基于稀有鮈鲫模型研究水环境中纳米银的毒理学效应

纳米银具有优越的抗菌性能,现已被很好地应用于食品工业、医疗卫生、水处理等多个行业中.然而纳米银的生物安全性也同时引起了人们的高度关注.本文采用小型实验鱼类——稀有鮈鲫,探讨了商品化纳米银在水处理推荐使用剂量范围内(1~20 mg/L)的水生毒理学效应.通过24 h急性毒性实验表明纳米银(LC50 12.79 mg/L)毒性效应远远低于银离子(LC50 22μg/L),尽管银离子与纳米银的生物富集效应并不明显,但它们同样可进入鱼体内,并引起相应靶器官的毒性作用,表现为鳃组织与肝脏表面显微结构的明显损伤效应.由此可见,水体中由于纳米银的应用而导致的潜在生态毒性风险不容忽视.     

氧化石墨烯填充PVDF或PAN微滤管的组装及在香精分离和重金属离子吸附上的应用

采用抽滤技术制备了氧化石墨烯(GO)填充的聚偏氟乙烯(PVDF)或聚丙烯腈(PAN)复合微滤管,并用X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman),透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等测试技术对其进行了表征,同时还分别测试了复合微滤管对香精物质(柠檬醛或香茅醇)和重金属离子(CrO42-或Cu2+)的分离性能.结果表明,呈球状的GO主要填充在0.15~0.5μm间的PVDF或PAN微滤管壁内的孔道中,使得孔道中空隙变得更小,又因GO表面存在大量含氧基团,所以复合微滤管既能起到过滤分离有机小分子的作用,又能起到化学或物理吸附重金属离子的作用,从而扩展了氧化石墨烯及微滤管的应用范围.测试结果还表明,在柠檬醛或香茅醇的乙醇溶液过滤1 h后,柠檬醛浓度从15.0%降到0.6%(体积百分比),而香茅醇浓度则从11.0%降到2.3%(体积百分比);在过滤Cu2+或CrO42-水溶液1 h后,可使Cu2+浓度从20降到0.3μg/mL,而CrO42-从20降到10.7μg/mL.     

土壤胡敏素的自由基特性、氧化还原性及其影响因素

采用电子顺磁共振波谱技术研究了10种代表性土壤胡敏素中持久性自由基(persistent free radicals,PFRs)的类型与浓度.结果表明10种土壤提取的胡敏素中均检测到PFRs,浓度范围为0.11×10~(16)～5.79×10~(16)spins/g,其g因子均2.0030,属于以碳为中心的"芳香族"类自由基.傅里叶变换衰减全反射红外光谱、紫外可见漫反射光谱及酸性基团分析表明,胡敏素的芳香结构有利于PFRs的形成,且PFRs浓度与酚羟基含量呈负相关关系(P0.05),但与羧基含量呈正相关关系(P0.05).自旋捕获法测定了胡敏素诱导产生活性氧物种(reactive oxygen species,ROS)的能力,10种胡敏素中均检测到超氧自由基(平均浓度达5.25×10~(13)spins/g),仅在部分样品(如红壤、黑土、栗钙土和褐土提取的胡敏素)中检测到羟基自由基.通过二硫苏糖醇(DTT)和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)方法测定了胡敏素的氧化还原性,其氧化能力范围为24～376 nmol/(min g),还原能力IC_(50)的范围为0.19～1.83 g/mL.相关分析结果表明,胡敏素的氧化能力与其促使产生ROS的性能直接相关,而酚羟基是其还原能力的主要贡献基团.进一步以双酚A(BPA)为目标污染物,研究了不同来源胡敏素促使BPA转化的性能.结果显示,BPA去除率与胡敏素氧化能力呈正相关关系(P0.05),而氧化能力与ROS呈正相关关系(P0.05),证实了ROS对BPA去除率的贡献.这些结果为评价不同类型土壤中胡敏素的生态环境效应提供了理论依据.     

