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環(huán)境化學前沿(第3輯)(精) 版權信息
- ISBN：9787030709288
- 條形碼：9787030709288 ; 978-7-03-070928-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
環(huán)境化學前沿(第3輯)(精) 內容簡介
環(huán)境化學是環(huán)境科學的核心組成部分，環(huán)境化學主要基于化學理論和方法，結合地學、生物、醫(yī)學等交叉學科技術，以污染物為研究對象，以解決相關環(huán)境問題為目標，是一門研究污染物的生成與釋放、環(huán)境賦存與歸宿、轉化與代謝、毒性效應與健康影響及其削減控制的原理與技術學科。經過40多年的發(fā)展，我國環(huán)境化學在學科建設、人才培養(yǎng)、隊伍規(guī)模、實現國家目標和提升靠前影響力等方面均取得了長足進步。環(huán)境化學已成為化學的一個重要分支。《環(huán)境化學前沿》連續(xù)出版物邀請我國環(huán)境化學領域有名的專家學者，包括40多位“國家杰出青年科學基金”獲得者和“長江學者”入選者撰稿。 本書與前兩輯內容互為補充，根據學科發(fā)展特點及國家重大需求增添了相關內容，比如“雙碳”、新污染物監(jiān)測及管理等，力求反映和代表我國目前環(huán)境化學領域的工作特色和主流發(fā)展趨勢。 本書內容豐富、前瞻性強，可供環(huán)境化學、環(huán)境科學與工程以及地學、生物、材料、食品、公共衛(wèi)生、化學品安全等交叉學科領域從事研究的科研人員、研究生和政府部門管理人員閱讀和參考。
環(huán)境化學前沿(第3輯)(精) 目錄
序言
第 1 章 原位樣品前處理技術在環(huán)境分析和毒理學研究中的應用
1.1 引言
1.2 1.2 原位樣品前處理技術
1.2.1 SPME 技術與被動采樣技術
1.2.2 原位樣品前處理技術的定量方法
1.3 原位樣品前處理技術在環(huán)境分析與毒理學研究中的應用
1.3.1 原位樣品前處理技術在環(huán)境介質中的應用
1.3.2 SPME 在動植物活體組織中的應用
1.3.3 SPME 在人體樣品和細胞代謝研究中的應用
1.4 SPME 技術與其他分析方法聯(lián)用
1.4.1 SPME-GC×GC
1.4.2 SPME-AMS 技術
1.4.3 SPME-SERS 分析
1.5 展望
參考文獻
第 2 章 基于高分辨質譜非靶向分析的污染物發(fā)現
2.1 引言
2.2 樣品前處理
2.3 儀器分析
2.3.1 組分分離
2.3.2 組分分析
2.4 數據處理
2.4.1 數據的提取
2.4.2 化合物的鑒定
2.5 應用實例
2.5.1 新型污染物的識別與發(fā)現
2.5.2 優(yōu)控或關鍵污染物篩選
2.5.3 基于特征官能團的污染物識別
2.5.4 基于效應導向分析技術的有害污染物識別
2.6 展望
參考文獻
第 3 章 環(huán)境穩(wěn)定同位素技術進展
3.1 引言
3.2 穩(wěn)定同位素溯源的基本原理
3.2.1 穩(wěn)定同位素分餾
3.2.2 穩(wěn)定同位素標記
3.3 穩(wěn)定同位素分析方法*新進展
3.3.1 非傳統(tǒng)（金屬）穩(wěn)定同位素分析方法*新進展
3.3.2 單體穩(wěn)定同位素分析方法*新進展
3.3.3 穩(wěn)定同位素標記技術在方法學上的新進展
3.4 穩(wěn)定同位素技術在環(huán)境領域的*新進展
3.4.1 穩(wěn)定同位素技術在環(huán)境金屬源解析中的*新進展
3.4.2 單體穩(wěn)定同位素技術在有機污染物溯源和轉化方面的*新進展
3.4.3 穩(wěn)定同位素標記技術在環(huán)境污染物降解及微生物分析中的應用
3.5 展望
參考文獻
第 4 章 疫情期間的消毒與消毒副產物問題
4.1 引言
4.2 微生物風險
4.2.1 新型冠狀病毒 SARS-CoV-2
4.2.2 細菌.
