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土壤学报 2025年第1期62卷 29-39页

作者：姜锦林吴慧毅王蕾董姝楠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

土壤是人类赖以生存和发展的主要自然资源,近年来,轮胎橡胶防老剂N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基对苯二胺(6PPD)及其臭氧化产物N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基对苯醌(6PPD-Q)的水生生物风险引发全球关注,但对其土壤环境行为和土壤生物区系... 详细信息

土壤是人类赖以生存和发展的主要自然资源,近年来,轮胎橡胶防老剂N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基对苯二胺(6PPD)及其臭氧化产物N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基对苯醌(6PPD-Q)的水生生物风险引发全球关注,但对其土壤环境行为和土壤生物区系影响还知之甚少。研究表明,土壤是轮胎磨损颗粒(TWPs)的一个重要的“汇”。对苯二胺类(PPDs)橡胶防老剂性能优良,应用非常广泛,能够随着TWPs进入环境介质中然后被释放出来,并产生PPD-Qs等衍生物。因此研究PPDs类化合物及其衍生物PPD-Qs在土壤中的归趋和生态环境风险具有重要的意义。本文聚焦于土壤环境安全和生态健康,陈述了6PPD及6PPD-Q在土壤环境中赋存、迁移、转化等行为特征,介绍了6PPD及6PPD-Q在陆生生物中的累积、转运和代谢机制,并阐述其生物毒性效应特征和致毒机制,为6PPD及6PPD-Q污染的生态风险评估和防控提供理论基础。

关键词：土壤环境 6PPD 6PPD-Q 环境行为毒性效应致毒机制

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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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非均质地层石油污染绿色修复的微观尺度机理

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实验室研究与探索 2025年第4期44卷 23-27页

作者：王晓璞王晴萱李严龙涛李航宇杨永飞中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室山东青岛266580 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 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 中华人民共和国生态环境部南京环境科学研究所南京210042

针对传统实验方法在直接测量多孔介质内微观渗流机理方面的不足,采用自主研发的孔隙尺度可视化实验装置,对非均质地层石油污染的绿色修复过程进行微观尺度研究。探讨了多孔介质渗透率及绿色环保驱替剂对残余油分布和饱和度的影响,实现... 详细信息

针对传统实验方法在直接测量多孔介质内微观渗流机理方面的不足,采用自主研发的孔隙尺度可视化实验装置,对非均质地层石油污染的绿色修复过程进行微观尺度研究。探讨了多孔介质渗透率及绿色环保驱替剂对残余油分布和饱和度的影响,实现了多孔介质内孔隙尺度两相渗流过程的实时监测。采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制作一次性孔隙模型,模拟地下油藏。驱替剂包括生物质绿色溶剂、T-80表面活性剂、去离子水。实验结果表明,在非均质孔隙模型中,低渗透区的残余油饱和度比高渗透区高0.700左右;高流速的残余油饱和度较低流速增加了0.130;生物质绿色溶剂表现出最佳修复效果,残余油饱和度为0.079,去离子水次之,T-80最差。

关键词：地下石油污染修复非均质多孔介质孔隙尺度可视化

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基于温室气体排放的畜禽养殖大气环境承载力估算

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中国农业大学学报 2025年第5期 190-200页

作者：楚天舒贺雪妮张海星赵智强吴显斌蒲胜海吴湘琳马兴旺中国农业大学资源与环境学院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中国农业大学工学院黑龙江省农垦科学院农业工程研究所新疆维吾尔自治区农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部西北绿洲农业环境重点实验室

针对温室气体减排与畜禽养殖业发展矛盾，构建基于温室气体排放的畜禽养殖大气承载力估算方法，核算温室气体排放强度，结合温室气体排放强度阈值，对区域畜禽养殖潜力进行仿真分析。结果表明：1)2010—2021年，新疆生产建设兵团种养业... 详细信息

