重金属和聚苯乙烯微球对卤虫的复合毒性效应研究

微塑料是一类重要的海洋污染物,由于其性质稳定、难以降解,对海洋生态系统具有潜在的危害。微塑料粒径小,比表面积大,容易吸附海洋中的重金属等污染物产生二次危害,因此研究微塑料与重金属的复合毒性效应对于正确评价微塑料的生态风险具有重要意义。本文以卤虫(Artemia parthenogenetica)作为研究对象,考察了10μm聚苯乙烯微球与2种重金属(Cu~(2+)和Cd~(2+))对卤虫无节幼体的单一及复合急性毒性。同时使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了卤虫体内Cu~(2+)和Cd~(2+)浓度随时间的变化情况,比较分析了聚苯乙烯微球对重金属在卤虫体内富集的影响。研究发现,Cu~(2+)和Cd~(2+)单一暴露时对卤虫无节幼体的24 h半数致死浓度(24 h-LC_(50))分别为(1.26±0.15) mg·L~(-1)和(164.5±27.3) mg·L~(-1),与聚苯乙烯微球共同作用时24h-LC_(50)分别为(1.38±0.23) mg·L~(-1)和(178.3±36.4) mg·L~(-1),聚苯乙烯微球的存在显著促进了卤虫对Cu~(2+)和Cd~(2+)的摄入和排出,但并未影响二者急性毒性。研究结果可为海洋环境中微塑料和重金属的生态风险评价提供理论依据。     

应用物种敏感性分布评估微(纳米)塑料对水生生物的生态风险

水环境中的微(纳米)塑料对水生生物具有潜在的危害。为了评估微(纳米)塑料对水生生物的毒性效应及生态风险,本研究在广泛查阅并分析微(纳米)塑料相关毒理学研究数据的基础上,利用物种敏感性分布(Species Sensitivity Distributions,SSD)方法对其中5门10科11种水生生物的急性毒理数据进行曲线拟合;计算对应的5%危害浓度(the hazardous concentration for 5%of the species, HC_5)和潜在影响比例(potential affected fractions, PAF);计算了相应的急性生态效应阀值(predicted no effect concentration, PNEC_(acute)),并比较了各类水生生物对微(纳米)塑料的敏感性及其所受生态风险。结果表明,目前已有数据中微(纳米)塑料对费氏弧菌(Vibrio fischeri)的生态风险最大,对朱氏四爿藻(Tetraselmis chuii)的生态风险最小;基于Reweibull模型对水生生物数据所推导的PNEC_(acute)为0.185μg·L~(-1),约为当前微(纳米)塑料在水体环境中浓度的30%。利用SSD来预测微(纳米)塑料不同暴露浓度下对水生生物的PAF,发现当微(纳米)塑料暴露浓度小于10μg·L~(-1)时,水生生物所受的影响在可接受范围内;当暴露浓度达到1 000μg·L~(-1)时,将有26%的物种受到微(纳米)塑料的危害。此外,利用Rurrlioz软件估算了世界典型淡水与海水水域表层水体中微塑料对水生生物的PAF值,发现其PAF预测值都为0;将各水域微塑料浓度与急性生态效应阀值PNEC_(acute)比较后发现,除太湖外,其他水体环境中微塑料浓度都低于PNEC_(acute),说明如果只考虑微塑料本身的影响,目前世界典型水域表层水中微塑料对水生生物的危害程度大部分都在可接受的范围之内。     