一氧化氮对盐胁迫下小麦叶片氧化损伤的保护效应

从叶绿素、 MDA和质膜相对透性3个方面的变化证实了0.1和1 mmol/L的一氧化氮(nitric oxide, NO)供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP)分别对150和300 mmol/L NaCl胁迫下的小麦(Triticum aestivum L)叶片氧化损伤有明显的缓解效应. NO能够显著诱导盐胁迫下小麦叶片SOD和CAT活力的上升, 延缓和H2O2的积累, 同时促进抗氧化物质脯氨酸的含量上升, 从而减轻盐胁迫下小麦叶片的氧化损伤.     

氧化石墨/聚吡咯复合材料的制备及其电化学性质

利用原位聚合制备了氧化石墨(graphite oxide, GO)/聚吡咯(polypyrrole, PPy)纳米复合材料(GPYs), 探讨了吡咯与GO的投料比对GPYs的结构以及电化学性能的影响. 利用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及X-射线衍射(XRD)技术对复合材料的结构进行表征; 利用循环伏安、恒电流充放电以及电化学阻抗技术测试复合材料的电化学性能. 实验结果表明, 当吡咯加入量较多时(GPYs20 (吡咯/GO = 80:20)与GPYs50 (吡咯/GO = 50:50))会导致复合材料中PPy 和GO 层的团聚, 这会降低PPy 在GPYs20与GPYs50 中的比电容贡献值. 当吡咯与GO的投料比低至20:80 时, 复合材料中具有纳米纤维状形貌的PPy 均匀分散于脱落的GO 层表面/层内, 所得到GPYs80 的导电性得以提高. PPy在GPYs80 的比电容贡献值(383 F/g)比纯PPy (201 F/g)高, 表明GO和PPy 之间存在协同效应.     

纳米富勒烯聚集体与阿特拉津复合体系对水生生物的毒性

研究了nC₆₀与阿特拉津复合体系对日本青鳉(Oryzias latipes)胚胎发育和大型蚤(Daphnia magna)慢性繁殖的影响. 结果表明, nC₆₀在浓度达8 mg/L时尽管不影响青鳉胚胎孵化率, 但能增加孵化幼鱼的畸形率. nC₆₀的存在能显著延长胚胎暴露于阿特拉津中的孵化时间. nC₆₀在浓度低至0.5 mg/L时能显著降低大型蚤14 d暴露的孵化幼蚤数. 这可能在种群水平对大型蚤产生影响. 由于阿特拉津对大型蚤的繁殖没有显著影响, nC₆₀与阿特拉津复合体系对大型蚤的繁殖影响与nC₆₀没有显著差异. 这些结果显示nC₆₀对水生生物具有一定毒性效应. 因此, 加强研究其他污染物与nC₆₀形成的复合体系的生物效应将有助于富勒烯的环境风险评价.     

四溴双酚A对人体呼吸系统细胞16HBE和Beas2B的接触暴露毒性机制

四溴双酚A(TBBPA)是一种应用量非常大的化学品,广泛用在印刷电路板以及其他聚合材料的阻燃剂中.作为一种环境污染物,其普遍存在于各种非生物和生物介质中.本研究采用人体支气管细胞Beas2B和肺上皮细胞16HBE作为研究对象,开展了TBBPA的接触暴露毒性研究.结果显示,随着TBBPA的暴露浓度从0μmol/L增加至50μmol/L,两种细胞的存活率均逐渐下降,细胞通透性不断提高.此外,流式分析也表明了细胞在暴露后出现了部分凋亡,且随着浓度的提高,凋亡率也随之提高.进一步通过基因表达测定分析发现,与细胞凋亡相关基因p53,Survivin, bax, bcl-2, Caspase-3, Caspase-9的表达量均出现不同程度的上调,其中24 h的暴露相较于12 h会激发更为强烈的表达上调.此外,对暴露过程中细胞胞内活性氧(ROSs)组分、抗氧化性酶SOD和CAT活力活性进行了测定.两种细胞内的ROSs组分和抗氧化性酶均出现明显的提高,表明细胞在TBBPA暴露过程中收到了一定的氧化损伤并出现了氧化应激.     

