聚力污染治理攻堅戰，引領環境科學發展新時代

環境化學是環境科學的核心組成部分，環境化學主要基於化學理論和方法，結合地學、生物、醫學等交叉學科技術，以污染物為研究對象，以解決相關環境問題為目標，是一門研究污染物的生成與釋放、環境賦存與歸宿、轉化與代謝、毒性效應與健康影響以及污染物削減控制原理與技術的學科。

經過40多年的發展，我國環境化學在學科建設、人才培養、隊伍規模、實現國家目標和提升國際影響力等方面均取得了長足進步。環境化學已成為化學的一個重要分支。

來源：Pexels 作者：Arthur Ogleznev

自2002年 10月 24～27 日第一屆全國環境化學大會在浙江大學召開以來，全國環境化學大會已經連續召開了 9 屆，參會人數從當初的 200 人發展到 6000 多人規模，受到國內外學術界的高度重視。鑒於全國環境化學大會的規模與影響，根據專家建議並結合國內外學術會議的成功經驗，中國化學會環境化學專業委員會決定自 2017 年起，編輯出版《環境化學前沿》，將此作為全國環境化學大會的一項成果，奉獻給廣大讀者。每一輯的《環境化學前沿》均將總結上屆會議以來我國環境化學領域所取得的部分重要成果、展望未來的發展趨勢。由於環境化學涉獵範圍非常廣泛，研究內容極為豐富，所以每次會議出版的前沿成果或展望將不追求領域的全面覆蓋和完整的系統性，而是通過一些方面的進展與前沿的總結，展示我國環境化學工作者的最新成果，以期進一步圍繞國家環境保護與健康的重大需求，提高我國環境化學領域的創新能力與國際影響力。

《環境化學前沿》（第一輯），2017年10月首印 900冊，廣大讀者響應熱烈，出版後隨即售罄。為滿足廣大讀者的需求，科學出版社又再次加印 1000 冊，也早已售罄。這本書的出版受到廣大環境領域科研人員及在校學生的歡迎，特別在全國環境化學大會後，很多實驗室組織了對書中 30 個研究專題的學習與討論，撰寫讀後體會。該書的加購信息也通過郵件、電話等形式反饋給出版社和作者，大家普遍認為這本書的出版對讀者把握環境化學學科發展方向及其最前沿進展情況意義重大。通過這本書，讀者對環境化學研究的全貌有了更充分快捷的獲取方式。這些反饋，增強了作者和出版社的信心——在推動環境化學學科進步，培養學科後續人才方面，這本書的出版無疑是一次有意義並且實踐證明是成功的嘗試。

與 2017 年相比，組織《環境化學前沿》（第二輯）在時間上要充裕一些。第二輯的撰寫同樣得到我國環境化學領域著名專家學者的積極支持，所選內容均由第十屆全國環境化學大會各分會負責人和科研骨幹牽頭，本領域專家學者分工協作而成。作者隊伍中包括了 40 多位「國家傑出青年科學基金」獲得者、「長江學者」和「千人計劃」入選者。這些作者都是在環境化學一線從事相關研究工作、能夠準確把握國家學術前沿的專家，他們的論述充分反映了目前國內外環境化學領域的工作特色和主流方向。專家們的傾心支持和高度的責任感，使得書稿能夠在短時間內完成，充分展現了我國環境化學學界空前的凝聚力、向上的精神風貌和充滿生機的朝氣。在此，謹向所有作者的辛勤工作表示誠摯的謝意。本著學術自由、學術民主和學術平等的原則，本書允許不同風格，鼓勵各抒己見，強調文責自負。

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當前我國環境保護與健康領域依舊面臨著十分嚴峻和十分複雜的局面。首先是工業發展在一定時期內呈現出高能耗、高排放、低效率的特點。據 2018 年數據，我國鋼鐵、水泥的總產量分別佔世界總產量的51%和57%，而中國的 GDP 僅佔世界的17%左右；我國煤炭消費高達37億噸標煤，佔全球的 47%，而發電量僅佔全球的 25%；機動車保有量達 3.3 億輛，年產銷居世界第一；而家用小汽車的增長，也必將隨著我國城鄉經濟的發展呈現出更快的增長速度。其次是全球化學品登記與使用的速度爆炸式增加。幾年以前全球登記的化學品只有 7000 萬，短短的幾年時間就翻了一番，大約每天增長 4 萬種，每年增加 20%。工業生產與日常生活中使用的化學品，存在於生產、儲運、使用最後到環境排放整個鏈條中，各國對使用的化學品毒性知之甚少。未經嚴格的環境風險與健康風險評估而使用的化學品造成了環境管理的巨大被動。科學研究已經證明，環境污染與健康有著密不可分的關聯與因果關係。根據世界銀行和世界衛生組織（WHO）有關統計數據，世界上 70%的疾病和 40%的死亡人數與環境因素有關。此外，全球氣候變化使得污染物蒸發、遷移、轉化、降解、代謝、累積等速度加快，污染全方位傳播及污染全球化的趨勢加重，加速了污染物的環境地球化學循環過程。

