基于暴露指纹谱构建行业污染识别和风险评估模型

<正>污染物暴露标志物是体内组织、液体或排泄物中可被测量的污染物、污染物的代谢转化产物以及污染物与内源性物质形成的加合物.污染物暴露标志物是连接环境污染暴露和人群健康风险的桥梁. 1991年,美国环境保护署通过《ORD健康生物标志物项目》率先制定了暴露标志物开发、验证和应用的框架,初步构建了可用于人体污染物暴露监测的生物标志物网络.标     

水生环境中微塑料自身及负载有机污染物的生物富集效应

微塑料广泛存在于水体环境中,由于其具有较高的疏水性而能够负载有机污染物,同时影响它们在生物体内的累积与毒性.目前在微塑料对污染物生物富集过程的作用方面尚有分歧,其根源在于大部分的室内暴露研究往往缺乏对复杂环境介质的考量,而野外场景的模型分析又少了验证环节.生物富集和生物放大效应通常是对于传统污染物而言的,对于微塑料来说暂无明确的界定,本文就此展开详细讨论.本文归纳了野外或室内暴露的不同环境条件下,微塑料在水生生物体内的生物富集特点;分析了影响微塑料生物有效性的关键因素;探索了微塑料对共存有机污染物生物有效性的影响和规律;评估了关键水环境化学因素对微塑料和共存有机污染物在生物体内累积的影响.本文将有助于我们深入认识微塑料在水生生态系统中的累积情况,及其对共存有机污染物在生物体内运移的贡献和可能存在的生态风险,也将为微塑料风险评估及政策导向提供重要依据.     

大气颗粒物生物化学组分的促炎症效应研究进展

大气污染物暴露与呼吸系统疾病、心脑血管疾病、神经退化性疾病之间的关系,已被大量流行病学和基于动物、细胞的毒理学所确认.促炎症效应是污染物尤其是颗粒物影响健康的重要机制之一.然而,颗粒物通过何种过程引起炎症效应,哪些组分是促炎症效应的关键因子,依然不清楚.多环芳烃、重金属等化学组分对颗粒物促炎症效应的贡献已有大量报道.细菌、真菌、病毒、花粉等微生物及其碎片构成的生物气溶胶,基于其配体特征,在激活免疫系统引起炎症反应方面有独有的"优势".但由于对生物气溶胶进行在线监测分析有较大困难,导致缺乏对其种类、浓度等特征的全面了解,从而限制了对颗粒物中生物组分促炎症效应的认识.本文简单总结了大气颗粒物的促炎症效应,从炎症效应机制、不同组分的炎症效应及生物化学组分协同作用3个方面进行了归纳,并提出了开展大气污染健康效应研究的几点新的研究思路和方向建议.     

流域水环境复合污染生态风险评估的研究进展

我国水污染问题严峻,呈现典型复合污染特征,为建立有效的风险管理机制提出了挑战.在复合污染条件下,识别流域的高风险区域进行重点防控,精准甄别关键致毒物并综合评估其生态风险,是当前流域水环境管理研究的难点和热点.传统生态风险评估主要针对单一污染物开展,难以有效地用于复合污染流域的风险管理.本文在简述复合污染评估方法和研究进展的基础上,提出流域水环境复合污染生态风险评估的基本框架,其主体内容包括高风险区域识别、关键危害物甄别、关键危害物的综合生态风险评估.第一步,以实验室离线和野外原位暴露-效应分析为基础,通过证据权重分析识别高风险区域,进行重点防控;第二步,在重点防控区域,结合毒性鉴别评估和效应导向分析技术,从复合污染物中甄别关键危害物;第三步,利用多级生态风险评估方法,综合评估重点防控区域关键危害物的生态风险.最后,对流域复合污染生态风险评估的未来发展和挑战进行了展望.     

分光光度法测定水中COD对比研究

COD反映水样中耗氧有机污染物的含量水平,也是水体耗氧有机污染物监测工作中的重要监测项目.文章通过对哈希回流法的改进,利用分光光度法并采用自主配置COD消解液代替进口消解液测定水中COD进行了分析.     

