科学出版社分享 http://blog.sciencenet.cn/u/sciencepress 中国最大的综合性科技出版机构之一,科学家的出版社!

博文

江桂斌:高速发展的环境化学科学前沿

已有 1389 次阅读 2019-8-13 10:26 |系统分类:科研笔记

环境化学是环境科学的核心组成部分,环境化学主要基于化学理论和方法,结合地学、生物、医学等交叉学科技术,以污染物为研究对象,以解决相关环境问题为目标,是一门研究污染物的生成与释放、环境赋存与归宿、转化与代谢、毒性效应与健康影响以及污染物削减控制原理与技术的学科。


经过40多年的发展,我国环境化学在学科建设、人才培养、队伍规模、实现国家目标和提升国际影响力等方面均取得了长足进步。环境化学已成为化学的一个重要分支。


来源:Pexels  作者:Arthur Ogleznev


自2002年 10月 24~27 日第一届全国环境化学大会在浙江大学召开以来,全国环境化学大会已经连续召开了 9 届,参会人数从当初的 200 人发展到 6000 多人规模,受到国内外学术界的高度重视。鉴于全国环境化学大会的规模与影响,根据专家建议并结合国内外学术会议的成功经验,中国化学会环境化学专业委员会决定自 2017 年起,编辑出版《环境化学前沿》,将此作为全国环境化学大会的一项成果,奉献给广大读者。每一辑的《环境化学前沿》均将总结上届会议以来我国环境化学领域所取得的部分重要成果、展望未来的发展趋势。由于环境化学涉猎范围非常广泛,研究内容极为丰富,所以每次会议出版的前沿成果或展望将不追求领域的全面覆盖和完整的系统性,而是通过一些方面的进展与前沿的总结,展示我国环境化学工作者的最新成果,以期进一步围绕国家环境保护与健康的重大需求,提高我国环境化学领域的创新能力与国际影响力。


 640 (4).webp (19).jpg


《环境化学前沿》(第一辑),2017年10月首印 900册,广大读者响应热烈,出版后随即售罄。为满足广大读者的需求,科学出版社又再次加印 1000 册,也早已售罄。这本书的出版受到广大环境领域科研人员及在校学生的欢迎,特别在全国环境化学大会后,很多实验室组织了对书中 30 个研究专题的学习与讨论,撰写读后体会。该书的加购信息也通过邮件、电话等形式反馈给出版社和作者,大家普遍认为这本书的出版对读者把握环境化学学科发展方向及其最前沿进展情况意义重大。通过这本书,读者对环境化学研究的全貌有了更充分快捷的获取方式。这些反馈,增强了作者和出版社的信心——在推动环境化学学科进步,培养学科后续人才方面,这本书的出版无疑是一次有意义并且实践证明是成功的尝试。

 

640 (4).webp (18).jpg


与 2017 年相比,组织《环境化学前沿》(第二辑)在时间上要充裕一些。第二辑的撰写同样得到我国环境化学领域著名专家学者的积极支持,所选内容均由第十届全国环境化学大会各分会负责人和科研骨干牵头,本领域专家学者分工协作而成。作者队伍中包括了 40 多位“国家杰出青年科学基金”获得者、“长江学者”和“千人计划”入选者。这些作者都是在环境化学一线从事相关研究工作、能够准确把握国家学术前沿的专家,他们的论述充分反映了目前国内外环境化学领域的工作特色和主流方向。专家们的倾心支持和高度的责任感,使得书稿能够在短时间内完成,充分展现了我国环境化学学界空前的凝聚力、向上的精神风貌和充满生机的朝气。在此,谨向所有作者的辛勤工作表示诚挚的谢意。本着学术自由、学术民主和学术平等的原则,本书允许不同风格,鼓励各抒己见,强调文责自负。


当前我国环境保护与健康领域依旧面临着十分严峻和十分复杂的局面。首先是工业发展在一定时期内呈现出高能耗、高排放、低效率的特点。据 2018 年数据,我国钢铁、水泥的总产量分别占世界总产量的51%和57%,而中国的 GDP 仅占世界的17%左右;我国煤炭消费高达37亿吨标煤,占全球的 47%,而发电量仅占全球的 25%;机动车保有量达 3.3 亿辆,年产销居世界第一;而家用小汽车的增长,也必将随着我国城乡经济的发展呈现出更快的增长速度。其次是全球化学品登记与使用的速度爆炸式增加。几年以前全球登记的化学品只有 7000 万,短短的几年时间就翻了一番,大约每天增长 4 万种,每年增加 20%。工业生产与日常生活中使用的化学品,存在于生产、储运、使用最后到环境排放整个链条中,各国对使用的化学品毒性知之甚少。未经严格的环境风险与健康风险评估而使用的化学品造成了环境管理的巨大被动。科学研究已经证明,环境污染与健康有着密不可分的关联与因果关系。根据世界银行和世界卫生组织(WHO)有关统计数据,世界上 70%的疾病和 40%的死亡人数与环境因素有关。此外,全球气候变化使得污染物蒸发、迁移、转化、降解、代谢、累积等速度加快,污染全方位传播及污染全球化的趋势加重,加速了污染物的环境地球化学循环过程。

