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2019上半年研究速递

这是公众号环境黑板报下半年所有研究速递的汇总。研究速递是关于环境相关的研究吐槽,主要关注期刊是ES&T与ES&T letter,也有其他综合类期刊的条目。目前投稿都是在github上完成的,每月总结一次推送到公众号,欢迎各位同学来此投稿:https://github.com/yufree/hjhbb/issues/23 (2019年7月)

一月

研究动态

  • 很多人喜欢在室内养植物,其中一些还把“植物能够吸收污染物”当作理由。这回真的来了:UW的研究人员把哺乳动物的 CYP450 酶的基因转接在绿萝身上,造出的转基因绿萝就真能够降解(而不只是吸收)室内的 VOC 了。

推荐人:田振宇

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b04811

  • 小分子代谢通路的预测此前一直是 EAWAG BBD/PPS 一家独大,不过一直没有友好的接口,现在终于有别的选择了,BioTransformer 可以实现类似的功能而且支持 REST 接口,代码也完全开源,各位环境码农可以动手了。

推荐人:于淼

链接:https://jcheminf.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13321-018-0324-5

  • 这篇研究关注了全球铁铜镍的使用情况,95年到13年矿石开采量都翻了倍,但就日本而言,需求量却没有增加。这里面背后的问题就在于,矿石中金属未提取的部分也伴随开采量提高了,实质上造成更多的资源浪费。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b04575

  • 效应引导分析是一种通过直接分离样品中污染物并同时测定毒性的分析手段,这篇研究研究了这里面的生物有效性问题,用树脂模拟分离出的有效污染物毒性要显著低于使用完全萃取得到的毒性,也就是说,如果我们用完全萃取方法得到的毒性去评价暴露状况,会高估风险。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b05633

  • 前沿研究一般是先提出一个问题,然后因为一波热炒过后就会有人出来统一术语体系,对于塑料纤维所代表的一大类污染物,终于有人坐不住出来统一划分标准了,这有点顺昌逆亡的意思。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b05297

  • 迄今为止史上最大的一次双胞胎研究显示,在560种疾病中,约40%受基因影响而受环境影响的占25%,社会经济地位或空气质量影响的比例较少。这是很有意义的基线数据,这提示我们在考虑疾病治疗方法时可以下手的方向。如果跟环境影响大却搞了基因疗法,基本就是浪费经费了。

推荐人:于淼

链接:https://www.nature.com/articles/s41588-018-0313-7

  • 环境黑板报曾经科普过新烟碱农药,这篇研究发现了新烟碱及其代谢产物的氯代产物,思路是做消毒副产物的那一套,不过发现只是第一步,后续毒性与风险测试还是空白。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.8b00706

  • 化学信息学预测代谢产物可以有很多种算法,但多不代表好,因为都会各说各的好,因此综合比对就显得很重要了,这篇文章比对了预测多环芳烃代谢产物的四种密度泛函分析方法并对比了实验数据,是篇不错的样板文章。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b05198

  • 这篇文章我觉得走的有点远了,为了富集水中微塑料而使用了疏水磁性纳米铁颗粒,但这玩意本身可能就会对环境产生影响,如果仅是分析样品还好,不过如果水处理工程上用就需要评价很多东西。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.8b00671

二月

研究动态

  • POPs的生物有效性一直属于很难判断的部分,这篇文章通过同位素技术考察了直接加标与原生污染物的BSAFs,实现了对生物有效性的定量考察,结果确认了历史污染的POPs确实比新污染的同款生物有效性低。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.8b00661

  • 基于元素的总量测定对目的性分析的打击总是毁灭性的,这篇文章考察了食品包装中总氟的含量,然后对比了下我们比较关心的全氟化合物,发现目的性分析只测到不到1%的全氟化合物。这个思路是可以推广到所有卤素化合物的分析中的,我一直以来的怀疑就是,目的性分析关注的化合物毒理代表性太低,不足以揭示其环境意义。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.8b00700

  • 基质加标实验是环境分析常用的手段,不过这项工作发现,基质加标实验严重影响了样品中某些污染物的生物降解过程,因此实验结果并不可信。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b05191

  • 这是一项很有味道的研究,孟加拉研究人员研究了土厕所对周边地下水中细菌的影响,发现通过在土厕所周边填一圈沙子可以减少厕所对周边地下水的生化攻击,而且这还是个控制实验。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b04950

  • 全球变暖会造成一个副作用,那就是持久性有机污染物的二次挥发,这比较讽刺,因为监测数据表示多环芳烃总量实际已经减少了,但平均温度的上升会重新释放环境中的多环芳烃。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b05353

