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环境化学前沿(第3辑)(精)
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环境化学前沿(第3辑)(精)

作者：江桂斌等
出版社：科学出版社出版时间：2022-07-01
开本： 16开 页数： 980
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环境化学前沿(第3辑)(精) 版权信息

  • ISBN：9787030709288
  • 条形码：9787030709288 ; 978-7-03-070928-8
  • 装帧：一般胶版纸
  • 册数：暂无
  • 重量：暂无
  • 所属分类：
    工业技术
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    环境科学

环境化学前沿(第3辑)(精) 内容简介

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及其削减控制的原理与技术学科。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靠前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。《环境化学前沿》连续出版物邀请我国环境化学领域有名的专家学者，包括40多位“国家杰出青年科学基金”获得者和“长江学者”入选者撰稿。 本书与前两辑内容互为补充，根据学科发展特点及国家重大需求增添了相关内容，比如“双碳”、新污染物监测及管理等，力求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。

环境化学前沿(第3辑)(精) 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

1.2 1.2 原位样品前处理技术

1.2.1 SPME 技术与被动采样技术

1.2.2 原位样品前处理技术的定量方法

1.3 原位样品前处理技术在环境分析与毒理学研究中的应用

1.3.1 原位样品前处理技术在环境介质中的应用

1.3.2 SPME 在动植物活体组织中的应用

1.3.3 SPME 在人体样品和细胞代谢研究中的应用

1.4 SPME 技术与其他分析方法联用

1.4.1 SPME-GC×GC

1.4.2 SPME-AMS 技术

1.4.3 SPME-SERS 分析

1.5 展望

参考文献

第 2 章 基于高分辨质谱非靶向分析的污染物发现

2.1 引言

2.2 样品前处理

2.3 仪器分析

2.3.1 组分分离

2.3.2 组分分析

2.4 数据处理

2.4.1 数据的提取

2.4.2 化合物的鉴定

2.5 应用实例

2.5.1 新型污染物的识别与发现

2.5.2 优控或关键污染物筛选

2.5.3 基于特征官能团的污染物识别

2.5.4 基于效应导向分析技术的有害污染物识别

2.6 展望

参考文献

第 3 章 环境稳定同位素技术进展

3.1 引言

3.2 稳定同位素溯源的基本原理

3.2.1 稳定同位素分馏

3.2.2 稳定同位素标记

3.3 稳定同位素分析方法*新进展

3.3.1 非传统（金属）稳定同位素分析方法*新进展

3.3.2 单体稳定同位素分析方法*新进展

3.3.3 稳定同位素标记技术在方法学上的新进展

3.4 稳定同位素技术在环境领域的*新进展

3.4.1 稳定同位素技术在环境金属源解析中的*新进展

3.4.2 单体稳定同位素技术在有机污染物溯源和转化方面的*新进展

3.4.3 稳定同位素标记技术在环境污染物降解及微生物分析中的应用

3.5 展望

参考文献

第 4 章 疫情期间的消毒与消毒副产物问题

4.1 引言

4.2 微生物风险

4.2.1 新型冠状病毒 SARS-CoV-2

4.2.2 细菌.

4.2.3 真菌

4.2.4 原生动物

4.3 消毒副产物

4.3.1 识别与检测

4.3.2 毒性和风险

4.3.3 生成机制

4.3.4 DBPs 生成控制

4.4 应对疫情的环境消毒技术和实践

4.4.1 公共场所中 SARS-CoV-2 的消毒控制

4.4.2 食品冷链

4.4.3 给排水消毒

4.4.4 过度消毒的潜在生态影响

4.5 展望

参考文献

第 5 章 环境代谢组学研究进展

5.1 引言

5.2 核磁/质谱代谢组学研究进展

5.2.1 环境代谢组学概述

5.2.2 基于核磁共振的代谢组学研究

5.2.4 基于核磁共振联合质谱的代谢组学研究

5.3 质谱成像技术及其研究进展

5.3.1 质谱成像技术的概述

5.3.2 质谱成像分析流程

5.3.3 常见质谱成像技术

5.3.4 质谱成像技术在污染物毒理学研究中的应用

5.3.5 质谱成像技术在药物研究中的应用

5.4 多组学整合在环境毒理学中的研究进展

5.4.1 多组学整合分析概述

5.4.2 多组学整合分析工具

5.4.3 多组学技术在有机污染物毒性机制研究中的应用

5.4.4 多组学技术在重金属毒性机制研究中的应用

5.5 展望

参考文献

第 6 章 同步辐射技术推进环境化学研究

6.1 引言.