 

随着经济的快速发展,发达国家百年发展过程中经历的不同污染阶段所产生的健康问题在我国集中显现,多种与环境污染密切相关的疾病发病率显著上升,先后在我国多地出现的肿瘤高发现象均与污染密切相关。我国独有的环境污染特点决定了其健康问题的特殊性,不能照搬国外研究模式与成果解析污染与相关疾病的因果关系。理论与方法创新是我国环境与健康研究的机遇和挑战。



国际环境保护公约的签订使得我国环境化学的研究结果直接为国际公约的谈判与实施提供了科学支撑。为了在全球范围内控制和削减持久性有机污染物,《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》获得联合国环境规划署通过,并开放各国签署,该公约已经于 2004 年付诸实施,公约认定的持久性有机物是一个开放体系,首次名单中包含了二噁英、多氯联苯、部分有机氯农药等共 12 类化合物。随着科学研究的深入和经济社会的发展,不断有新成员加入。公约的正式生效标志着持久性有机污染物污染成为当今世界各国共同面临的全球性重大环境问题。

 

action-animal-beach-417196.jpg

图片来源:Pixabay


2013年1月19日,联合国环境规划署通过了旨在全球范围内控制和减少汞排放的国际公约——《关于汞的水俣公约》文本,就具体限排范围作出详细规定,以减少汞对环境和人类健康造成损害。2013 年 10 月 10 日,《关于汞的水俣公约》在日本熊本通过,包括中国在内的 87 个国家和地区的代表共同签署公约,标志着全球减少汞污染迈出第一步。

 

2016年4月25日,十二届全国人大常委会第二十次会议通过我国加入《关于汞的水俣公约》。2017 年 5 月 18 日,欧盟及其七个成员国批准了《关于汞的水俣公约》。2017 年 8 月 16 日,《关于汞的水俣公约》正式生效。这是近十年来环境与健康领域新增的一项全球性公约。履行此项公约,我国面临着汞污染减排的巨大挑战,急需科学技术的支撑。

 

上述环境问题的研究赋予了环境化学发展的空前机遇。我国的环境化学学科日益成熟繁荣,研究的水平、深度和广度有了空前的提高,一些研究开始在国际学术界产生重要影响。当然,科学的发展永无止境,且与国际环境化学学科发展的先进水平和国内相关学科的快速发展相比,环境化学在学科积累、人才队伍和研究基础等方面差距仍然较大,尤其是在研究的原创性、系统综合性、应用性和产业化等方面差距更加明显。

 pixabay bloom-blossom-flora-60006.jpg

图片来源:Pixabay


21世纪初,中国化学会环境化学专业委员会的成立是我国环境化学快速发展的必然产物。专业委员会及环境化学学科赶上了国际环境科学迅速发展,国家改革开放、经济快速增长以及与此同时环境保护成为国家重大战略需求的机遇,直接见证和参与了我国环境化学学科发展的历程,为我国环境化学学科的发展提供了交流和研讨的平台,对推动我国环境化学研究的进步发挥了重要作用。

 


前九届全国环境化学大会的召开,对我国环境化学的跨越式发展起到了重要助推作用。“好雨知时节,当春乃发生”,第十届全国环境化学大会是在我国全面建成小康社会关键之年召开的又一次里程碑式的大会。本次大会由南开大学承办,孙红文教授担任组织委员会主席。大会将于 2019年8月15~19 日在南开大学隆重召开。大会的主题是“聚力污染治理攻坚战,引领环境科学发展新时代”,大会将充分体现“创新、参与、合作、前瞻”的会议宗旨,推动环境化学学科更加重视国家需求,更加聚焦国际前沿,更加重视民生目标。大会将设立 63 个分会场,100多位国际著名专家学者包括海外华裔学者将参会。截止到7月8日,大会在线注册7209人,其中教师与研究人员 3319 人,研究生代表3890人,收到会议正式摘要 4449 篇,会议规模、参会人数、会议水平、国际化程度等再创历史新高!

 

arid-bright-clouds-46160.jpg

图片来源:Pixabay


“众人拾柴火焰高”,本书聚集了专家学者对若干环境化学前沿问题的认识与展望,是集体努力的成果。我们应该客观清楚地看到,尽管我国环境化学学科取得了巨大的成就,但离国家生态文明建设的需求,离真正解决我国突出的环境污染问题,提高全民族的健康水平等远大目标尚有很大差距。环境化学学科的影响力还需要进一步提高。由于当前学术界在日常科研管理、人才基金评审等环节上存在的一些倾向,不利于青年人才的成长、国际视野的养成和团队精神的培养,我们也希望通过本书,为广大青年学者在选题方面提供参考,避免急功近利的思想,着眼国家目标需求的前沿环境问题,立足做长期系统的工作,形成自己的研究特色,成为环境化学发展真正有用的人才。

