正构烷烃及其氢同位素组成与影响因素

青海湖是我国最大的内陆咸水湖泊。本文应用GC-MS和GC-TC-IRMS同位素分析技术,对青海湖水生生物和周围地区陆生生物中正构烷烃及其氢同位素进行了分析,研究了生物中正构烷烃及其同位素组成。结果显示了不同生物中正构烷烃碳数分布范围在C1 5~C33之间,呈单峰型分布;主峰碳数是水生生物(除海韭菜外)相对较低,主要为C23和C25,陆生木本植物次之,为C27;陆生草本植物较高,为C27和C29;CPI值分布在4.0~29.7之间;ACL值为26.0~29.6,分布与植物类型有关。青海湖水生生物中正构烷烃氢同位素组成分布在-209.8‰~-85.6‰之间,平均值为-169.2‰~-121.2‰;陆生植物的正构烷烃δD值为-196.7‰~-84.3‰之间,平均值为-173.0‰~-108.6‰。青海湖不同水生生物和不同陆生生物之间的正构烷烃氢同位素组成差别显著。研究发现,湖泊的含盐量对水生植物的正构烷烃氢同位素具有显著影响,环境湿度和降水量明显影响了陆生植物的正构烷烃氢同位素组成;植物的正构烷烃平均氢同位素组成随着其ACL值增加,具有变轻的趋势;不同种类植物的正构烷烃合成期间具有不同的氢同位素分馏效应,与陆生植物相比较,水生植物的正构烷烃相对于环境水更富集轻氢同位素,并且随着ACL值增加,环境水和正构烷烃之间的氢同位素分馏增大。     

固相微萃取技术在油气化探中的应用

使用美国Supelco公司固相微萃取装置和烃类标样建立了固相微萃取—气相色谱—质谱法（SPME-GC/MS）准确定性、定量检测C5～C15烃类的技术。在河南南阳凹陷进行了顶空气和SPME-GC/MS对比分析,结果表明顶空气甲烷与SPME指标的油气指示意义吻合;对四川盆地川中地区地表水及油田水的检测结果表明,根据钻井油田水的SPME-GC/MS谱图特征可以较为准确地判断钻井油气属性;在鄂尔多斯盆地西峰油田的油气化探中,发现SPME技术检测出的C5～C15总烃异常区域与长8主力油气藏范围的对应关系很好。