用鱼鳃和肝组织监测锌污染

许多水生生物能从水环境中富集诸如锌等金属。鱼类的鳃是蓄积锌的重要器官之一。当把鱼类急性暴露到这些金属中时,鱼类的鳃组织受到损坏,影响呼吸作用并引起组织缺氧,肝脏也是生物富集较高的组织之一,一些学者认为,鱼鳃和肝组织是监测水环境中锌等污染的最理想的生物指示材料。     

贝类中重金属镉的研究进展

镉是一种化学性污染物,长期接触重金属镉可使人体各大组织器官及生理系统受到损伤。伴随着工农业的快速发展,贝类受到重金属镉污染,出现的镉残留的现象变得日趋严重。本文综述了重金属镉的不同形态和毒性,以及当前在贝类中的污染现状和富集规律,整理归纳了贝类中重金属镉的检测方法,并论述了贝类中镉残留的安全性问题,同时采用风险评估方法对贝类产品中的镉进行风险分析和评价,旨在为贝类的质量安全研究提供一定的技术参考。     

土壤镉污染特征及污染土壤的植物修复技术机理

论述了土壤Cd污染的特点、Cd在土壤中的形态转化特征、生物毒性及我国目前土壤Cd污染现状及危害。系统论述了Cd污染土壤的植物修复治理机理、研究进展及应用前景,并结合我国土壤Cd的污染特点和部分研究结果,提出今后的研究目标和方向。     

我国稻田土壤镉污染现状及安全生产新措施

水稻是我国重要的粮食作物,由于受重金属污染威胁日益增大,其安全生产问题备受关注。通过综述我国稻田土壤及稻米镉污染现状、镉污染土壤改良剂研究进展以及稻米对镉富集的品种间差异,认为在土壤中镉的去除修复技术无法在短时间内实现的前提下,镉排异型水稻品种的筛选与利用是实现其安全生产的一个新的有效措施。在此基础上,配合一些污染土壤改良剂的使用,会进一步增强其安全生产水平。     

土壤中钨的环境行为与潜在风险：研究进展与展望

钨（W）已被美国环境保护署（EPA）列为一种新兴污染物。钨可通过多种途径在土壤中累积,进一步对土壤环境和生物生态系统造成潜在危害,而目前人类对土壤中钨的赋存、生物地球化学循环和生态风险等方面的认识严重不足。结合国内外研究进展和本课题组的试验数据,系统梳理了典型区域土壤钨含量水平、钨在土壤中的环境界面行为以及钨在生物中的富集特征和潜在健康风险。指出目前该研究领域存在的科学问题与研究方向,旨在呼吁更多学者关注土壤系统中钨的生态环境风险、生物地球化学过程及风险管控与治理修复。     

铬的水生生物学效应研究进展

对水生生物中铬的分布，累积以及铬污染对生物代谢活动和细胞形态的影响等研究情况作了概述，并讨论了今后的研究方向。     

土壤中钨的环境行为与潜在风险：研究进展与展望

钨（W）已被美国环境保护署（EPA）列为一种新兴污染物。钨可通过多种途径在土壤中累积,进一步对土壤环境和生物生态系统造成潜在危害,而目前人类对土壤中钨的赋存、生物地球化学循环和生态风险等方面的认识严重不足。结合国内外研究进展和本课题组的试验数据,系统梳理了典型区域土壤钨含量水平、钨在土壤中的环境界面行为以及钨在生物中的富集特征和潜在健康风险。指出目前该研究领域存在的科学问题与研究方向,旨在呼吁更多学者关注土壤系统中钨的生态环境风险、生物地球化学过程及风险管控与治理修复。     

In vitro系统评价胃肠液pH及土液比对铅、镉、砷生物可给性的影响

土壤中铅、镉、砷可能直接通过人的口部无意摄入进入人体,危害人体健康,而各研究者评价土壤重金属对人体健康风险所用的实验参数有别,结果缺乏可比性,因此探讨不同评价方法对结果的影响具有重要意义。以污染的棕钙土和红壤为研究对象,应用in vitro方法研究分析胃肠阶段不同土液比、pH以及土壤性质对铅、镉、砷生物可给性的影响。结果表明,重金属的生物可给性与in vitro系统中的pH、土液比、土壤类型以及重金属本身有关。在胃阶段,随着土液比升高,3种重金属生物可给性趋于降低;不同土液比处理下,红壤中铅生物可给性大于棕钙土,而砷则相反,红壤和棕钙土中镉的生物可给性差异不明显。在肠阶段,随着土液比升高,3种重金属生物可给性也趋于降低（除了红壤镉以外）,土液比1∶100的3种重金属生物可给性均显著大于1∶10。不同pH处理下,铅的生物可给性随pH的升高逐渐降低,而pH对镉和砷的生物可给性的影响与土液比有关。因此,肠胃实际吸收的重金属可能与摄入水量、食物成分与组成以及食物摄入引起的肠液pH变化有关。     

