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生态与农村环境学报 2023年第1期39卷 115-122页

作者：甘信宏滕应牟婷婷刘国强徐建骆永明生态环境部南京环境科学研究所/国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室江苏南京210042 中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 江苏南京210008 中国科学院大学北京100049

基于等温吸附实验,结合扩展DLVO(Ex-DLVO)理论、傅里叶红外光谱(FTIR)等方法与手段,探究高岭石、蒙脱石和赤铁矿胶体对苯并[a]芘的高效降解菌噬氨副球菌(Paracoccus aminovorans)HPD-2的界面相互作用机制。结果表明,3种典型土壤无机胶... 详细信息

基于等温吸附实验,结合扩展DLVO(Ex-DLVO)理论、傅里叶红外光谱(FTIR)等方法与手段,探究高岭石、蒙脱石和赤铁矿胶体对苯并[a]芘的高效降解菌噬氨副球菌(Paracoccus aminovorans)HPD-2的界面相互作用机制。结果表明,3种典型土壤无机胶体对菌株HPD-2的等温吸附曲线符合Langmuir吸附模型,其理论最大吸附量由大到小为赤铁矿>>蒙脱石>高岭石。Ex-DLVO理论计算结果表明,赤铁矿对菌株HPD-2细胞的吸附过程是自发的,而高岭石和蒙脱石对降解菌的吸附均需要越过能障;胶体颗粒与细胞之间的静电力作用在吸附过程中起到关键作用,其产生的作用能远高于范德华力和疏水作用力。FTIR结果表明,高岭石和蒙脱石对菌株HPD-2的作用力主要为细胞表面蛋白质构型的变化,相互作用较弱。除氢键外,赤铁矿与菌株HPD-2发生吸附的作用力还形成了较强的P—OFe化学键。研究结果阐明了不同性质无机矿物胶体与菌株HPD-2细胞间的界面作用机制,为研究无机矿物对降解微生物活性和微生物在无机矿物表面定殖的影响机制提供理论依据。

关键词：土壤无机胶体苯并[a]芘降解菌扩展DLVO理论界面作用

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典型农药污染场地地下水中苯系物监控自然衰减研究

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环境科学学报 2022年第7期42卷 380-388页

作者：周艳姜登登孔令雅丁达邓绍坡夏菲洋生态环境部南京环境科学研究所南京210042 国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室南京210042

通过对某农药污染场地地下水中苯系物(BTEX)4年的长期监测数据进行分析,识别了该场地地下水中BTEX浓度的空间分布规律,并研究了场地地下水中BTEX的自然衰减规律.结果表明,地下水BTEX污染程度较重,浓度为0.001~180.52 mg·L^(-1),平... 详细信息

通过对某农药污染场地地下水中苯系物(BTEX)4年的长期监测数据进行分析,识别了该场地地下水中BTEX浓度的空间分布规律,并研究了场地地下水中BTEX的自然衰减规律.结果表明,地下水BTEX污染程度较重,浓度为0.001~180.52 mg·L^(-1),平均浓度为13.30 mg·L^(-1);BTEX浓度和污染羽面积随时间出现波动式变化,但整体仍呈逐渐减小的趋势,表明地下水中BTEX发生了自然衰减;地下水中氧化还原电位(ORP)与BTEX浓度呈显著负相关,说明研究区中BTEX高浓度区域在发生生物降解;研究区BTEX的衰减速率较小,半衰期较长,说明该场地单纯依靠监控自然衰减的修复时间将较长,需要与化学刺激等其他主动修复技术相结合以提高自然衰减效率.

