钝化剂可以使土壤重金属由活性态向稳定态转化,降低重金属的迁移和生物可利用性,实现重金属污染土壤的修复.有机碳是反映土壤质量和健康的重要指标,其转化过程对大气化学、全球碳循环起到决定性作用,受到利用方式、农艺措施和治理修复活动的影响.钝化剂的施用一方面会改变土壤结构、团聚体组成和pH、阳离子交换率(CEC)等理化性质,影响土壤有机碳的动态变化;另一方面可以调控土壤微生物群落结构、多样性,改变有机碳转化酶的活性,从而影响土壤有机碳的转化.上述影响受到钝化剂种类、施用量及施用时间等多方面因素的调控.本文论述了不同钝化剂施用条件下,土壤有机碳组分及其变化情况,并探讨了钝化剂对土壤有机碳转化影响的作用机制.未来应基于作用机制,开发兼具固碳增汇与重金属钝化功能的新型钝化剂,并揭示钝化剂施用后土壤有机碳周转及稳定性有机碳的时空分布规律.

生物传感器是一种对生物物质敏感并将可观察的生化反应转变为可测量的物理量的仪器.生物传感器由分子识别元件(抗体、适配体、蛋白质等)、转换元件(氧电极、光敏管等)和信号放大装置组成.待测物质经扩散作用进入分子识别元件,由其识别并发生生物学反应,产生的信息由转换元件转换成可量化和可处理的声、光、电等信号,再经信号放大装置放大并输出,从而得到待测物浓度.生物传感器由传感器检测原理可分为热敏生物传感器、压电生物传感器、光学生物传感器、介体生物传感器等,在食品检测、环境污染、临床诊断、药物发现等方面有广泛的应用.表面离子共振(surface plasmon resonance,SPR)物传感器是一种光学生物传感器,具有无需标记、高选择性、高灵敏度、简易、可靠、低成本、实时响应等优点,广泛应用于抗生素、细菌、病毒、生物毒素、重金属、蛋白、核酸等快速检测.本综述作者对SPR的原理、检测形式和近年来快速检测的应用进行总结,期望能为相关研究提供参考.

目的 分析邕江南宁段农家自种蔬菜及土壤多元素积累情况,并探讨蔬菜重金属富集特征及膳食暴露风险.方法 于2023年1-3月采集南宁市邕江流域周边3个区蔬菜样品315份,土壤样品75份,分别采用电感耦合等离子质谱仪和原子分光光度计测定样品种Cd、Pb、Cu和Zn的含量,对结果采用内梅罗综合污染指数法进行污染情况分析,并进行膳食暴露风险评估.结果 根据《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017),蔬菜样品中Cd超标率为14.8％;所有土样Cd的含量均超出南宁市土壤背景值,最高超出背景值7.50倍;蔬菜中Cd富集能力最强,Pb在土壤-蔬菜系统迁移能力较弱;红薯叶和芥菜种植过程中可食部分积累重金属能力较低.膳食暴露风险评估显示,居民按日常膳食习惯食用研究区域种植的蔬菜给人体造成非致癌风险可能性较低.结论 目前南宁市邕江流域周边农家自种蔬菜重金属元素膳食暴露风险处于安全水平,但土壤中重金属的积累情况需引起重视,土壤重金属持续积累会增加蔬菜重金属膳食暴露风险.

为提高重金属污染土壤可持续修复效能,研究生物炭与细菌对重金属污染土壤的协同修复作用.基于文献计量学分析及重金属污染土壤修复背景,总结了细菌与生物炭对土壤重金属的稳定化特征及菌炭间的相互作用,分析了单一生物炭或细菌对重金属污染土壤修复的局限性,强调了细菌-生物炭协同修复技术的优势,阐述了细菌与生物炭主要通过离子交换、固定作用、氧化还原作用和迁移作用等重要机制有效修复重金属污染土壤,揭示了细菌-生物炭协同作用在重金属污染土壤修复中的巨大应用价值.文献计量学研究表明,生物炭与细菌对重金属污染土壤的协同修复已得到广泛关注.目前认为:生物炭与细菌的协同作用可有效改良土壤理化性质及提高土壤修复效率,也可促进植物生长及植物修复进程;生物炭对细菌影响具有双重性质,可促进细菌生长,也可能对细菌产生毒害;细菌可改变生物炭的理化性质,进而强化生物炭的重金属固定性能;细菌协同生物炭联合修复重金属污染土壤过程中,生物炭主导吸附和固定,细菌则发挥活化和解毒等功能;优化细菌-生物炭组合形式,发展混合细菌与多种类生物炭协同技术,是复合重金属污染土壤可持续修复亟待解决的重要问题;进一步揭示细菌与生物炭对重金属污染土壤的耦合作用及长效作用机制,规避生物炭生产和应用中的潜在生态健康风险,研发新型高效能细菌与生物炭复合体是细菌协同生物炭可持续修复重金属污染土壤应用领域面临的挑战.