6.2 同步辐射的发展及中国的贡献

6.2.1 同步辐射的应用进展

6.2.2 同步辐射技术

6.2.3 同步辐射光源聚焦的环境元素

6.2.4 同步辐射装置

6.2.5 中国同步辐射在环境领域的贡献

6.3 同步辐射技术在环境领域的应用

6.3.1 环境污染监测

6.3.2 生态毒理

6.3.3 污染迁移转化

6.3.4 动态原位反应过程

6.3.5 单原子催化表征

6.4 结论与展望

参考文献

第 7 章 天然有机质的环境行为和效应

7.1 引言

7.2 天然有机质的分子表征技术及其在生态环境研究中的应用

7.2.1 核磁共振波谱分析及其应用

7.2.2 生物标志物分析及其应用

7.2.3 高分辨质谱分析及其应用

7.2.4 显微成像技术及其应用

7.3 天然有机质与污染物的相互作用机制及预测模型

7.3.1 天然有机质对有机污染物的吸附机制与预测

7.3.2 天然有机质对污染物转化行为的介导效应

7.4 展望

参考文献

第 8 章 农用化学品环境化学与毒理学研究进展

8.1 引言

8.2 农药环境残留特征及其生态风险

8.2.1 我国主要流域新烟碱类农药时空分布及生态风险

8.2.2 广州市城市与农村区域土壤-地表水-沉积物系统中的新烟碱农药残留分布与生态

风险

8.2.3 中国浙江省非作物植物花粉和蜂蜜中新烟碱类农药残留特征及暴露风险

8.2.4 浙江省农田土壤和地表水中拟除虫菊酯农药残留特征及分配规律

8.2.5 农田有机氯农药残留水平变化趋势与陆生小型哺乳动物的生殖健康

8.3 农药的人体污染负荷及健康风险

8.3.1 DDTs

8.3.2 HCHs 中国人群母婴暴露风险

8.3.3 农药的母乳喂养膳食暴露风险

8.3.4 拟除虫菊酯杀虫剂暴露健康风险

8.3.5 新型烟碱类农药人群膳食暴露风险

8.3.6 农药代谢产物毒性效应评价

8.3.7 复合污染评价

8.4 农药生物有效性与环境行为

8.4.1 传统的农药在不同环境介质中生物有效性研究

8.4.2 农药的母胎传递行为与机制

8.4.3 基于 EDA 和 TIC 的农药生物有效性研究

8.5 农药毒性效应的分子机制研究进展

8.5.1 拟除虫菊酯毒性机制研究进展

8.5.2 甲霜灵毒性机制研究进展

8.5.3 氟虫腈水生毒性机制研究进展

8.5.4 新烟碱类农药暴露与蜜蜂候群症风险

8.6 手性农药环境安全研究进展

8.6.1 三唑类农药对映体选择性环境行为及毒性差异

8.6.2 手性农药毒性效应的对映体差异

8.7 非农药类农用化学品的环境安全

8.7.1 我国农田土壤中邻苯二甲酸酯化合物的残留及健康风险

8.7.2 我国农田土萃取液内分泌干扰效应评价

8.7.3 农药助剂壬基酚聚氧乙烯醚及其代谢物在稻田土壤系统中的迁移转化和积累

8.7.4 人用抗生素通过影响肠道菌群增大三嗪除草剂农药的生物可利用率

8.8 展望

参考文献

第 9 章 核化学与放射化学技术研究进展

9.1 引言

9.2 基础和理论放射化学

9.2.1 锕系金属富勒烯的分子与电子结构研究

9.2.2 限域配位环境下锕系化学键的研究

9.2.3 超铀元素固体化学研究

9.2.4 核素固化与稳定性研究

9.3 核能应用放射化学

9.3.1 新型材料的设计合成及环境放射性污染治理

9.3.2 海水提铀材料的设计及其性能研究

9.3.3 催化还原技术用于含铀废水处理

9.3.4 多孔框架材料用于乏燃料后处理中几类关键核素的污染治理

9.3.5 新型核素分离检测流程开发

9.4 核应急医学救治技术

9.4.1 含铀辐射探测闪烁体和半导体

9.4.2 放射性核素辐射防护剂

9.4.3 含钍放射性废物的核药物资源化利用

9.4.4 用于 AD 及前列腺肿瘤早期诊断的正电子放射性药物

