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环境化学
环境化学

江桂斌

月刊

0254-6108

hjhx@rcees.ac.cn

010-62923569

100085

北京海淀区双清路18号（北京2871信箱）

环境化学/Journal Environmental ChemistryCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>> 《环境化学》（双月刊）是中国科学院生态环境研究中心主办的学术性刊物，中文核心期刊。自1982年创刊以来，为推动我国环境化学学科的发展，促进国际学术交流，发挥了重要作用。 迄今为止，《环境化学》是我国环境化学学科的惟一科技期刊。 《环境化学》主要刊登报道我国环境化学领域具有创新性的研究和技术成果以及国外环境化学研究趋势。范围涉及大气、水体、土壤、生态、工程技术和环境与健康等各个层面，包括大气、水和土壤的环境化学、环境分析化学、污染生态化学、环境与健康、污染控制和绿色化学等方面。
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    硝酸钾和有机肥添加对土壤中十六烷的降解效果及微生物类群活性变化研究

    王琪吴蔓莉高敬华张俞...
    1282-1291页
    查看更多>>摘要：向污染土壤中加入外源氮进行生物刺激修复是目前广为采用的土壤有机污染修复技术。然而，目前对于修复过程中土壤微生物类群对组分烃的代谢特征尚不清楚。本文以13C标记的十六烷污染土壤为研究对象，利用稳定同位素标记-磷脂脂肪酸技术(stable isotope labeling-phospholipid fatty acid technology，13C-SIP-PLFA)研究了加入硝酸钾和有机肥对石油污染土壤进行修复时，不同微生物类群对十六烷的利用特征。结果表明，与自然降解(CC)相比，加入KNO3(CN)和施入有机肥(CY)的处理均可提高土壤中十六烷的去除效率。修复30d时，土壤中十六烷的去除率由6。14％(CC)提高至13。6％(CN)和15。0％(CY)。加入硝酸钾修复使得土壤微生物总量略有降低(总PLFAs由82。8 nmol·g-1(CC)降低至79。7 nmol·g-1(CN))，但被微生物同化为细胞组分的十六烷含量(13C-PLFA)由81。12 ng·g-1(CC)增加至92。84 ng·g-1(CN)，硝酸钾生物刺激修复提高了革兰氏阳性菌和真菌对十六烷的同化代谢作用。加入有机肥修复的土壤中，微生物总量(总PLFAs为99。3 nmol·g-1)和微生物同化代谢十六烷的含量均明显增加(13C-PLFA为142。67 ng·g-1)，土壤中革兰氏阳性菌和放线菌对十六烷的同化代谢作用明显增强。在不同修复处理的土壤中，可利用十六烷的主要微生物有G+菌i15∶0和a15∶0、G-菌16∶1ω5c和16∶1ω7c、真菌18∶1ω9c、放线菌16∶0(10Me)和Unspecific菌16∶00。结果表明，革兰氏阳性菌是不同修复处理中最主要的十六烷降解菌，两种修复剂对土壤不同微生物类群的代谢激活作用存在差异。

    烷烃污染土壤生物刺激微生物类群PLFA-SIP烃利用特征

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    成都市某工业园区及周围表层土壤中全氟化合物的分布特征与风险评估

    温祥洁王若男钟亚萍陈朝辉...
    1292-1303页
    查看更多>>摘要：综合型工业园具有工用和民用生产的双重功能，多领域的生产活动导致产生的污染物混杂且难以全面处理，可能造成更为广泛和严重的影响。本研究以成都市新津工业园及周围表层土壤环境为对象，分析其13种全氟化合物(PFASs)的浓度水平和空间分布特征。结果表明，该区域共有12种PFASs被检出，E12PFASs含量平均值为104。84 ng·g-1(dw)。在检出的12种PFASs中，含量较高的为PFHpA(平均值为72。99 ng·g-1，占比70％，下同)与PFOA(29。25 ng·g-1，28％)是该地区主要PFASs污染物。普通克里金插值法(OK)结果显示，PFASs向园区北面方向有递增趋势，浓度偏高，呈现大范围高污染的带状分布特征。通过差异性和主成分分析，该地区土壤中PFASs污染来源主要为园区内的PFHpA相关工业生产活动通过烟囱进行的扩散排放和大气沉降，其次为日常生活中PFASs的产生和排放。基于CSOIL模型的风险评估分析表明，该地区PFOA和PFOS风险值较小，但PFHpA人体暴露量较高，需对其持续关注。