目的 分析广东省3种食药物质灵芝、铁皮石斛和西洋参中重金属污染状况及其健康暴露风险.方法 在广东省10个地市采集灵芝及其相关产品(137份)、铁皮石斛及其相关产品(96份)、西洋参及其相关产品(70份)共303份,包括3种物质的鲜品、干制品原料和食品产品,其中广州采集33份、其余9个地市各采集30份.采用电感耦合等离子法进行铅、镉、总汞、总砷的含量测定和分析;根据点评估模型,计算鲜品(按折干率折算)和干制品原料中重金属的平均含量,按照药用和膳食食用两种暴露方式,分别估计3种食药物质的重金属暴露风险.结果 作为药膳食用,暴露量高于药用暴露量,其中灵芝、铁皮石斛、西洋参的镉暴露量占每月可耐受摄入量(PTMI)的8.51％、8.72％和8.56％;总汞的暴露量占PTWI的3.51％、0.91％和1.08％.铅暴露的暴露限值(MOE)分别为11.56、7.14和20.94,总砷暴露的MOE值分别为68.34、102.39和152.28.在考虑膳食暴露途径后,通过3种食药物质引起的重金属暴露风险仍在可接受范围内.结论 广东省居民通过灵芝、铁皮石斛、西洋参的膳食暴露途径引起的铅、镉、总汞、总砷4种重金属的暴露风险较低.

目的 探析海口市大气细颗粒物(fine particulate matter,PM2.5)中主要重金属构成特征,并评估其对人体健康的潜在风险.方法 于2021-2022年逐月在海口市典型城区采集环境大气PM2.5样品,利用电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)测量样品中砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、锰(Mn)、镍(Ni)、铜(Cu)、钒(V)、锌(Zn)9种重金属元素浓度,并结合健康风险模型进行健康风险评价.结果 2021-2022年海口市大气PM2.5质量浓度为(20.506±13.054)μg/m3,范围为4.000～64.000μg/m3.PM2.5浓度呈现明显季节变化:冬季最高,秋、春季次之,夏季最低.9种重金属元素的总浓度范围为0.030～138.000 ng/m3,Zn、Mn、Pb含量最高,且在秋、冬两季表现较为突出.富集因子(enrichment factor,EF)分析表明Cd、Zn中度富集(10Cd>Cr>As>Pb>V>Zn>Cu>Ni,总非致癌风险指数(total non-carcinogenic hazard index,HI)为0.171～0.361.Cr、As、Cd和Ni4种具有致癌效应的重金属元素呼吸摄入终生增量致癌风险值(incremental lifetime carcinogenic risk,ILCR)范围为2.911×10-7～1.558×10-5,ILCR依次降低;总致癌风险指数(total carcinogenic risk index,TR)为1.502×10-5～3.169×10-5,HI和TR风险强度大小依次为儿童>成年男性>成年女性.结论 海口市城区大气PM2.5平均浓度低于《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)中的24h平均浓度一级限值(35μg/m3),但与2021年WHO推荐控制标准(15μg/m3)还有一定差距.PM2.5中检测的9种重金属元素非致癌健康风险均不显著,但Cr和As具有潜在致癌风险,且对儿童的风险较其他人群更为显著.