隨著經濟的快速發展，發達國家百年發展過程中經歷的不同污染階段所產生的健康問題在我國集中顯現，多種與環境污染密切相關的疾病發病率顯著上升，先後在我國多地出現的腫瘤高發現象均與污染密切相關。我國獨有的環境污染特點決定了其健康問題的特殊性，不能照搬國外研究模式與成果解析污染與相關疾病的因果關係。理論與方法創新是我國環境與健康研究的機遇和挑戰。

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國際環境保護公約的簽訂使得我國環境化學的研究結果直接為國際公約的談判與實施提供了科學支撐。為了在全球範圍內控制和削減持久性有機污染物，《關於持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》獲得聯合國環境規劃署通過，並開放各國簽署，該公約已經於 2004 年付諸實施，公約認定的持久性有機物是一個開放體系，首次名單中包含了二噁英、多氯聯苯、部分有機氯農藥等共 12 類化合物。隨著科學研究的深入和經濟社會的發展，不斷有新成員加入。公約的正式生效標誌著持久性有機污染物污染成為當今世界各國共同面臨的全球性重大環境問題。

2013年1月19日，聯合國環境規劃署通過了旨在全球範圍內控制和減少汞排放的國際公約——《關於汞的水俁公約》文本，就具體限排範圍作出詳細規定，以減少汞對環境和人類健康造成損害。2013 年 10 月 10 日，《關於汞的水俁公約》在日本熊本通過，包括中國在內的 87 個國家和地區的代表共同簽署公約，標誌著全球減少汞污染邁出第一步。

2016年4月25日，十二屆全國人大常委會第二十次會議通過我國加入《關於汞的水俁公約》。2017 年 5 月 18 日，歐盟及其七個成員國批准了《關於汞的水俁公約》。2017 年 8 月 16 日，《關於汞的水俁公約》正式生效。這是近十年來環境與健康領域新增的一項全球性公約。履行此項公約，我國面臨著汞污染減排的巨大挑戰，急需科學技術的支撐。

上述環境問題的研究賦予了環境化學發展的空前機遇。我國的環境化學學科日益成熟繁榮，研究的水平、深度和廣度有了空前的提高，一些研究開始在國際學術界產生重要影響。當然，科學的發展永無止境，且與國際環境化學學科發展的先進水平和國內相關學科的快速發展相比，環境化學在學科積累、人才隊伍和研究基礎等方面差距仍然較大，尤其是在研究的原創性、系統綜合性、應用性和產業化等方面差距更加明顯。

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21世紀初，中國化學會環境化學專業委員會的成立是我國環境化學快速發展的必然產物。專業委員會及環境化學學科趕上了國際環境科學迅速發展，國家改革開放、經濟快速增長以及與此同時環境保護成為國家重大戰略需求的機遇，直接見證和參與了我國環境化學學科發展的歷程，為我國環境化學學科的發展提供了交流和研討的平台，對推動我國環境化學研究的進步發揮了重要作用。

前九屆全國環境化學大會的召開，對我國環境化學的跨越式發展起到了重要助推作用。「好雨知時節，當春乃發生」，第十屆全國環境化學大會是在我國全面建成小康社會關鍵之年召開的又一次里程碑式的大會。本次大會由南開大學承辦，孫紅文教授擔任組織委員會主席。大會將於 2019年8月15～19 日在南開大學隆重召開。大會的主題是「聚力污染治理攻堅戰，引領環境科學發展新時代」，大會將充分體現「創新、參與、合作、前瞻」的會議宗旨，推動環境化學學科更加重視國家需求，更加聚焦國際前沿，更加重視民生目標。大會將設立 63 個分會場，100多位國際著名專家學者包括海外華裔學者將參會。截止到7月8日，大會在線註冊7209人，其中教師與研究人員 3319 人，研究生代表3890人，收到會議正式摘要 4449 篇，會議規模、參會人數、會議水平、國際化程度等再創歷史新高！

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「眾人拾柴火焰高」，本書聚集了專家學者對若干環境化學前沿問題的認識與展望，是集體努力的成果。我們應該客觀清楚地看到，儘管我國環境化學學科取得了巨大的成就，但離國家生態文明建設的需求，離真正解決我國突出的環境污染問題，提高全民族的健康水平等遠大目標尚有很大差距。環境化學學科的影響力還需要進一步提高。由於當前學術界在日常科研管理、人才基金評審等環節上存在的一些傾向，不利於青年人才的成長、國際視野的養成和團隊精神的培養，我們也希望通過本書，為廣大青年學者在選題方面提供參考，避免急功近利的思想，著眼國家目標需求的前沿環境問題，立足做長期系統的工作，形成自己的研究特色，成為環境化學發展真正有用的人才。