4.2.3 真菌
4.2.4 原生動物
4.3 消毒副產物
4.3.1 識別與檢測
4.3.2 毒性和風險
4.3.3 生成機制
4.3.4 DBPs 生成控制
4.4 應對疫情的環(huán)境消毒技術和實踐
4.4.1 公共場所中 SARS-CoV-2 的消毒控制
4.4.2 食品冷鏈
4.4.3 給排水消毒
4.4.4 過度消毒的潛在生態(tài)影響
4.5 展望
參考文獻
第 5 章 環(huán)境代謝組學研究進展
5.1 引言
5.2 核磁/質譜代謝組學研究進展
5.2.1 環(huán)境代謝組學概述
5.2.2 基于核磁共振的代謝組學研究
5.2.4 基于核磁共振聯(lián)合質譜的代謝組學研究
5.3 質譜成像技術及其研究進展
5.3.1 質譜成像技術的概述
5.3.2 質譜成像分析流程
5.3.3 常見質譜成像技術
5.3.4 質譜成像技術在污染物毒理學研究中的應用
5.3.5 質譜成像技術在藥物研究中的應用
5.4 多組學整合在環(huán)境毒理學中的研究進展
5.4.1 多組學整合分析概述
5.4.2 多組學整合分析工具
5.4.3 多組學技術在有機污染物毒性機制研究中的應用
5.4.4 多組學技術在重金屬毒性機制研究中的應用
5.5 展望
參考文獻
第 6 章 同步輻射技術推進環(huán)境化學研究
6.1 引言.
6.2 同步輻射的發(fā)展及中國的貢獻
6.2.1 同步輻射的應用進展
6.2.2 同步輻射技術
6.2.3 同步輻射光源聚焦的環(huán)境元素
6.2.4 同步輻射裝置
6.2.5 中國同步輻射在環(huán)境領域的貢獻
6.3 同步輻射技術在環(huán)境領域的應用
6.3.1 環(huán)境污染監(jiān)測
6.3.2 生態(tài)毒理
6.3.3 污染遷移轉化
6.3.4 動態(tài)原位反應過程
6.3.5 單原子催化表征
6.4 結論與展望
參考文獻
第 7 章 天然有機質的環(huán)境行為和效應
7.1 引言
7.2 天然有機質的分子表征技術及其在生態(tài)環(huán)境研究中的應用
7.2.1 核磁共振波譜分析及其應用
7.2.2 生物標志物分析及其應用
7.2.3 高分辨質譜分析及其應用
7.2.4 顯微成像技術及其應用
7.3 天然有機質與污染物的相互作用機制及預測模型
7.3.1 天然有機質對有機污染物的吸附機制與預測
7.3.2 天然有機質對污染物轉化行為的介導效應
7.4 展望
參考文獻
第 8 章 農用化學品環(huán)境化學與毒理學研究進展
8.1 引言
8.2 農藥環(huán)境殘留特征及其生態(tài)風險
8.2.1 我國主要流域新煙堿類農藥時空分布及生態(tài)風險
8.2.2 廣州市城市與農村區(qū)域土壤-地表水-沉積物系統(tǒng)中的新煙堿農藥殘留分布與生態(tài)
風險
8.2.3 中國浙江省非作物植物花粉和蜂蜜中新煙堿類農藥殘留特征及暴露風險
8.2.4 浙江省農田土壤和地表水中擬除蟲菊酯農藥殘留特征及分配規(guī)律
8.2.5 農田有機氯農藥殘留水平變化趨勢與陸生小型哺乳動物的生殖健康
8.3 農藥的人體污染負荷及健康風險
8.3.1 DDTs
8.3.2 HCHs 中國人群母嬰暴露風險
8.3.3 農藥的母乳喂養(yǎng)膳食暴露風險
8.3.4 擬除蟲菊酯殺蟲劑暴露健康風險
8.3.5 新型煙堿類農藥人群膳食暴露風險
8.3.6 農藥代謝產物毒性效應評價
8.3.7 復合污染評價
8.4 農藥生物有效性與環(huán)境行為