天津近岸海域微塑料污染现状分析

微塑料(microplastics,MPs)已成为继气候变化、臭氧问题、海洋酸化之后新的全球重大环境问题,为揭示天津近岸海域微塑料分布规律和影响因素,利用表层现场采样、密度悬浮法分离、光学显微镜相结合的方法,研究了天津开阔海域的3个断面微塑料的丰度分布,分析了微塑料的粒径范围、形状类型和化学成分.结果表明,所监测开阔海域的3个断面中,海水样品微塑料丰度在210—1170个·m~(-3)之间,均值为612个·m~(-3);微塑料类型包括细长形的纤维、不规则状的碎片和薄膜,纤维和碎片占到绝大多数,分别占到52.1%和46.8%;而检出微塑料颗粒粒径同大多数研究相同,粒径越小,含量越多,其中55.3%的微塑料颗粒粒径是小于0.5 mm;通过Mphunter软件分析出表层海水中微塑料的颜色以深色系(如:蓝色、黑色、红色)居多,少数有黄色、绿色、白色;利用Bio-Rad Knowltall光谱分析出海水中微塑料主要成分有PP-PE(聚丙烯-聚乙烯)、ABS(苯乙烯-丁二烯-丙烯共聚物)、CE(纤维素塑料)、EP(环氧树脂)、PA(聚酰胺)、PE(聚乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙酸脂)、PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)9种塑料类型,含量由高到低依次为:PETPP-PEEPCEABSPEPAPVCPP.结果分析表明,天津近岸海域微塑料污染受到海洋产业发展的影响,如海洋渔业、港口运输等,同时由于天津属于工业化城市,人口密度也较大,因此海洋微塑料污染也受到陆源污水排放的影响.     

傅里叶变换红外显微成像系统检测近岸海水中丝状微塑料的化学成分

本文利用Pekin Elmer Spotlight 400傅里叶变换红外显微成像系统检测近岸海水中丝状微塑料的化学成分,阐述利用镜面反射成像、衰减全反射(ATR)成像及透射3种不同测量模式检测丝状微塑料样品时的红外谱图效果及技术要素,供实验室微塑料检测相关实验操作人员参考.     

环境样品中微塑料及其结合污染物鉴别分析研究进展

微塑料作为一种新型污染物,具有难以被彻底降解、在环境中分布广泛、易结合疏水性有机污染物和重金属等特性,已成为国内外学者研究的热点问题.近年来,微塑料在海水、淡水、沉积物、土壤和大气等环境介质中不断被报道,且数量不断增加,甚至在人口稀少的偏远地区均有微塑料的检出.微塑料尺寸较小极易被生物误食,微塑料及其结合的污染物对生态环境产生潜在风险.开展微塑料及其结合污染物鉴别分析技术是研究微塑料环境行为、生态毒理效应及风险防控的基础.本文梳理了微塑料的相关研究,总结和比较分析了不同介质(水体、土壤/沉积物、生物体、大气)中微塑料的采样、分离提取、定性(物理形态表征和化学组分鉴定)、定量(数量丰度和质量浓度)以及结合污染物的检测分析技术和方法,为相关领域的研究提供了方法学的参考.     

土壤中微塑料污染现状与检测技术研究进展

微塑料一般是指粒径小于5 mm的塑料碎片,作为一种新污染物已经成为全球环境领域的研究热点.土壤作为环境中微塑料的最大储库,土壤中微塑料的污染逐渐引起重视并取得了一定的研究进展.本文系统了梳理了国内外土壤中微塑料的污染现状和污染特征,介绍了土壤中微塑料检测技术研究进展,重点探讨各类样品采集、前处理和和定性定量方法的优缺点以及对土壤中微塑料检测的适用性,分析了土壤中微塑料检测技术研究面临的主要挑战,提出未来土壤中微塑料污染调查与检测技术的研究方向,以期为科学开展土壤中微塑料污染风险治理与管控提供技术支撑.     

