水环境中磺胺类药物代谢产物的行为特征与生态毒理

磺胺类药物(SAs)作为最早应用的一类广谱合成抗菌剂,被广泛应用于人类医疗健康和兽医领域。进入体内的SAs大多以母体或代谢产物的形式排入水环境。SAs及其代谢产物在水环境中的残留以及产生的耐药性可能严重威胁生态系统和人类健康。本文在总结相关研究的基础上,归纳和分析了近年来有关SAs的研究成果,介绍了SAs的主要代谢产物类型、代谢产物在不同水环境中的分布特征等,讨论了SAs代谢产物的生态毒理,特别是磺胺类抗性基因(sul-ARGs)的分布及危害。最后对未来的研究工作进行了展望。本文可为SAs的进一步研究提供基础资料。     

多溴二苯醚的环境暴露与生态毒理研究进展

多溴二苯醚(PBDEs)是一类具有生态风险的新型环境有机污染物.作为阻燃剂,PBDEs已经被愈来愈广泛地添加到工业产品中,并因此对大气、水体、沉积物和土壤等环境介质及相关生态系统产生日益广泛的污染.鉴于这一环境新问题的产生,本文基于有限的资料,初步探讨了PBDEs的人为来源和环境暴露途径,大致给出了PBDEs在不同生物和人体不同组织器官中可能的存在及含量水平;在扼要介绍其基本性质的基础上,从甲状腺、神经系统和生殖发育毒性等三个方面分析了PBDEs对动物和人体可能产生的毒性效应与生态影响,以及PBDEs在生态系统中可能具有的生物积累和生物放大风险;并对今后研究PBDEs的环境暴露与生态效应以及人体健康影响等方面的工作重点进行了展望.     

茉莉酸对莱茵衣藻代谢降解杀菌剂三氯生的影响机制

三氯生是一种广谱抗菌剂,广泛应用于日用化学品之中。长期以来,三氯生随生活污水排放至水环境中,对动植物产生毒性作用,进一步通过食物链对人类健康产生威胁。开发高效绿色的三氯生降解方法具有重要的现实意义。微藻作为重要的水环境分解者,参与水体中外源化学物的代谢降解。茉莉酸是一种常见的植物激素,能诱导高等植物对环境胁迫的抗逆性,但其对微藻类低等植物防御体系的影响还未见报道。因此,本文中,笔者考察了不同浓度茉莉酸处理对莱茵衣藻应答三氯生胁迫作用及对三氯生代谢的影响。结果发现,0. 05、0. 15和0. 45μmol/L茉莉酸处理不同程度缓解了三氯生对莱茵衣藻的氧化胁迫,但高浓度茉莉酸(0. 45μmol/L)会抑制莱茵衣藻的生长。与三氯生单独处理的莱茵衣藻样本相比,0. 15μmol/L茉莉酸处理显著提高了谷胱甘肽S-转移酶和多酚氧化酶活力,降低了体内过氧化物酶活力。此外,茉莉酸处理莱茵衣藻体内三氯生积累量显著小于未处理组,而培养液中三氯生残留量无显著差异,说明茉莉酸促进了衣藻对三氯生的代谢降解。进一步通过高分辨质谱鉴定了6种三氯生在莱茵衣藻体内的代谢产物,其中有4种只在茉莉酸处理组中检出,说明在茉莉酸处理下莱茵衣藻代谢三氯生的方式更加多样化,降解效率更高。     

氯丙嗪生态毒理效应与人体健康影响研究与展望

氯丙嗪作为一种镇静类兽药被广泛使用,其主要在肝脏中代谢,并随尿液逐渐排出;但因排出过程缓慢,容易产生药物残留。随着人们的生活质量和对动物性食品安全要求的不断提高,氯丙嗪药物残留问题受到越来越多的关注。氯丙嗪随尿液排出部分可经多种途径进入环境和人体,对生态系统和人类健康存在着潜在的威胁。本文对氯丙嗪的药物残留原因进行了分析,概述了环境中氯丙嗪的生态毒理学效应以及对人体健康的潜在影响,说明了氯丙嗪的残留与环境和人类健康有着十分密切的联系,对深入研究具有重要的现实意义。     

药品及个人护理用品(PPCPs)的污染来源、环境残留及生态毒性

随着医药及洗化行业的大规模发展,药品及个人护理用品(PPCPs)的生产和使用量迅猛增长,导致它们在水、土壤和大气环境中均有残留.但直到20世纪90年代末,它们才被看作为一大类环境污染物而被广泛关注.由于PPCPs被持续不断地输入环境,它们在环境中的残留浓度呈上升趋势,并逐渐显现出对微生物以及动植物的生态毒性,对人类也具有潜在的生态风险.本文在总结相关研究的基础上,分析了环境中PPCPs的主要污染来源以及其在环境中的残留浓度;评述了环境中残留的PPCPs对微生物、动植物以及人类的生态毒性;并根据目前对PPCPs的研究进展,提出了今后需要加强研究的科学问题.     