针对温室气体减排与畜禽养殖业发展矛盾，构建基于温室气体排放的畜禽养殖大气承载力估算方法，核算温室气体排放强度，结合温室气体排放强度阈值，对区域畜禽养殖潜力进行仿真分析。结果表明：1)2010—2021年，新疆生产建设兵团种养业温室气体排放量强度呈现“先增长后下降”趋势；2021年排放强度为1544.50 kg/hm2，农田土壤N2O排放和动物肠道CH4排放为主要排放源。北大荒集团呈现“先增长后下降”趋势，2021年排放强度为3125.40 kg/hm2，主要来源于稻田CH4排放和农田土壤N2O排放。两地区温室气体排放逐步与种养业产值、农产品产量呈现脱钩状态。2)新疆生产建设兵团和北大荒集团的畜禽养殖均未超过大气环境承载力，未来养殖潜力以猪当量计分别为423.4万～2117.0万头和733.5万～3667.5万头。未来两地区应重点推广稻田减排技术和水肥高效管理技术，推动种养业机械化高质量发展，促进土壤固碳。本研究可为区域种养循环与大气环境保护提供参考案例。

关键词：温室气体排放大气环境承载力减排增效畜禽养殖新疆生产建设兵团北大荒集团

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基于蒙特卡罗模拟的铅锌冶炼厂周边农田土壤重金属健康风险评估

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环境科学 2023年第4期44卷 2204-2214页

作者：黄剑波姜登登温冰王磊石佳奇周艳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

为探明铅锌冶炼厂周边土壤重金属污染程度及人体健康风险,在云南省某铅锌冶炼厂周边农田采集56个表层土壤(0~20 cm),分析了土壤中pH和重金属Pb、 Cd、 Zn、 As、 Cu和Hg的含量,对土壤重金属含量的污染程度、生态风险和概率健康风险进行... 详细信息

为探明铅锌冶炼厂周边土壤重金属污染程度及人体健康风险,在云南省某铅锌冶炼厂周边农田采集56个表层土壤(0~20 cm),分析了土壤中pH和重金属Pb、 Cd、 Zn、 As、 Cu和Hg的含量,对土壤重金属含量的污染程度、生态风险和概率健康风险进行了研究.结果表明,研究区土壤中ω(Pb)、ω(Cd)、ω(Zn)、ω(As)、ω(Cu)和ω(Hg)的平均值分别为4 413.93、 6.89、 1 672.76、 44.45、 47.61和0.21 mg·kg^(-1),均超过云南省土壤背景值.Cd的地累积指数(I_(geo))平均值为0.24,单因子污染指数(Pi)平均值为30.42,潜在生态风险指数(Er)平均值为1 312.60,是研究区污染最重以及生态风险最高的重金属.蒙特卡罗概率健康风险结果显示,成人和儿童的非致癌风险指数(HI)分别为2.42E-01和9.36E-01,儿童的非致癌风险超过控制值的比例为36.63%;成人和儿童的致癌风险指数(TCR)分别为6.98E-05和5.93E-04,儿童的致癌风险超过控制值的比例为86.85%;Cd和As是造成致癌风险和非致癌风险的主要因素.研究结果可为该区域实现精准风险管控和修复措施提供科学依据.

关键词：铅锌冶炼农田土壤重金属污染生态风险概率健康风险

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铅锌矿区玉米中重金属污染特征及健康风险评价

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环境科学 2020年第10期41卷 4733-4739页

作者：周艳万金忠李群黄剑波张胜田龙涛邓绍坡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

以西南某铅锌矿区为研究区域,测定了92份玉米样品中Pb、Zn、Cd、Cr和Ni的含量,开展了矿区玉米籽粒中重金属污染特征及健康风险研究.应用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数分析了重金属在玉米中的污染状况,采用健康风险评价模型评价了... 详细信息

以西南某铅锌矿区为研究区域,测定了92份玉米样品中Pb、Zn、Cd、Cr和Ni的含量,开展了矿区玉米籽粒中重金属污染特征及健康风险研究.应用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数分析了重金属在玉米中的污染状况,采用健康风险评价模型评价了重金属对人体健康造成的风险,同时利用主成分分析法解析了重金属的主要来源.结果表明,玉米籽粒中Pb、Zn、Cd、Cr和Ni的平均含量分别为0.30、23.75、0.21、1.33和1.15 mg·kg^-1;除重金属Zn外,其他4种重金属均超过我国食品卫生标准限值,研究区玉米籽粒中Pb、Cd、Cr和Ni的综合污染指数范围介于4.32~9.07之间,均属于重度污染,Zn的综合污染指数小于1;重金属通过玉米籽粒摄入引起的复合重金属污染对成人和儿童均存在健康风险,且对儿童造成的健康风险高于成人.玉米籽粒中5种重金属可以由2个主成分来反映,第一主成分主要支配Pb、Cd、Cr和Ni的来源,第二主成分支配Zn的来源.玉米籽粒重金属含量与土壤重金属含量之间没有明显相关性.

