碳纳米材料的环境行为及其对环境中污染物迁移归趋的影响

碳纳米材料具有广阔的应用前景,近年来已成为一大研究热点.工程碳纳米材料的大量生产和使用将不可避免地造成这些材料向环境中的释放,可能带来环境和生态风险.一方面,碳纳米材料本身具有环境毒性,另一方面碳纳米材料对环境中有毒有害污染物有较强的吸附性能,因此会影响污染物迁移转化等环境行为.目前,对碳纳米材料生态风险的研究主要集中于碳纳米材料对生物体可能的毒性,而对其自身环境行为以及影响污染物迁移归趋等方面的研究较少.本文简要概述了碳纳米材料的来源、暴露途径、环境行为以及对污染物迁移归趋的影响,阐述了这些研究对于评估碳纳米材料的环境和生态风险所具有的重要意义.     

天然水环境中纳米银的来源、分析与转化

纳米银(AgNPs)作为当前应用最广的金属纳米材料之一,可通过各种途径进入水土环境,对水生生物产生毒性,从而破坏水体生态环境.天然水体成分复杂,纳米银具有纳米材料特殊的理化性质,使得其在水体中的转化过程变得尤为复杂,因此理解纳米银在水环境中的转化与归趋,对于水质管理与生态环境保护极其重要.现代科技的发展为更好地研究纳米银在进入环境中后的溶解、聚凝等一系列转化过程提供了可能.本文概述了环境中纳米银的来源和环境风险,分析了pH、溶解氧、离子强度等环境因素及粒径、涂层等自身因素对其在水体环境中转化的影响,并归纳了对纳米银的粒径、电位及形貌等分析的主要技术手段.最后指出了当前研究中存在的主要不足,并对今后的研究方向进行了展望.     

人工纳米材料与生物膜相互作用机制及影响因素研究进展

人工纳米材料在水体中的环境行为与生物环境安全问题成为环境科学领域研究的热点,人工纳米材料与生物膜相互作用机制和影响因素是其中迫切需要研究解决的关键科学问题。本文主要探讨了人工纳米材料释放进入到水体中后对生物膜细菌活性、微生物群落结构、净污活性等的毒性效应,分析了人工纳米材料对生物膜的毒性作用机制及其影响因素,同时探讨了生物膜对人工纳米材料的吸附作用及机理,为深入研究人工纳米材料与生物膜的相互作用机制提供了重要的理论基础。     

农田作物同化碳输入与周转的生物地球化学过程

作物同化碳在“大气-植物-土壤”系统中流通的生物地球化学过程,显著影响全球陆地生态系统碳循环过程。作物同化碳是土壤有机碳的重要来源,与根际环境及作物生长发育有密切联系,但由于其复杂性和多变性,作物生长期内同化碳在土壤中的分配、转化与稳定的机理尚不十分清楚。因此,综述了作物同化碳向土壤碳库输入及其对土壤有机碳库的贡献,在土壤碳库中的分配与转化特征,在土壤中流通的微生物机制以及同化碳在土壤-微生物系统分配、稳定的微观机制。探讨同化碳在地上部-根际-土壤系统中的分配及调节机制,土壤界面同化碳流动过程与土壤微生物多样性形成的关系;提出了在不同生态系统尺度上加强作物同化碳在土壤-作物系统中分配过程的定量研究对于明确陆地生态碳循环过程的重要意义;指出了研究作物同化碳向土壤碳库迁移、分配定量过程与机制的重要性,以及应用显微镜成像技术与同位素示踪技术相结合的纳米二次离子质谱技术、和微生物分子与群落生态相偶联的技术是未来研究作物同化碳生物地球化学特性的有效手段。     

人工电活性微生物菌群的设计与应用

包括产电菌群和噬电菌群的人工电活性微生物菌群(synthetic electroactive microbial consortia)通过菌种间的物质能量级联反应介导化学能与(光)电能间的相互转化，其可利用底物来源广泛、双向电子传递速率快、环境稳定性强，在清洁电能开发、废水处理、环境修复、生物固碳固氮以及生物燃料、无机纳米材料、高聚物等高值化学品合成等多个领域具有广泛的应用前景。针对人工电活性微生物菌群设计、构建与应用，本文总结电活性微生物菌群界面电子传递和种间电子传递机制，概括基于“劳力分工”原理设计构建人工电活性微生物菌群物质能量级联反应基本架构，总结菌群关系与菌群生态位优化等人工电活性微生物菌群工程化策略，分类列举人工电活性微生物菌群在利用廉价生物质产电、生物光伏固碳产电，光驱噬电生物菌群固氮等相关应用。最后对人工电活性微生物菌群未来研究方向进行了展望。     