9.5 核技术应用

9.5.1 含铀辐射探测闪烁体和半导体

9.5.2 新型 MOFs 半导体及柔性辐射探测材料

9.5.3 辐射合成

9.5.4 功能材料的同位素效应

9.6 展望

参考文献

第 10 章 砷锑的生物地球化学循环研究进展

10.1 引言

10.2 微生物介导下砷的形态转化

10.2.1 砷的形态与毒性

10.2.2 砷的生物氧化

10.2.3 砷的生物还原

10.2.4 砷的甲基化

10.2.5 有机砷的生物转化

10.3 锑的生物地球化学循环

10.3.1 锑在自然界中的主要形态

10.3.2 微生物介导锑的形态转化

10.3.3 锑-铁耦合生物地球化学

10.3.4 锑-硫耦合生物地球化学

10.4 研究展望

参考文献

第 11 章 铁环境化学研究进展


第 12 章 我国近海海洋污染的现状、问题与对策


第 13 章 暴露组学与食品安全


第 14 章 大气环境化学研究进展


第 15 章 大气污染健康危害的流行病学和毒理学进展


第 16 章 纳米颗粒与植物的交互作用


第 17 章 纳米材料的环境效应与应用研究进展


第 18 章 纳米毒理学研究进展


第 19 章 新污染物的生态毒理效应


第 20 章 H2S 酸性气资源回收及转化利用反应过程的研究进展


第 21 章 挥发性有机污染物（VOCs）催化反应过程的研究进展


第 22 章 化学氧化环境修复技术进展


第 23 章 海洋（微）塑料污染及其对碳中和的意义


第 24 章 环境中微纳塑料的检测、老化及效应研究进展


第 25 章 碳中和目标下的环境污染防治


第 26 章 生物质废物的“碳中和”潜力及其资源化利用原理与技术


第 27 章 机器学习在环境科学研究中的应用


第 28 章 我国新污染物研究进展


第 29 章 人工智能时代下的环境计算毒理学进展及前瞻


第 30 章 微生物电化学技术前沿进展


第 31 章 废水污染控制技术研究进展


第 32 章 环境中抗生素耐药性的形成、传播及健康风险




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环境化学前沿(第3辑)(精) 节选

**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 本章导读 原位样品前处理技术是指直接在所研究体系内部对目标分析物进行萃取、富集和净化的技术。典型的原位样品前处理技术包括固相微萃取技术（solid phase microextraction，SPME）、被动采样器（passive sampler）等，已在非生命环境介质、动植物活体组织、人体样本、单细胞中污染物和内源性小分子代谢物的检测上成功应用。原位样品前处理技术简化了传统的采样过程和样品前处理过程，同时*大程度地保持样品本身的原始状态，即待分析介质的组成和功能，有效地减轻甚至避免对所研究体系中的环境过程或生命活动的扰动。本章将对原位样品前处理技术在有机污染物的检测、污染物作用下生物内源性代谢物的检测、污染物与蛋白亲和作用的识别方面的应用进行介绍；同时，本章也将介绍 SPME 与其他分析技术（全二维气相色谱、敞开式大气压质谱、表面增强拉曼）直接联用等方面的研究进展。 关键词原位样品前处理，定量方法，有机污染物，内源性代谢物，污染物-蛋白亲和作用 1.1 引 言 采样和样品前处理是直接影响分析方法灵敏度和分析结果准确性的重要步骤[1]。在传统的分析方法中，样品需要与所处的环境分离，样品的组成及其在原环境中的状态可能被破坏，导致样品中分析物的分布、分配和形态等信息丢失。同时，样品保存和运输过程还可能造成样品污染和目标物的损失。