8.4.1 傳統(tǒng)的農藥在不同環(huán)境介質中生物有效性研究
8.4.2 農藥的母胎傳遞行為與機制
8.4.3 基于 EDA 和 TIC 的農藥生物有效性研究
8.5 農藥毒性效應的分子機制研究進展
8.5.1 擬除蟲菊酯毒性機制研究進展
8.5.2 甲霜靈毒性機制研究進展
8.5.3 氟蟲腈水生毒性機制研究進展
8.5.4 新煙堿類農藥暴露與蜜蜂候群癥風險
8.6 手性農藥環(huán)境安全研究進展
8.6.1 三唑類農藥對映體選擇性環(huán)境行為及毒性差異
8.6.2 手性農藥毒性效應的對映體差異
8.7 非農藥類農用化學品的環(huán)境安全
8.7.1 我國農田土壤中鄰苯二甲酸酯化合物的殘留及健康風險
8.7.2 我國農田土萃取液內分泌干擾效應評價
8.7.3 農藥助劑壬基酚聚氧乙烯醚及其代謝物在稻田土壤系統(tǒng)中的遷移轉化和積累
8.7.4 人用抗生素通過影響腸道菌群增大三嗪除草劑農藥的生物可利用率
8.8 展望
參考文獻
第 9 章 核化學與放射化學技術研究進展
9.1 引言
9.2 基礎和理論放射化學
9.2.1 錒系金屬富勒烯的分子與電子結構研究
9.2.2 限域配位環(huán)境下錒系化學鍵的研究
9.2.3 超鈾元素固體化學研究
9.2.4 核素固化與穩(wěn)定性研究
9.3 核能應用放射化學
9.3.1 新型材料的設計合成及環(huán)境放射性污染治理
9.3.2 海水提鈾材料的設計及其性能研究
9.3.3 催化還原技術用于含鈾廢水處理
9.3.4 多孔框架材料用于乏燃料后處理中幾類關鍵核素的污染治理
9.3.5 新型核素分離檢測流程開發(fā)
9.4 核應急醫(yī)學救治技術
9.4.1 含鈾輻射探測閃爍體和半導體
9.4.2 放射性核素輻射防護劑
9.4.3 含釷放射性廢物的核藥物資源化利用
9.4.4 用于 AD 及前列腺腫瘤早期診斷的正電子放射性藥物
9.5 核技術應用
9.5.1 含鈾輻射探測閃爍體和半導體
9.5.2 新型 MOFs 半導體及柔性輻射探測材料
9.5.3 輻射合成
9.5.4 功能材料的同位素效應
9.6 展望
參考文獻
第 10 章 砷銻的生物地球化學循環(huán)研究進展
10.1 引言
10.2 微生物介導下砷的形態(tài)轉化
10.2.1 砷的形態(tài)與毒性
10.2.2 砷的生物氧化
10.2.3 砷的生物還原
10.2.4 砷的甲基化
10.2.5 有機砷的生物轉化
10.3 銻的生物地球化學循環(huán)
10.3.1 銻在自然界中的主要形態(tài)
10.3.2 微生物介導銻的形態(tài)轉化
10.3.3 銻-鐵耦合生物地球化學
10.3.4 銻-硫耦合生物地球化學
10.4 研究展望
參考文獻
第 11 章 鐵環(huán)境化學研究進展
第 12 章 我國近海海洋污染的現狀、問題與對策
第 13 章 暴露組學與食品安全
第 14 章 大氣環(huán)境化學研究進展
第 15 章 大氣污染健康危害的流行病學和毒理學進展
第 16 章 納米顆粒與植物的交互作用
第 17 章 納米材料的環(huán)境效應與應用研究進展
第 18 章 納米毒理學研究進展
第 19 章 新污染物的生態(tài)毒理效應
第 20 章 H2S 酸性氣資源回收及轉化利用反應過程的研究進展
第 21 章 揮發(fā)性有機污染物（VOCs）催化反應過程的研究進展
第 22 章 化學氧化環(huán)境修復技術進展