碘桥双核铂配合物的合成及其抗肿瘤活性

合成了一种碘桥双核铂配合物二(μ-碘)·af-二碘·二(环己胺)合二铂(Ⅱ)(BPA), 用元素分析、摩尔电导、差热热重分析、红外光谱、紫外光谱和1H核磁共振谱对配合物进行了表征. 体外抗肿瘤活性研究表明, 其对人膀胱癌细胞EJ, 人结肠癌细胞HCT-8, 人胃癌细胞BGC-823, 人急性早幼粒白血病细胞HL-60和人乳腺癌细胞MCF-7五种肿瘤细胞的活性明显好于顺铂; 浓度为1.00和2.00 μmol/L的该配合物可以阻止HL-60细胞周期G₁→S的进行; 相同条件下, 其与HL-60细胞的DNA键合量明显高于顺铂; 急性毒性实验表明, 腹腔注射BPA的半数致死量LD50为815.3 mg/kg; 体内药效学研究表明, 腹腔注射BPA, 12 mg/kg的BPA明显抑制人卵巢癌A2780及人结肠癌HCT-116裸鼠异体移植性肿瘤的生长, 而且作用强度与阳性对照药4 mg/kg的顺铂相近; 20 mg/kg的BPA可在一定程度上对人肺腺癌A549裸鼠异体移植性肿瘤的生长有一定的抑制作用, 但统计学上无显著差异.     

NPAN分子在Au(111)电极上吸附结构的电化学STM研究

用电化学循环伏安法和电化学扫描隧道显微镜(STM)研究了0.1 mol/L HClO₄溶液中偶氮分子4-(4-硝基苯基偶氮)-1-萘酚(NPAN)在Au(111)电极上的吸附. 结果表明, 相对于基底NPAN分子在电极上可以形成稳定的(6×4)单分子结构, 吸附的分子平面与基底相平行. 另一方面, NPAN分子的吸附也可以阻止发生在电极表面上的氧化还原反应. 根据实验结果提出了分子的吸附模型, 解释了分子的STM图像.     

Aβ1～40对神经细胞膜通透性及胞内游离Ca2+的影响

利用激光共聚焦显微镜技术研究了可溶和纤维化的Aβ1～40对神经细胞膜通透性及胞内游离Ca2+的影响. 结果表明: ①可溶和纤维化的Aβ1~40对细胞膜通透性的影响均是浓度依赖的. 可溶的Aβ1~40只有当其浓度达到3 μmol/L时才能使膜的通透性增加, 而纤维化的Aβ1~40的毒性作用远远强于可溶性的Aβ1～40, 当浓度为1μmol/L时, 即有明显作用. 当其浓度达到3μmol/L时, 不但细胞膜的通透性大大增加, 而且核膜也有严重破损. ②高浓度可溶的和纤维化的Aβ1～40均能使胞内Ca2+升高, 升高的幅度呈浓度依赖的. 纤维化的Aβ1～40诱导的胞内Ca2+的上升比较同步, 且反应很快. 这提示高浓度可溶的和纤维化的Aβ1～40神经毒性与细胞膜物理化学性质的改变及胞内Ca2+平衡失调有一定的相关性.     

微结构优化与GO耦合大幅提高(BiO)_2CO_3可见光催化性能

以柠檬酸铋、无水碳酸钠和氧化石墨烯(GO)为原料,采用一步水热法合成(Bi O)2CO3与GO复合的新型三维(3D)分级结构光催化剂(BOC-GO).通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、表面积测定、紫外可见漫反射光谱和荧光光谱对样品进行表征分析.结果表明,(Bi O)2CO3微球分散在GO薄膜上,形成了新颖的3D分级结构.这种特殊的新结构作为光催化剂,在可见光照射下对ppb级NO(1ppb=1μg/m3)表现出了大幅增强的可见光催化活性和良好的光化学稳定性,远高于(Bi O)2CO3以及其他可见光催化剂.BOC-GO优异的活性可归因于3D分级结构与GO的耦合.一方面(Bi O)2CO3微球特殊的3D分层结构,既能诱导入射光产生多次的散射和反射效应,增加对可见光的捕获利用,也能促进光催化过程中反应物和中间产物的快速转移和运输,为催化剂提供更多的活性位点;另一方面归因于GO自身优越的电子迁移能力,能够将(Bi O)2CO3的导带电子迅速转移和运输,从而促进(Bi O)2CO3上电子-空穴对的有效分离.将光催化剂自身微结构优化与GO耦合是一种大幅提高可见光催化性能的新方法.     