近年来，“原位样品前处理（in situ sample pretreatment）”及其相似概念“原位萃取（in situ extraction）”得到了一定的发展。例如，被动采样器（passive sampler）被用于研究土壤-大气、沉积物-水体，以及水体-大气界面的物质交换过程，而活体固相微萃取（in vivo solid phase microextraction，SPME）技术则被用于揭示生物体内分析物的时空分布情况[2-6]。在这样的样品前处理过程中，样品（如沉积物和动植物组织）无需从其所处的环境中分离，萃取、富集和净化等样品前处理过程被集成为一步，样品前处理过程得以大大简化。另外，样品本身的原始状态（native state），即样品的组成和功能（如土壤、水体、大气所承担的物质交换的环境功能，动植物组织的代谢功能）等受到的影响极小或能够被忽略。 原位样品前处理技术在环境分析领域和环境毒理学研究的优势主要体现在以下几个方面：①降低甚至避免传统的采样和样品前处理过程对所研究体系造成的损伤或干扰，获得反映所研究体系原始状态的信息。例如，不破坏样品中污染物的分配以测得污染物的游离浓度[7]，不造成生物正常生理状态的变化来研究外源活性物质对生物体正常代谢过程的影响[2]。②规避一些易氧化、易挥发的分析物在传统的采样和样品前处理过程中可能损失的风险，获得更准确的分析结果[2,5]。③获得分析物在样品中的动态变化信息[3,6]。传统的采样和样品前处理过程对样品具有不可逆的损耗性，不利于考察样品中分析物的动态变化情况。④简化分析过程和降低分析成本。原位样品前处理技术可以避免样品的存储和运输，且将萃取、富集和净化步骤集成为一步[4]。 目前，原位样品前处理技术已被用于考察环境介质中污染物的时空分布状态、动植物组织中污染物的分布规律、降解动力学过程和内源性代谢物的变化情况。由于 SPME 在萃取游离态有机污染物上具有独特的优势，SPME 在探究污染物与蛋白的亲和作用等方面也展现出巨大的应用前景。此外，原位前处理技术与新型分析技术，包括敞开式大气压质谱（ambient mass spectrometry，AMS）、表面增强拉曼光谱 （surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS）的联用也将推动样品前处理技术向更便捷、更高通量的方向发展。 1.2 原位样品前处理技术 1.2.1 SPME 技术与被动采样技术 1）SPME 技术 SPME 技术是一种典型的原位样品前处理技术。该技术利用少量的萃取相材料对样品中分析物进行萃取、富集和净化。SPME 探针的体积小、制备简单、便于携带，一方面可与便携式设备联用完成现场采样和分析，另一方面容易置于不同的环境介质和动植物组织中进行原位样品前处理。近来，除直接与气相色谱（gas chromatography，GC）和液相色谱（liquid chromatography，LC）系统联用外，SPME 探针和刀片萃取装置也实现了与 AMS 直接联用，同时完成样品的脱附和离子化，极大程度地简化样品分析过程。根据目标分析物的理化特性，设计不同的 SPME 萃取相材料以实现目标物的有效富集、并降低基质干扰，这对复杂样品中的痕量污染物或内源性代谢物的分析尤为关键。 2）被动采样技术 被动采样器在环境样品的原位前处理中也有较广泛的应用，主要应用于环境水体、土壤、沉积物、大气采样[8-12]。被动采样器一般选用不同尺寸的聚氨酯、聚甲醛等作为接收相，外部再配备一定的塑料或不锈钢支撑。用于极性有机污染物被动采样的采样器主要包括极性有机化合物综合采样器（polar organic chemical integrative sampler，POCIS）、化学捕集器、梯度扩散薄膜（diffusive gradients in thin film，DGT）；用于非极性有机污染物的采样器包括半透膜装置（semi-permeable membrane device，SPMD）和Chemcatcher。