今年在出版《環境化學前沿》（第二輯）的同時， 由香港理工大學的李向東教授等主編，邀請國際本領域著名專家學者撰稿，由 Springer 出版社出版了 A New Paradigm for Environmental Chemistry and Toxicology，此書代表了環境化學與毒理學領域當前的國際權威視角、專家們長期研究的心得及未來發展預見，也作為《環境化學前沿》（第二輯）的姊妹篇，呈獻給廣大讀者。

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受組織者學識水平之局限，在《環境化學前沿》（第二輯）撰稿和修訂過程中難免失之偏頗，出現不同學術觀點甚至缺點錯誤。環境化學學科一直是在不斷學習中提高的，學科的發展是永無止境的，人們對環境問題的認識也總是隨著時間的推移而不斷發展和提高。我們希望本書能夠對廣大環境化學工作者、研究生及環境管理專家有所裨益，若能對讀者了解並把握環境化學研究的熱點和前沿領域起到拋磚引玉作用，引起廣大讀者的廣泛興趣、討論、爭論和批評指正，便是編者期待和深感欣慰之處。

本書成稿過程中，中國科學院生態環境研究中心鄭明輝研究員、蔡勇教授，南開大學孫紅文教授等在組織專家審稿、改稿過程中做出了突出貢獻；科學出版社為本書的順利出版提供了方便的條件；朱麗及其團隊為本書的策劃與出版發揮了重要作用。在此一併表示誠摯的感謝。

江桂斌

2019年夏於北京

本文摘編自江桂斌、鄭明輝、孫紅文、蔡勇主編《環境化學前沿》（第二輯）一書，內容有刪節，標題為編者所加。

環境化學前沿 （第二輯）

江桂斌 鄭明輝 孫紅文 蔡 勇 主編

北京：科學出版社, 2019.8

ISBN 978-7-03-062007-1

責任編輯：朱 麗

《環境化學前沿》連續出版物邀請我國環境化學領域著名的專家學者，包括40多位「國家傑出青年科學基金」獲得者、「千人計劃」和「長江學者」入選者撰稿。本書（第二輯）與第一輯內容互相補充、互不重複，能夠反映和代表我國目前環境化學領域的工作特色和主流發展趨勢。

本書內容豐富、前瞻性強，可供環境化學、環境科學與工程以及地學、生物、材料、食品、公共衛生、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。