甲醇在CoPc-Pt/C复合催化剂上的电氧化行为

运用电化学方法研究了甲醇在以浸渍法制备的CoPc-Pt/C复合催化剂上的电氧化行为. 循环伏安(CV)和计时电流(CA)测试结果显示, CoPc-Pt/C显示出良好的催化甲醇电氧化活性, 具有较高的正扫峰电流密度, j_f /j_b比值(正扫峰电流密度/回扫峰电流密度), 及高的暂态电流、稳态电流. 这是由于CoPc-Pt/C复合催化剂具有抗中间产物中毒的性能, 能有效减弱催化剂的自毒化效应; 甲醇在CoPc-Pt/C复合催化剂上电氧化的表观活化能是18 kJ·mol^-1, 远低于Pt及PtRu催化剂, CoPc-Pt/C具有优秀的本征催化活性.     

Fe(Ⅱ)介导针铁矿活化氧气催化As(Ⅲ)氧化过程与作用机制

水稻土砷形态转化是影响水稻砷累积的关键因素,其中铁矿物在砷的环境化学行为中扮演着重要的角色.本文以针铁矿为对象,模拟稻田土壤根际圈反应体系,考察Fe(Ⅱ)介导针铁矿固定和氧化As(Ⅲ)的过程及其作用机制.结果表明,针铁矿在有氧条件下对Fe(Ⅱ)催化氧化As(Ⅲ)具有显著的促进作用; As(Ⅴ)含量随着针铁矿投加量和Fe(Ⅱ)初始浓度的增加而提高,生成的As(Ⅴ)主要位于固相上.一方面,吸附态Fe(Ⅱ)可能直接活化氧气产生活性氧物种进而促进As(Ⅲ)氧化;另一方面,针铁矿上的氧空位可能通过促进Fe(Ⅱ)活化氧气产生的H₂O₂的分解以及Fe(Ⅱ)循环进一步促进As(Ⅲ)氧化.进一步研究发现,·O₂^-和H₂O₂是As(Ⅲ)氧化的主要活性物种.本研究的发现对于土壤砷形态调控及污染防控具有重要的理论指导意义.     

2,3,7,8-四氯代二苯并二英(TCDD)和苯并芘(B[a]P)对原代培养鲫鱼肝细胞中卵黄蛋白原诱导的影响

通过测定原代培养鲫鱼(Carassius auratus)肝细胞中雌激素受体所介导的卵黄蛋白原(Vtg)生成以及芳香烃受体所介导的CYP1A1基因转录水平的变化, 建立了一种类雌激素体外实验模型. 实验结果表明, Vtg和Vtg mRNA的表达与己烯雌酚(DES)之间均有很好的剂量-效应关系, Vtg和Vtg mRNA均可作为指示类雌激素毒性的生物标志物. TCDD, B[a]P可显著抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 呈明显的抗雌激素效应, 并同时激活了CYP1A1 基因的表达; 但0.1和0.2 pg/mL的TCDD和5 ng/mL的B[a]P对Vtg和Vtg mRNA表达却有一定的促进作用, 表明TCDD和B[a]P在不同的浓度下, 可能呈现出相反的毒性效应; b-naphthoflavone(b-NF)可抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 并可激活CYP1A1基因的表达; Tamoxifen抑制了鱼肝细胞中Vtg和Vtg mRNA的表达, 但不能诱导CYP1A1基因的表达; 而TCDD诱导细胞CYP1A1基因的表达同样可被DES抑制; 上述实验结果说明鱼肝细胞中分别受雌激素受体和芳香烃受体所介导的途径之间存在某些相互作用关系, 这为研究类雌激素复合暴露下的致毒机理提供了新的实验证据.     