新型环境污染物抗生素的分子生态毒理研究进展

人们在农业畜牧业和治疗人类疾病的过程中大量使用抗生素,由于抗生素自身独特的代谢特点,导致了抗生素在包括水体和土壤等环境介质中的残留,并因此导致对不同生物及生态系统产生广泛而深远的影响。本文概述了目前抗生素分子生态毒理学方面的研究进展,并阐述了抗生素对生物及生态系统的各分子水平的毒性机理及分子标记物研究情况,对于一些较新的分子诊断方法也进行了总结。最后,分析了抗生素分子生态毒理研究存在的不足,并探讨了今后的研究重点。     

植物次生代谢及其与环境的关系

人类对植物次生代谢产物（天然产物）的早期研究源于它们的应用价值,近些年来人们越来越认识到植物次生代谢产物广泛的生物学效应,开始重新评价这些化合物在植物生命活动以及生态系统中可能扮演的角色。植物的次生代谢是植物在长期进化中与环境（生物的和非生物的）相互作用的结果,次生代谢产物在植物提高自身保护和生存竞争能力、协调与环境关系上充当着重要的角色。介绍了植物次生代谢及其产物的特点,概述了植物次生代谢与温度、水分、光照、养分、CO2浓度、UV-B辐射、环境污染等非生物环境以及与化学防御、化感作用、菌根共生、微生物病害的关系。研究植物次生代谢与环境的关系,可以从更深的层次发掘植物与环境的内在联系,为全面、深入认识植物与环境的相互关系提供新的研究途径,同时也有利于人类更有效、合理地利用植物的次生代谢产物。     

金属型纳米颗粒对植物的生态毒理效应研究进展

纳米技术的高速发展和人工纳米颗粒(NPs)的广泛应用带来的潜在环境风险已经引起国内外的广泛关注.金属型纳米颗粒(MB NPs)具有金属毒性和纳米毒性的双重效应,其生物毒性和生态风险已成为纳米毒理学的研究热点之一.植物作为生态系统中的重要组分,是NPs生物累积并进入食物链的潜在途径.本文论述了MB NPs在植物中的吸收、转运和累积过程,总结了MB NPs对植物的毒性效应及其机制,探讨了MB NPs植物毒性的影响因素,综合评述了近年来关于MB NPs对植物特别是农作物的生态毒理效应的研究进展,同时分析了目前研究中存在的问题,对今后的研究方向进行了展望.     

邻苯二甲酸丁基苄酯的雄性生殖和发育毒性研究

邻苯二甲酸丁基苄酯(BBP)是邻苯二甲酸酯的一种,作为常用的增塑剂和溶剂,广泛应用于医疗、化工、食品、装修材料等产品,并在环境介质及人体中广泛检出.BBP被认为具有类雌激素作用,具有一定的生殖发育毒性.本文主要对BBP的代谢暴露水平、BBP及其主要代谢产物在雄性生殖发育毒性方面的研究进展进行了综述.     

南极海洋生物持久性有机污染物:水平、传递与风险评价

尽管南极被认为是远离人类污染的净土,但近年来不断发现有机氯农药、多氯联苯、多溴联苯醚和全/多氟化合物等传统和“新型”持久性有机污染物(POPs)存在于南极的非生物及生物环境中,由此引发了全球各国对南极生态系统的不断关注。POPs性质稳定,能够久存于环境中,并具有毒性,易富集于生物体内并产生一定的健康风险。为了解南极和南大洋持久性有机污染物的生物地球化学过程及其对生物种群和生态系统产生的影响,本文以南大洋典型食物链为主线并结合南极海洋生物生活习性,综述了近年来国内外学者对南极海洋食物链不同营养级生物体内POPs的研究现状,并对南极海洋生态系统POPs研究前沿和热点提出了展望。研究显示,南极地区是世界上污染程度最低的地区,但过去几十年有关南极海洋生物中POPs的类型不断增加,表明该地区受到地区内/外活动的影响日益增加。零散的研究数据以及各异的技术方法使得目前仍无法阐析POPs沿食物链传递的机制。有关南极海洋生态系统POPs动态的长期监测与评估计划亟待建立。     

水环境中药物和个人护理品(PPCPs)的污染现状及对藻类的毒性研究进展

药物和个人护理品(PPCPs)因持续排放到水环境且对水生态环境和人类健康造成潜在威胁而受到广泛关注.藻类作为水体重要的初级生产者,对水体的生态平衡和稳定起着重要的作用.本文围绕地表水PPCPs污染,介绍了不同国家和地区地表水体中PPCPs的浓度分布和污染特征,并从毒性效应、生物累积及潜在的生态风险等方面,综述了PPCPs对藻类的污染生态学研究进展,阐述PPCPs对藻类的毒性效应及机制,PPCPs在藻类中的生物累积,以及地表水体PPCPs的生态风险,为地表水体PPCPs的相关标准制定和修订,以及水体生态环境健康风险评价提供参考.     