  • 暗食物链指的是以微生物蛋白质或单细胞蛋白为基础形成的食物链,因为全程可以遮光,所以得名。这篇综述估计了下暗食物链的可行性,认为暗食物链对于节省耕地降低碳排放可能是很好的选项,而且也不影响人类摄取通过食物链摄取动物蛋白。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b04038

  • ENTACT是美国环保署设立的环境样品非目的分析合作项目,这个项目旨在标准化非目的分析流程与实验室间的相互验证,通过对1269种物质混标的GC/LC-MS分析,结果发现45.3%的化合物可以被单一分析方法检测到,但也有15.4%的化合物无法被检测到。关注环境非目的分析的同学可以关注下这个项目的进展。

推荐人:于淼

链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s00216-018-1435-6

  • 全氟化合物暴露的荟萃分析显示高收入人群似乎暴露量更大,这个结果是违背环境公平假设的(越穷污染越重),很有可能是高收入人群更容易暴露在全氟化合物含量高的产品环境或饮食习惯里,例如喜欢吃肉就有可能富集POPs,穷人可能没这个机会。

推荐人:于淼

链接:https://www.mdpi.com/1660-4601/15/12/2818

  • 双链RNA杀虫剂是一种RNA干扰型农药,这篇文章用同位素标记的方法评估了这种农药在进入土壤后的潜在生态毒理影响,似乎主要是结合在土壤颗粒表面,然后在溶液中降解,最后可能进入了微生物体内。道理上RNA在体外环境应该不会太稳定,不过相应地评价倒也应该提前进行。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b05576

三月

研究动态

  • 厌氧膜反应器是水处理方向的一个热点,这篇研究关注了抗生素抗性基因在厌氧膜上的影响,思路还是挺有意思的,生活污水内的抗生素波动很有可能影响水处理效果,同时集中的污水处理也可能成为抗性基因释放的源头,感觉又回到 John Snow 的时代了。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b00798

  • 如果土壤砷污染水稻产量低怎么办?孟加拉国的经验是:把底层土翻到表层来个原位垂直搬运,结果产量果然上去了。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b06064

  • 垃圾填埋的建筑标准是很高的,然而美国搞过深海污水排放,最近的沉积物分析显示这种排放措施实际污染了海洋底层沉积物,而且比地表污染还要重。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b05859

  • 现在阻燃剂研究一般考虑的是单体或代谢产物,然而这份研究显示卤代污染物直接存在卤原子互换的情况,这就使得传统毒性估计发生了很大偏差。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b06929

  • 且不论气候变化是否人为,极端天气的增加在经济上实际已经增加了生存成本,各行各业都会受影响,一项估计显示,石油天然气行业可能受损最大,这不是替代能源导致的,而是极端气候所提高的运输与生产成本。

推荐人:于淼

链接:https://www.economist.com/graphic-detail/2019/02/25/how-global-warming-is-disrupting-business

  • 这篇研究的视角很有意思,地表径流中的氮可能来自生物固氮,也可能来自大气中氮的直接冲刷,这篇文章用同位素技术考察了美国加拿大几条河中的氮的来源,发现只有少量河水的氮素来自大气。我感觉这套技术还不算成熟,模型很简陋,不过也足以说明一些问题。有意思的是这篇文章投稿到接收就用了2天,一路绿灯。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b01276

  • 海洋酸化是个伴随大气二氧化碳浓度提升的长期趋势,这篇文章考察了海岸线的酸化情况并认为海岸线的酸化是一个可人为管理控制的场景。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b03655

  • 通常计算生物富集因子时我们会认为环境浓度是稳定的,然而真实情况特别是摄食暴露时,摄食频率与方式也会影响,这篇文章发现这类模式影响很大,甚至会逆转富集效果。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b00106

  • 传统大气监测是依赖固定站点的,然而这项工作搞了辆自行车进行移动监测黑炭与颗粒物并对比了传统方法,结果还是可以接受的,不过实际操作起来感觉需要标准化的地方还有很多。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b05249

四月

研究动态

  • 微塑料的一个潜在危害是其本身含有或者吸附的化学物质对生物产生毒害。这篇文章就是从这个角度考虑,模拟研究了鱼类和鸟类消化道对微塑料上内分泌干扰物的脱附效果。研究者发现消化道条件下生物效应(雌激素)提高了10倍以上,几种主要污染物脱附浓度提高2倍左右。

推荐人:田振宇

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b07140

  • 少有研究把污染物和浮游植物生态多样性结合在一起,从这个角度来说这篇文章相当有新意,只是结论并不是非常明确。类似的细菌研究应该比浮游植物更有意义一些,不知道有没有?(搜了一下还真有而且挺新,就是化学没有这篇做的好了。。。)