水生植物修复沉积物中重金属污染的机制及影响因素研究进展

水环境中重金属主要富集在沉积物中,当它们在水体中积累到一定的限度就会对水体—水生植物—水生动物系统产生严重危害,因此水体沉积物重金属污染的修复是目前水生态环境的研究热点。而水生植物修复是水体沉积物重金属污染治理的新途径,就是将某种特定的植物种在重金属污染的沉积物上,而该种水生植物对沉积物中的重金属富集,然后将水生植物的地上部分收获并进行妥善处理后即可将该种重金属移出土体,达到重金属污染治理与生态修复的目的。本文主要介绍当前国内外水生植物修复重金属污染沉积物的机制、研究进展并重点介绍影响水生植物修复重金属污染的主要因素,同时简单阐述了水生植物修复沉积物重金属污染存在的问题并对其进行了展望,旨在为水体沉积物重金属污染修复与生态保护提供科学依据。     

土壤磷素形态及其生物有效性研究进展

土壤磷素形态及其生物有效性的研究对解决农业生产中所引起的经济、环境和资源问题有很重要的作用。结合国内外已有成果和最新研究进展,从土壤的形态、磷的分组以及测定方法,土壤各形态磷的生物有效性等几个方面综述了国内外土壤磷的研究现状,并提出了目前在土壤磷研究中存在的一些问题以及今后研究的热点。     

黑藻吸附Cd^2＋和Cu^2＋的拓展Langmuir模型研究

运用沉水植物修复低浓度重金属污染是一种廉价和清洁的技术。采用摇床振荡试验方法,研究了不同pH条件下,沉水植物——轮叶黑藻鲜样对重金属镉和铜的吸附特征。结果表明,pH值对吸附结果影响较大,黑藻对镉和铜的吸附,最适宜的pH值分别为7.0和5.0。在选用的3个拓展Langmuir模型中,模型A拟合效果最好,模型B大大低估了黑藻对重金属镉和铜的吸附能力,模型C则略偏高,表明沉水植物黑藻对重金属镉和铜的吸附与离子所带电荷关系不大,且没有产生吸附剂-重金属-H＋的复合式吸附产物（BMH）。运用模型A的回归参数,绘制的三维吸附网格图清晰阐明了不同H＋浓度下,黑藻对重金属镉和铜的吸附曲面特征。拓展Langmuir模型A的计算值与实测值的对比表明：24mg·L-1≤C0≤72mg·L-1时,78%的镉吸附量计算值与实测值偏差控制在22%以内,90%的铜吸附量计算值与实测值偏差控制在10%以内。研究不同pH条件下黑藻对镉和铜的生物吸附特征,将有助于对沉水植物修复低浓度重金属污染技术的理解和规范。     

14C-红霉素在水生生物的吸收运转特征

为探究红霉素在水环境的生物归趋,本试验采用¹⁴C示踪法,建立蝌蚪-浮萍模拟水生生态系统和人工蔬菜水培系统,研究红霉素在蝌蚪、浮萍和食用蔬菜体内的吸收转运特征,并探讨2种不同来源[帕霍基腐殖土(PP)和萨旺泥河(SR)]的水体溶解性有机质(DOM) 对其生物可利用度的影响。结果表明,20 μg·L^-1污染水平下,水体中红霉素能够通过表皮吸收进入水生生物,且其在不同生物中的吸收富集特征存在差异。模拟水生生态系统试验表明,纯水中红霉素能够快速为浮萍吸收富集,并于72 h内达到平衡浓度1.35±0.11 nmol·g^-1 (干重),当水体中有DOM存在时,红霉素在浮萍体内的吸收富集受到显著抑制(P<0.05),且SR较PP抑制作用更强;红霉素在蝌蚪体内随着时间推移不断富集,360 h时浓度达到峰值1.20±0.05 nmol·g^-1,SR能够显著抑制蝌蚪对红霉素的吸收;SR对红霉素在浮萍和蝌蚪体内吸收的抑制作用更强,这可能与SR较PP更易与红霉素结合有关。水培蔬菜试验结果表明,水体中红霉素在油菜和生菜体内的富集系数分别为1.65±0.18(地上部)和1.36±0.23 L·kg^-1(地上部),显著低于蝌蚪和浮萍(58.77±0.63和49.58±4.03 L·kg^-1),且可以通过根部吸收运转至水培蔬菜茎叶,但其转运系数均小于1,表明红霉素不易在试验蔬菜体内向上转运;DOM对红霉素在油菜和生菜中的吸收富集无显著影响。本研究为科学评价红霉素的生态安全性提供了理论依据。     

