场地土壤污染物归趋、风险评估和修复治理研究进展

随着城市化快速发展与产业结构的调整,“退二进三”政策的实施以及重污染企业地理位置的变迁,使得多数城市产生大量可再利用再开发的场地。当前场地土壤环境污染状况日益严峻,对场地土壤开展污染物来源识别,成因解析和防控管理等已成为场地土壤污染治理修复的研究重点。基于国内外文献,综述了场地土壤污染物迁移转化过程、风险评估、治理修复等研究进展,发现场地中污染物的来源、输送的“源－汇”关系和不同介质/界面间迁移转化机制等环境行为的综合性研究有待进一步深化;风险评估框架与方法仍具有一定的不全面性和不确定性;绿色可持续联合修复技术已成为土壤修复治理的核心。未来需加强场地土壤“多来源、多途径、多介质、多界面、多尺度”环境过程和机理以及“排放来源、输送途径、迁移转化、动态累积”生态风险评估的系统研究,发展绿色可持续修复功能材料和技术,以期为我国本土场地土壤污染防控管理与修复治理提供依据。     

土壤——水环境中二苯砷酸污染及其修复研究进展

化学武器残留的二苯砷酸(Diphenylarsinic acid,DPAA)引起的土壤—水环境砷污染事件近年来受到广泛关注。国内外学者对土壤—水环境中DPAA的分析方法、污染状况、迁移转化和修复技术等的研究已取得一定进展。鉴于DPAA污染问题的严峻性和污染修复的迫切性,本文通过系统调研并结合笔者的研究工作,综述了土壤-水环境中DPAA分析方法、来源及污染状况的研究进展,探讨了DPAA吸附/解吸、迁移、转化过程及其关键影响因素和作用机制,阐述了对其污染的物理/化学、生物学修复机理研究;认为建立DPAA污染数据库,开展宏观及微观尺度上DPAA环境行为特征的研究,并系统构建DPAA污染的修复技术方法体系将是该领域今后研究的重点。同时,展望了未来的研究方向,旨在为促进土壤-水环境中DPAA污染及其修复的深入研究、有效降低DPAA的环境健康风险提供理论参考。     

土壤-地下水中微塑料迁移的影响因素及机制研究进展

微塑料在环境中广泛分布,世界范围内的农业土壤及地下水中都已发现微塑料污染,生态环境和人体健康受到严重威胁。研究土壤-地下水中微塑料迁移的影响因素及机制,对于准确评价其分布归趋及环境风险具有重要意义。该研究通过文献调研,对土壤-地下水环境中微塑料的来源、团聚及迁移研究进行梳理、归纳和总结,系统阐明了土壤-地下水中微塑料迁移的影响因素,剖析了影响微塑料迁移的机制,并对未来研究进行展望。土壤中微塑料的来源可分为原位型微塑料和外源输入型微塑料2种,地下水中的微塑料一般源自于土壤中微塑料的垂直迁移及地表-地下水微塑料交换。水体中微塑料的团聚受多种水环境因素的影响,其团聚程度与迁移能力密切相关,是迁移行为的基础和前提。土壤-地下水中影响微塑料迁移的因素可分为化学、物理、生物3类。水化学条件、介质成分、水流条件、介质物理条件、植物生长发育、小型动物及微生物的生命活动均会影响土壤-地下水中微塑料的迁移行为,且影响机制各不相同。目前,土壤-地下水中微塑料的迁移研究处于起步阶段,在进一步的研究中,野外尺度微塑料迁移、多元化微塑料迁移、微塑料特性对其迁移行为影响、微塑料迁移过程中的转化等研究值得重点关注。     