由于被动采样器的接收相体积大，具有更大的萃取量，可用更长时间跨度的时间加权平均浓度来代替瞬时采样浓度，因此被动采样器通常在环境介质中放置时间较长，可达数天至数月。被动采样器在从样品基质中取出后，选用合适的有机溶剂洗脱接收相萃取到的污染物，经净化和浓缩后再进行检测。SPME 技术通常也被认为是一种被动采样技术，但 SPME 探针通常尺寸小可直接插入 GC 进样口热脱附，或用小体积有机溶剂洗脱而无需再浓缩净化。同样受限于被动采样器的尺寸，常规的被动采样在活体萃取中的应用也较少。 1.2.2 原位样品前处理技术的定量方法 与传统的样品前处理方法不同，原位样品前处理技术为非完全萃取技术，即只萃取目标分析物总量中的很小一部分。这一特征极大地降低了萃取过程对样品整体的扰动，但同时也导致原位样品前处理技术的定量方法相比完全萃取技术更复杂。在原位样品前处理技术中，传统的外标法、标准加入法等均难以保证准确度或不可用。 原位样品前处理技术的定量方法可以分为平衡校正方法和预平衡校正方法两种。当分析物在萃取相和样品基质间达到分配平衡，基于分析物在萃取相和样品基质间的分配系数（K）以及萃取相的体积（Vf和分析物在萃取相中的平衡萃取量（ne），就可以计算出样品中分析物的浓度（如式 1-1 所示）。式 1-1 要求原位样品前处理技术只萃取样品中分析物总量的很小一部分。平衡校正方法在环境被动采样技术中应用较多，但该方法通常需要耗费相当长的时间来达到萃取平衡状态[13,14]。 在预平衡校正方法中，研究者普遍认为原位萃取过程遵循一级动力学模型（如式 1-2 和图 1-1 中的萃取动力学曲线所示）[15]。现有的多种定量校正方法主要有动力学校正法（kinetic calibration）[7]、采样速率校正法（sampling-rate calibration）[16,17]和双探针法（dual-probe method）[18]等。其中，使用*多的是动力学校正法。该方法基于萃取过程与脱附过程中的各向同性（isotropy）原则，即分析物和校正物在萃取相和样品基质中的传质速率的大小与传质方向无关，利用预先加载在萃取相中的校正物的脱附过程来预测分析物的萃取平衡状态[19-22]。使用的校正物也称“行为参照物（performance reference compound，PRC）”，理论上 PRC 的物化性质与分析物越接近，预测的萃取平衡状态越准确。 另外，PRC 也被用于原位校正萃取过程中不确定因素对萃取动力学过程的影响[23,24]。需要特别指明的是，平衡校正方法可用于测定分析物的游离浓度，而动力学校正方法可以预测平衡状态，因此亦可用于测定分析物的游离浓度。一般认为，游离浓度对于评估污染物的生物可利用性（bioavailability）和毒性相较总浓度更加合适。然而也有研究发现，在一些情况下 PRC 的脱附过程和分析物的萃取过程间的各向同性并不理想[25,26]。图 1-1 一级动力学模型描述的萃取量随时间的变化情况[15]t50 和 t95 分别指的是萃取量达到 50%和 95%的平衡萃取量的时间为保证定量结果的可信度，在建立原位样品前处理技术的定量方法时有以下几个方面需要特别注意：（1）当采用平衡校正方法时，如何确认到达分配平衡状态，又如何获得可信的分配系数均至关 重要[27,28]。（2）当采用预平衡校正方法时，需进一步确认利用 PRC 能否准确地预测平衡状态以及准确地校正采样速率[25,26]。 （3）复杂样品中的萃取动力学过程相较理想的一级动力学模型要复杂得多[29,30]，分析物结合态的比例、传质的主导方式（对流或扩散）、样品的非均质性对萃取动力学的影响还有待深入探究。

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