关键词：污染场地地下水农药苯系物(BTEX) 空间分布自然衰减

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微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物群落结构与功能的影响

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生态与农村环境学报 2023年第5期39卷 644-652页

作者：韦婧涂晨杨杰刘颖黄硕霈卜元卿骆永明生态环境部南京环境科学研究所国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室江苏南京210042 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 湖南师范大学地理科学学院湖南长沙410081 生态环境部南京环境科学研究所国家环境保护农药环境评价与污染控制重点实验室江苏南京210042

微塑料作为一种新污染物普遍存在于各类环境介质中,土壤环境中的微塑料污染已受到全球的广泛关注。该研究围绕农田土壤中微塑料污染这一主题,在总结分析国内外最新研究进展的基础上,综述了微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物生物量... 详细信息

微塑料作为一种新污染物普遍存在于各类环境介质中,土壤环境中的微塑料污染已受到全球的广泛关注。该研究围绕农田土壤中微塑料污染这一主题,在总结分析国内外最新研究进展的基础上,综述了微塑料对农田土壤理化性质、土壤微生物生物量以及微生物群落结构与功能的影响。通过农业活动等途径进入农田土壤的微塑料会在非生物和生物作用下发生风化和降解,并对土壤理化性质、养分循环和污染物相互作用产生影响,进而影响微生物生物量、微生物群落结构与多样性、土壤酶活性,以及碳、氮循环和污染物降解等土壤生物地球化学过程,且微塑料对上述指标的影响与微塑料自身性质、土壤类型和暴露条件等多种因素有关。最后,对未来土壤微塑料的研究方向做了展望,以期为后续研究提供参考和思路。

关键词：微塑料农田土壤理化性质土壤微生物群落结构与功能

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我国土壤环境基准受试无脊椎动物筛选研究

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生态毒理学报 2024年第1期19卷 91-102页

作者：王蕾姜锦林董姝楠吴慧毅李勖之曹少华国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室生态环境部南京环境科学研究所南京210042 河海大学农业科学与工程学院南京211100

为筛选土壤环境基准受试土壤无脊椎动物,依据其生态学意义、地理分布范围等选出具有代表性的本土土壤无脊椎动物,从公开发表的文献、ECOTOX等权威数据库中搜集其毒性数据,采用物种敏感度分布法对土壤无脊椎动物的物种毒性数据进行敏感... 详细信息

为筛选土壤环境基准受试土壤无脊椎动物,依据其生态学意义、地理分布范围等选出具有代表性的本土土壤无脊椎动物,从公开发表的文献、ECOTOX等权威数据库中搜集其毒性数据,采用物种敏感度分布法对土壤无脊椎动物的物种毒性数据进行敏感性分析。结果表明:环节动物门正蚓科的爱胜蚓属(赤子爱胜蚓、安德爱胜蚓)、正蚓属(陆正蚓、粉正蚓)、异唇蚓属(背暗异唇蚓)、带丝蚓科的带丝蚓属(夹杂带丝蚓)、钜蚓科的环毛蚓属(威廉环毛蚓)、线蚓科的白线蚓属(球肾白线蚓、白线蚓)可作为土壤环节动物类基准受试生物;节肢动物门长角科的长角属(白符■、跳虫、曲毛裸长■)、等节科的等节属(小原等节■)、洼甲螨科的平懒甲螨属(盾平懒甲螨)可作为土壤节肢动物类基准受试生物;软体动物门玛瑙螺科的玛瑙螺属(非洲大蜗牛)可作为土壤软体动物类基准受试生物;线虫动物门小杆线虫科的广杆线虫属(秀丽隐杆线虫)、异皮线虫科的根结线虫属(南方根结线虫)可作为土壤线虫动物类基准受试生物。根据毒性数据筛选获得17种土壤无脊椎动物分属4门、15科,可以作为土壤环境基准受试生物。

关键词：土壤环境基准土壤无脊椎动物物种敏感度分布基准受试生物

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土壤湿度对重金属污染物的生物有效性和生态毒性影响

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生态毒理学报 2025年第1期20卷 48-61页

作者：龚冰王徐鹏应蓉蓉仇浩国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室南京210042 上海交通大学环境科学与工程学院上海200240 生态环境部南京环境科学研究所南京210042

土壤湿度的波动可能通过改变土壤的物理、化学和生物学性质显著影响重金属在土壤中的形态、转化及归宿,对农产品安全、动物和人体健康产生潜在风险。本研究以多重金属污染土壤为介质,典型土壤岗哨动物线蚓(Enchytraeus crypticus)为受... 详细信息