 


今年在出版《环境化学前沿》(第二辑)的同时, 由香港理工大学的李向东教授等主编,邀请国际本领域著名专家学者撰稿,由 Springer 出版社出版了 A New Paradigm for Environmental Chemistry and Toxicology,此书代表了环境化学与毒理学领域当前的国际权威视角、专家们长期研究的心得及未来发展预见,也作为《环境化学前沿》(第二辑)的姊妹篇,呈献给广大读者。


图片来源:Pixabay

 

受组织者学识水平之局限,在《环境化学前沿》(第二辑)撰稿和修订过程中难免失之偏颇,出现不同学术观点甚至缺点错误。环境化学学科一直是在不断学习中提高的,学科的发展是永无止境的,人们对环境问题的认识也总是随着时间的推移而不断发展和提高。我们希望本书能够对广大环境化学工作者、研究生及环境管理专家有所裨益,若能对读者了解并把握环境化学研究的热点和前沿领域起到抛砖引玉作用,引起广大读者的广泛兴趣、讨论、争论和批评指正,便是编者期待和深感欣慰之处。

 

本书成稿过程中,中国科学院生态环境研究中心郑明辉研究员、蔡勇教授,南开大学孙红文教授等在组织专家审稿、改稿过程中做出了突出贡献;科学出版社为本书的顺利出版提供了方便的条件;朱丽及其团队为本书的策划与出版发挥了重要作用。在此一并表示诚挚的感谢。

江桂斌

2019年夏於北京



本文摘编自江桂斌、郑明辉、孙红文、蔡勇主编环境化学前沿 (第二辑)一书,内容有删节,标题为编者所加。

640 (4).webp (18).jpg

环境化学前沿 (第二辑)

江桂斌 郑明辉 孙红文 蔡 勇 主编

北京:科学出版社, 2019.8

ISBN 978-7-03-062007-1

责任编辑:朱 丽


《环境化学前沿》连续出版物邀请我国环境化学领域著名的专家学者,包括40多位“国家杰出青年科学基金”获得者、“千人计划”和“长江学者”入选者撰稿。本书(第二辑)与第一辑内容互相补充、互不重复,能够反映和代表我国目前环境化学领域的工作特色和主流发展趋势。


本书内容丰富、前瞻性强,可供环境化学、环境科学与工程以及地学、生物、材料、食品、公共卫生、化学品安全等交叉学科领域从事研究的科研人员、研究生和政府部门管理人员阅读和参考。


