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一探前沿|環(huán)境研究期刊，哪些技術(shù)備受青睞？重金屬分析篇(下)

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上一期，我們介紹了環(huán)境研究中元素形態(tài)變化、環(huán)境治理中的營(yíng)養(yǎng)元素，有毒有害元素的變化等多個(gè)重金屬分析方向的進(jìn)展與前沿技術(shù)，本期我們同樣以環(huán)境研究類期刊Environmental Science & Technology近3年的文章為例，一探環(huán)境研究重點(diǎn)方向之一：顆粒物研究。其中，納米顆粒（Nanoparticle）和微米大氣顆粒物（PM）又為兩大熱點(diǎn)。

Nanoparticle

隨著納米科技的快速發(fā)展以及納米產(chǎn)品的大量普及，納米顆粒的環(huán)境行為、生態(tài)毒性、與人類健康的關(guān)系等都逐漸成為國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)之一。

1 創(chuàng)新技術(shù)，突破環(huán)境中nanoparticle 分析極限

【前沿方向：水質(zhì)】

【前沿方向：nanoparticle】

【創(chuàng)新技術(shù)：ICP-OES / HR-ICPMS】

前沿概覽

分析技術(shù)的局限性導(dǎo)致測(cè)量到的納米顆粒（NPs）濃度比環(huán)境中預(yù)期NPs濃度高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。為了突破該局限性，來(lái)自法國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)提出了將非傳統(tǒng)的穩(wěn)定同位素示蹤與HRICP-MS結(jié)合的方法，進(jìn)行NP分析，并在量子點(diǎn)條件下對(duì)該方法進(jìn)行了評(píng)價(jià)：通過(guò)合成多同位素標(biāo)記的111Cd77Se/68ZnS量子點(diǎn)，并以極低的濃度（0.1至5000 ppt）模擬了它們?cè)谔烊坏乇硭|(zhì)（河流，河口和海水）中的遷移。其結(jié)果驗(yàn)證了不同濃度下穩(wěn)定同位素標(biāo)記的ENPs在大多數(shù)地表水環(huán)境中的行為和毒性。

2

2 ICP-MS 助力探索納米硫化鋅在有機(jī)固廢中的變化

【前沿方向：固廢】

【前沿方向：nanoparticle】

【創(chuàng)新技術(shù)：ICP-MS】

前沿概覽

鋅（Zn）是一種潛在的有毒微量元素，以化肥形式廣泛存在于農(nóng)用地的有機(jī)廢棄物（OWs）中。OW中鋅的形態(tài)是了解其在土壤中遷移轉(zhuǎn)化、評(píng)估OW農(nóng)業(yè)循環(huán)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵參數(shù)。法國(guó)研究團(tuán)隊(duì)研究了OW處理對(duì)Zn形態(tài)的影響，以及在厭氧條件下OW中形成的納米ZnS的化學(xué)不穩(wěn)定性。

3 ICP-OES 助力納米零價(jià)鐵顆粒吸附研究

【前沿方向：nanoparticle】

【創(chuàng)新技術(shù)：ICP-OES】

前沿概覽

在厭氧條件下，研究者對(duì)全氟烷基酸（PFAAs），特別是全氟辛烷磺酸（PFOS）在新合成的納米級(jí)零價(jià)鐵（nZVI）以及老化（氧化）的nZVI的吸附進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，nZVI的注入可以降低地下水中PFAA的濃度，其表面化學(xué)隨老化而變化。

4 ICP-OES，助力零價(jià)鐵納米顆粒轉(zhuǎn)化機(jī)制研究

【前沿方向：nanoparticle】

【創(chuàng)新技術(shù)：ICP-OES】

前沿概覽

研究人員探究了在水培和土壤條件下，黃瓜中的納米級(jí)零價(jià)鐵（nZVI）的轉(zhuǎn)化。數(shù)據(jù)結(jié)果為黃瓜中兩個(gè)潛在的nZVI轉(zhuǎn)化機(jī)制奠定了研究基礎(chǔ)：（1）與低分子量有機(jī)酸配體的相互作用以及（2）礦物質(zhì)的溶解-沉淀。

5 ICPMS-探索大氣PM與健康潛在關(guān)系

【前沿方向：大氣】

【前沿方向：環(huán)境與健康】

【關(guān)鍵技術(shù)：ICPMS】

前沿概覽

顆粒物（PM）的源解析研究將化學(xué)成分與排放源聯(lián)系起來(lái)，而健康風(fēng)險(xiǎn)分析則將健康結(jié)果與化學(xué)成分聯(lián)系起來(lái)。然而將排放源與環(huán)境測(cè)量中的健康風(fēng)險(xiǎn)聯(lián)系起來(lái)的研究很少。研究者對(duì)微粒痕量元素進(jìn)行了深入研究。在北京冬季測(cè)量PM2.5中的元素，嚴(yán)重污染天的14種微量元素的總含量比低污染天高1.3-7.3倍。Fe，Zn和Pb是豐富的元素，與PM污染水平無(wú)關(guān)。Pb，Mn，Cd，As，Sr，Co，V，Cu和Ni主要以生物可利用形態(tài)存在。微粒痕量元素的來(lái)源可以分為粉塵，燃油燃燒，燃煤和交通相關(guān)排放等因素。在低污染天，與交通有關(guān)的排放占被測(cè)元素總質(zhì)量的65％。但是，在嚴(yán)重污染天中，煤炭燃燒占主導(dǎo)地位（58％）。通過(guò)結(jié)合特定元素的健康風(fēng)險(xiǎn)分析的研究發(fā)現(xiàn)，與交通有關(guān)的排放在低污染天主要是由微粒痕量元素引起的健康風(fēng)險(xiǎn)，而在中度和重度污染天燃煤同樣重要，甚至更為重要。

總結(jié)

賽默飛成熟的Nanoparticle分析軟件、超高的分析靈敏度和分辨率，以及從光譜到四極桿質(zhì)譜再到磁質(zhì)譜，全線無(wú)機(jī)產(chǎn)品全面支持Nanoparticle環(huán)境研究不斷深入。

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延伸閱讀

● 一探前沿|環(huán)境研究期刊，哪些技術(shù)備受青睞？重金屬分析篇（上）

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參考文獻(xiàn)：

1. Environ. Sci. Technol. 2019, 53, 5, 2586–2594

2. Environ. Sci. Technol. 2018, 52, 22, 12987–12996

3. Environ. Sci. Technol. 2018, 52, 11, 6300–6308

4. Environ. Sci. Technol. 2018, 52, 17, 10057–10066

5. Environ. Sci. Technol. 2018, 52, 19, 10967–10974

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