第 23 章 海洋（微）塑料污染及其對碳中和的意義
第 24 章 環(huán)境中微納塑料的檢測、老化及效應研究進展
第 25 章 碳中和目標下的環(huán)境污染防治
第 26 章 生物質廢物的“碳中和”潛力及其資源化利用原理與技術
第 27 章 機器學習在環(huán)境科學研究中的應用
第 28 章 我國新污染物研究進展
第 29 章 人工智能時代下的環(huán)境計算毒理學進展及前瞻
第 30 章 微生物電化學技術前沿進展
第 31 章 廢水污染控制技術研究進展
第 32 章 環(huán)境中抗生素耐藥性的形成、傳播及健康風險
展開全部
環(huán)境化學前沿(第3輯)(精) 節(jié)選
**章 原位樣品前處理技術在環(huán)境分析和毒理學研究中的應用 本章導讀 原位樣品前處理技術是指直接在所研究體系內部對目標分析物進行萃取、富集和凈化的技術。典型的原位樣品前處理技術包括固相微萃取技術（solid phase microextraction，SPME）、被動采樣器（passive sampler）等，已在非生命環(huán)境介質、動植物活體組織、人體樣本、單細胞中污染物和內源性小分子代謝物的檢測上成功應用。原位樣品前處理技術簡化了傳統(tǒng)的采樣過程和樣品前處理過程，同時*大程度地保持樣品本身的原始狀態(tài)，即待分析介質的組成和功能，有效地減輕甚至避免對所研究體系中的環(huán)境過程或生命活動的擾動。本章將對原位樣品前處理技術在有機污染物的檢測、污染物作用下生物內源性代謝物的檢測、污染物與蛋白親和作用的識別方面的應用進行介紹；同時，本章也將介紹 SPME 與其他分析技術（全二維氣相色譜、敞開式大氣壓質譜、表面增強拉曼）直接聯(lián)用等方面的研究進展。 關鍵詞原位樣品前處理，定量方法，有機污染物，內源性代謝物，污染物-蛋白親和作用 1.1 引 言 采樣和樣品前處理是直接影響分析方法靈敏度和分析結果準確性的重要步驟[1]。在傳統(tǒng)的分析方法中，樣品需要與所處的環(huán)境分離，樣品的組成及其在原環(huán)境中的狀態(tài)可能被破壞，導致樣品中分析物的分布、分配和形態(tài)等信息丟失。同時，樣品保存和運輸過程還可能造成樣品污染和目標物的損失。近年來，“原位樣品前處理（in situ sample pretreatment）”及其相似概念“原位萃取（in situ extraction）”得到了一定的發(fā)展。例如，被動采樣器（passive sampler）被用于研究土壤-大氣、沉積物-水體，以及水體-大氣界面的物質交換過程，而活體固相微萃取（in vivo solid phase microextraction，SPME）技術則被用于揭示生物體內分析物的時空分布情況[2-6]。在這樣的樣品前處理過程中，樣品（如沉積物和動植物組織）無需從其所處的環(huán)境中分離，萃取、富集和凈化等樣品前處理過程被集成為一步，樣品前處理過程得以大大簡化。另外，樣品本身的原始狀態(tài)（native state），即樣品的組成和功能（如土壤、水體、大氣所承擔的物質交換的環(huán)境功能，動植物組織的代謝功能）等受到的影響極小或能夠被忽略。 原位樣品前處理技術在環(huán)境分析領域和環(huán)境毒理學研究的優(yōu)勢主要體現在以下幾個方面：①降低甚至避免傳統(tǒng)的采樣和樣品前處理過程對所研究體系造成的損傷或干擾，獲得反映所研究體系原始狀態(tài)的信息。