本书目录


目录

序言
第1章 原位样品前处理技术在环境分析和毒理学研究中的应用 1
1 引言 2
2 原位样品前处理技术 3
2.1 SPME技术与被动采样技术 3
2.2 与原位分析技术的比较 4
3 原位样品前处理技术在环境分析和毒理学研究中的应用 4
3.1 原位样品前处理技术的定量方法 4
3.2 原位样品前处理技术在非生命环境介质中的应用 6
3.3 原位样品前处理技术在动植物活体组织中的应用 8
3.4 原位样品前处理技术在内源性小分子有机物检测上的应用 10
4 原位样品前处理技术的萃取相 11
5 展望 12
参考文献 13
第2章 环境稳定同位素技术研究进展 20
1 引言 21
2 稳定同位素技术基础理论 22
2.1 同位素理论基本概念 22
2.2 稳定同位素分馏 23
3 环境稳定同位素分析方法进展 24
3.1 MC-ICP-MS分析性能的改进 24
3.2 MC-ICP-MS与各类进样系统的联用 26
3.3 新同位素体系分析方法的开发 28
3.4 小结 28
4 稳定同位素技术在污染物示踪中的应用进展 28
4.1 稳定同位素在大气细颗粒示踪中的应用 28
4.2 稳定同位素在环境中金属示踪中的应用 30
4.3 稳定同位素在环境纳米技术中的应用 33
5 环境稳定同位素标记技术研究进展 33
6 展望 35
参考文献 36
第3章 有机污染物生物有效性研究的方法与应用 47
1 引言 48
2 有机污染物生物有效性的评价方法 49
2.1 生物学方法 49
2.2 化学方法 50
3 生物有效性在研究有机污染物在环境介质及界面间迁移行为中的应用 53
3.1 沉积物 53
3.2 水体 54
3.3 土壤 55
4 生物有效性在人体健康研究中的应用 57
4.1 生物有效性的活体测试 57
4.2 生物有效性的体外测试(经消化道途径)59
4.3 生物有效性的体外测试(经呼吸道途径)60
5 生物有效性在生态毒性评价识别中的应用 63
5.1 仿生萃取技术在毒性预测中的应用 63
5.2 基于生物效应的复合毒性评价方法 65
参考文献 67
第4章 天然有机质的环境行为和效应 78
1 引言 79
2 天然有机质的结构表征 80
2.1 天然有机质组成结构的认知发展 80
2.2 样品前处理方法 81
2.3 天然有机质的分子表征方法 82
3 天然有机质的环境效应 88
3.1 天然有机质对有机污染物吸附行为的影响 89
3.2 天然有机质对污染物转化行为的影响 91
4 展望 95
参考文献 96
第5章 全氟及多氟烷基类化合物 104
1 引言 105
2 PFASs简介 105
2.1 理化信息 105
2.2 国内外管控信息 108
3 PFASs的环境赋存水平与迁移转化规律 109
3.1 PFASs的环境赋存水平 109
3.2 PFASs的迁移转化规律 111
4 PFASs毒性效应 113
4.1 PFOS和PFOA 113
4.2 F-53B 113
4.3 HFPO-DA(GenX)和HFPO-TA 114
4.4 其他结构类似物 114
5 PFASs的人体接触与健康效应 115
5.1 人体内PFOS和PFOA的赋存水平 115
5.2 人体内PFASs的转化、消除规律 116
5.3 流行病学研究结果 117
6 新型PFASs的相关研究 118
6.1 新型PFASs简介 118
6.2 新型PFASs的筛查与鉴定 119
6.3 新型PFASs的环境赋存水平和迁移转化 120
6.4 新型PFASs的生物累积和毒性效应 121
7 展望 122
参考文献 123
第6章 硅氧烷类污染物的环境赋存与转化 131
1 引言 132
2 硅氧烷简介 132
2.1 物化性质与应用 132
2.2 生态环境效应 134
3 硅氧烷的环境行为 135
3.1 生活区域 136
3.2 工业区域 141
4 人群暴露 145
4.1 硅氧烷生产工厂 145
4.2 硅氧烷使用工厂 147
5 改性硅氧烷环境行为的初步研究 147
5.1 氟硅氧烷 147
5.2 苯基硅氧烷 148
6 展望 149
参考文献 150
第7章 汞的环境污染研究进展 155
1 人为源大气汞排放研究进展 156
1.1 人为源汞排放特征研究 156
1.2 人为源汞排放清单进展 157
1.3 展望 159
2 水生生态系统汞的迁移转化 159
2.1 水环境中汞的光化学转化 160
2.2 水体环境硫化汞的形态转化及在汞循环中的作用 161
2.3 颗粒形态汞参与的水环境汞迁移转化过程 162
2.4 海洋环境汞迁移转化研究的热点问题 162
2.5 生态系统演变对水环境汞生态健康风险的影响 163
3 汞在森林生态系统生物地球化学研究进展 164
3.1 森林生态系统汞循环过程 165
3.2 森林生态系统汞的质量平衡 165
3.3 森林生态系统汞稳定同位素研究 167
3.4 总结与展望 169
4 汞的甲基化研究进展 170
4.1 甲基汞的性质和危害 170
4.2 甲基汞的来源和分布 170
4.3 汞的微生物甲基化 170
4.4 甲基汞的微生物去甲基化 173
4.5 汞的非生物甲基化 173
4.6 结论与展望 173
参考文献 173
第8章 铁基材料及其污染控制技术研究进展 193
1 引言 194