Removal of pharmaceuticals and personal care products from wastewater using algae-based technologies: a review

Pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) consist of a variety of compounds extensively used for the treatment of human and animal diseases and for health or cosmetic reasons. PPCPs are considered as emerging environmental contaminants due to their ubiquitous presence in the environment and high environmental risks. In wastewater treatment plants using conventional activated sludge processes, many PPCPs cannot be efficiently removed. Therefore, there is an increasing need for more effective and cost-efficiency ways of removing PPCPs while treating wastewater. Algae-based technologies have recently attracted growing attentions for their potential application in wastewater treatment and hazardous contaminant removal, which are advantages in reducing operation cost while generating valuable products and sequestrating greenhouse gases at the same time. This work reviews the up-to date researches to reveal potential toxic effects of PPCPs on algae and algae-bacteria consortia, identify mechanisms involved in PPCP removal, and assess the fate of PPCPs in algae-based treatment systems. Current researches suggest that algae and algae-bacteria consortia have great potentials in PPCP removal but more works are required before algae-based technologies can be implemented in large scales. Knowledge gaps are identified and further research focuses are proposed in this review.     

Evaluation of “Classic” and Emerging Contaminants Resulting from the Application of Biosolids to Agricultural Lands: A Review

The presence of detectable amounts of contaminants in treated sewage sludge (concentrations μg/kg – mg/kg) has led to concerns that land applications of biosolids may result in an accumulation of contaminants in the soil and their subsequent translocation through the food chain. Despite advances in wastewater management (e.g., anaerobic, thermophilic, and mesophilic digestion), many compounds and their metabolites remain intact following treatment. This review looks at the main risk factors relating to the occurrence of “classic” (persistent organic pollutants [POPs]) and emerging pollutants (pharmaceuticals and personal care products) in biosolids. Relevant EU legislation and risk assessment strategies for the control of emerging contaminants are also considered. Organic pollutants regulated under the Stockholm Convention on POPs along with PPCPs were identified as contaminants of concern based on the risk factors: persistence, bioaccumulation, and toxicity (PBT). PPCPs were recognized as being of particular concern as their high transformation/removal rates are compensated by their continuous introduction into the environment. This study highlights the growing concern in relation to emerging contaminants in biosolids and highlights risk assessment strategies that can be used to characterize potential human/environmental risks.     

环境介质中的抗生素及其微生物生态效应

环境介质中的抗生素因存在浓度较低被称为微量污染物,其对生态系统和人类健康的影响已逐步得到认知。长期以来,抗生素被用于人和畜禽细菌性感染疾病的治疗。然而,随着集约化养殖业的发展,抗生素被大量添加于饲料中来预防畜禽和鱼虾的养殖疾病。因此,环境介质中抗生素种类和含量随着畜禽和水产养殖业的快速发展逐年增加。本文综述了环境中抗生素的来源、残留浓度及其环境微生物生态学效应。医用、兽用抗生素和人畜粪便的农用是抗生素进入环境的主要来源,其在不同环境介质中残留浓度不一：地表水含量为μg?L-1,土壤含量为?g?kg-1,沉积物含量为μg?kg-1—mg?kg-1之间。抗生素进入土壤、水和沉积物等环境介质,经吸附-解吸、迁移和降解等过程重新分配,其降解方式主要有水解、光解和生物降解。抗生素影响环境介质中微生物的生物量、活性和群落结构,并诱导产生抗性基因,但对生态系统服务及其功能的干扰和影响尚有待进一步研究。     

转基因玉米外源基因通过花粉漂移的频率和距离

基因漂移是转基因生物可能引起生态环境安全性问题的主要风险之一,选用美国孟山都公司的转基因抗除草剂玉米GA21进行了外源基因向周边环境遗传漂移的距离和频率的研究,结果表明:转基因玉米的外源基因可以向周边玉米品种进行漂移,其最大漂移频率为45.10%,150m处仍能检测到外源基因的漂移,防止转基因玉米基因向外扩散的最佳途径为设置隔离带,隔离距离以200m以上为好。     