鄱阳湖典型区域重金属污染的水生植物监测与评价

对不同水期鄱阳湖饶河入湖段不同区域的水生植物进行了重金属元素Cu,Zn,Pb和Cd等的污染调查与室内监测分析,结果表明:水生植物对重金属元素的吸收与积累反映了环境中的重金属污染水平,不同水生植物对各种重金属元素的吸收富集状况具有相对一致性,即Zn>Cu>Pb>Cd;对各种水生植物在不同时期的重金属综合污染指数(MPI)评价结果表明:多数水生植物的重金属综合污染指数以枯水期高于丰水期为主;大部分水生植物根部的重金属含量比茎、叶等部分偏高,反映了重金属元素在植物不同部位细胞体内的迁移特性。     

镉砷复合污染水稻土原位钝化修复技术研究进展

随着工农业的发展,稻田土壤正面临严重的重金属污染问题,水稻作为南亚和东南亚的主要粮食作物,稻米安全问题显得尤为突出。镉和砷两者在生物地球化学循环上有明显差异,因此镉和砷复合污染水稻土的修复一直是一个棘手的问题。综述了镉砷复合污染水稻土原位钝化技术的研究现状,将钝化技术梳理为氧化还原型、微生物转化累积型、材料型和耦合钝化技术四类。氧化还原型钝化技术重点指出稻田水分调控驱动的氧化还原电位Eh和pH变化、不同元素的生物地球化学循环、有机质等对镉和砷的迁移转化机制;微生物转化累积型钝化技术重点阐明功能微生物对砷和镉的吸收、转化、区室化、菌表吸附等作用机制;材料型钝化技术重点分析现有钝化材料的分类及其与镉和砷的固定化机制;耦合型钝化技术重点总结上述三种技术综合体系下,镉和砷的协同钝化应用。同时对未来镉砷复合污染水稻土的原位钝化修复提出展望,进一步探讨了镉砷在稻田土壤生物地球化学循环过程涉及的新型机制研究方向、修复钝化技术的创新延展趋势;期望在稳产、增产的基础上,寻求一种深度融合现代农业生产模式、保障稻田安全利用的土壤钝化改良技术体系或模式。     

稻米镉关键积累时期研究

探明水稻不同生育期镉积累特征对于稻米安全生产具有重要的科学价值与现实意义,本研究采用水培试验方法,于水稻不同生育期分阶段添加外源镉,分析水稻不同生育期低浓度镉(50μg·L~(-1))胁迫下水稻每个生育期、主要部位镉含量及其内在关联。抽穗期阶段镉胁迫对水稻籽粒镉积累速率影响最为明显,最高达到3.41μg·蔸~(-1)·d~(-1)。孕穗期和抽穗期阶段镉胁迫对稻米镉积累量贡献率较高,中嘉早17号分别为40.51%、31.66%,湘晚籼13号分别为37.97%、35.46%。研究表明,孕穗期、抽穗期是控制镉米形成的关键时期,本结果可为镉超标稻田的安全生产及阻控米镉积累提供支持和科学指导。     

滨岸缓冲带截留污染物机理和效果的研究进展

滨岸缓冲带是指与河流（包括湿地和湖泊）相邻的对污染物、沉积物和洪水具有一定缓冲功能的水陆生态系统交错带,是一种重要的控制面源污染和保护水体环境的方法。滨岸缓冲带的研究存在较多的方向和不同的立足点。为了更好地总结和梳理已有研究成果,该文通过大量的文献调研,构建了滨岸缓冲带的研究框架,从其作用机理、结构、功能与效果等方面对国内外的有关研究和实践进行了系统分析和总结,并提出了未来的研究展望。     