土壤湿度的波动可能通过改变土壤的物理、化学和生物学性质显著影响重金属在土壤中的形态、转化及归宿,对农产品安全、动物和人体健康产生潜在风险。本研究以多重金属污染土壤为介质,典型土壤岗哨动物线蚓(Enchytraeus crypticus)为受试生物,探究了不同土壤湿度下,线蚓对污染土壤中Cd、Cr、Cu和Zn的动态累积和毒性响应过程。结果显示,土壤湿度改变了土壤中重金属的有效态浓度及线蚓对重金属的累积速率,进而影响了线蚓的存活率与繁殖率。具体而言,与较高的土壤湿度(80%田间持水量)相比,较低的土壤湿度(50%田间持水量)条件下土壤中Cd、Cr、Cu和Zn的有效态浓度含量普遍更低,这可能和不同土壤湿度条件下土壤中CO_(2)浓度有关。线蚓体内重金属累积量与暴露时间呈正相关关系,在不同土壤湿度下,线蚓体内Cd和Zn含量差异明显,在50%田间持水量下,线蚓体内Cd和Zn的浓度分别为17.2 mg·kg^(-1)和458 mg·kg^(-1),而在80%田间持水量下则高达39.5 mg·kg^(-1)和601 mg·kg^(-1),即土壤湿度越大体内累积的重金属含量越多,但土壤湿度对线蚓体内Cr和Cu影响不大。线蚓的存活率和繁殖率随土壤湿度的增加而降低,这与体内重金属浓度的增加有关。研究结果增进了对土壤重金属在湿度变化条件下形态转化规律及其内在机制的认识,对评估全球变暖背景下农田土中重金属复合污染风险具有重要意义。

关键词：湿度变化重金属复合污染线蚓生物有效性动态毒性

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保护陆生生态的土壤铜环境基准研究

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中国环境科学 2022年第10期42卷 4720-4730页

作者：黄兴华李勖之王国庆姜锦林龙涛王小治生态环境部南京环境科学研究所国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室江苏南京210042 扬州大学环境科学与工程学院江苏扬州225127

通过调研国内外Cu生态毒理研究,收集并筛选土壤Cu的10%效应浓度(EC_(10))和无效应浓度(NOEC),分组构建陆生植物/无脊椎动物和土壤生态过程的物种敏感性分布模型(SSD),结合模型平均法推导不同土地利用方式下重金属Cu的生态安全阈值.针对... 详细信息

通过调研国内外Cu生态毒理研究,收集并筛选土壤Cu的10%效应浓度(EC_(10))和无效应浓度(NOEC),分组构建陆生植物/无脊椎动物和土壤生态过程的物种敏感性分布模型(SSD),结合模型平均法推导不同土地利用方式下重金属Cu的生态安全阈值.针对保护陆生植物/无脊椎动物,自然保护地和农业用地土壤、公园用地、住宅用地和工/商用地的土壤Cu生态阈值分别为10.9~38.9,21.0~77.5,36.6~124,47.6~151mg/kg;针对保护生态过程,自然保护地和农业用地土壤、公园用地、住宅用地和工/商用地的土壤Cu生态阈值分别为4.49~72.2,19.9~135,60.9~220,96.8~277mg/kg.

关键词：铜毒性数据物种敏感分布曲线模型平均生态安全阈值

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土壤污染生态毒性效应评价研究进展

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生态学报 2023年第21期43卷 9061-9070页

作者：姜瑢李勖之王美娥陈卫平中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 生态环境部南京环境科学研究所国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室南京210042

随着社会经济的高度发展,人类活动加剧,我国土壤污染问题突出,不仅威胁人体健康,同时也严重威胁动植物及微生物的安全,生态安全问题不容忽视。但是我国土壤污染风险管控目前主要关注人体健康,对生态系统的关注较少,缺乏土壤污染生态风... 详细信息