基于多风险源胁迫的西南地区生态风险评价

西南地区生态环境复杂、人地矛盾突出,生态系统面临着多种风险胁迫,进行生态风险评价对区域生态风险的预警和防控具有重要的意义。基于西南地区的生态环境特征,将生态风险分为自然灾害风险与人类活动风险,从风险源危险性、生态系统潜在损失度、生态系统易损性3个方面构建单一风险评价模型,将单一风险评价结果进行综合分析得到西南地区综合生态风险结果。研究表明,西南高生态风险区面积为17.02万km2,占研究区总面积7.4%,主要分布在念青唐古拉山、邛崃山、哀牢山、无量山、金沙江、怒江、澜沧江、大渡河流域等地,以及成都、重庆、贵阳等人地作用强烈的大城市周边。这些地区环境复杂,灾害易发,应加强防控与监测,优化产业结构,继续推进生态保护工程,降低生态风险。     

城乡景观中土壤生态系统微塑料的来源、迁移特征及其风险

土壤微塑料污染的持久性、复杂性及其对土壤生态系统的影响受到越来越广泛的关注,但对其来源、迁移过程等仍有许多问题尚未理清。从复合生态系统的角度,通过对城乡景观中土壤微塑料的来源、迁移过程及其风险等相关研究进展进行了系统梳理,分析了城乡不同景观中土壤微塑料的主要来源和特点,讨论了土壤微塑料在城乡景观中的迁移特征及其驱动力,探讨了土壤微塑料在城乡景观中的生态和健康风险。今后需进一步明确城乡景观中土壤微塑料污染的物质流过程与环境归趋特征,加强微塑料对土壤生态系统的作用过程及生态系统服务影响的研究,揭示土壤微塑料对人类健康的直接或间接影响,建立城乡复合生态系统土壤微塑料污染预测模型,以维护土壤生态安全与人居环境健康。     

Psychological perspectives of ecosystem health

Behavior-based and person-based perspectives are integrated to summarize approaches for dealing with the human element of ecosystem health. Behavior is selected by its consequences, and therefore interventions are needed to decrease the natural reinforcing consequences (e.g., convenience, efficiency) of environment-destructive behaviors and to increase the reinforcing consequences of environment-protective behaviors. An ABC Model (for Activator-Behavior-Consequence) can be applied effectively to design intervention programs for benefiting the human behavior aspects of ecosystem health. However, intervention agents are needed to implement positive behavior-change techniques, and this requires people to actively care enough to emit other-directed (or altruistic) behaviors for the health of the ecosystem. Person factors which influence one's propensity to actively care include: self-esteem, belongingness, and empowerment, influenced by perceptions of self-efficacy (I can do it), personal control (I am in control), and optimism (I expect the best). Strategies are reviewed for increasing these person states or expectancies. The health of our ecosystem depends upon people changing their behaviors and attitudes regarding the environment. Behavior-based psychology offers the technology for changing behaviors and attitudes in desirable directions; person-based psychology offers the states or expectancies needed in people to increase their willingness to actively care for the environment. By applying the theory and principles from these subdisciplines of applied psychology, the critical human element of our ecosystem can be accounted for and managed effectively.     

农田生态系统服务功能及其形成机制

农田生态系统作为人类社会存在和发展的基础,其服务功能对人类的可持续发展具有现实而深远的影响.本文综述了农田生态系统服务功能的内涵及评价方法,从农田生态系统非生物环境特征、生物特征、生态过程和人类活动影响等4个方面对农田生态系统服务功能形成机制的研究现状进行了归纳和分析,认为：1)农田生态系统除具有巨大的产品服务功能价值外,还具有巨大的环境服务功能价值和维持区域生态安全价值;2)农田生态系统非生物环境特征、生物特征和生态过程及其相互作用是农田生态系统服务功能形成的基础,人类活动是其形成的最根本的驱动力;3)应加快构建能体现农田生态系统特征的服务功能评价指标体系.同时,应加强人类活动对农田生态系统非产品服务功能形成机制影响方面的研究.     

Precaution in Practice

Voluntary initiatives by industry have been frequently proposed as one of the most promising ways to reduce potential negative impacts on human health and the environment from nanomaterials. In this study, we examined the industrial perceptions, internal procedures, and performance of the nanomaterial industry. We conducted a written survey of 40 companies in Switzerland and Germany. Most companies replied that nanoparticulate materials (NPMs) should be subject to some kind of regulation, but industry did not convey a clear opinion as to who should be responsible for managing the potential environmental health impacts or how to regulate NPMs throughout their life cycle. If NPM risks were to be identified, most of the companies surveyed do not have standardized procedures for changing production technology, substituting inputs, redesigning processes, or reformulating final products to reduce or eliminate risks of NPMs. However, a majority of the survey respondents found their existing routines regarding these procedures to be sufficient.