由于工业发展以及生活废弃物污染的不断加剧,作物中的重金属浓度超标,严重威胁人体的健康.铝激活苹果酸转运体编码一类阴离子通道蛋白,在植物有机酸的跨膜转运中发挥重要的作用.为研究GmALMT33基因在大豆应对镉胁迫中的功能,本研究以大豆黑农48的叶片cDNA为模板,利用RT-PCR克隆得到GmALMT33基因.该基因CDS区全长1622 bp,编码553个氨基酸,含有1个ALMT结构域.qRT-PCR结果表明,GmALMT33在大豆根部的表达水平最高;镉胁迫后,该基因表达量呈现先升高后降低的趋势.构建植物表达载体pCPB-GmALMT33并对烟草、大豆毛状根进行遗传转化,转基因植株抗逆表型与生理指标分析表明,镉(66pmol/LCdCl2)胁迫下,转基因烟草叶片黄化、褪绿,边缘褐化程度明显低于野生型烟草.转基因大豆毛状根复合体植株茎秆和叶脉呈现的红褐色毒害症状程度明显弱于转空载体植株.在镉胁迫处理7d后,转基因烟草叶片的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性及可溶性糖含量均高于野生型对照,丙二醛含量均低于对照.在镉胁迫处理0 d、1 d、3 d后,转基因大豆毛状根复合体根和叶的超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶活性、可溶性糖含量均高于转空载体对照,丙二醛含量均低于对照,表明GmALMT33基因提高了植株的耐镉能力.本研究为进一步探讨GmALMT33基因的作用机制提供了依据,并为大豆抗逆育种提供了新的基因.

转录因子是一类在细胞中通过引导RNA聚合酶与特定DNA序列结合调控基因表达的蛋白质.转录因子是生物体适应自然环境过程中的一类重要调节性蛋白,可专一性的感知环境介质中的配体分子.利用转录因子作为识别元件构建生物传感体系并与不同的信号转导和放大系统耦合,可在细胞、无细胞和体外等不同反应体系构建信号输出形式灵活多样的传感策略.基于转录因子构建的生物传感器(TFBBs),因其灵敏度高、体积小、价格低廉以及可应用于现场监测等优势,在环境分析领域显示出巨大应用潜力.文中着重介绍了TFBBs的传感体系类型、核心元件组成和工作原理,列举了其在重金属离子、芳香族化合物及抗生素等环境污染物检测中的应用进展,在此基础上讨论了TFBBs在环境污染物检测中可能面临的机遇和挑战,并对其发展趋势进行了展望,指出合成生物学、人工智能等多学科新兴技术的高速发展将促进TFBBs人工设计和传感性能提升,使其应用于更广泛的领域.

目的 监测海南省市售虾姑中重金属镉和无机砷的含量,并对其进行健康风险评估.方法 2021年5-7月采集海南省6个市县(儋州市、临高县、乐东县、文昌市、三亚市、琼海市)农贸市场的虾姑样本共60份,采用电感耦合等离子体质谱仪、液相色谱-原子荧光光谱仪进行分析测定,并采用国家限量标准法、单因子污染指数法、内梅罗污染指数法及健康风险指数进行评估.结果 60份虾姑中镉和砷的检出率为100％,其中镉的超标率为93.3％,均未检出无机砷.结论 通过对海南省6个市县农贸市场的虾姑进行抽样检测发现,虾姑中镉污染含量较高,对人体健康危害较大,需引起高度重视.建议相关部门及时更新有关污染元素的限量标准,保障海产品食品的安全.

目的 对重庆市黔江区桑叶中5种重金属污染和42种农药残留进行测定,为辖区内蚕桑业的发展、桑叶类药食产品的质量安全控制提供参考依据.方法 从黔江区内4个片区共采集196批样品,采用电感耦合等离子体质谱法、气相色谱-质谱法进行重金属及农药残留的测定,用内梅罗污染指数法、单因子污染指数法等方法综合评价重金属污染及农药残留风险.结果 196批次桑叶样品中,共检出重金属196批次,检出率100％,污染类型为复合型重金属污染,其中铬(Cr)检出率最高,为96.94％,铅(Pb)次之,Cd(镉)未检出.选取其中154批桑叶进行农药残留检测,检出农药残留样品55批次,检出率为35.71％;42种农残项目中检出12种,其中毒死蜱、敌敌畏检出频次较高;不同乡镇片区之间及不同月份检出情况存在极显著差异(P＜0.01),金溪片区检出数及检出率最高.结论 部分乡镇农药使用情况较为普遍,重金属含量偏高,过量食用可能会存在一定风险,需引起相关部门注意.