    全氟化合物土壤工业园区分布特征风险评估

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    昆明城市土壤有机碳氮含量及其稳定同位素耦合关系研究

    马锐麒温雯雯冯长涛吕娜...
    1304-1314页
    查看更多>>摘要：随着城镇化的快速推进，城市土壤已成为陆地生态系统重要组成部分，不同土地利用类型土壤有机碳氮含量、稳定同位素组成分布特征及其耦合关系是了解城市土壤碳氮循环过程的重要途径。选取昆明市区受人类活动影响程度不同的公园绿地、居住绿地、道路绿地、耕地4类土壤作为研究对象，开展0-20 cm 土壤有机质碳氮元素及其同位素组成的空间分异特征与影响因素研究。结果表明，昆明城市土壤有机质含量低，有机碳(SOC)和总氮(TN)含量中值分别为6。14 g·kg-1和0。55g·kg-1，较全国城市土壤平均水平低27。22％(C)和28。57％(N)。土壤有机碳同位素(δ13C)平均值为-25。22‰±1。56‰，氮同位素(δ15N)则分布范围较广，为1。22‰-10。12‰，平均值为6。55‰±1。58‰，显著高于其他自然土壤δ15N值。4类土地利用类型中，耕地土壤SOC、TN含量显著偏高，δ13C和δ15N值显著偏正。垂向分布上，公园绿地、居住绿地、道路绿地SOC、TN含量随土层深度的增加而降低，δ13C和δ15N值则呈现富集趋势，表明重同位素13C、15N在土壤腐殖质中富集。耕地土壤因人为耕作，理化性质分层特征不明显。昆明市较低的土壤有机质含量与城市化进程导致的土地利用类型改变、绿化年限影响的成土时间较短以及昆明市气候、土质、植被类型等多因素有关。昆明城市土壤δ13C值主要受昆明C3、C4植被覆盖度等自然环境因素影响，而δ15N值由于受城市中水灌溉影响，显著偏正于自然土壤，指示人类活动已显著改变城市土壤氮循环过程，使土壤中更富集重同位素15N。不同土地利用类型土壤垂向分布特征揭示有机质的分解、转化过程会对碳、氮同位素产生分馏作用，且氮同位素分馏高于碳同位素的分馏。

    城市土壤有机碳全氮碳氮稳定同位素土地利用类型昆明

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    朔州东部农田土壤-农作物重金属富集及健康风险评价

    张娟王明君郭掌珍
    1315-1329页
    查看更多>>摘要：为研究重金属在农田土壤-作物之间的累积性及人群健康风险，采用富集因子(EF)、地累积指数(Igeo)和潜在生态危害指数(RI)等指标对山西省朔州市东部三县市(山阴县、应县、怀仁市)131个样点农田土壤-作物系统(玉米、高粱和大豆)中重金属的含量、来源及富集程度进行调查，并采用EPA推荐的风险评估模型对人群健康风险进行了评估。结果表明:1)研究区土壤中8种重金属(Cd、Cr、As、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni)含量均未超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)中农用地土壤污染风险筛选值;而Cr、Hg、Pb的平均含量分别是研究区背景值的1。20倍、6。26倍和1。33倍。2)研究区土壤中Hg元素为显著富集，其余重金属无富集。地累积指数分级结果表明，土壤中Hg呈中度污染，其余为无污染。潜在生态危害指数结果表明研究区为中度污染水平。3)主成分分析结果表明，研究区Ni、Cr、Zn、Cu主要来源于"自然来源"，Hg主要来源于"直接工业源"，As、Pb主要来源于"大气沉降-工业源"，而Cd主要来自"农业来源"。4)8种重金属对儿童的非致癌风险高于成人。研究区Pb对儿童和成人均无致癌风险，Cd和As对儿童和成人的致癌风险均处于可接受范围内，而Cr、Ni是主要致癌风险因子。