2 纳米零价铁及其重金属废水治理技术 194
2.1 纳米零价铁的结构与制备 194
2.2 纳米零价铁在水环境转化 195
2.3 纳米零价铁与重金属反应 197
2.4 纳米零价铁工程应用 199
3 铁矿物及其污染控制技术研究进展 201
3.1 铁矿物的形成、制备及表征 202
3.2 基于铁矿物吸附性质的环境污染控制技术 205
3.3 基于铁矿物氧化还原性质的环境污染控制技术 208
4 基于高铁酸盐的污染控制技术及原理 214
4.1 Fe(VI)氧化特性及强化氧化研究 214
4.2 Fe(VI)氧化过程中消毒副产物生成情况 218
4.3 Fe(VI)还原产物特性及其在去除砷及重金属方面的研究 218
5 微生物介导亚铁氧化耦合硝酸盐还原机制与环境效应 220
5.1 概述 220
5.2 微生物耦合硝酸盐还原和亚铁氧化 221
5.3 硝酸盐生物作用还原为亚硝酸盐和化学反硝化作用 223
5.4 酶促亚铁氧化耦合硝酸盐还原 224
5.5 环境意义 225
6 展望 226
参考文献 226
第9章 持久性有机污染物植物吸收、迁移与转化的分子机制 239
1 引言 240
2 POPs的植物吸收与迁移 240
2.1 土壤中POPs的植物吸收和迁移 240
2.2 空气中POPs的植物吸收和迁移 241
2.3 POPs植物吸收的模型 242
2.4 POPs对植物的影响 243
3 POPs的植物转化 243
3.1 POPs植物转化过程概述 243
3.2 POPs植物转化中酶的作用 243
3.3 POPs在植物中典型的Ⅰ相反应 244
3.4 POPs在植物中典型的Ⅱ相反应 246
3.5 POPs在植物中典型的Ⅲ相反应 247
3.6 POPs转化产物的检测与筛查方法 248
4 POPs手性物质的植物吸收和转化 248
5 展望 249
参考文献 249
第10章 中国大气环境化学研究进展 256
1 引言 257
2 大气光化学污染 257
3 大气成核和新粒子形成机制 259
3.1 近期实验室模拟研究进展 260
3.2 近期外场观测研究进展 260
4 二次有机气溶胶与大气非均相/多相反应 262
4.1 二次有机气溶胶 262
4.2 HONO 262
4.3 多相反应 263
4.4 环境污染控制 263
5 展望 264
参考文献 264
第11章 环境抗生素与耐药基因污染研究进展 267
1 引言 268
2 抗生素使用 268
3 抗生素环境污染 269
3.1 城市污水处理厂中抗生素污染 269
3.2 水环境中抗生素污染 270
3.3 养殖环境中抗生素污染 270
3.4 土壤中抗生素污染 270
4 耐药基因环境污染 271
4.1 城市污水处理系统中耐药基因的污染现状及来源 271
4.2 养殖环境耐药基因污染 273
4.3 大气环境耐药基因污染 274
5 展望 276
参考文献 277
第12章 环境微塑料的形成、分析、行为及风险管控研究进展 288
1 微塑料的环境来源与分布 289
1.1 环境微塑料的来源 289
1.2 海洋环境中微塑料 291
1.3 淡水环境中微塑料 296
1.4 土壤环境中微塑料 298
1.5 灰尘和大气中微塑料 298
2 微塑料的检测及表征 299
2.1 微米尺度采样与检测 299
2.2 纳米尺度检测方法 300
2.3 塑料种类、形态、表面特征分析 302
3 微塑料的生物毒性及人体暴露 304
3.1 微塑料进入生物体的途径与赋存特征 304
3.2 塑料的毒理学暴露方法 306
3.3 微塑料的毒性效应 307
3.4 微塑料对人体的暴露风险 307
4 微塑料的环境行为 308
4.1 微塑料的形成、风化和迁移转运 308
4.2 微塑料对环境污染物的吸附和解吸 309
4.3 微塑料对污染物生物富集的影响 310
4.4 微塑料对污染物环境迁移转化的影响 311
5 微塑料污染的环境风险和管控 312
5.1 微塑料污染的社会、经济、政治效应 312
5.2 微塑料及塑料污染的管控 313
6 展望 314
参考文献 315
第13章 饮用水消毒及消毒副产物研究进展 330
1 引言 331
2 消毒方式 332
2.1 氯化消毒 332
2.2 氯胺消毒 333
2.3 臭氧消毒 333
2.4 紫外线消毒 333
2.5 电化学消毒 333
2.6 联合消毒 334
3 消毒副产物的识别及生成特征 334
3.1 三卤甲烷(THMs)334
3.2 卤乙酸(HAAs)336
3.3 卤乙腈(HANs)338
3.4 卤代乙酰胺(HAcAms)339
3.5 卤代硝基甲烷(HNMs)340
3.6 亚硝胺(NMAs)341
3.7 其他消毒副产物 342
4 消毒副产物及其前体物的分析检测方法 342
4.1 消毒副产物检测 342
4.2 消毒副产物前体物解析方法 343
5 饮用水中消毒副产物的浓度分布 344
6 消毒副产物的毒理学特征 346
6.1 细胞毒性 346
6.2 遗传毒性 347
6.3 其他毒性 347
6.4 流行病学调查 348
7 消毒副产物的控制及削减 348
7.1 消毒副产物前体物的去除 348
7.2 优化消毒方法 350
7.3 消毒副产物的去除 350
8 困难及展望 351
参考文献 352