随着社会经济的高度发展,人类活动加剧,我国土壤污染问题突出,不仅威胁人体健康,同时也严重威胁动植物及微生物的安全,生态安全问题不容忽视。但是我国土壤污染风险管控目前主要关注人体健康,对生态系统的关注较少,缺乏土壤污染生态风险评估技术指南及基于生态风险的土壤环境质量基准及标准。准确评价土壤污染生态毒性效应,是制定土壤环境质量标准、实现生态风险评估及预警与管控的重要基础。针对土壤污染生态毒性效应评价问题,分别对土壤污染生态毒性效应特征、评价方法、评价终点、暴露-效应关系构建、生态毒性效应外推,以及群落水平与复合污染生态毒性效应评价等方面的关键问题展开了讨论,指出目前土壤污染生态毒性效应评价主要是基于单物种的急性毒性测试,利用个体和亚个体水平的指示物作为评价终点,缺乏针对群落及生态系统高水平评价终点的生态毒性效应评价方法,定量评价污染物尤其是复合污染物对土壤生物群落及生态系统的影响,是土壤污染生态毒性效应评价的关键问题和难点问题。建议今后重点开展以下3方面的工作1)群落及生态系统水平评价终点的筛选;2)土壤污染生态毒性效应环境影响因子识别及影响机制研究;3)土壤复合污染联合毒性效应定量评价及其不确定性研究。以期为准确评价实际污染场地土壤污染的真实生态毒性效应及生态风险,制定土壤污染生态风险评估等环境保护标准和技术规范提供理论基础和科技支撑。

关键词：复合污染生态毒性效应评价生态风险评价终点联合毒性效应

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铁修饰生物炭的制备及在砷污染土壤修复中的应用

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环境科学 2023年第2期44卷 965-974页

作者：韦婧刘昳晗涂晨邓绍坡郝丹丹校亮毛萌生态环境部南京环境科学研究所国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室南京210042 肇庆学院广东省环境健康与资源资源利用重点实验室肇庆526061 中国科学院烟台海岸带研究所中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台264003 中国农业大学土地科学与技术学院北京100193

生物炭因具有较大的孔隙度、比表面积以及较强的吸附能力等优点,在环境污染修复、土壤改良和固碳方面应用广泛.由于大多数生物炭表面带有负电荷,而土壤中的无机砷主要以砷酸盐和亚砷酸盐等阴离子形式存在.因此,生物炭对砷的吸附效率通... 详细信息

生物炭因具有较大的孔隙度、比表面积以及较强的吸附能力等优点,在环境污染修复、土壤改良和固碳方面应用广泛.由于大多数生物炭表面带有负电荷,而土壤中的无机砷主要以砷酸盐和亚砷酸盐等阴离子形式存在.因此,生物炭对砷的吸附效率通常较低,需要对生物炭进行改性以提升其对砷的吸附效果.零价铁和氧化铁等铁基材料对砷吸附能力强且来源广泛,通过沉淀法、热解法、球磨法和微生物法等方法将铁基材料与生物炭负载形成铁修饰生物炭,可将二者的优良特性相结合,拓展生物炭材料在环境修复中的应用.在对近年来有关铁修饰生物炭的文献进行系统分析的基础上,综述了常见的铁修饰生物炭的制备方法,比较分析了生物炭基底、铁修饰材料以及两者对砷的协同作用机制,并简要阐述了铁修饰生物炭在土壤污染修复中的应用现状,最后对铁修饰生物炭的未来研究方向提出了展望.

关键词：生物炭铁修饰生物炭砷吸附机制土壤修复

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基于地下水入渗地下室情景的蒸气入侵暴露模型研究

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环境科学研究 2022年第5期35卷 1297-1305页

作者：姜登登陈樯周艳陈云范婷婷孔令雅李旭伟邓绍坡龙涛生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210042 国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室江苏南京210042

为科学评估地下水入渗地下室情景下的蒸气入侵过程,以苯和三氯乙烯为目标污染物,通过构建地下水入渗地下室情景下的概念模型,综合考虑地下水经孔隙渗透、裂隙渗透的入渗量,以及符合GB 50108—2008《地下工程防水技术规范》情景(简称“... 详细信息