精彩篇章

第九章 持久性有機污染物植物吸收、遷移與轉化的分子機制

本書目錄

目錄

序言

第1章 原位樣品前處理技術在環境分析和毒理學研究中的應用 1

1 引言 2

2 原位樣品前處理技術 3

2.1 SPME技術與被動採樣技術 3

2.2 與原位分析技術的比較 4

3 原位樣品前處理技術在環境分析和毒理學研究中的應用 4

3.1 原位樣品前處理技術的定量方法 4

3.2 原位樣品前處理技術在非生命環境介質中的應用 6

3.3 原位樣品前處理技術在動植物活體組織中的應用 8

3.4 原位樣品前處理技術在內源性小分子有機物檢測上的應用 10

4 原位樣品前處理技術的萃取相 11

5 展望 12

參考文獻 13

第2章 環境穩定同位素技術研究進展 20

1 引言 21

2 穩定同位素技術基礎理論 22

2.1 同位素理論基本概念 22

2.2 穩定同位素分餾 23

3 環境穩定同位素分析方法進展 24

3.1 MC-ICP-MS分析性能的改進 24

3.2 MC-ICP-MS與各類進樣系統的聯用 26

3.3 新同位素體系分析方法的開發 28

3.4 小結 28

4 穩定同位素技術在污染物示蹤中的應用進展 28

4.1 穩定同位素在大氣細顆粒示蹤中的應用 28

4.2 穩定同位素在環境中金屬示蹤中的應用 30

4.3 穩定同位素在環境納米技術中的應用 33

5 環境穩定同位素標記技術研究進展 33

6 展望 35

參考文獻 36

第3章 有機污染物生物有效性研究的方法與應用 47

1 引言 48

2 有機污染物生物有效性的評價方法 49

2.1 生物學方法 49

2.2 化學方法 50

3 生物有效性在研究有機污染物在環境介質及界面間遷移行為中的應用 53

3.1 沉積物 53

3.2 水體 54

3.3 土壤 55

4 生物有效性在人體健康研究中的應用 57

4.1 生物有效性的活體測試 57

4.2 生物有效性的體外測試（經消化道途徑）59

4.3 生物有效性的體外測試（經呼吸道途徑）60

5 生物有效性在生態毒性評價識別中的應用 63

5.1 仿生萃取技術在毒性預測中的應用 63

5.2 基於生物效應的複合毒性評價方法 65

參考文獻 67

第4章 天然有機質的環境行為和效應 78

1 引言 79

2 天然有機質的結構表徵 80

2.1 天然有機質組成結構的認知發展 80

2.2 樣品前處理方法 81

2.3 天然有機質的分子表徵方法 82

3 天然有機質的環境效應 88

3.1 天然有機質對有機污染物吸附行為的影響 89

3.2 天然有機質對污染物轉化行為的影響 91

4 展望 95

參考文獻 96

第5章 全氟及多氟烷基類化合物 104

1 引言 105

2 PFASs簡介 105

2.1 理化信息 105

2.2 國內外管控信息 108

3 PFASs的環境賦存水平與遷移轉化規律 109

3.1 PFASs的環境賦存水平 109

3.2 PFASs的遷移轉化規律 111

4 PFASs毒性效應 113

4.1 PFOS和PFOA 113

4.2 F-53B 113

4.3 HFPO-DA（GenX）和HFPO-TA 114

4.4 其他結構類似物 114

5 PFASs的人體接觸與健康效應 115

5.1 人體內PFOS和PFOA的賦存水平 115

5.2 人體內PFASs的轉化、消除規律 116

5.3 流行病學研究結果 117

6 新型PFASs的相關研究 118

6.1 新型PFASs簡介 118

6.2 新型PFASs的篩查與鑒定 119

6.3 新型PFASs的環境賦存水平和遷移轉化 120

6.4 新型PFASs的生物累積和毒性效應 121

7 展望 122

參考文獻 123

第6章 硅氧烷類污染物的環境賦存與轉化 131

1 引言 132

2 硅氧烷簡介 132

2.1 物化性質與應用 132

2.2 生態環境效應 134

3 硅氧烷的環境行為 135

3.1 生活區域 136

3.2 工業區域 141

4 人群暴露 145

4.1 硅氧烷生產工廠 145

4.2 硅氧烷使用工廠 147

5 改性硅氧烷環境行為的初步研究 147

5.1 氟硅氧烷 147

5.2 苯基硅氧烷 148

6 展望 149

參考文獻 150

第7章 汞的環境污染研究進展 155

1 人為源大氣汞排放研究進展 156

1.1 人為源汞排放特徵研究 156

1.2 人為源汞排放清單進展 157

1.3 展望 159

2 水生生態系統汞的遷移轉化 159

2.1 水環境中汞的光化學轉化 160

2.2 水體環境硫化汞的形態轉化及在汞循環中的作用 161

2.3 顆粒形態汞參與的水環境汞遷移轉化過程 162

2.4 海洋環境汞遷移轉化研究的熱點問題 162

2.5 生態系統演變對水環境汞生態健康風險的影響 163

3 汞在森林生態系統生物地球化學研究進展 164