有机污染物在鱼体内临界浓度研究进展

临界浓度反映的是有机污染物对生物体的体内毒性效应,是评价有机污染物对水生生物毒性的一个重要指标,对水生环境风险评价具有重要的意义.本文根据目前国内外在该领域的研究现状和本课题组的研究成果,系统地总结了有机污染物在鱼体内临界浓度的计算方法,不同毒性作用模式下的临界浓度、生物富集因子与临界浓度的关系以及影响临界浓度的因素.目前研究结果表明,麻醉型化合物在鱼体内临界浓度在较窄一个范围内变化,趋近于常数,非极性麻醉型化合物的临界浓度要高于极性麻醉型,反应型化合物的临界浓度低于麻醉型化合物;有机污染物在鱼体内的临界浓度与生物富集过程密切相关;生物富集因子与疏水性的关系,生物有机体的大小、脂含量,化合物的暴露时间,代谢转化及毒性数据测定的准确性都会对临界浓度的测定或计算产生影响.     

中国典型污染区域居民二噁英类膳食暴露研究进展

二噁英(PCDD/Fs)和类二噁英多氯联苯(dl-PCBs)统称为二噁英类,因其对人体健康和环境的危害而受到人们的广泛关注.二噁英类作为副产物在废弃物焚烧、金属冶炼、非受控燃烧等热过程以及制浆造纸等化工生产中生成,也存在于含多氯联苯(PCBs)的电力设备中.释放到环境中的二噁英类能够进入食物链,并在食物链中蓄积放大,进而对人体健康造成危害.对现有文献进行调研发现,我国电子垃圾拆解地和化工厂作为二噁英类污染源其周边膳食中PCDD/Fs和dl-PCBs含量显著高于对照区域.基于此,本文综述了我国电子垃圾拆解地和化工厂周边膳食中PCDD/Fs和dl-PCBs的污染水平,评估了当地居民二噁英类膳食暴露的风险.     

弹性板波超材料研究进展

超材料指具有超越天然材料性能的人工材料,因其独特的物理性质及广泛的应用领域而受到人们的关注.固体中的弹性波被广泛应用于无损检测、无线通讯、无源传感等领域,具有重要的应用价值.不同于流体声波,固体中的弹性波由于存在纵波与横波的耦合及模式转换,更难以进行精确操纵,这就给超材料的应用提供了很好的舞台.本文以弹性波中极具代表性的板波作为焦点,较为系统地回顾了板波超材料的发展历史、主要研究进展及其在未来信息功能器件发展方向的潜力.     

大气中高风险新污染物的筛查进展及展望

空气污染是全球关注的重大环境问题.虽然近年来空气污染水平呈下降趋势,但相同质量PM_2.5可能具有不同的毒性强度.亟需突破当前仅基于PM_2.5浓度的大气污染控制政策,充分考虑气溶胶的关键危害组分.由于大气组成成分和来源极其复杂,识别大气中未知污染物,尤其是高风险有机污染物面临巨大挑战.本文系统性回顾了通过环境分析和毒性评估,或结合生物分析和化学分析手段,从室外空气、室内空气和个体暴露空气样本中筛查高风险新污染物的策略和最新研究成果.面对空气污染所带来的持续挑战,提出需进一步优化筛查方法,呼吁从暴露组角度开展全链条多方位研究,以深化对大气中高风险新污染物的认知,为建立面向人民生命健康的精准环境治理策略,推动新污染物治理和健康中国建设提供数据支撑.     

超声兰姆波二次谐波发生效应的理论、实验及应用研究进展

材料退化或微损伤的早期无损检测和评价可以保障关键结构的安全服役.因此,开展缺陷演化的早期评价,甚至缺陷产生前的早期检测是非常重要的.通常,线性超声检测方法对材料微观缺陷不敏感.非线性超声技术被广泛认为可以表征材料微观结构变化.二次谐波发生效应作为超声传播过程中的一种典型非线性声学效应,可以用来评价材料的性能退化程度和检...     

编者按

作为21世纪最具发展潜力的新技术之一, 纳米技术将在环境污染防治领域发挥十分重要的作用. 由于纳米材料具有比表面积大、反应活性高和流动性强等特点, 被成功用于环境污染物的分析测定、去除和降解等, 为解决环境污染监测和治理等技术难题提供了新的有效途径. 然而, 纳米材料将随着其广泛应用而释放到环境中, 由此产生一系列的环境健康问题. 2003年4月以来, Nature和Science等杂志发表了多篇文章, 提出纳米材料与纳米技术的生物和环境安全性问题. 美国环境保护局(EPA)于2007年就纳米技术的环境问题发表了《纳米技术白皮书》, 指出不仅要研究纳米技术的环境应用, 还要关注纳米材料自身对环境和人体健康所带来的直接负面效应, 以及纳米材料对环境中共存的污染物的暴露、迁移和转化等环境过程和毒性效应的影响, 科学评价纳米材料的环境风险.     