关键词：矿区重金属玉米籽粒健康风险评价主成分分析

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溴氰菊酯对稀有鮈鲫早期生命阶段发育和内分泌干扰毒性

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中国环境科学 2022年第5期42卷 2395-2403页

作者：姜锦林吕建伟曹少华刘仁彬石佳奇龙涛单正军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

采用半静态水体暴露方式研究了水中溴氰菊酯对稀有鮈鲫早期生命阶段的发育毒性与内分泌干扰效应.结果表明,影响稀有鮈鲫胚胎孵化的LOEC(最低可观察效应浓度)>3.0μg/L;影响稀有鮈鲫仔鱼发育畸形和死亡指标的LOEC和NOEC(无可观察效应... 详细信息

采用半静态水体暴露方式研究了水中溴氰菊酯对稀有鮈鲫早期生命阶段的发育毒性与内分泌干扰效应.结果表明,影响稀有鮈鲫胚胎孵化的LOEC(最低可观察效应浓度)>3.0μg/L;影响稀有鮈鲫仔鱼发育畸形和死亡指标的LOEC和NOEC(无可观察效应浓度)分别为1.0和0.33μg/L.低至0.04μg/L的溴氰菊酯暴露便可显著下调稀有鮈鲫幼鱼体内雄激素受体基因(AR)表达量并上调甲状腺激素受体基因(TRβ)表达量;0.11μg/L的溴氰菊酯暴露可以下调稀有鮈鲫幼鱼体内雄激素受体基因(AR)、雌激素受体基因(ER1、ER2b)和芳香烃受体基因(AhR1a)的表达量,并上调甲状腺激素受体基因(TRβ)表达量;0.33μg/L的溴氰菊酯可以下调稀有鮈鲫幼鱼体内雄激素受体基因(AR)、雌激素受体基因(ER1、ER2b)、芳香烃受体基因(AhR1a、AhR1b、AhR2)的表达量,并诱导甲状腺激素受体基因(TRβ)表达量的上调.上述作用浓度水平已经处于多个天然水体中溴氰菊酯的检出浓度范围,因此,关于水体残留溴氰菊酯对鱼类的内分泌干扰效应必须予以重视.

关键词：溴氰菊酯稀有鮈鲫早期生命阶段发育毒性内分泌干扰

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西南某铅锌矿区农田土壤重金属空间主成分分析及生态风险评价

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环境科学 2018年第6期39卷 2884-2892页

作者：周艳陈樯邓绍坡万金忠张胜田龙涛李群林玉锁吴运金环境保护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

以西南某铅锌矿区周边农田土壤作为研究对象,采集土壤表层(0~20 cm)149个土壤样品,分析测定了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn共8种重金属含量.采用多元统计分析,揭示了研究区农田土壤重金属污染的主要来源及各元素之间的相关性;并应用H... 详细信息

以西南某铅锌矿区周边农田土壤作为研究对象,采集土壤表层(0~20 cm)149个土壤样品,分析测定了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn共8种重金属含量.采用多元统计分析,揭示了研究区农田土壤重金属污染的主要来源及各元素之间的相关性;并应用Hakanson潜在生态风险指数法,对农田土壤生态风险进行评价.结果表明,研究区农田土壤重金属Cd、Pb、Zn含量相对处于极高水平,均值分别为15.56、419.4、933.4 mg·kg^(-1),污染十分严重;Hg和As的均值分别为0.13 mg·kg^(-1)和37.3 mg·kg^(-1),属于中度污染;Cu、Ni、Cr的均值分别为26.1、14.3、33.4 mg·kg^(-1),未超过云南省土壤环境背景值;多元统计分析结果显示Cd、Pb、Zn、Hg、As这5种元素来源相似,主要来源于矿山开采和工业活动;Cu、Ni、Cr这3种元素来源相似,主要是自然来源;研究区综合潜在生态风险指数RI的均值为2 294.8,整体上处于极高生态风险水平.矿区开采和工业活动对农田土壤造成了严重的重金属污染.