3.1 森林生態系統汞循環過程 165

3.2 森林生態系統汞的質量平衡 165

3.3 森林生態系統汞穩定同位素研究 167

3.4 總結與展望 169

4 汞的甲基化研究進展 170

4.1 甲基汞的性質和危害 170

4.2 甲基汞的來源和分布 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 結論與展望 173

參考文獻 173

第8章 鐵基材料及其污染控制技術研究進展 193

1 引言 194

2 納米零價鐵及其重金屬廢水治理技術 194

2.1 納米零價鐵的結構與製備 194

2.2 納米零價鐵在水環境轉化 195

2.3 納米零價鐵與重金屬反應 197

2.4 納米零價鐵工程應用 199

3 鐵礦物及其污染控制技術研究進展 201

3.1 鐵礦物的形成、製備及表徵 202

3.2 基於鐵礦物吸附性質的環境污染控制技術 205

3.3 基於鐵礦物氧化還原性質的環境污染控制技術 208

4 基於高鐵酸鹽的污染控制技術及原理 214

4.1 Fe(VI)氧化特性及強化氧化研究 214

4.2 Fe(VI)氧化過程中消毒副產物生成情況 218

4.3 Fe(VI)還原產物特性及其在去除砷及重金屬方面的研究 218

5 微生物介導亞鐵氧化耦合硝酸鹽還原機制與環境效應 220

5.1 概述 220

5.2 微生物耦合硝酸鹽還原和亞鐵氧化 221

5.3 硝酸鹽生物作用還原為亞硝酸鹽和化學反硝化作用 223

5.4 酶促亞鐵氧化耦合硝酸鹽還原 224

5.5 環境意義 225

6 展望 226

參考文獻 226

第9章 持久性有機污染物植物吸收、遷移與轉化的分子機制 239

1 引言 240

2 POPs的植物吸收與遷移 240

2.1 土壤中POPs的植物吸收和遷移 240

2.2 空氣中POPs的植物吸收和遷移 241

2.3 POPs植物吸收的模型 242

2.4 POPs對植物的影響 243

3 POPs的植物轉化 243

3.1 POPs植物轉化過程概述 243

3.2 POPs植物轉化中酶的作用 243

3.3 POPs在植物中典型的Ⅰ相反應 244

3.4 POPs在植物中典型的Ⅱ相反應 246

3.5 POPs在植物中典型的Ⅲ相反應 247

3.6 POPs轉化產物的檢測與篩查方法 248

4 POPs手性物質的植物吸收和轉化 248

5 展望 249

參考文獻 249

第10章 中國大氣環境化學研究進展 256

1 引言 257

2 大氣光化學污染 257

3 大氣成核和新粒子形成機制 259

3.1 近期實驗室模擬研究進展 260

3.2 近期外場觀測研究進展 260

4 二次有機氣溶膠與大氣非均相/多相反應 262

4.1 二次有機氣溶膠 262

4.2 HONO 262

4.3 多相反應 263

4.4 環境污染控制 263

5 展望 264

參考文獻 264

第11章 環境抗生素與耐葯基因污染研究進展 267

1 引言 268

2 抗生素使用 268

3 抗生素環境污染 269

3.1 城市污水處理廠中抗生素污染 269

3.2 水環境中抗生素污染 270

3.3 養殖環境中抗生素污染 270

3.4 土壤中抗生素污染 270

4 耐葯基因環境污染 271

4.1 城市污水處理系統中耐葯基因的污染現狀及來源 271

4.2 養殖環境耐葯基因污染 273

4.3 大氣環境耐葯基因污染 274

5 展望 276

參考文獻 277

第12章 環境微塑料的形成、分析、行為及風險管控研究進展 288

1 微塑料的環境來源與分布 289

1.1 環境微塑料的來源 289

1.2 海洋環境中微塑料 291

1.3 淡水環境中微塑料 296

1.4 土壤環境中微塑料 298

1.5 灰塵和大氣中微塑料 298

2 微塑料的檢測及表徵 299

2.1 微米尺度採樣與檢測 299

2.2 納米尺度檢測方法 300

2.3 塑料種類、形態、表面特徵分析 302

3 微塑料的生物毒性及人體暴露 304

3.1 微塑料進入生物體的途徑與賦存特徵 304

3.2 塑料的毒理學暴露方法 306

3.3 微塑料的毒性效應 307

3.4 微塑料對人體的暴露風險 307

4 微塑料的環境行為 308

4.1 微塑料的形成、風化和遷移轉運 308

4.2 微塑料對環境污染物的吸附和解吸 309

4.3 微塑料對污染物生物富集的影響 310

4.4 微塑料對污染物環境遷移轉化的影響 311

5 微塑料污染的環境風險和管控 312

5.1 微塑料污染的社會、經濟、政治效應 312

5.2 微塑料及塑料污染的管控 313

6 展望 314

參考文獻 315

第13章 飲用水消毒及消毒副產物研究進展 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 紫外線消毒 333