石墨烯联合磷酸三苯酯(TPP)胁迫紫贻贝(Mytilus galloprovincialis)的生理生化响应

石墨烯纳米材料具有优良的吸附性能,进入环境后容易与其他污染物发生相互作用,进而影响其环境行为和毒理学效应.磷酸三苯酯(triphenyl phosphate, TPP)在环渤海中具有广泛的分布,且分子中含有多个苯环,易与石墨烯发生相互作用.为了研究石墨烯和TPP对海洋贝类生理响应的影响,采用指示生物紫贻贝(Mytilus galloprovincialis)进行了单一及联合暴露实验.通过对滤水率、耗氧率和排氨率的检测,分析了暴露物对紫贻贝生理代谢的影响;制作石蜡切片观察鳃和肝胰腺组织的结构变化;采用酶活试剂盒对肝胰腺组织中的抗氧化酶活性进行检测.结果表明,石墨烯和TPP单独暴露,均可对紫贻贝产生氧化胁迫和组织损伤.石墨烯和TPP联合暴露对紫贻贝的氧化胁迫和组织损伤程度,低于石墨烯单独暴露组.石墨烯对紫贻贝的耗氧率和排氨率均有显著影响(P0.05).与对照组相比,石墨烯显著抑制紫贻贝的呼吸,增加紫贻贝的排氨率. TPP暴露后显著增加紫贻贝的排氨率.联合暴露后可降低由石墨烯引起的呼吸抑制,且升高氧氮比(O:N),说明联合暴露对机体造成的压力低于石墨烯单独暴露.综合生物标志物指数(IBR)结果显示,联合暴露对紫贻贝产生的胁迫压力低于石墨烯和TPP分别单独暴露.本研究结果可为预测海洋环境污染对贝类以及海洋生态系统产生的影响提供参考.     

封面说明

<正>随着人工化学品的大量生产及广泛使用,相当一部分化学品在多种环境介质中残留,其暴露对人体健康和生态环境造成潜在危害,因此亟需快速有效评估其风险并诠释毒性作用机理.采用分子动力学模拟可快速研究环境污染物与生物大分子受体的相互作用,分析其结合模式、结合自由能,并研究生物大分子在一定时间尺度内的构象变化,能弥补常规实验     

三苯基锡对神经细胞蛋白酶体活性与相关蛋白水平的影响

为研究环境中广泛存在的污染物三苯基锡(TPT)的神经毒性及其机制, 以人神经瘤母细胞(SHSY-5Y)作为实验细胞, 考察了三苯基锡暴露对其蛋白酶体活性、Iκb蛋白、Bax及α-共核蛋白水平的影响. 研究表明, TPT可抑制细胞蛋白酶体活性, 导致泛素化蛋白积累, 影响NFκB途径, 激活细胞死亡过程, 并诱导α-共核蛋白的异常聚集. TPT暴露可以导致神经毒性.     

二氧化硫的循环与再利用

自然界的重要化石能源如煤、石油中普遍含有硫化物.因此,人类在利用这些能源的过程中,不可避免地会产生大量二氧化硫(SO_2)气体.据统计,全世界每年二氧化硫的排放量达到1.5亿吨.SO_2作为空气四大核心污染物之一(二氧化氮、臭氧、固体颗粒物为另外3种),它在空气中的含量直接影响生态环境和人类健康.与此同时,SO_2被广泛用作食品添加剂、漂白剂等化工原料,然而这个使用量只占排放量的1.6%.而在高附加值的药物结构和有机光电材料当中,含砜结构骨架广泛存在.如何将有害的SO_2气体高效转化成为高附加值化学产品成了一个亟待解决的科学问题.本文从SO_2背景出发,通过对其危害性和应用性介绍,阐述SO_2研究的重要意义.     