关键词：铅锌矿土壤重金属空间主成分潜在风险

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氮肥企业退役地块氨氮污染及其风险研究

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中国环境科学 2022年第7期42卷 3265-3275页

作者：陈云姜登登阳昆桦祝欣孔令雅李旭伟邓绍坡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

基于氮肥企业退役地块土壤、地下水、土壤气和室内空气中氨氮的实测数据,分析了氨氮在各地块中的污染水平和分布特征,评估了氨氮污染的人体健康风险,分析了氨挥发造成的刺激性异味风险和对室内空气质量的影响,及氨氮迁移转化对附近地表... 详细信息

基于氮肥企业退役地块土壤、地下水、土壤气和室内空气中氨氮的实测数据,分析了氨氮在各地块中的污染水平和分布特征,评估了氨氮污染的人体健康风险,分析了氨挥发造成的刺激性异味风险和对室内空气质量的影响,及氨氮迁移转化对附近地表水和下游地下水水质的污染风险.分析发现,4个地块中土壤和地下水氨氮含量均表现较强的变异性,土壤中氨氮最高浓度分别高达12700.00,2420.00,2920.00,2370.00mg/kg,地下水中氨氮最高值分别高达7550.00,5100.00,847.00,3760.00mg/L.在平面分布上,4个地块中土壤和地下水较高浓度氨氮均主要分布在生产区和污水处理区,在垂向分布上4个地块间存在差异,氮肥厂Ⅰ的土壤以黏土为主,多数点位氨氮含量随深度增加而递减,氮肥厂Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的土壤以粉土/粉砂或粉土夹粉黏为主,氨氮含量总体呈现随深度增加而增加的趋势.4个地块中,仅氮肥厂Ⅰ在最保守条件下土壤中氨氮的最高危害熵(1.54)略超可接受风险水平(1.0).氮肥厂Ⅱ和Ⅳ的土壤气和室内空气中检出氨浓度范围分别为<9.88mg/m^(3)和<0.18mg/m^(3),对室内空气质量未产生不利影响.氮肥厂Ⅰ和Ⅱ紧邻河流监测井中的氨氮浓度超《地表水环境质量标准》中Ⅳ类(1.5mg/L)标准1.05~409.33倍,氮肥厂Ⅲ和Ⅳ污染区地下水中氨氮浓度在至少4次监测结果中有轻微降低,且在下游监测井中发现硝态氮的积累.分析结果表明,4个地块在现状条件下土壤和地下水氨氮污染的人体健康风险较低,对室内空气质量影响较小.但地块地下水中氨氮是附近地表水和下游地下水环境的长期污染源,氨氮转化的硝态氮更易向下游迁移.建议今后处理氮肥企业退役地块氨氮污染时将其对地表水和下游地下水环境的污染风险纳入考虑.

关键词：氮肥企业污染地块氨氮人体健康环境风险

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农用地土壤重金属锌的生态安全阈值研究

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环境科学学报 2022年第7期42卷 408-420页

作者：李勖之孙丽杜俊洋张亚郑丽萍王国庆尹爱经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

土壤生态安全阈值是合理修订农用地土壤风险管控标准的重要基础.然而,现行农用地土壤锌(Zn)的风险筛选值(GB 15618—2018)缺乏对土壤生态风险的考虑.本研究通过调研国内外Zn陆生毒性研究,收集并筛选Zn的10%效应浓度(EC10),采用物种敏感... 详细信息

土壤生态安全阈值是合理修订农用地土壤风险管控标准的重要基础.然而,现行农用地土壤锌(Zn)的风险筛选值(GB 15618—2018)缺乏对土壤生态风险的考虑.本研究通过调研国内外Zn陆生毒性研究,收集并筛选Zn的10%效应浓度(EC10),采用物种敏感性分布法(SSD)分别构建陆生植物/无脊椎动物的SSD模型和微生物生态过程的功能敏感分布模型(FSD),基于风险附加法推导农用地土壤重金属Zn的生态安全阈值.结果表明,土壤pH是影响陆生植物和无脊椎动物生态毒性的重要因素,对土壤生态过程指标无显著影响.6种SSD模型(Log-Normal、Log-Logistic、Log-Gumbel、Gamma、Weibull and BurrIII)均可成功拟合不同pH土壤条件下的毒性数据,基于最优SSD模型推导强酸性土壤(pH≤5.5)、酸性土壤(5.5土壤(6.5土壤(pH>7.5)条件下农用地土壤Zn的生态安全阈值,分别为170、230、305和410 mg·kg^(-1).本研究可为后续我国农用地土壤风险管控标准的修订提供科学依据.

关键词：锌农用地土壤物种敏感分布曲线功能敏感分布曲线生态安全阈值

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