2.5 電化學消毒 333

2.6 聯合消毒 334

3 消毒副產物的識別及生成特徵 334

3.1 三鹵甲烷（THMs）334

3.2 鹵乙酸（HAAs）336

3.3 鹵乙腈（HANs）338

3.4 鹵代乙醯胺（HAcAms）339

3.5 鹵代硝基甲烷（HNMs）340

3.6 亞硝胺（NMAs）341

3.7 其他消毒副產物 342

4 消毒副產物及其前體物的分析檢測方法 342

4.1 消毒副產物檢測 342

4.2 消毒副產物前體物解析方法 343

5 飲用水中消毒副產物的濃度分布 344

6 消毒副產物的毒理學特徵 346

6.1 細胞毒性 346

6.2 遺傳毒性 347

6.3 其他毒性 347

6.4 流行病學調查 348

7 消毒副產物的控制及削減 348

7.1 消毒副產物前體物的去除 348

7.2 優化消毒方法 350

7.3 消毒副產物的去除 350

8 困難及展望 351

參考文獻 352

第14章 大氣污染物毒理學效應研究進展 363

1 引言 364

2 大氣污染物暴露對呼吸系統的影響 364

2.1 大氣污染與哮喘 365

2.2 大氣污染與慢性肺阻塞疾病 366

2.3 大氣污染與肺癌 367

3 大氣污染物暴露對心血管系統的影響 369

3.1 大氣污染物與高血壓 369

3.2 大氣污染物與動脈粥樣硬化 370

3.3 大氣污染物與心力衰竭 371

3.4 大氣污染物與心肌纖維化 372

4 大氣污染物暴露對中樞神經系統的影響 373

4.1 大氣污染物與腦缺血性損傷 374

4.2 大氣污染物與神經退行性損傷 375

5 展望 376

參考文獻 377

第15章 環境毒理組學研究進展 386

1 引言 387

2 暴露組的概念形成及研究進展 388

2.1 暴露組概念的形成 388

2.2 暴露組學研究方法學 389

2.3 外暴露組的測量 389

2.4 體內外源污染物的分析 390

2.5 生物組學技術在暴露組研究中的應用 391

2.6 暴露組學的研究進展 391

3 轉錄組學分析技術及其研究進展 392

3.1 轉錄組及轉錄組學的概念形成 392

3.2 轉錄組學分析技術 392

3.3 轉錄組學技術的研究進展 394

3.4 轉錄組學在環境毒理學研究中的應用 395

4 蛋白組學分析技術及其研究進展 396

4.1 蛋白組學概述 396

4.2 蛋白組學分析技術 396

4.3 蛋白組學的研究策略 397

4.4 蛋白組學在環境毒理學研究中的應用 398

5 代謝組學分析技術及其研究進展 400

5.1 代謝組學概念 400

5.2 代謝組學分析技術 400

5.3 代謝組學相關軟體的應用 401

5.4 代謝組學在典型有機污染物毒性評估中的應用 402

6 展望 403

參考文獻 404

第16章 環境計算化學與計算毒理學 410

1 引言 411

2 碳納米材料吸附化學品的模擬預測研究 413

2.1 C60吸附化學品的預測 414

2.2 碳納米管（CNTs）吸附化學品的預測 414

2.3 石墨烯和氧化石墨烯吸附化學品的預測 415

3 化學品環境降解轉化行為的模擬預測研究 416

3.1 大氣中的化學品的降解轉化行為 416

3.2 水相中的化學品降解轉化行為 423

4 化學品毒性機制及效應的模擬預測研究 428

4.1 酶代謝外源化合物的計算模擬 428

4.2 環境內分泌干擾效應的毒性通路與模擬預測 431

5 展望 433

參考文獻 436

第17章 新型環境污染物的生態毒理研究進展 444

1 全氟化合物的生態毒理研究 445

1.1 全氟化合物的生物富集和人體暴露 445

1.2 全氟化合物的毒性效應與機制 447

1.3 展望 449

2 新型全氟聚醚羧酸的生態毒理研究 449

2.1 PFECAs替代品的分析方法及環境分布 450

2.2 新型全氟替代品在全球部分自然水體中的分布特徵 453

2.3 新型PFECAs替代品的肝臟毒性效應與機制 454

2.4 新型PFECAs替代品同蛋白質相互作用 455

2.5 展望 456

3 氯化石蠟的生態毒理研究 457

3.1 環境分布與遷移 458

3.2 毒性效應與機制 461

3.3 人體內暴露與健康風險 464

3.4 展望 466

4 典型有機污染物的內分泌干擾和神經發育毒性效應 467

4.1 增塑劑類污染物對生殖內分泌系統的影響 467

4.2 溴代阻燃劑對甲狀腺內分泌系統的影響 469

4.3 有機磷阻燃劑的神經發育毒性效應 471

4.4 展望 472

參考文獻 472

第18章 環境砷污染與健康研究進展 479

1 引言 480

2 環境砷污染來源 480

2.1 環境砷污染概況 480

2.2 環境砷污染來源 481

3 環境砷污染健康危害 485

3.1 砷對皮膚系統的影響 486

3.2 砷對消化系統的影響 486

3.3 砷對呼吸系統的影響 486

3.4 砷對神經系統的影響 487

3.5 砷對免疫系統的影響 487

3.6 砷對心血管系統的影響 487

3.7 砷對內分泌系統的影響 487

3.8 砷對泌尿系統的影響 488

3.9 砷對生殖發育系統的影響 488

4 環境砷污染致病機制 488

4.1 砷致氧化損傷 489

4.2 砷致遺傳損傷 490

4.3 砷致信號通路異常 491

4.4 砷致表觀遺傳改變 492

4.5 砷與免疫功能損傷和炎症反應 494

5 環境砷污染健康風險評估 495