氟喹诺酮类抗生素在土壤中的归趋及其生态毒性研究进展

氟喹诺酮类抗生素是治疗人和动物细菌性感染的高效广谱抗菌药,因其具有良好的药物动力学特性及治疗效果,临床应用非常广泛.其残留物进入土壤后,会发生吸附、降解、植物吸收等一系列转化过程.本文对土壤中氟喹诺酮类抗生素的主要污染源及其在土壤中的吸附、降解、植物吸收与富集等一系列转化过程进行了分析,并探讨了土壤中氟喹诺酮类抗生素残留所引起的生态效应,旨在为土壤污染防治和修复提供依据.     

四环素类抗生素降解途径及其主要降解产物研究进展

四环素类抗生素在生产和贮存过程中会发生一系列非生物降解反应,其中某些代谢及降解产物,与母体相比,虽然其活性降低,但毒性却大大增强.此类抗生素随着畜禽废弃物等途径进入到环境中,随环境条件的不同将发生一种或多种降解反应,其降解方式除了非生物降解外,还包括生物降解.本文综述了四环素类抗生素在不同生态环境中的降解途径以及降解产物,并对今后的研究方向进行了探计,旨在为其生态风险评价提供有价值的参考.     

常用化学絮凝剂的环境效应与生态毒性研究进展

化学混凝法是国内外应用最为广泛的一种水处理方法,因此化学絮凝剂在使用过程中的生态安全性也越来越受到人们的关注.本文对常用的铝盐絮凝剂、铁盐絮凝剂和有机高分子絮凝剂在制备和使用过程中的生态安全性进行了分析,认为铝盐絮凝剂的长期使用会造成水中过高的铝离子残留,其在环境中的迁移转化会造成植物、动物、微生物和人的危害;铁盐絮凝剂在制备过程中可能会引入有害离子,并产生NO2有害气体,铁离子可以促进自由基的产生,导致细胞和组织的损害;聚丙烯酰胺在自然条件下可缓慢降解为剧毒的丙烯酰胺单体.基于国内外化学絮凝剂在生态安全性方面的研究现状,提出了今后絮凝剂应用和研究的方向.     

海洋碳迁移转化与主要化学驱动因子的相互关系

分析了化学驱动因子对海洋碳迁移转化过程的影响.海洋碳迁移转化与各种化学驱动因子参与的生物地球化学过程密切相关.营养盐水平、pH、溶解氧浓度（DO）、氧化还原电位（Eh）、SO₄^2-及硫电位（Es）等主要化学驱动因子的消长导致了海洋化学环境的变化,进而对海洋碳的迁移转化产生影响.在营养盐的供给和生物吸收情况良好的海域,CO₂由于光合作用,并通过沉降有机物的氧化,不断被转移到海水深层,使得海水中的CO₂分压（P_CO2）降低,CO₂的海-气交换量和有机碳输出通量增大,从使该海域表现为CO₂的汇.由于CO₂的溶解与吸收以及有机物的降解造成了海洋环境的日益酸化,引起了海水中碳酸盐溶解度增大;沉积物中酸碱环境的变化也与有机物的矿化以及碳酸盐的溶解、沉淀过程密切相关.此外,DO、Eh、SO₄^2-及Es的变化与水体中有机碳的矿化分解过程和碳在沉积层中沉积埋葬过程相耦合.在水体中,高DO、高Eh利于有机碳向无机碳转化;而在DO和Eh较低的沉积环境中,高SO₄^2-不利于有机碳的埋葬与保存.     

重金属与农药污染的农业土壤脱毒过程研究进展

农业土壤环境自身脱毒过程是极其复杂的生态化学过程,对于土壤健康质量的维持和改善具有重要意义。然而,一直以来,人们对污染物的致毒过程研究得较多,对农业土壤自身脱毒能力及机制未给予足够重视。本文就农业土壤环境中,重金属与农药污染物的吸附脱毒、非生物降解(水解、光解)脱毒、微生物降解脱毒、土壤酶学脱毒、根际环境中的降解和转化脱毒以及植物富集固定进行了综述,并分析了各脱毒过程中所涉及到的反应机理。