第14章 大气污染物毒理学效应研究进展 363
1 引言 364
2 大气污染物暴露对呼吸系统的影响 364
2.1 大气污染与哮喘 365
2.2 大气污染与慢性肺阻塞疾病 366
2.3 大气污染与肺癌 367
3 大气污染物暴露对心血管系统的影响 369
3.1 大气污染物与高血压 369
3.2 大气污染物与动脉粥样硬化 370
3.3 大气污染物与心力衰竭 371
3.4 大气污染物与心肌纤维化 372
4 大气污染物暴露对中枢神经系统的影响 373
4.1 大气污染物与脑缺血性损伤 374
4.2 大气污染物与神经退行性损伤 375
5 展望 376
参考文献 377
第15章 环境毒理组学研究进展 386
1 引言 387
2 暴露组的概念形成及研究进展 388
2.1 暴露组概念的形成 388
2.2 暴露组学研究方法学 389
2.3 外暴露组的测量 389
2.4 体内外源污染物的分析 390
2.5 生物组学技术在暴露组研究中的应用 391
2.6 暴露组学的研究进展 391
3 转录组学分析技术及其研究进展 392
3.1 转录组及转录组学的概念形成 392
3.2 转录组学分析技术 392
3.3 转录组学技术的研究进展 394
3.4 转录组学在环境毒理学研究中的应用 395
4 蛋白组学分析技术及其研究进展 396
4.1 蛋白组学概述 396
4.2 蛋白组学分析技术 396
4.3 蛋白组学的研究策略 397
4.4 蛋白组学在环境毒理学研究中的应用 398
5 代谢组学分析技术及其研究进展 400
5.1 代谢组学概念 400
5.2 代谢组学分析技术 400
5.3 代谢组学相关软件的应用 401
5.4 代谢组学在典型有机污染物毒性评估中的应用 402
6 展望 403
参考文献 404
第16章 环境计算化学与计算毒理学 410
1 引言 411
2 碳纳米材料吸附化学品的模拟预测研究 413
2.1 C60吸附化学品的预测 414
2.2 碳纳米管(CNTs)吸附化学品的预测 414
2.3 石墨烯和氧化石墨烯吸附化学品的预测 415
3 化学品环境降解转化行为的模拟预测研究 416
3.1 大气中的化学品的降解转化行为 416
3.2 水相中的化学品降解转化行为 423
4 化学品毒性机制及效应的模拟预测研究 428
4.1 酶代谢外源化合物的计算模拟 428
4.2 环境内分泌干扰效应的毒性通路与模拟预测 431
5 展望 433
参考文献 436
第17章 新型环境污染物的生态毒理研究进展 444
1 全氟化合物的生态毒理研究 445
1.1 全氟化合物的生物富集和人体暴露 445
1.2 全氟化合物的毒性效应与机制 447
1.3 展望 449
2 新型全氟聚醚羧酸的生态毒理研究 449
2.1 PFECAs替代品的分析方法及环境分布 450
2.2 新型全氟替代品在全球部分自然水体中的分布特征 453
2.3 新型PFECAs替代品的肝脏毒性效应与机制 454
2.4 新型PFECAs替代品同蛋白质相互作用 455
2.5 展望 456
3 氯化石蜡的生态毒理研究 457
3.1 环境分布与迁移 458
3.2 毒性效应与机制 461
3.3 人体内暴露与健康风险 464
3.4 展望 466
4 典型有机污染物的内分泌干扰和神经发育毒性效应 467
4.1 增塑剂类污染物对生殖内分泌系统的影响 467
4.2 溴代阻燃剂对甲状腺内分泌系统的影响 469
4.3 有机磷阻燃剂的神经发育毒性效应 471
4.4 展望 472
参考文献 472
第18章 环境砷污染与健康研究进展 479
1 引言 480
2 环境砷污染来源 480
2.1 环境砷污染概况 480
2.2 环境砷污染来源 481
3 环境砷污染健康危害 485
3.1 砷对皮肤系统的影响 486
3.2 砷对消化系统的影响 486
3.3 砷对呼吸系统的影响 486
3.4 砷对神经系统的影响 487
3.5 砷对免疫系统的影响 487
3.6 砷对心血管系统的影响 487
3.7 砷对内分泌系统的影响 487
3.8 砷对泌尿系统的影响 488
3.9 砷对生殖发育系统的影响 488
4 环境砷污染致病机制 488
4.1 砷致氧化损伤 489
4.2 砷致遗传损伤 490
4.3 砷致信号通路异常 491
4.4 砷致表观遗传改变 492
4.5 砷与免疫功能损伤和炎症反应 494
5 环境砷污染健康风险评估 495
5.1 环境砷污染的危害识别 495
5.2 环境砷污染剂量-反应关系评估 496
5.3 环境砷污染暴露评估 496
5.4 环境砷污染风险特征分析 497
5.5 环境砷污染健康风险评估的不确定性 498
6 展望 499
6.1 砷与环境多因素交互作用对健康的影响研究有待加强 499
6.2 砷中毒机制与转化应用研究有待深入 499
6.3 建立或完善我国慢性砷中毒人群研究队列有待重视 499
6.4 加强易感人群和敏感生命阶段的识别与干预研究意义重大 499
6.5 环境砷污染健康风险评估研究须与时俱进 500
6.6 砷中毒靶向药物研发亟待加强 500
参考文献 500
第19章 邻苯二甲酸酯增塑剂的人体暴露与健康风险 510
1 引言 511
2 邻苯二甲酸酯增塑剂的环境污染及人体暴露现状 513