    农田土壤农作物重金属富集因子健康风险评价

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    锰矿区典型汞排放源——锰矸石中汞溶出排放特征

    刘珈丞张永江李希希张成...
    1330-1338页
    查看更多>>摘要：为掌握锰矿开采产生的锰矸石向环境中排放汞状况，以某大型锰矿开采企业的锰矸石为研究对象，开展锰矸石中汞的静态浸泡和动态淋溶特征研究。静态浸泡实验分别考察不同粒径(6-20目、20-100 目、大于 100 目)、pH 值(4。0、4。8、5。6)，浸泡时间(10-180 min)、固液比(1∶16、1∶8、1∶5。3、1∶4、1∶3。3、1∶2。7)、温度(25、35、45 ℃)对锰矸石中汞溶出特征影响。动态淋溶实验采取在淋溶柱内分别装入6-20目、20-100目，以及大于6目混合锰矸石样品各300g，温度为25℃，以1。0mL·min-1淋溶速度，每间隔24h连续加模拟酸雨(pH为4。0)进行淋溶实验，共计反复淋滤38d。实验结果表明:在静态浸泡实验中，锰矸石中汞的浸出量随浸泡时间增加而增加，固液比越小，浸出量越大;温度升高，浸出量增大。酸性条件有利于增加锰矸石中汞的迁移性，粒径较小的锰矸石拥有更大的比表面积，与浸泡溶液的接触面积越大，锰矸石中汞更易于溶解析出。固液比为1∶2。7时，不同粒径锰矸石中汞浸出量均为最大，表明较大的降雨量和积水量可能增加锰矸石中汞的溶出释放风险。在动态淋溶实验中，不同粒径锰矸石中淋溶汞浓度变化显著，且均在13-38 d时间范围内，呈逐渐变小的相似释放规律;淋溶后的溶液均呈现酸度增大。通过估算，每年每吨锰矸石尾矿大约溶出汞量为375。9mg，锰矿原矿开采人为活动过程均会向环境中排放大量的汞。

    锰矸石汞静态淋溶动态淋溶

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    基于蒙特卡罗模拟的拉萨城区土壤重金属健康风险评价

    杨博熊健李伟谢鹏程...
    1339-1352页
    查看更多>>摘要：由于城市化的快速发展，城区土壤中重金属(HMs)的污染问题，目前已成为环境和人类健康风险的主要问题之一。为科学地评价城区土壤重金属的健康风险，降低评价结果的不确定性，研究以拉萨城区土壤为研究对象，将蒙特卡罗模拟引入USEPA模型，构建了土壤重金属不确定性健康风险评价模型。研究表明，拉萨城区表层土壤中Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、Cd、As、Hg的含量均值分别为20。25、66。07、35。90、17。35、22。70、0。10、25。64、0。07 mg·kg1。除 As 和 Zn 外，均未超过拉萨市土壤背景值，污染负荷指数(PLIzone)为0。83，整体为无污染水平。健康风险评价结果表明，拉萨城区表层土壤中，HMs对儿童和成人的总致癌风险(TCR)分别为1。30×10-5-7。60×10-5和1。03×10-5-8。15×10-5，处于可接受水平;总非致癌风险(HI)分别为1。82×10-1-1。27和3。91×10-2-3。57×10-1，成人均处于可接受水平，但儿童可能存在3。61％的概率高于风险阈值;其中As是最主要的风险元素，皮肤接触和经口摄入分别是成人和儿童的主要暴露途径，皮肤黏附系数和体重分别是成人和儿童的主要影响参数。该模型可有效的降低健康风险评价中的不确定性，更加精确地反映区域健康风险状况，并能获取优先控制因子和暴露途径等信息。