5.1 環境砷污染的危害識別 495

5.2 環境砷污染劑量-反應關係評估 496

5.3 環境砷污染暴露評估 496

5.4 環境砷污染風險特徵分析 497

5.5 環境砷污染健康風險評估的不確定性 498

6 展望 499

6.1 砷與環境多因素交互作用對健康的影響研究有待加強 499

6.2 砷中毒機制與轉化應用研究有待深入 499

6.3 建立或完善我國慢性砷中毒人群研究隊列有待重視 499

6.4 加強易感人群和敏感生命階段的識別與干預研究意義重大 499

6.5 環境砷污染健康風險評估研究須與時俱進 500

6.6 砷中毒靶向藥物研發亟待加強 500

參考文獻 500

第19章 鄰苯二甲酸酯增塑劑的人體暴露與健康風險 510

1 引言 511

2 鄰苯二甲酸酯增塑劑的環境污染及人體暴露現狀 513

2.1 水體及沉積物中的PAEs 513

2.2 土壤中的PAEs 514

2.3 室內空氣及顆粒物中的PAEs 514

2.4 PAEs在飲用水及食品中的污染現狀 515

2.5 個人護理品中及醫療用品中的PAEs 517

2.6 PAEs人體暴露現狀 518

3 鄰苯二甲酸酯增塑劑的體內代謝及其與慢性疾病的關聯 520

3.1 PAEs體內代謝 520

3.2 PAEs與生殖健康 522

3.3 PAEs與肥胖 522

3.4 PAEs與糖尿病 523

3.5 PAEs與呼吸系統疾病 524

3.6 PAEs與其他疾病的相關性調查 524

4 鄰苯二甲酸酯增塑劑的健康效應與毒理機制 525

4.1 生殖毒性 525

4.2 肥胖、胰島素抵抗及糖尿病 525

4.3 內分泌干擾效應 526

4.4 表觀遺傳毒性 527

4.5 代謝組學研究 528

5 展望 530

參考文獻 530

第20章 低濃度化學品Hormesis效應的機制與應用研究進展 540

1 引言 541

2 低濃度化學品Hormesis效應的廣譜性 542

3 低濃度化學品Hormesis效應的發生條件 543

4 低濃度化學品Hormesis效應的機制研究 546

4.1 個體水平的基於ROS和NO的氧化應激機制 547

4.2 群體水平的基於群體感應QS信號分子的機制 548

4.3 基於隨時間變化的蹺蹺板理論的機制 548

5 低濃度化學品Hormesis效應的應用研究 550

5.1 中藥領域 551

5.2 水華領域 552

5.3 食品添加劑領域 553

5.4 混合化合物聯合毒性領域 555

6 展望 556

參考文獻 557

第21章 環境納米材料與技術研究進展 560

1 引言 561

2 催化臭氧氧化耦合膜分離技術原理與應用 561

2.1 納米反應器原理 562

2.2 中試設備及其水處理性能 563

2.3 小結 563

3 多相催化高級氧化水中難降解有機物研究進展 563

3.1 表面絡合促進金屬單反應位芬頓催化過程 564

3.2 雙反應中心芬頓催化體系構建與界面反應過程 564

3.3 氮化碳表面電子結構調控與強化過硫酸鹽活化降解有機污染物 565

4 天然氫氧化鎂納米材料環境應用的基礎理論研究進展 566

4.1 表面缺陷Mg(OH)2的調控合成及對低濃度重金屬氧陰離子的選擇性吸附 567

4.2 利用CO2加壓調控Mg(OH)2相循環提取回收含鉛廢水中Pb2 568

5 有機-無機協同作用對有機重金屬微污染物的強化吸附機制研究進展 569

6 限域結構複合納米材料的構效調控與水處理應用研究進展 570

6.1 樹脂基納米複合材料 571

6.2 納米限域結構強化類Fenton催化反應及膜分離過程 572

7 展望 572

參考文獻 573

第22章 納米材料的環境轉化與歸趨研究進展 576

1 引言 577

2 金屬基納米材料的環境轉化與歸趨 578

2.1 金屬基納米材料的膠體穩定性和多孔介質遷移性 578

2.2 金屬基納米材料的溶解與轉化 579

2.3 小結 581

3 碳納米材料的環境轉化與歸趨 581

3.1 碳納米材料的膠體穩定性及多孔介質遷移 581

3.2 碳納米材料在水環境中的光化學轉化 583

3.3 小結 584

4 複合納米材料及多元金屬基納米材料的環境轉化與歸趨 584

5 複雜環境中納米材料轉化與歸趨研究的新方法 585

5.1 實驗技術 585

5.2 模型方法 586

6 展望 587

參考文獻 587

第23章 環境中納米材料的生物效應與分子機制研究進展 597

1 引言 598

2 環境冠對納米材料生物效應的影響 598

2.1 納米材料環境冠的形成與特徵 599

2.2 環境冠對納米材料毒性效應的影響 601

2.3 環境冠對納米材料毒性機制的影響 602

2.4 小結 603

3 納米材料不同層次的生物效應與關鍵調控因子 604

3.1 生物分子效應 605

3.2 離體細胞效應 606

3.3 個體效應 607

3.4 生態系統效應 608

3.5 納米-生物效應的構效關係及預測模型 610

3.6 小結 610

4 納米材料的植物毒性與分子機制 611

4.1 納米材料的植物吸收路徑 611

4.2 納米材料的植物毒性效應及其機理 613

4.3 小結 614

5 納米材料的水生毒理效應 614

5.1 金屬納米材料 614

5.2 金屬氧化物納米材料 615

5.3 碳納米材料 616

5.4 小結 617

6 納米材料對超重群體的毒性效應 617

7 納米材料與污染物的複合生物效應 618

7.1 金屬基納米材料與污染物複合作用 619