南方小城镇生活垃圾热解焚烧灰渣中微塑料与重金属的赋存特征

采用密闭限氧热解方法处理生活垃圾正成为小城镇广泛应用的垃圾处理方式.本文选择南方地区江西省典型小城镇的生活垃圾热解焚烧处理厂作为研究区,以垃圾热解焚烧后堆放地的灰渣样品及其周边环境灰渣土、表层土为研究对象,采用浮选分离、扫描电镜、ICP-MS、BCR三步连续提取法等方法研究微塑料的丰度等特征及重金属Cu、Cd、Pb、Zn、Cr等元素的不同形态赋存特征.结果表明,不同来源样品中微塑料的丰度存在一定差异,不同垃圾厂灰渣中的微塑料丰度范围为131.00—176.00 n·kg~(-1)dw(每kg干重土样中微塑料的数量),均显著高于周边环境中灰渣土、表层土中的微塑料丰度;微塑料的形态类型主要以碎片类(38.5%)为主,其次为薄膜类(17.6%)、纤维类(26.7%)和发泡类(17.2%);颜色及比例分别为黑色(29.4%)、白色(12.2%)、透明色(20.8%)、蓝色(12.4%)、红色(25.3%)等5种;不同大小粒径微塑料丰度所占比例分别为: 5 mm(11%)、2.5—5 mm(13%)、1—2.5 mm(19%)、0.5—1 mm(24.2%)、≤0.5 mm(32.8%),随着微塑料粒径的减小,微塑料丰度在各类样品中的数量呈增加趋势.扫描电镜与能谱(SEM-EDS)分析结果发现,大多微塑料边缘均具有明显撕裂痕迹、表面有较多突起及一定划痕等特点,重金属Cu、Cd、Pb、Zn、Cr等元素在不同微塑料表面均有吸附.不同形态重金属的占比也存在显著差异,5种重金属元素有效态所占比例依次为Pb(88.27%) Cd(73.48%) Zn(55.69%) Cu(38.8%) Cr(38.02%).微塑料的丰度与重金属的赋存相关性分析结果表明,垃圾热解灰渣中的微塑料与重金属具有一定相关性,不同特征的微塑料与重金属含量间的相关性具有一定差异,其中黑色微塑料、粒径0.5 mm的微塑料与大多数重金属元素间存在着显著相关性(P0.05).     

植物体超氧阴离子自由基不同检测方法的比较

应用顺磁共振波谱仪(EPR)自旋捕获法、羟胺氧化法、二氢乙锭(DHE)荧光探针和硝基四氮唑蓝(NBT)原位显色法,分别检测了暴露于梯度镉(Cd)溶液2 d后的水稻幼苗根叶组织超氧阴离子自由基(O.-2)的变化水平.结果表明,0—60 mg.L-1Cd诱导了O2.-随着Cd剂量的增加而升高,高于此剂量范围则呈现下降趋势.4种方法的检测结果基本一致,但前两种方法更适用于定量O2.-的生成水平,而后两种显色方法仅能反映O2.-的变化趋势,难以精确定量.因此,可以选择性地应用4种方法揭示暴露于污染物的植物组织O2.-的响应水平.     

微塑料表面土霉素的吸附-解吸机制与动力学过程

采用批量平衡实验的方法研究了土霉素(OTC)在聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(PS)两种微塑料表面的吸附-解吸特性,通过扫描电镜(SEM)和傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)探究了吸附机制.结果表明,OTC在两种微塑料表面的吸附量为:PS-纯水PE-纯水PS-海水PE-海水,分别用线性模型、Freundlich模型和Langmuir模型对等温吸附实验数据进行拟合,结果显示Freundlich模型的拟合程度最高,OTC在两种微塑料上的吸附呈现明显的非线性(n=0.25—0.77),吸附位点存在异质性.吸附过程中没有出现新的基团,分子之间的范德华力以及表面微孔填充是OTC吸附的主要机制,微塑料表面存在的褶皱,裂隙等不规则结构提供了OTC吸附位点.微塑料表面OTC吸附动力学是多个过程共同作用的结果,其过程符合准二级动力学模型,吸附速率为0.0037—2.8 g·mg~(-1)·h~(-1),颗粒内扩散可能是主要的反应速率控制步骤.解吸实验结果显示,OTC的累积解吸量为:PS-纯水PE-纯水PS-海水PE-海水,解吸过程符合准二级动力学模型.     

微塑料生物膜11种AHLs类群体感应信号分子测定及其分泌特征

为研究微塑料生物膜的群体感应效应,利用液液萃取和超高效液相色谱-串联质谱技术,建立了微塑料上枯草芽孢杆菌生物膜分泌的11种酰基高丝氨酸内酯(AHLs)类群体感应信号分子前处理和仪器分析方法.优化后的前处理方法采用酸化的乙酸乙酯(0.01％冰乙酸,V/V)对微塑料生物膜样品中AHLs类信号分子进行萃取,萃取方式采用冰浴超...