2.1 水体及沉积物中的PAEs 513
2.2 土壤中的PAEs 514
2.3 室内空气及颗粒物中的PAEs 514
2.4 PAEs在饮用水及食品中的污染现状 515
2.5 个人护理品中及医疗用品中的PAEs 517
2.6 PAEs人体暴露现状 518
3 邻苯二甲酸酯增塑剂的体内代谢及其与慢性疾病的关联 520
3.1 PAEs体内代谢 520
3.2 PAEs与生殖健康 522
3.3 PAEs与肥胖 522
3.4 PAEs与糖尿病 523
3.5 PAEs与呼吸系统疾病 524
3.6 PAEs与其他疾病的相关性调查 524
4 邻苯二甲酸酯增塑剂的健康效应与毒理机制 525
4.1 生殖毒性 525
4.2 肥胖、胰岛素抵抗及糖尿病 525
4.3 内分泌干扰效应 526
4.4 表观遗传毒性 527
4.5 代谢组学研究 528
5 展望 530
参考文献 530
第20章 低浓度化学品Hormesis效应的机制与应用研究进展 540
1 引言 541
2 低浓度化学品Hormesis效应的广谱性 542
3 低浓度化学品Hormesis效应的发生条件 543
4 低浓度化学品Hormesis效应的机制研究 546
4.1 个体水平的基于ROS和NO的氧化应激机制 547
4.2 群体水平的基于群体感应QS信号分子的机制 548
4.3 基于随时间变化的跷跷板理论的机制 548
5 低浓度化学品Hormesis效应的应用研究 550
5.1 中药领域 551
5.2 水华领域 552
5.3 食品添加剂领域 553
5.4 混合化合物联合毒性领域 555
6 展望 556
参考文献 557
第21章 环境纳米材料与技术研究进展 560
1 引言 561
2 催化臭氧氧化耦合膜分离技术原理与应用 561
2.1 纳米反应器原理 562
2.2 中试设备及其水处理性能 563
2.3 小结 563
3 多相催化高级氧化水中难降解有机物研究进展 563
3.1 表面络合促进金属单反应位芬顿催化过程 564
3.2 双反应中心芬顿催化体系构建与界面反应过程 564
3.3 氮化碳表面电子结构调控与强化过硫酸盐活化降解有机污染物 565
4 天然氢氧化镁纳米材料环境应用的基础理论研究进展 566
4.1 表面缺陷Mg(OH)2的调控合成及对低浓度重金属氧阴离子的选择性吸附 567
4.2 利用CO2加压调控Mg(OH)2相循环提取回收含铅废水中Pb2+ 568
5 有机-无机协同作用对有机重金属微污染物的强化吸附机制研究进展 569
6 限域结构复合纳米材料的构效调控与水处理应用研究进展 570
6.1 树脂基纳米复合材料 571
6.2 纳米限域结构强化类Fenton催化反应及膜分离过程 572
7 展望 572
参考文献 573
第22章 纳米材料的环境转化与归趋研究进展 576
1 引言 577
2 金属基纳米材料的环境转化与归趋 578
2.1 金属基纳米材料的胶体稳定性和多孔介质迁移性 578
2.2 金属基纳米材料的溶解与转化 579
2.3 小结 581
3 碳纳米材料的环境转化与归趋 581
3.1 碳纳米材料的胶体稳定性及多孔介质迁移 581
3.2 碳纳米材料在水环境中的光化学转化 583
3.3 小结 584
4 复合纳米材料及多元金属基纳米材料的环境转化与归趋 584
5 复杂环境中纳米材料转化与归趋研究的新方法 585
5.1 实验技术 585
5.2 模型方法 586
6 展望 587
参考文献 587
第23章 环境中纳米材料的生物效应与分子机制研究进展 597
1 引言 598
2 环境冠对纳米材料生物效应的影响 598
2.1 纳米材料环境冠的形成与特征 599
2.2 环境冠对纳米材料毒性效应的影响 601
2.3 环境冠对纳米材料毒性机制的影响 602
2.4 小结 603
3 纳米材料不同层次的生物效应与关键调控因子 604
3.1 生物分子效应 605
3.2 离体细胞效应 606
3.3 个体效应 607
3.4 生态系统效应 608
3.5 纳米-生物效应的构效关系及预测模型 610
3.6 小结 610
4 纳米材料的植物毒性与分子机制 611
4.1 纳米材料的植物吸收路径 611
4.2 纳米材料的植物毒性效应及其机理 613
4.3 小结 614
5 纳米材料的水生毒理效应 614
5.1 金属纳米材料 614
5.2 金属氧化物纳米材料 615
5.3 碳纳米材料 616
5.4 小结 617
6 纳米材料对超重群体的毒性效应 617
7 纳米材料与污染物的复合生物效应 618
7.1 金属基纳米材料与污染物复合作用 619
7.2 碳纳米材料与污染物复合作用 621
7.3 小结 622
8 雾霾颗粒物关键致毒组分研究 622
8.1 细颗粒物核材料理化性质对其细胞毒性的影响 623
8.2 细颗粒物吸附污染物对其健康效应的影响 623
8.3 小结 624
9 展望 625
参考文献 625
第24章 水污染与控制技术研究 642
1 引言 643
2 物化水处理方法与技术 644
2.1 高级氧化/还原处理技术 644
2.2 富集分离技术 655
3 生化水处理方法与技术 663
3.1 脱氮除磷技术 663
3.2 废水处理实践 669
4 废水处理新技术系统 676
4.1 生物电化学技术 676