    蒙特卡罗模拟拉萨城区土壤重金属健康风险评价

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    典型电镀场地重金属污染及迁移特征

    叶文娟钱诗颖吴诗怡王鸿犇...
    1353-1364页
    查看更多>>摘要：重金属污染是电镀场地普遍现象，研究其土壤地下水中重金属污染特征和迁移影响因素，对后续环境管理和修复策略的选择具有重要意义。本文以上海市某废弃电镀厂作为研究对象，选择污染较为严重的5个区域及1个对照点，采集70个土壤样品和6个地下水样品，测定分析不同深度土壤和地下水中重金属(Hg、Pb、Cd、Cr和As)空间分布特征，结合土壤质地探讨了重金属的迁移影响因素。结果表明，该场地土壤已受到不同程度的重金属污染，Hg、Pb、Cr和Cd的垂向分布均呈现随土壤深度增加而下降趋势，到一定深度时含量达到平稳状态，整体上包气带土壤重金属污染程度远高于饱水带，但是As无明显增减趋势。相关性分析结果表明，土壤粒径是影响重金属垂向迁移的重要因素。根据迁移系数的计算结果，饱水带土壤中Cr的迁移能力相较于包气带更强，说明饱水带中Cr的污染不容忽视。土壤高含量的Cr已造成地下水Cr的严重污染。土壤重金属含量、颗粒组成和水位埋深是影响地下水重金属含量的重要因素。

    电镀场地重金属污染土壤迁移

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    石蜡与氨基酸废母液粉配施对烟草重金属Cd吸附的阻控效应

    李云捷李佳陈振国李建平...
    1365-1373页
    查看更多>>摘要：烟草是强富集镉(Cd)的重要经济作物。为降低烟草对Cd的吸收，以矿区污染土壤(Cd含量为0。678 mg·kg-1)为种植基质，烟草专用肥(硝态氮)为对照，氨基酸母液粉为新型氮肥(氨基氮)，并分别配施作为土壤微生物碳源的食品级石蜡，以期促进土壤微生物种群与数量的持续增加(石蜡降解速度缓慢)，通过微生物的生化调控达到降低土壤有效态Cd含量，从而减少烟叶对镉的吸收。结果表明:(1)石蜡和氨基酸废母液粉配施(T4处理)显著(P＜0。05)提高土壤微生物丰富度，ACE指数达到4464。47，Chao1指数达到3888。30，氨基酸废母液粉(T3处理)土壤微生物多样性最好，Shannon指数达到6。4066;(2)施加氨基酸废母液粉(T3、T4处理)可显著(P＜0。05)提高土壤pH值，3个时期(烟叶旺长期、打顶期、成熟期)最大提高量分别为0。23、0。49和0。35;(3)石蜡和氨基酸废母液粉显著(P＜0。05)降低土壤有效态Cd含量，3个时期较烟草专用肥组(T1处理)分别降低了 14。8％—20。7％、18。6％—34。5％、20。5％—36。7％;(4)石蜡和氨基酸废母液粉显著(P＜0。05)降低烟叶Cd含量，3个时期较烟草专用肥(T1处理)分别降低了 0。6％—10。2％、8。2％—26。2％、13。8％—38。9％。因此，石蜡和氨基酸废母液粉配施能够有效提高土壤微生物丰富度和多样性，降低土壤有效态Cd含量，减少烟草对Cd的吸收。

    石蜡氨基酸废母液粉土壤微生物烟草镉

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    基于血清促进的鸡肝微粒体离体代谢氯化石蜡方法及其清除规律