Heavy Metal Content of Soils and Plum Orchards in an Uncontaminated Area

There are multiple stressors derived from urbanizations that result in frequent disturbances on streams and rivers reducing water quality and threatens aquatic biota. P-glycoprotein (P-gp)-mediated multixenobiotic resistance (MXR) is a defence mechanism analogous to multidrug resistance (MDR), which has been demonstrated in several aquatic organisms. This system protects cells against the entry and the accumulation of xenobiotics and has been proposed as a biomarker for pollution assessment. We conducted a study in a post-urban reach of Esquel stream (Chubut Province) downstream a wastewater treatment plant, in order to assess the presence and activity of MXR in five freshwater macroinvertebrate species (Helobdella michaelseni, Helobdella simplex, Patagoniobdella variabilis, Hyalella curvispina and Chironomus riparius). We measured the accumulation of the model P-gp substrate rhodamine B (RB) in organisms previously exposed to pollution. Our results described the activity of the MXR system in the three species of leeches suggesting their suitability as the in vivo biomonitoring. We also identified a dependence of the transporter activity with the development stage in H. simplex, highlighting the importance of using organisms of similar size classes since it may affect observed results. Finally, we concluded that benthic freshwater macroinvertebrates possess different species-specific levels of MXR activity possibly influencing their natural distribution as well as their survival.     

水生植物对河湖中回用的再生水富营养化的控制效应

再生水中含有大量的N、P等营养物质,使得回用区水环境面临了一定的污染风险,水生植物有望成为一种原位净化再生水水质的可行方法。该文利用人工模拟自然的方法,选择目前北京地区最为常用的挺水植物水葱（Scripus validus）、香蒲（Typha angustifolia）,浮水植物水葫芦（water hyacinth）以及沉水植物菹草（Potamogeton Crispus L）,系统研究了这4种水生植物及其配置模式对再生水中TN、TP的净化效应,研究结果表明：水生植物对上覆水体总氮的净化最优时间为第2换水周期培养阶段为60～90 d),而总磷为第3换水周期（培养阶段90～120 d）;对于间隙水、沉积物中氮磷的去除,以挺水植物配置单植方式效果突出;较沉浮水植物而言,挺水植物体本身对氮磷具有更好的积累效果,并以混植方式居优,景观效果良好,通过对其进行定时的收割,可将污染物彻底的移除水体。本研究可为北京市地区人工湿地的构建、净化再生水的植物配置模式选择,提供参考。     

In search for the ecological and toxicological relevance of sediment re-mobilisation and transport during flood events

In response to increasing concerns about the potential toxicological impacts of (extreme) flood events, scientists from several disciplines have joined to form the interdisciplinary research project named FLOODSEARCH. FLOODSEARCH is one of the recent Pathfinder Projects supported by the German Excellence Initiative via the Exploratory Research Space at RWTH Aachen (ERS). FLOODSEARCH aims to combine methodologies of hydraulic engineering and ecotoxicology in a new interdisciplinary approach to assess the risks associated with the re-mobilisation of particulate bound contaminants often observed after severe flood events. Impacts of extreme flood events and aspects of re-mobilisation of sediment-bound toxic compounds will be characterised and evaluated in controlled experiments fusing flood simulation technologies with biological effects assessment. The overall goal is to establish a novel and more realistic approach towards flood event testing that can be applied to a number of different questions and species. Specifically, model aquatic species such as rainbow trout (Onchorhynchus mykiss) will be exposed to particle-bound contaminants in flood-like conditions in a specifically designed annular flume that permits monitoring of both physical/chemical and biological parameter. Ultimately, this approach will assist to further our understanding of the potential biological risks associated with increasingly frequent extreme flood events, e.g., as a consequence of climate change, by bridging the gap between the physical (re-)mobilisation of contaminants and resulting toxicological impacts on aquatic organisms. Thus, it is the objective of the project to derive relationships between the hydrodynamic parameters such as velocities and turbulences, the parameters associated to sediment transport such as sediment concentration and grain sizes and the biological parameters.     

Assessing Se cycling and toxicity in aquatic ecosystems

Toxic substances exert impacts on ecosystems at several levels: biogeochemical, toxicological, and populations/communities. Integrating exposure (biogeochemistry) and effects (toxicology) into an ecological context requires models as a necessary step to prediction and assessment of effects on populations and their interactions. To this end, research is being conducted to develop techniques for predicting the effects of Se on aquatic ecosystems. The objective is to develop mechanistic models to predict biogeochemical cycling, toxicological processes, and toxic effects on population and community dynamics. Earlier research demonstrated that different chemical forms of Se have different toxicological properties. Biogeochemical research culminated with a dynamic model of the Se cycle. In ongoing research, experiments are being conducted on microorganisms, phytoplankton, microzooplankton, zooplankton, benthic invertebrates, and fish to measure uptake, biotransformation, and depuration kinetics of different chemical forms of Se, transfer through the food web, and effects on growth, reproduction, community interactions, and survival. This information will provide the basis for the ecosystem effects model.