7.2 碳納米材料與污染物複合作用 621

7.3 小結 622

8 霧霾顆粒物關鍵致毒組分研究 622

8.1 細顆粒物核材料理化性質對其細胞毒性的影響 623

8.2 細顆粒物吸附污染物對其健康效應的影響 623

8.3 小結 624

9 展望 625

參考文獻 625

第24章 水污染與控制技術研究 642

1 引言 643

2 物化水處理方法與技術 644

2.1 高級氧化/還原處理技術 644

2.2 富集分離技術 655

3 生化水處理方法與技術 663

3.1 脫氮除磷技術 663

3.2 廢水處理實踐 669

4 廢水處理新技術系統 676

4.1 生物電化學技術 676

4.2 膜生物反應器技術 678

4.3 化工廢水處理技術 681

4.4 厭氧處理新技術 683

4.5 光催化-生物降解直接耦合技術 686

5 廢水資源/能源新技術 688

5.1 有機碳回收技術 688

5.2 磷回用技術 690

5.3 重金屬回收技術 692

參考文獻 695

第25章 礦山環境污染控制研究進展 718

1 引言 719

2 源頭控制——礦山尾礦中重金屬釋放抑制技術 720

2.1 物理屏蔽法 720

2.2 表面鈍化法 721

2.3 生物抑製法 725

3 過程式控制制——酸性礦山廢水中重金屬去除研究 726

3.1 酸性礦山廢水中重金屬的去除方法 726

3.2 農林廢棄物的改性及其對重金屬的吸附去除 729

4 次生礦物——酸性礦山廢水中重金屬自然歸宿 731

4.1 次生礦物的形成 731

4.2 次生礦物的穩定性 732

4.3 次生礦物的相轉化 733

4.4 次生礦物與酸性礦山廢水中重金屬的歸趨 735

5 生態恢復——礦山廢棄地治理技術研究及應用 736

5.1 礦山廢棄地極端環境微生物生態 736

5.2 礦山廢棄地生態恢復技術研究 736

5.3 礦山廢棄地生態恢復技術應用 737

6 展望 738

參考文獻 739

第26章 危險廢物處理與資源化研究進展 749

1 引言 750

2 危險廢物中重金屬的處置與資源化 751

2.1 基於物相調控的重金屬提取技術 751

2.2 選冶聯合分離新工藝 755

2.3 含鈾多金屬修復處置 759

3 危險廢物中持久性有機污染物的污染控制技術 762

3.1 催化分解技術 762

3.2 焚燒飛灰固化/穩定化技術 766

4 危險廢物能源利用與清潔工藝途徑 770

4.1 廢電池能源化 770

4.2 清潔工藝途徑 776

5 展望 780

參考文獻 780

第27章 全球氣候變化與環境健康研究進展 783

1 引言 784

2 全球氣候變化及其發展趨勢 785

2.1 全球氣候變化的定義和緣起 785

2.2 全球氣候變化的發展趨勢 785

3 典型污染物環境過程與氣候變化 787

3.1 重金屬的環境化學過程與氣候變化 787

3.2 持久性有機污染物的環境化學過程與氣候變化 789

3.3 納米材料的環境化學過程與氣候變化 791

3.4 農藥的環境化學過程與氣候變化 793

4 其他氣候變化與環境健康問題 794

4.1 營養元素問題 794

4.2 花粉問題 795

4.3 天然毒素問題 795

4.4 病原微生物問題 795

4.5 大氣臭氧濃度升高問題 796

5 展望 796

參考文獻 797

第28章 冰凍圈環境化學 805

1 引言 806

2 冰凍圈簡介 806

2.1 冰凍圈 806

2.2 冰凍圈的消融和環境變化 807

3 冰雪及其界面的化學過程 808

3.1 光化學反應 808

3.2 滷水溶液反應 809

3.3 氣體溶解和揮發 810

3.4 表面化學反應 810

3.5 氧化還原反應 810

4 北極地區冰凍圈環境化學 810

4.1 北冰洋海冰環境中的污染物 811

4.2 北極地區的汞污染 812

4.3 北極地區的持久性有機污染物 814

5 南極地區冰凍圈環境化學 815

5.1 南極地區金屬污染物 815

5.2 南極地區持久性有機污染物 816

5.3 南極海洋邊界層有機氣溶膠 816

6 冰川、凍土和高山地區冰凍圈環境化學 818

6.1 冰川環境化學 818

6.2 凍土環境化學 820

6.3 其他冰凍圈要素環境化學 821

6.4 青藏高原冰凍圈環境化學 821

7 冰凍圈環境化學的全球效應和展望 822

參考文獻 822

第29章 食物-能源-水：從單一領域到系統關聯 831

1 引言 833

2 FEWS基本概念 834

2.1 內部關聯分析 837

2.2 外部影響分析 837

2.3 系統綜合性能 838

3 FEWS模型和方法論 839

3.1 模型案例 839

3.2 模型構建方法 841

3.3 量化分析模型 842

3.4 模型小結 845

4 FEWS關聯網路的工程技術 846

4.1 污水中營養物質的回用 847

4.2 可持續能源技術 849

4.3 其他綜合技術 850

5 FEWS的相關政策 851

5.1 世界各國和國際組織高度重視食物、水及能源安全 851

5.2 在國際層級進行FEW管理和政策制定的複雜性 852

5.3 夯實工程技術，推動FEW政策的革新和發展 853

5.4 項目資助情況 853

6 展望 853

參考文獻 854

（本期編輯：王芳）

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