环境中邻苯二甲酸酯类(PAEs)污染物研究进展

邻苯二甲酸酯(PAEs)是一种环境激素类化合物,在生物体内有极强的富集作用,对环境安全和人体健康的威胁极大,目前已引起了人们的广泛关注.本文从PAEs有机污染物在环境中的分布特征、分析与检测方法、生物富集与迁移以及生物与非生物降解等方面综述了国内外最新研究进展,认为环境中的PAEs大部分来源于人工合成途径,可被土壤、沉积物及一些悬浮泥沙中的有机物质所吸附.PAEs进入土壤或大气环境后,通过作物吸收作用会在作物体内有一定残留,环境中的PAEs可通过生物与非生物两种方式进行降解,生物降解被认为是PAEs降解的主要形式.文章指出了已有研究中存在的不足之处并对未来的研究进行展望,认为今后应着重从PAEs的环境行为、PAEs健康风险评价、PAEs污染的治理与削减技术以及PAEs替代产品开发等方面开展相关研究.     

抗生素/抗性细菌/抗性基因在土壤-植物系统中迁移转化及阻控消减的研究进展

抗生素在土壤环境中的迁移转化过程及生态毒理效应已成为各国土壤学、植物学、环境科学和食品科学等领域学者及政府关注的热点。阐明抗生素及其复合抗性污染物在土壤-植物系统中的环境行为及生态毒理学机理,对管控生态环境风险及保障食品安全具有重要的意义。本文综述了近年来国内外关于土壤-植物系统中抗生素的迁移转化规律,抗生素/抗性细菌/抗性基因的生态风险以及复合抗性污染物阻控消减技术的研究进展。本综述可以为土壤-植物系统中抗生素抗性污染风险的管控和消减提供科学支撑。     

电子垃圾影响区多氯联苯污染农田土壤的生物修复机制与技术发展

电子垃圾中含有大量多氯联苯等有毒有害物质,对电子垃圾的不当拆解可造成土壤、水体和大气的污染,进而对生态环境和人体健康构成潜在的威胁。生物修复是利用生物对环境污染物的吸收、代谢、降解等功能,加速去除环境中污染物质的过程。根据修复所用的主体,生物修复又可分为植物修复、微生物修复、动物修复及其联合修复等。本文结合笔者的研究工作,综述了我国东南沿海某典型电子垃圾拆解区土壤多氯联苯的污染特征,并介绍了当前国内外对多氯联苯污染土壤的微生物修复、植物修复和植物-微生物联合修复技术及其机理研究的现状,并提出未来研究趋势,旨在为促进污染区土壤环境生物修复的深入研究、保障污染区的农产品质量安全和人体健康提供理论参考。     

基于被动采样技术的砷有效性和界面过程研究:进展与展望

全球诸多区域均发现由于人类活动或者地质因素造成的砷污染问题,严重威胁区域生态安全和人体健康。对大尺度下砷风险有效控制,需要准确评价砷在不同介质间的界面行为。砷的迁移转化受到化学和微生物调控,从而在土水和根际等典型环境界面上,具有在毫微米尺度下形态变化剧烈的特点。传统的以破坏性取样加实验室分析为主的主动采样技术难以胜任对界面过程的研究。近年来,以薄膜扩散梯度(DGT)、薄膜扩散平衡(DET)、原位反复孔隙水采样(IPI)和平衡式孔隙水采样(Peeper)为代表的新兴被动采样技术在土壤环境界面过程研究中显示出了巨大优势。上述被动采样技术已用于原位检测水体或土壤间隙水中砷的总量和形态特征及其一维分布信息。其中,DGT测定的土壤中砷浓度与植物体内砷含量的相关性较好,可用于砷的植物有效性评估。利用上述被动采样器研究水-土-生界面处砷的二维时空分布特征,是近几年的一个重要趋势。DGT可用于表征砷在土-水界面和植物根际的二维亚毫米高分辨分布特征,在砷空间分布研究上具有巨大优势。而IPI可低扰动反复采样,是少数可用于砷形态动态分布研究的工具。以上研究从微观尺度阐述砷的生物地球化学行为。最后对今后的研究方向进行了展望。     