北京市运动场灰尘中有机磷酸酯的季节差异和人体暴露研究

有机磷酸酯（organophosphate esters, OPEs）是塑胶材料中广泛添加的一类人工化学品,主要用作阻燃剂和增塑剂. OPEs可在材料使用过程中不断向环境释放,最终暴露于人体并产生潜在健康风险.然而,目前针对塑胶运动场中OPEs的人群暴露和健康风险评估研究仍未见报道.本研究在北京市10个室内和19个室外塑胶运动场中采集了97个灰尘样本,分析了其中14种OPEs的残留浓度;利用风险评估法估算了OPEs暴露的健康风险.结果表明,运动场灰尘中Σ₁₄OPEs浓度呈现室内高于室外、夏季高于冬季的污染特征.室内、室外运动场中,Σ₁₄OPEs浓度范围分别为12900～47200和283～38800 ng/g.磷酸三辛酯（TEHP）是室内运动场中最主要的单体,磷酸三（2-氯乙基）酯（TCEP）和磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）是室外运动场中是最主要的单体.青年人群以皮肤吸收为OPEs的主要摄入途径,在高暴露情景下,其室内每日估算摄入量（estimated daily intakes, EDI）约为室外的3.0倍;儿童则以消化道吸收为主...     

生命早期环境污染暴露增加儿童过敏与感染风险

近年来随着我国城市化与经济快速发展,城市环境空气污染比较严重,城市儿童哮喘与过敏症患病率迅速增加,儿童肺炎等呼吸系统感染发病率较高.虽然环境污染暴露对儿童健康的影响受到广泛关注与大量研究,但是对于"主要环境污染物、关键暴露窗口、是否导致疾病"等关键科学问题尚不清楚.本文总结了生命早期包括出生前(孕前一年、整个孕期、孕期三个围产期)和出生后(第一年、过去一年、整个出生后阶段)室内与室外不同环境污染物暴露对儿童过敏性与感染性疾病的影响,并总结了关键暴露窗口对不同疾病的重要性,分析了不同污染物与时间窗口暴露增加儿童过敏与感染的发病风险.本文通过对已有文献的综合分析,进一步证明了"儿童疾病胎儿起源"假设,揭示了孕期与出生后早期阶段室内、外环境污染物长期暴露对儿童过敏与感染性疾病的发生与发展具有显著性影响,为有效预防与降低我国儿童过敏性疾病与呼吸道感染提供了科学依据与干预策略.最后总结了生命早期室内与室外环境污染物暴露对儿童过敏与感染疾病的不同影响,展望有效预防与降低儿童相关疾病发病风险的问题与挑战.     

分子生物学技术在环境生物学中的应用

分子生物学技术在环境生物学中有广阔的应用潜力.主要表现在以下几个方面:核酸杂交技术是最直接的检测特定微生物系统的方式;由于PCR可以从少量复杂的微生物全细胞混合提取物中扩增含量极低的目的DNA或RNA序列,由此衍生出多种用于监测和定量特定微生物系统的相关技术;DNA多态性技术则被用来跟踪特定微生物种群的基因变异和多样性.应用荧光原位杂交技术(FISH),则可以研究微生物群落的建筑学;为了更有效地降解和整治环境中难以对付的复杂的污染物,有必要构建相应的基因工程微生物和基因工程植物.同时,转基因植物释放到环境中所带来的生态学风险以及应用分子生物学技术对其进行评估已引起人们的注意.     

人体中多溴联苯醚(PBDEs)和全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)研究进展

作为两大类新型持久性有机污染物(emerging chemicals), 多溴联苯醚(poly- brominated diphenyl ethers, PBDEs)和全氟辛烷磺酰基化合物(perfluorooctane sulfonate, PFOS)所造成的污染已经成为全球性的环境问题. 对其污染问题的研究是当前环境科学的热点之一. 本文对目前人体中PBDEs和PFOS研究的现状、进展以及存在的问题进行了总结, 为我国开展这两类环境污染物的研究提供参考.     

化学品甲状腺干扰效应的计算毒理学研究进展

人工合成化学品引发的内分泌干扰效应(如甲状腺干扰效应)引起了全世界的广泛关注.在当前全球市场使用的14万多种人工合成化学品中,仅部分化学品具有内分泌干扰效应信息.由于整体动物实验成本高、耗时长,难以对所有潜在内分泌干扰物(EDCs)进行逐个筛查.因此,需要发展化学品环境内分泌干扰效应的计算毒理学方法,用于筛查潜在EDCs及辅助筛选环境优先污染物.本文总结了化学品甲状腺干扰效应的计算毒理学研究进展,主要包括甲状腺干扰物与甲状腺素受体、甲状腺素运载蛋白、甲状腺素磺酸基转移酶相互作用的分子机制及相应干扰效应的定量构效关系模型研究进展.对基于计算毒理学方法开展甲状腺干扰效应方面的研究进行了展望.