4.2 膜生物反应器技术 678
4.3 化工废水处理技术 681
4.4 厌氧处理新技术 683
4.5 光催化-生物降解直接耦合技术 686
5 废水资源/能源新技术 688
5.1 有机碳回收技术 688
5.2 磷回用技术 690
5.3 重金属回收技术 692
参考文献 695
第25章 矿山环境污染控制研究进展 718
1 引言 719
2 源头控制——矿山尾矿中重金属释放抑制技术 720
2.1 物理屏蔽法 720
2.2 表面钝化法 721
2.3 生物抑制法 725
3 过程控制——酸性矿山废水中重金属去除研究 726
3.1 酸性矿山废水中重金属的去除方法 726
3.2 农林废弃物的改性及其对重金属的吸附去除 729
4 次生矿物——酸性矿山废水中重金属自然归宿 731
4.1 次生矿物的形成 731
4.2 次生矿物的稳定性 732
4.3 次生矿物的相转化 733
4.4 次生矿物与酸性矿山废水中重金属的归趋 735
5 生态恢复——矿山废弃地治理技术研究及应用 736
5.1 矿山废弃地极端环境微生物生态 736
5.2 矿山废弃地生态恢复技术研究 736
5.3 矿山废弃地生态恢复技术应用 737
6 展望 738
参考文献 739
第26章 危险废物处理与资源化研究进展 749
1 引言 750
2 危险废物中重金属的处置与资源化 751
2.1 基于物相调控的重金属提取技术 751
2.2 选冶联合分离新工艺 755
2.3 含铀多金属修复处置 759
3 危险废物中持久性有机污染物的污染控制技术 762
3.1 催化分解技术 762
3.2 焚烧飞灰固化/稳定化技术 766
4 危险废物能源利用与清洁工艺途径 770
4.1 废电池能源化 770
4.2 清洁工艺途径 776
5 展望 780
参考文献 780
第27章 全球气候变化与环境健康研究进展 783
1 引言 784
2 全球气候变化及其发展趋势 785
2.1 全球气候变化的定义和缘起 785
2.2 全球气候变化的发展趋势 785
3 典型污染物环境过程与气候变化 787
3.1 重金属的环境化学过程与气候变化 787
3.2 持久性有机污染物的环境化学过程与气候变化 789
3.3 纳米材料的环境化学过程与气候变化 791
3.4 农药的环境化学过程与气候变化 793
4 其他气候变化与环境健康问题 794
4.1 营养元素问题 794
4.2 花粉问题 795
4.3 天然毒素问题 795
4.4 病原微生物问题 795
4.5 大气臭氧浓度升高问题 796
5 展望 796
参考文献 797
第28章 冰冻圈环境化学 805
1 引言 806
2 冰冻圈简介 806
2.1 冰冻圈 806
2.2 冰冻圈的消融和环境变化 807
3 冰雪及其界面的化学过程 808
3.1 光化学反应 808
3.2 卤水溶液反应 809
3.3 气体溶解和挥发 810
3.4 表面化学反应 810
3.5 氧化还原反应 810
4 北极地区冰冻圈环境化学 810
4.1 北冰洋海冰环境中的污染物 811
4.2 北极地区的汞污染 812
4.3 北极地区的持久性有机污染物 814
5 南极地区冰冻圈环境化学 815
5.1 南极地区金属污染物 815
5.2 南极地区持久性有机污染物 816
5.3 南极海洋边界层有机气溶胶 816
6 冰川、冻土和高山地区冰冻圈环境化学 818
6.1 冰川环境化学 818
6.2 冻土环境化学 820
6.3 其他冰冻圈要素环境化学 821
6.4 青藏高原冰冻圈环境化学 821
7 冰冻圈环境化学的全球效应和展望 822
参考文献 822
第29章 食物-能源-水:从单一领域到系统关联 831
1 引言 833
2 FEWS基本概念 834
2.1 内部关联分析 837
2.2 外部影响分析 837
2.3 系统综合性能 838
3 FEWS模型和方法论 839
3.1 模型案例 839
3.2 模型构建方法 841
3.3 量化分析模型 842
3.4 模型小结 845
4 FEWS关联网络的工程技术 846
4.1 污水中营养物质的回用 847
4.2 可持续能源技术 849
4.3 其他综合技术 850
5 FEWS的相关政策 851
5.1 世界各国和国际组织高度重视食物、水及能源安全 851
5.2 在国际层级进行FEW管理和政策制定的复杂性 852
5.3 夯实工程技术,推动FEW政策的革新和发展 853
5.4 项目资助情况 853
6 展望 853
参考文献 854



(本期编辑:王芳)


一起阅读科学!

科学出版社│微信ID:sciencepress-cspm

专业品质  学术价值

原创好读  科学品味



http://blog.sciencenet.cn/blog-528739-1193445.html

上一篇:“未来地球”计划与气候变化科学
下一篇:二维金属向三维狄拉克半金属的过渡 | Science Bulletin封面文章

1 郑永军

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2019-9-23 21:19

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部