场地土壤-地下水污染物多介质界面过程与调控研究进展与展望

近年来，中国重点行业场地土壤-地下水重金属和有机污染物污染十分突出，已成为土壤环境治理修复亟待解决的重要问题之一。多介质界面是控制场地系统复合污染物环境行为的关键。因此，开展场地土壤与地下水污染物多介质界面过程与调控机制研究，对于认知场地污染成因与治理修复具有重要的科学意义。系统分析了国内外场地土壤-地下水污染物多介质界面过程与调控研究进展与发展趋势，指出了目前该研究领域中存在的科学与技术问题，提出了我国场地土壤-地下水污染物多介质界面过程与调控原理的研究思路与重点方向，以推动我国场地土壤和地下水环境科学理论与技术的发展。     

强烈人为作用下城镇周围汞的空间变异及其积累迁移规律

研究土壤中汞(Hg)元素积累的空间变异和迁移转化规律对土壤利用、环境评价和污染修复具有重要参考价值。本研究选择经济发展迅速的苏南某地为研究区域,对土壤、水稻和大气降尘中的Hg进行了详细分析。结果表明,该区域土壤全汞平均含量达1 345μg kg-1,有效汞(HC l-Hg)平均含量51μg kg-1,水稻Hg平均含量20μg kg-1,大气Hg沉降量为5.13 g km-230 d-1。土壤和水稻高含量Hg主要积聚于城镇周边,随着与城镇距离的增加其含量逐渐减少。大气Hg沉降量在空间上变化不大。进入土壤中的Hg主要在土壤表层0~20 cm范围内富集,但直至60 cm深处依然存在积累现象,整个剖面土壤活性态汞和半活性态汞含量占全汞的比例变化不大。研究区土壤出现了明显Hg积累,导致水稻Hg吸收明显增加,不少样点超过了国家土壤环境质量二级标准(300μg kg-1)和国家食品污染物限量标准(20μg kg-1),可能对环境和人体健康产生危害。较低的大气Hg沉降量和土壤积累的Hg已与土壤条件达到平衡的事实表明,目前Hg的积累已明显减少。今后应采取措施修复污染土壤或者通过改变作物种类来减少土壤Hg含量或抑制作物对Hg的吸收,达到环境治理的目的。     

北京市东南郊灌区土壤和农产品酞酸酯污染风险评估

为明确北京市东南郊典型灌区土壤和作物酞酸酯PAEs含量和污染水平,2015年利用气象色谱-质谱仪检测了该灌区31个表层土壤样品和38个作物样品的6种优控PAEs含量.研究结果表明灌区表层土壤PAEs质量分数为1.8～12.2 mg/kg,均值5.1 mg/kg.与国内外相比,该研究中土壤PAEs含量处于较高水平.土壤中邻苯二甲酸正二丁酯(DnBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)含量均值分别占PAEs总量的60.4％和35.9％.土壤样品邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和DnBP含量均超美国土壤PAEs控制标准,但总体上未超过美国土壤PAEs治理标准.冬小麦籽粒、夏玉米籽粒和果蔬可食用部位PAEs质量分数分别为2.34～3.66、1.76～3.15和2.26～3.76 mg/kg;与其他研究成果相比,该研究区农产品PAEs含量处于中等水平.不同污灌历史年限区域土壤和粮食作物籽粒PAEs含量均没有显著差异.冬小麦籽粒、夏玉米籽粒和果蔬中DEHP和DnBP含量分别占总量的50.3％和30.5％、45.1％和50.2％、47.16％～63.3％和31.96％～46.36％.农产品PAEs总量及各组分含量均低于欧洲的建议标准值.粮食作物籽粒中PAEs和DnBP含量与土壤中相应含量呈显著正相关,Pearson相关系数(r)分别为0.74～0.87和0.91～0.92.该研究中农作物对PAEs的迁移系数为0.24～1.65.儿童和成人PAEs致癌风险分别为1.34×10-5和3.87x10-5,非致癌指数分别为9.44x 10-1和3.83×10-1,均在可接受范围内;通过口-作物暴露对PAEs 2种风险贡献均最大,DEHP对人体2种风险贡献最大.     