推荐人:田振宇

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b07018

  • 新型阻燃剂都玩的不够新之后,大家又开始玩更新的。聚合物形式的溴代阻燃剂据说比单体的毒性小更安全,然而在光和热的作用下还是会产生可能有毒的小分子(然而还得阻燃不是)。

推荐人:田振宇

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b03872

  • 之前好像国内一直有争议的“淡水三文鱼”问题,如今可以用脂类组学的方法解答 。利用脂类特征的不同,作者可以通过原位实时监测的方法区分虹鳟(rainbow trout)和三文鱼(salmon)。这也算是紧跟时代潮流了(吃个鱼的事儿还上质谱。。。)

推荐人:田振宇

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.9b00751

  • 按理讲多氯联苯(PCB)已经被禁止生产多年,剩下的问题应该是处理残余。但实际上很多日用化工产品中仍然有作为杂质存在的PCB,最突出的就是墙面漆的颜料。这个研究发现新刷漆的表面会释放PCB,其中低氯代PCB释放较快,水的存在会加速释放。另外PCB的释放和颜色有一定关联,绿漆的释放量较大。

推荐人:田振宇

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b01087

  • 科研有一个很重要的方向就是建立可对比量化且稳定的指标体系,对于区域特色很重的环境研究这类体系通常是需求高但认可度不高,这其实是经济问题,A家门前的臭水沟与B家门前的噪声污染都需要解决,但资源有限就需要做对比,这篇文章就尝试构建了全球灭绝可能性指数,用来衡量全球尺度下不同物种被灭绝的可能性。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b06173

  • 这是一篇比较典型的暴露组学研究,通过测定多个环境污染物与多个环境暴露标记物的关系来研究对暴露人群的影响。里面用到了一种叫做 WQS 分析的暴露风险评价方法,简单说就是把多个污染物的数据压成一个加权指数来指示暴露影响,特别是那些共相关的。这个方法其实我司目前重点推广的,对于高通量数据比较友好,解释起来也容易,不过这篇文章还用了一些其他分析方法,可以当成暴露组学文章的一个模版来参考。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b00392

  • 卤代污染物的环境脱卤过程一般认为是跟卤原子数量有关的,这篇文章发现跟具体结构有更精细的关系,例如溴代联苯醚的脱卤过程会跟卤原子多的那个环上卤原子数目更相关,证明上也使用了前线轨道理论,我觉得各类研究都可以加这么一节,非常通用的反应活性测量指标。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b07050

  • 通污染中一直有一个模糊地带,那就是制动状态与巡航状态下污染物的排放量化,一般来说燃烧源细颗粒物多为不充分燃烧的后果,而制动状态下多会造成不充分燃烧。这篇文章就提供了一种测量刹车时污染物的方法,经测量刹车过程可能贡献了大气颗粒物的三分之一,所以堵车也是个一脚油门一脚刹车的环境问题。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b07142

  • 中学我们都学过锌锰电池,但这两种元素都存在于现在的给排水系统中,当锰元素更多时,锌元素会因为原电池效应析出,这篇研究发现了这个潜在问题的同时还测到了锰氧化细菌,也就是说,给排水管道周围微生物的种群变化有可能通过原电池污染我们的水源。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b00317

  • 传感技术进步一直是数据化的重要动力,树莓派降低了电脑成本,成品传感器降低了研发成本,配合开源的软件系统我们可以用很低的成本拥有一个自己的空气质量检测平台。

推荐人:于淼

链接:https://www.balena.io/blog/build-an-environment-and-air-quality-monitor-with-raspberry-pi/

五月

研究动态

  • 继去年Ron Hites 老爷子对NTS的可重复性提出怀疑之后,欧洲的同行Saer Samanipour发了一篇以“乐观”为主题的回应,然后老爷子又以迅雷不及掩耳盗铃之势“怼”了回去。其实是非常有建设性的讨论,双方谈不拢的部分原因是侧重点不同。Saer的观点在于整体大方向是在发展的,基于仪器技术机器学习开放数据等的进步,NTS的自动化大范围使用是可行的。但是Hites 的点在于未知物的鉴定是否可重复,是否可定量,以及如果你在找unknown unknown的话机器学习还不靠谱。

推荐人:田振宇

链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b05671 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b01476 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b02473

  • 从生成消毒副产物(DBP) 种类,浓度,以及毒性的角度分析了颗粒活性炭加氯气的处理是否能够让饮用水更安全。尽管有些DBP会增加,总的来说还是降低了出水的细胞毒性和基因毒性。