    丁晨红崔泽锋黄育坊王姣姣...
    1374-1379页
    查看更多>>摘要：研究氯化石蜡(CPs)在动物体内代谢清除规律是探讨其生物富集机制的重要依据。肝微粒体离体代谢目标化合物是模拟其在动物体内代谢的重要手段。通过优化鸡肝微粒体离体代谢CPs实验方法，采用血清作为添加剂，建立一种高效的鸡肝微粒体离体代谢CPs方法。该方法使得溶解底物的有机溶剂体积高达反应总体积的3％，血清加入量为底物溶液体积的1-10倍;反应终止后，无需提取步骤，方法简洁，实现样品的快速处理。方法成功应用于鸡肝微粒体离体代谢CPs清除规律的研究。研究显示，在无血清条件下，鸡肝微粒体孵育底物(0。2μg·mL-1)90min时，短链氯化石蜡(SCCPs)分子式同系物的代谢清除率均低于20％;然而，加入少量胎牛血清作为底物的载体后，相同孵育时间内，SCCPs分子式同系物的代谢清除率得到显著提高，C11C16-8的代谢清除率甚至超过80％;鸡肝微粒体对CPs的代谢清除率，随着底物浓度、CPs碳链长度以及氯原子数的增加而降低。本研究为动物肝微粒体离体代谢CPs研究提供一种高效的方法，同时也为其他疏水性毒害有机物的肝微粒体离体代谢研究提供一种新的方法参考。

    血清氯化石蜡肝微粒体代谢清除率

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    等离子体/过硫酸盐/ZnO体系高效降解水中的氧氟沙星

    阳君王瑞枝江文轩项良锐...
    1380-1391页
    查看更多>>摘要：水中抗生素治理对生态安全及人类健康具有重要意义，低温等离子体被证实能够有效降解水中抗生素，然而其能量利用率低的问题一直限制其进一步应用。已有研究表明，等离子体激活过硫酸盐(persulfate，PS)能够提高其能量利用效率及抗生素降解效率，然而其光子及化学效应仍旧未被充分利用，能量利用率低的问题并未真正解决。基于此，本文提出采用ZnO促进等离子体激活PS降解水中氧氟沙星(ofloxacin，OFX)，从而大幅度提高等离子体能量利用率及有机物的降解率。采用水热法制备了 ZnO纳米颗粒，并采用扫描电镜和透射电镜对其结构进行了表征。在等离子体中加入PS后，OFX的降解率随之提高。进一步向等离子体/PS体系中加入ZnO，OFX的降解率进一步的提升。等离子体、等离子体/PS和等离子体/PS/ZnO体系对OFX的降解率分别达到53。6％、82。8％和98。9％。提高输入电压有利于OFX的降解，较低的初始浓度呈现出较高的OFX降解率。相对于酸性和中性条件，碱性条件下更有利于OFX的降解。电子自旋共振(Electron Spin Resonance，ESR)结果表明，等离子体/PS/ZnO体系能够产生·OH、·SC4-和1O2，且较高的输入电压能够提高·OH、·SO4-和1O2的生成量。捕获剂实验证明，·OH、·SO4-、·O2-和1O2均对OFX的降解起到一定作用。等离子体放电的过程中，溶液pH逐渐降低而电导率逐渐升高。相对于去单独等离子体，等离子体/PS/ZnO体系中pH降低及电导率升高的更为明显。等离子体/PS/ZnO能够实现对OFX的矿化，矿化度可达49。6％。同时可生化性提高，COD去除率可达69。5％。通过LC-MS及DFT分析，确定了 OFX的降解路径。活性物质主导的OFX的降解路径主要涉及自由基攻击吡啶环和哌嗪环。采用ECOSAR对中间产物毒性分析可知，OFX降解后其毒性降低。ZnO具有较好的重复使用性能。

    低温等离子体ZnO过硫酸盐氧氟沙星

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