2,3,7,8-四氯代二苯并二(口恶)英(TCDD)和苯并芘(B[a]P)对原代培养鲫鱼肝细胞中卵黄蛋白原诱导的影响

通过测定原代培养鲫鱼(Carassius auratus)肝细胞中雌激素受体所介导的卵黄蛋白原(Vtg)生成以及芳香烃受体所介导的CYP1A1基因转录水平的变化,建立了一种类雌激素体外实验模型.实验结果表明,Vtg和Vtg mRNA的表达与己烯雌酚(DES)之间均有很好的剂量-效应关系,Vtg和Vtg mRNA均可作为指示类雌激素毒性的生物标志物.TCDD,B[a]P可显著抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和VtgmRNA的表达,呈明显的抗雌激素效应,并同时激活了CYP1A1基因的表达;但0.1和0.2 pg/mL的TCDD和5 ng/mL的B[a]P对Vtg和Vtg mRNA表达却有一定的促进作用,表明TCDD和B[a]P在不同的浓度下,可能呈现出相反的毒性效应;β-naphthoflavone(β-NF)可抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达,并可激活CYP1A1基因的表达;Tamoxifen抑制了鱼肝细胞中Vtg和Vtg mRNA的表达,但不能诱导CYP1A1基因的表达;而TCDD诱导细胞CYP1A1基因的表达同样可被DES抑制;上述实验结果说明鱼肝细胞中分别受雌激素受体和芳香烃受体所介导的途径之间存在某些相互作用关系,这为研究类雌激素复合暴露下的致毒机理提供了新的实验证据.     

天然磁黄铁矿一步法处理含Cr(Ⅵ)废水

用天然磁黄铁矿(FeS)还原废水中Cr(Ⅵ),同时在不加碱的条件下能将还原产物Cr(Ⅲ)转移至胶体沉淀物中.还原产物在容器中自上而下能迅速地分为3层:上层清液、中层胶体沉淀物和底部过量磁黄铁矿.上清液中全铬(Cr=Cr(Ⅵ)+Cr(Ⅲ))含量可降低到0.06 mg/L,已远远低于1.5 mg/L全铬排放标准,接近0.05 mg/L饮用水标准.与传统的还原Cr(Ⅵ)与沉淀Cr(Ⅲ)分别进行的二步法除Cr(Ⅵ)工艺相比,该新方法不仅能大大降低处理成本,而且省去必须加石灰(Ca(OH)2)以形成Cr(OH)3沉淀物的传统处理工艺,从而能大大减少沉淀污泥的产生,可有效避免由此引起的二次污染,真正实现还原Cr(Ⅵ)与沉淀Cr(Ⅲ)的一步法处理.利用天然磁黄铁矿FeS代替化工产品亚硫酸盐SO2-3还原Cr(Ⅵ),能提高硫资源的利用率高达4倍.     

2, 3, 7, 8-四氯代二苯并二噁英(TCDD)和苯并芘(B[a]P)对原代培养鲫鱼肝细胞中卵黄蛋白原诱导的影响

通过测定原代培养鲫鱼(Carassius auratus)肝细胞中雌激素受体所介导的卵黄蛋白原(Vtg)生成以及芳香烃受体所介导的CYP1A1基因转录水平的变化, 建立了一种类雌激素体外实验模型. 实验结果表明, Vtg和Vtg mRNA的表达与己烯雌酚(DES)之间均有很好的剂量-效应关系, Vtg和Vtg mRNA均可作为指示类雌激素毒性的生物标志物. TCDD, B[a]P可显著抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 呈明显的抗雌激素效应, 并同时激活了CYP1A1 基因的表达; 但0.1和0.2 pg/mL的TCDD和5 ng/mL的B[a]P对Vtg和Vtg mRNA表达却有一定的促进作用, 表明TCDD和B[a]P在不同的浓度下, 可能呈现出相反的毒性效应; b-naphthoflavone(β-NF)可抑制鱼肝细胞中DES诱导的Vtg和Vtg mRNA的表达, 并可激活CYP1A1基因的表达; Tamoxifen抑制了鱼肝细胞中Vtg和Vtg mRNA的表达, 但不能诱导CYP1A1基因的表达; 而TCDD诱导细胞CYP1A1基因的表达同样可被DES抑制; 上述实验结果说明鱼肝细胞中分别受雌激素受体和芳香烃受体所介导的途径之间存在某些相互作用关系, 这为研究类雌激素复合暴露下的致毒机理提供了新的实验证据.     