推荐人:田振宇

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b00023

  • 在丝袜之后,其他衣物中也检出了大量BPA和BPS,浓度不低且不限于新衣服。作者发现洗衣服过程中存在”交叉污染”的情况,不含BP的衣物也会吸附其他衣物上的BP。棉质衣物本身含BP较少,但吸附的更多。

推荐人:田振宇

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b02090

  • 高效薄层色谱相比色谱的一个优势是分离本身就可以进行定性定量分析,这篇文章将其应用在了污水厂出水的在线细胞毒性检测上,应该是个相对低成本的筛选方案。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b00921

  • 公民科学家是近期兴起的一个潮流,通常公民科学家的仪器设备比较简单,专业水平也没有要求,被认为是科研体系的一个有效补充。然而这项工作对比了公民科学家与实验室分析的结果,发现公民科学家会有些系统性偏差,例如高估显色反应浓度,这意味着公民科学家也需要一定的背景知识与经验。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b06707

  • 衣食住行里穿衣是第一位的,通过衣物暴露给环境污染物也是每时每刻都存在的,这篇综述讨论了衣物暴露的过程,是个挺不错的研究出发点,进可以研究生活习惯相关的环境流行病,退可以研究衣料磨损释放的污染物。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b00272

  • 环境DNA方面的一篇综述,总结的很到位,可作为入门读物。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b06631

  • 投资上有句话叫做不要把鸡蛋放到一个篮子里,对环境污染物的暴露也类似,这篇研究讨论了饮食多样性对鼠类重金属污染的影响,镉富集的食材会增加重金属暴露风险,然而当吃的多样化后,相对影响减少了。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b07194

  • 这项工作研究了中国男性精子质量与细颗粒物的关系,发现细颗粒物暴露会影响精子质量,不过这也是一种多对一的研究,细颗粒物内污染物非常多总会有与精子质量相关的,而且文中除了有降低质量的重金属也有提高的,这说明污染物有可能不是直接影响因子,存在其他可能性。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.8b06942

六月

研究动态

  • 传统的荟萃分析正在接纳自然语言处理的技术,这篇文章就使用了Rayyan QCRI技术来进行综述分析,且不论主题如何,效率是提高了不少。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b00570

  • 海洋微塑料这个概念已经进化了,这篇观点类文章提出了一个环境地球化学循环的新概念:全球尺度的塑料循环,这意味着之前碳氮循环的研究范式有可能平移过来进行更系统的研究。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b02942

  • 环境污染属于长期影响,DDT作为环境科学的启蒙污染物早就被禁用了,然而之前排放的DDT还存在湖泊沉积物之中,来自加拿大的一项湖泊沉积物显示这些50年前的遗产到今天还在影响并改变着底层生态系统结构。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b01396

  • 这篇研究视角比较独特,是从暴露角度估计微塑料的摄入,里面有个发现很有意思,饮用瓶装水的暴露量要远高于自来水,然而自来水又存在消毒副产物暴露,说白了就是个两害相权取其轻,或者玻璃瓶?

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b01517

  • 非目标筛选抗菌药、抗癌药的研究见得不少了,筛壮阳药的这个是头一回见。使用高分辨质谱和人工神经网络(ANN)对获得的二级质谱进行分类打分,找出与已有治疗ED (erectile dysfunction) 药物相似度较高的物质。方法是好的,目的嘛。。。俗话说的好,东亚三国手牵手,谁先XXXXX

推荐人:田振宇

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.9b01643

  • 分子式的组成是遵守化学、数学规律的,所以投射在质量、元素比例的空间中会形成一些pattern。这个文章描绘了卤代持久性有机污染物占据的化学空间和形状。美中不足的是,POPs的定义范围是一篇文章而化学式的范围是PubChem, 可能无法覆盖未知物和转化产物(TP)。

推荐人:田振宇

链接:https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.05.002

  • 在检测技术和数据分析大发展的今天,研究者们有时会忽略“wet chemistry”的重要性。这篇文章就是从这个角度研究了水样提取方法和毒性测试结果的关联,如果提取方法不靠谱,后面的毒性和化学分析都会受影响。一些结论对于效应导向分析(EDA)和代谢组学也有借鉴意义。

推荐人:田振宇

链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135418310674

  • 今年R语言会议的公开幻灯片,强烈推荐吴喜之教授的报告,金句不断。

推荐人:于淼

链接:https://pan.baidu.com/s/159zjBLst3Zki9woOdyvp8A 提取码 b2u9

  • 现代饮品包装,特别是高端饮品都喜欢玻璃瓶上用釉质来进行装饰,来自英国的研究发现里面的重金属含量非常高,虽然含量不代表暴露量,但潜在风险是不能忽视的,毕竟铅中毒就被认为是古罗马衰亡的原因之一。

推荐人:于淼

链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b01726