We review the uptake, translocation and transformation of metal based nanoparticles in higher plants, and present advanced analytical techniques and future perspectives in this field.

An extensive survey was conducted in this study to determine the spatial distribution and possible sources of heavy metals in the agricultural soils in Shunyi, a representative agricultural suburb in Beijing, China. A total of 412 surface soil samples were collected at a density of one sample per km2, and concentrations of As, Cd, Cu, Hg, Pb and Zn were analyzed. The mean values of the heavy metals were 7.85 ± 2.13, 0.136 ± 0.061, 22.4 ± 6.31, 0.073 ± 0.049, 20.4 ± 5.2, and 69.8 ± 16.5 mg kg− 1 for As, Cd, Cu, Hg, Pb, and Zn, respectively, slightly higher than their background values of Beijing topsoil with the exception of Pb, but lower than the guideline values of Chinese Environmental Quality Standard for Soils. Multivariate and geostatistical analyses suggested that soil contamination of Cd, Cu and Zn was mainly derived from agricultural practices. Whereas, As and Pb were due mainly to soil parent materials, and Hg was caused by the atmospheric deposits from Beijing City. The identification of heavy metal sources in agricultural soils is a basis for undertaking appropriate action to protect soil quality.

Adsorption by minerals is a common geochemical process of dissolved organic matter (DOM) which may induce fractionation of DOM at the mineral-water interface. Here, we examine the molecular fractionation of DOM induced by adsorption onto three common iron oxyhydroxides using electrospray ionization coupled with Fourier-transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (ESI-FT-ICR-MS). Ferrihydrite exhibited higher affinity to DOM and induced more pronounced molecular fractionation of DOM than did goethite or lepidocrocite. High molecular weight (>500 Da) compounds and compounds high in unsaturation or rich in oxygen including polycyclic aromatics, polyphenols and carboxylic compounds had higher affinity to iron oxyhydroxides and especially to ferrihydrite. Low molecular weight compounds and compounds low in unsaturation or containing few oxygenated groups (mainly alcohols and ethers) were preferentially maintained in solution. This study confirms that the double bond equivalence and the number of oxygen atoms are valuable parameters indicating the selective fractionation of DOM at mineral and water interfaces. The results of this study provide important information for further understanding the behavior of DOM in the natural environment.

Adsorption of 1,2,4-trichlorobenzene (TCB), 2,4,6-trichlorophenol (TCP), 2-naphthol and naphthalene (NAPH) on graphene (G) and graphene oxide (GO) was investigated using a batch equilibration method and micro-Fourier transform infrared spectroscopy. All adsorption isotherms of four aromatics on G and GO were nonlinear, indicating that except for hydrophobic interaction, some specific interactions were involved in adsorption. For G, four aromatics had similar adsorption capacity at pH 5.0 in despite of their different chemical properties. A series of pH-dependent experimental results showed that 2-naphthol had higher adsorption capacity on G at alkaline pH than that at acidic pH. Theoretical calculation ascribed this to higher π-electron density of anionic 2-naphthol than that of neutral 2-naphthol, which facilitated the π–π interaction formation with G. For GO, the adsorption affinity of four aromatics increased in the order: NAPH < TCB < TCP < 2-naphthol. FTIR results revealed that TCB, TCP and 2-naphthol were adsorbed on G mainly via π–π interaction. In contrast, high adsorption of TCP and 2-naphthol on GO was attributed to the formation of H-bonding between hydroxyl groups of TCP and 2-naphthol and O-containing functional groups on GO.

Engineered nanomaterials such as ZnO nanoparticles (NPs) will inevitably enter the environment because of the large quantities produced and their widespread application.

A new species from China, Elymus multiramosus Y.C. Zhang, sp. nov. is described and illustrated herein, based on morphological characters and molecular phylogenetic analysis. The taxonomic descriptions of E. multiramosus and the comparison with related species are presented. The taxonomic distinctiveness of this new species was inferred by Maximum Likelihood (ML) analysis and Bayesian phylogenetic analysis, based on the complete chloroplast genome sequence. It is assigned to the Elymus section and bears similarity to Elymus nutans Griseb. However, it can be easily distinguished from other species by its compound spike, in contrast to the simple spike inflorescence typical of those species. The compound spike is characterised by rhachillas that are extended at the base of the main axis, giving rise to 3–6 mini-spike-like branches. Notably, these branches significantly increase in length from the top towards the bottom of the compound spike. In the molecular phylogeny, Elymus multiramosus from Qinghai, north-western China, is phylogenetically positioned as a distinct lineage. The lineage comprising Elymus sinosubmuticus from Sichuan, east of the Tibetan Plateau and Elymus nutans from the Himalayas forms a sister group to Elymus multiramosus , suggesting that these three species share a common ancestor that is distinct from the lineage leading to Elymus atratus from Gansu, north of the Tibetan Plateau.