中国蔬菜农业邻苯二甲酸酯污染与人体健康累积风险评估

Phthalate esters(PAEs), which can disturb human endocrine system, have been widely detected in vegetable greenhouse agriculture in China. To investigate the effects of environmental factors on PAEs in soils, pollution sources were identified, and the cumulative risks of PAEs to humans through vegetables in the diet were evaluated in this study. Ninety-eight vegetable samples were collected from 10 markets along with 128 vegetable and 111 soil samples from agricultural greenhouses and open field. All soil and vegetable samples were contaminated with PAEs, and the total concentrations of the 5 PAEs, including dimethyl phthalate(DMP), diethyl phthalate(DEP), di-iso-butyl phthalate(DiBP), di-n-butyl phthalate(DnBP), and di-2-ethylhexyl phthalate(DEHP), were in the ranges of 0.26–2.53 mg kg~(-1) for soils and 0.95–8.09 mg kg~(-1) for vegetables. Three components extracted from principle component analysis could explain 51.2%, 19.8%, and 15.3% of the total variance of the 5 PAEs in soils, which may represent three major sources of PAEs, i.e., wastewater irrigation, application of fertilizers and pesticides, and plastic film. Long-term greenhouse cultivation could accumulate DEHP in soils, and a higher soil Fe Ox content reduced the Dn BP concentration. Based on a survey of vegetables in the diet, the hazard index of PAEs was 0.15 for individuals in different cities. The exposure of PAEs through vegetable intake was higher than the total exposure from other food stuffs, inhalation, and dermal absorption. More attention should be given to controlling PAEs in greenhouse vegetables.     

土壤样品中酞酸酯含量分析的前处理研究——提取液浓缩过程与净化的影响

通过比较索氏提取和超声提取这两种提取土壤酞酸酯的方法,认为从提高回收率和降低背景干扰角度出发,超声提取法更合适作为土壤酞酸酯分析的前处理。针对超声提取过程中的一些操作步骤的细节做了比较研究,表明提取液不蒸干可减少酞酸酯的挥发损失,提取液过净化柱与否对GC-MS分析多数酞酸酯组分影响不大,不过净化柱处理可提高土壤酞酸酯的分析效率,但土壤中过多的色素干扰可能会影响某些组分(如邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯)的分析结果。     

邻苯二甲酸酯在不同类型土壤-植物系统中的累积特征研究

选用黄棕壤和红壤,用土壤老化和上海青（Brassica campestris）盆栽试验研究了邻苯二甲酸二正丁酯（Di-butyl Phthalate,DBP）和邻苯二甲酸二异辛酯（D（i2-ethylhexyl）Phthalate,DEHP）在土壤-植物系统中的分布规律。土壤老化试验表明,DBP和DEHP在土壤中的吸附量随着老化时间的增加,呈现开始（0-10 d）老化速率较快,而后（10-30 d）老化速率减小并且老化总量趋于稳定的趋势。盆栽试验结果表明,在红壤上植物体内DBP/DEHP含量（DBP：0.576-2.750 mg.kg-1;DEHP：9.369-33.256 mg.kg-1）与土壤污染浓度呈正相关,生物量与土壤污染浓度呈负相关;而在黄棕壤上,上海青的生物量并不随着土壤DBP/DEHP的添加量的升高而变化,植物体内DBP/DEHP的含量（DBP：0.212-0.401 mg.kg-1;DEHP：0.421-0.490 mg.kg-1）远低于红壤的相同污染浓度处理。在黄棕壤上,上海青对DBP/DEHP的BCF值介于0.061-1.041之间;而在红壤上,BCF值均大于1.0（介于1.175-15.695之间）,具有一定的生物富集作用。通过试验还估算了红壤上DBP/DEHP的临界浓度为6.932-11.718 mg.kg-1,可为建立生态效应预警指标提供参考。     