为科学评估地下水入渗地下室情景下的蒸气入侵过程,以苯和三氯乙烯为目标污染物,通过构建地下水入渗地下室情景下的概念模型,综合考虑地下水经孔隙渗透、裂隙渗透的入渗量,以及符合GB 50108—2008《地下工程防水技术规范》情景(简称“符合规范情景”)和最不利情景的蒸发量,计算得到地下水暴露量及室内空气中VOCs浓度,并与HJ 25.3—2019《建设用地土壤污染风险评估技术导则》(简称“《导则》”)规定暴露模型计算结果进行对比.结果表明:①在地下水埋深至地下室底板的距离为25~200 cm时,经裂缝渗透和经孔隙渗透的入渗量分别为3.86~37.7和1.55×10^(-4)~2.35×10^(-3) m^(3)/d,符合规范情景和最不利情景的蒸发量分别为2.30×10^(-3)和0.30~0.52 m^(3)/d;在地下水埋深至地下室底板的距离不变的情况下,经裂缝渗透的入渗量约为经孔隙渗透的15000~25000倍.对比不同情景下入渗量和蒸发量发现,以入渗后地下水全部蒸发达到稳定状态作为合理保守假设,建议选择蒸发量作为地下水暴露量.②在地下水入渗地下室模型中,室内空气中苯和三氯乙烯的浓度计算结果一致,在蒸发量符合规范情景和最不利情景下结果均分别为1.25×10^(-3)和0.16~0.28 mg/m^(3).在《导则》规定暴露模型下,室内苯和三氯乙烯浓度分别为7.01×10^(-4)~7.21×10^(-4)和9.52×10^(-4)~9.80×10^(-4) mg/m^(3).在蒸发量符合规范情景和最不利情景下,地下水入渗地下室模型计算的室内空气中VOCs浓度分别是《导则》规定暴露模型计算结果的1~2和100~400倍.研究显示,在地下水位较浅的地区开展风险评估时,需考虑地下水入渗地下室情景,避免直接套用《导则》规定暴露模型从而低估污染地下水对人群的实际健康风险.

关键词：地下水入渗地下室入渗量蒸发量室内空气浓度

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黑臭水体底泥重金属生态风险评价与污染源解析

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生态与农村环境学报 2022年第12期38卷 1621-1628页

作者：范婷婷杨敏李群孔令雅夏菲洋彭立邓绍坡张胜田生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210042 国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室江苏南京210042

我国黑臭水体数量较多,亟待治理,对黑臭水体底泥中重金属开展生态风险评价和溯源分析是黑臭水体整治的重要保障。因此,以靖江某黑臭水体为例,对底泥重金属开展生态风险评价,并将多变量统计分析和正定矩阵因子分析法(PMF)联合应用于底泥... 详细信息

我国黑臭水体数量较多,亟待治理,对黑臭水体底泥中重金属开展生态风险评价和溯源分析是黑臭水体整治的重要保障。因此,以靖江某黑臭水体为例,对底泥重金属开展生态风险评价,并将多变量统计分析和正定矩阵因子分析法(PMF)联合应用于底泥重金属源解析。结果表明,该河道底泥中Pb、Zn、Cu、Hg和Cd累积程度较高,已呈现低度及以上污染水平,特别是Pb、Hg、Cd已存在生态风险,需要特别关注。多变量统计分析结果表明,河道底泥中的重金属累积同时受到以土壤母质和岩石风化为代表的自然源及以工业和交通为代表的人为源影响,其中人为源是底泥中重金属的主要来源。PMF分析结果表明,铅盐企业排放和交通源对底泥中的Pb贡献率分别为44.65%和45.31%,大气沉降和生活污水对底泥中的Hg贡献率分别为35.92%和44.73%。对比2种分析结果可以发现,对于累积程度及生态风险较高的重金属(Pb、Hg、Cd)元素,多变量统计方法和PMF方法在来源解析上具有较高的一致性。

关键词：黑臭水体底泥重金属溯源多变量统计分析 PMF模型

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