石墨烯表面官能团种类多样性对诱导大型溞氧化应激的影响

石墨烯纳米材料进入到环境后,可能通过一系列转化形成表面官能化衍生物.因此,研究表面修饰的石墨烯纳米材料对水生生物造成的毒性效应对于评价其生态风险具有重要意义.本研究考察了石墨烯(u-G)、羧基化石墨烯(G-COOH)、氨基化石墨烯(G-NH_2)、羟基化石墨烯(G-OH)及巯基化石墨烯(G-SH)对大型溞(Daphnia magna)体内活性氧物种(ROS)、抗氧化酶、抗氧化剂及脂质过氧化水平的影响,评价了其诱导大型溞氧化应激的程度.结果表明:相同暴露条件下(24h,2mg/L),u-G,G-COOH和G-OH诱导大型溞体内丙二醛含量显著升高,且u-G诱导产生的丙二醛含量显著高于G-COOH和G-OH,表明u-G造成大型溞氧化损伤的程度高于G-COOH和G-OH.此外,这3种材料也导致大型溞体内ROS升高和谷胱甘肽(GSH)含量显著变化,其中u-G和G-OH还诱导超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性显著降低.在24h暴露期间内,G-SH在不影响大型溞体内ROS水平的情况下,诱导SOD和CAT活性降低,可能是由于G-SH破坏了这些抗氧化酶的结构.G-NH_2暴露没有影响大型溞体内的氧化应激标志物.综上,石墨烯及其表面官能化衍生物对大型溞造成氧化应激的能力:u-GG-COOH≈G-OHG-SHG-NH_2.     

电解液调控实现高电压高镍三元长循环稳定

<正>为了满足500公里以上续航里程的苛刻要求,根据国家动力电池技术规划,对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求,2025年达到400 Wh/kg,2030年达到500 Wh/kg.正极材料的选择对提高电池的能量密度非常关键.LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)因具有高比容量和高工作电势而在高能量密度锂离子电池领域备受关注^[1,2].对于NCM811来说,Ni元素通过Ni²⁺/Ni³⁺和Ni³⁺/Ni⁴⁺氧化还原对贡献了大部分电容,并且随着充电截止电压的升高,提供的比容量增加,从而更高的能量密度可被获得.     

非离子态氨对转“全鱼”生长激素基因鲤鱼的急性毒性和慢性毒性

在自然水体和人工水体中氨氮对鱼类是有毒的. 利用静水更新式生物测试研究了非离子态氨对转基因鲤鱼和对照鱼的96 h急性毒性实验和21 d慢性毒性实验. 通过96 h非离子态氨急性毒性实验发现, 转基因鲤鱼的非离子态氨氮24, 48, 72和96 h半数致死浓度(LC₅₀) (2.64, 2.44, 2.28和2.16 mg/L)分别比对照鲤鱼相应的24, 48, 72和96 h半数致死浓度(LC₅₀) (2.70, 2.64, 2.52和2.33 mg/L)略低, 没有显著性差异; 但在不同非离子态氨氮(3.86, 3.29和2.09 mg/L)胁迫下, 转基因鲤鱼的半数致死时间(LT₅₀) (1.41, 7.91和117.42 h)分别显著性短于对照鱼的半数致死时间(2.53, 14.06和150.44 h). 21 d非离子态氨慢性毒性实验发现, 在不同非离子态氨氮浓度(0.91 ± 0.12, 0.48 ± 0.06和0.12 ± 0.01 mg/L)胁迫下, 转基因鲤鱼的死亡率均显著性高于对照鲤鱼. 上述研究表明, 转基因鲤鱼对氨氮胁迫的耐受能力比对照鲤鱼差, 为客观评价转生长激素基因鲤鱼潜在生态风险, 并为今后确定转GH基因鱼集约化养殖的密度和制定养殖水体氨氮安全指标提供了重要的科学参数.