酞酸酯类增塑剂对土壤─作物系统的影响

本研究揭示了酞酸酯类增塑剂邻苯二甲酸二丁酯（ＤＢＰ）和邻苯二甲酸二异辛酯（ＤＥＨＰ）在土壤中的持留动态,降解动力学特征及其对作物生长的影响。结果表明：试验温度越低,ＤＢＰ,ＤＥＨＰ的持留性越强;ＤＥＨＰ在土壤中的持留性受温度的影响程度比ＤＢＰ更为突出。随土壤水份含量增加,代停工物持留性降低,二者在土壤中的降解可用一级反应动力学方程Ｃ＝Ｃ０ｅ＾－ｋｔ进行描述（Ｃ０初始浓度,Ｋ速度常数,ｔ时间）。ＤＥ     

二(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯降解菌的分离和鉴定及其在污染土壤生物修复中的作用

Di-（2-ethylhexyl） phthalate（DEHP） is a high-molecular-weight phthalate ester（PAE） that has been widely used in the manufacture of polyvinylchloride and contributes to environmental pollution.The objectives of the present study were to isolate a DEHP degrader that can utilize DEHP as a carbon source and to investigate its capacity to biodegrade DEHP in both liquid culture and soil.A bacterial strain WJ4 was isolated from an intensively managed vegetable soil,which was contaminated with PAEs.The strain WJ4 was affiliated to the genus Rhodococcus and was able to remove DEHP from soil effectively.A period of only 7 d was required to degrade about 96.4%of DEHP(200 mg L^-1) in the liquid culture,and more than 55%of DEHP(1.0 g kg^-1) in the artificially contaminated soil was removed within 21 d.Furthermore,Rhodococcus sp.strain WJ4 had a strong ability to degrade DEHP without additional nutrients in liquid minimal medium culture and DEHP-contaminated soil and to degrade the homologue of DEHP in both liquid culture and soil.Strain WJ4 represents a novel tool for removing PAEs from contaminated soils and it may have great potential for application in the remediation of environmental pollution by PAEs.     

设施菜地土壤酞酸酯污染的初步研究

通过对杭州周边某设施蔬菜大棚基地的土壤采集分析和农田残留农膜的提取分析,结果表明该地区土壤存在一定程度的酞酸酯污染,污染程度与国内大部分农田土壤相当。农膜中酞酸酯含量和农膜类型对土壤酞酸酯含量均有一定影响。农膜中酞酸酯含量和土壤中酞酸酯含量显著正相关,长期农膜覆盖与黑色农膜覆盖土壤的酞酸酯含量相对较高,因此减少农膜在土壤中的残留是减少土壤酞酸酯污染的有效途径之一。大棚覆盖或地膜覆盖等不同农膜覆盖方式对土壤酞酸酯含量在本研究中未发现显著差异。土壤酞酸酯含量与土壤有机质极显著正相关,表明土壤有机质对酞酸酯,尤其是高分子量酞酸酯污染单体的环境行为有重要的影响。     

苏南地区农田表层土壤中多环芳烃和酞酸酯的污染特征及来源

采用气相色谱质谱（GC-MS）法测定了苏南地区13个农田表层土壤样品中的多环芳烃（PAHs）和酞酸酯（PAEs）污染物,分析比较了不同区域农田表层土壤,尤其是来自钢铁企业周边的表层土壤中PAHs和PAEs的污染特征及其来源。结果表明,苏南地区农田土壤中总PAHs和总PAEs的浓度分别在147～40300μg·kg-1和0.575～762μg·kg-1之间,其中钢铁厂周边的平均浓度分别为6130μg·kg-1和47.4μg·kg-1。土壤样品中苯并（a）芘的浓度与总PAHs的浓度显著相关,高分子量PAHs在钢铁厂周边表土中含量较高,钢铁冶炼焦化和烧结等工序是其污染来源。酞酸正丁酯（DBP）和酞酸乙基己基酯是苏南地区农田土壤中含量最高的两种PAEs类物质,钢铁厂周边有较高的DBP检出可能与炼钢、冷轧和炼铁等工序有关。本研究将为经济高速发展地区农田土壤环境质量评价、农产品安全生产及土壤污染防治对策的制定提供科学依据。     