例如，不破壞樣品中污染物的分配以測得污染物的游離濃度[7]，不造成生物正常生理狀態(tài)的變化來研究外源活性物質對生物體正常代謝過程的影響[2]。②規(guī)避一些易氧化、易揮發(fā)的分析物在傳統(tǒng)的采樣和樣品前處理過程中可能損失的風險，獲得更準確的分析結果[2,5]。③獲得分析物在樣品中的動態(tài)變化信息[3,6]。傳統(tǒng)的采樣和樣品前處理過程對樣品具有不可逆的損耗性，不利于考察樣品中分析物的動態(tài)變化情況。④簡化分析過程和降低分析成本。原位樣品前處理技術可以避免樣品的存儲和運輸，且將萃取、富集和凈化步驟集成為一步[4]。 目前，原位樣品前處理技術已被用于考察環(huán)境介質中污染物的時空分布狀態(tài)、動植物組織中污染物的分布規(guī)律、降解動力學過程和內源性代謝物的變化情況。由于 SPME 在萃取游離態(tài)有機污染物上具有獨特的優(yōu)勢，SPME 在探究污染物與蛋白的親和作用等方面也展現出巨大的應用前景。此外，原位前處理技術與新型分析技術，包括敞開式大氣壓質譜（ambient mass spectrometry，AMS）、表面增強拉曼光譜 （surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS）的聯(lián)用也將推動樣品前處理技術向更便捷、更高通量的方向發(fā)展。 1.2 原位樣品前處理技術 1.2.1 SPME 技術與被動采樣技術 1）SPME 技術 SPME 技術是一種典型的原位樣品前處理技術。該技術利用少量的萃取相材料對樣品中分析物進行萃取、富集和凈化。SPME 探針的體積小、制備簡單、便于攜帶，一方面可與便攜式設備聯(lián)用完成現場采樣和分析，另一方面容易置于不同的環(huán)境介質和動植物組織中進行原位樣品前處理。近來，除直接與氣相色譜（gas chromatography，GC）和液相色譜（liquid chromatography，LC）系統(tǒng)聯(lián)用外，SPME 探針和刀片萃取裝置也實現了與 AMS 直接聯(lián)用，同時完成樣品的脫附和離子化，極大程度地簡化樣品分析過程。根據目標分析物的理化特性，設計不同的 SPME 萃取相材料以實現目標物的有效富集、并降低基質干擾，這對復雜樣品中的痕量污染物或內源性代謝物的分析尤為關鍵。 2）被動采樣技術 被動采樣器在環(huán)境樣品的原位前處理中也有較廣泛的應用，主要應用于環(huán)境水體、土壤、沉積物、大氣采樣[8-12]。被動采樣器一般選用不同尺寸的聚氨酯、聚甲醛等作為接收相，外部再配備一定的塑料或不銹鋼支撐。用于極性有機污染物被動采樣的采樣器主要包括極性有機化合物綜合采樣器（polar organic chemical integrative sampler，POCIS）、化學捕集器、梯度擴散薄膜（diffusive gradients in thin film，DGT）；用于非極性有機污染物的采樣器包括半透膜裝置（semi-permeable membrane device，SPMD）和Chemcatcher。由于被動采樣器的接收相體積大，具有更大的萃取量，可用更長時間跨度的時間加權平均濃度來代替瞬時采樣濃度，因此被動采樣器通常在環(huán)境介質中放置時間較長，可達數天至數月。被動采樣器在從樣品基質中取出后，選用合適的有機溶劑洗脫接收相萃取到的污染物，經凈化和濃縮后再進行檢測。