黄河兰州段邻苯二甲酸酯类有机污染物健康风险评价

近年来黄河兰州段的邻苯二甲酸酯类污染日渐严重,为研究黄河兰州段水体中邻苯二甲酸酯类有机污染物对人体产生的潜在健康危害风险,根据黄河兰州段2005年5个采样点水质监测数据,应用美国环境保护局（USEPA）的健康风险评价方法对邻苯二甲酸酯类有机污染物通过饮水和皮肤接触2种途径进入人体的健康风险进行了初步评价。结果表明,黄河兰州段邻苯二甲酸酯类有机污染物的非致癌风险指数值均小于1,其中邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯的非致癌风险指数值相对较高,在10-2数量级,偏高于邻苯二甲酸正丁酯。从位于兰州市饮用水水源地范围内的3号采样点（S3）采集的水样中邻苯二甲酸酯类有机污染物的非致癌风险指数值偏高,具有较高的健康风险。不同暴露途径健康风险的对比表明,饮水是水体中有毒有机污染物危害人体健康的最主要途径,其对人体健康总风险的贡献远大于洗浴皮肤暴露。常规的自来水处理工艺不能有效地去除源水中微量PAEs等有机污染物,因此地面水特别是饮用源水PAEs污染具有较大的健康风险。与国内其他地区相比,黄河兰州段邻苯二甲酸酯类有机污染物的非致癌风险亦较高。     

微塑料对土壤-植物系统的生态效应

近年来,塑料污染已经成为全球性环境问题。陆地生态系统中的微塑料污染受到越来越多的重视,尤其是农业生态系统。由于降解性差,微塑料在土壤中的累积可能会对土壤生态系统造成不利影响,并通过食物链等威胁人畜健康。本文介绍了微塑料在土壤环境中的来源、分布和迁移,重点阐述了微塑料对土壤-植物系统的直接和间接生态效应。证据显示微塑料可以直接影响土壤理化性质、微生物与酶活性、土壤动物,影响植物种子萌发、根系对水分和养分的吸收,并可以被植物吸收和转运,对植物产生毒性效应;也可以通过改变土壤性质、与重金属等污染物联合作用等方式对植物产生间接效应。最后还对未来土壤-植物系统中微塑料相关研究进行了展望。以期为了解土壤微塑料的生态效应和潜在风险管控提供理论依据和科学指导。     

蔬菜大棚种植区土壤与地下水中典型有机污染物健康风险评价

在对石家庄某蔬菜大棚种植区进行采样测试分析的基础上,针对其表层土壤及地下水有机污染特征,依托美国环保局(U.S.EPA)所提健康风险评价四步法,以菜农为敏感人群,尝试开展蔬菜大棚种植区的健康风险评价工作。在评价过程中,主要考虑经口摄入土壤和饮用地下水两种暴露途径,而鉴于蔬菜大棚内表层土壤与大棚周围表层土壤中污染物种类和含量存在明显差异这一事实,又将经口摄入土壤途径细分为经口摄入大棚内表层土壤和经口摄入大棚外表层土壤。评价结果显示,菜农的非致癌风险和致癌风险目前均处于可接受风险水平;邻苯二甲酸二正丁酯是最主要的非致癌污染物,其非致癌风险贡献率高达84.2%,狄氏剂是最主要的致癌污染物,其致癌风险贡献率为51.35%;饮用地下水途径是最主要的非致癌风险贡献途径,其非致癌风险贡献率高达94.42%;经口摄入棚外表层土壤途径是最主要的致癌风险贡献途径,其致癌风险贡献率为47.14%。