SPME 技術通常也被認為是一種被動采樣技術，但 SPME 探針通常尺寸小可直接插入 GC 進樣口熱脫附，或用小體積有機溶劑洗脫而無需再濃縮凈化。同樣受限于被動采樣器的尺寸，常規(guī)的被動采樣在活體萃取中的應用也較少。 1.2.2 原位樣品前處理技術的定量方法 與傳統(tǒng)的樣品前處理方法不同，原位樣品前處理技術為非完全萃取技術，即只萃取目標分析物總量中的很小一部分。這一特征極大地降低了萃取過程對樣品整體的擾動，但同時也導致原位樣品前處理技術的定量方法相比完全萃取技術更復雜。在原位樣品前處理技術中，傳統(tǒng)的外標法、標準加入法等均難以保證準確度或不可用。 原位樣品前處理技術的定量方法可以分為平衡校正方法和預平衡校正方法兩種。當分析物在萃取相和樣品基質間達到分配平衡，基于分析物在萃取相和樣品基質間的分配系數（K）以及萃取相的體積（Vf和分析物在萃取相中的平衡萃取量（ne），就可以計算出樣品中分析物的濃度（如式 1-1 所示）。式 1-1 要求原位樣品前處理技術只萃取樣品中分析物總量的很小一部分。平衡校正方法在環(huán)境被動采樣技術中應用較多，但該方法通常需要耗費相當長的時間來達到萃取平衡狀態(tài)[13,14]。 在預平衡校正方法中，研究者普遍認為原位萃取過程遵循一級動力學模型（如式 1-2 和圖 1-1 中的萃取動力學曲線所示）[15]。現有的多種定量校正方法主要有動力學校正法（kinetic calibration）[7]、采樣速率校正法（sampling-rate calibration）[16,17]和雙探針法（dual-probe method）[18]等。其中，使用*多的是動力學校正法。該方法基于萃取過程與脫附過程中的各向同性（isotropy）原則，即分析物和校正物在萃取相和樣品基質中的傳質速率的大小與傳質方向無關，利用預先加載在萃取相中的校正物的脫附過程來預測分析物的萃取平衡狀態(tài)[19-22]。使用的校正物也稱“行為參照物（performance reference compound，PRC）”，理論上 PRC 的物化性質與分析物越接近，預測的萃取平衡狀態(tài)越準確。 另外，PRC 也被用于原位校正萃取過程中不確定因素對萃取動力學過程的影響[23,24]。需要特別指明的是，平衡校正方法可用于測定分析物的游離濃度，而動力學校正方法可以預測平衡狀態(tài)，因此亦可用于測定分析物的游離濃度。一般認為，游離濃度對于評估污染物的生物可利用性（bioavailability）和毒性相較總濃度更加合適。然而也有研究發(fā)現，在一些情況下 PRC 的脫附過程和分析物的萃取過程間的各向同性并不理想[25,26]。圖 1-1 一級動力學模型描述的萃取量隨時間的變化情況[15]t50 和 t95 分別指的是萃取量達到 50%和 95%的平衡萃取量的時間為保證定量結果的可信度，在建立原位樣品前處理技術的定量方法時有以下幾個方面需要特別注意：（1）當采用平衡校正方法時，如何確認到達分配平衡狀態(tài)，又如何獲得可信的分配系數均至關 重要[27,28]。（2）當采用預平衡校正方法時，需進一步確認利用 PRC 能否準確地預測平衡狀態(tài)以及準確地校正采樣速率[25,26]。 （3）復雜樣品中的萃取動力學過程相較理想的一級動力學模型要復雜得多[29,30]，分析物結合態(tài)的比例、傳質的主導方式（對流或擴散）、樣品的非均質性對萃取動力學的影響還有待深入探究。
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