土壤农药降解微生物及其作用机理

化学农药在土壤中残留造成的环境污染和给人类健康带来的危害日益严重,土壤微生物在土壤残留农药降解中起着关键作用,利用微生物来降解农药可以保障土壤的健康发展.本文从土壤残留农药的种类、降解农药的微生物类群、微生物降解农药的机理、微生物降解的影响因素等方面进行了综述,并且对土壤农药微生物降解的研究趋势提出了自己的观点.     

纳米Fe3O4协同微生物对黄褐土中PCB30的降解

研究了纳米Fe3O4协同微生物降解黄褐土中的2,4,6 三氯联苯(PCB30),以PCB30为唯一碳源时降解菌的生长状况,以及微生物接菌量、纳米Fe3O4投加量、PCB30浓度对黄褐土中PCB30降解的影响。PCBs降解菌经1 6S rDNA鉴定为假单胞菌Pseudomonas sp.,与草莓假单胞菌Pseudomonas sp.fragi同源性为75%。环境因素对黄褐土中PCB30降解效果有明显影响。微生物接菌量在0~0.8 mL(1×1 09cfu·mL-1)、纳米Fe3O4投加量在0~1 6.7 g·kg-1、PCB30浓度在0~1 0 mg·kg-1范围内时,PCB30残留率随着微生物接菌量、纳米Fe3O4投加量以及PCB30浓度的增大而降低。当三者都分别达到各自范围的上限时,微生物单一体系、纳米Fe3O4单一体系和纳米Fe3O4/微生物协同体系中PCB30残留率在反应7 d后分别为63.1 8%、43.27%和26.28%;纳米Fe3O4/微生物协同体系的降解效果明显优于微生物和纳米Fe3O4单一体系。     

纳米TiO2/ZnO光催化降解氯胺磷的研究

采用溶胶-凝胶法制备了几种不同比例的纳米TiO2/ZnO复合半导体光催化剂及纯TiO2、ZnO单组分催化剂,并利用XRD,FE-SEM等手段对样品的结构和形貌进行表征.选用有机磷药氯胺磷为光催化降解对象,利用钼锑抗分光光度法测量并计算降解率,研究了溶液初始浓度、催化剂用量、催化剂的不同配比、热处理温度及溶液的pH值等因素对光催化降解效果的影响.实验结果表明:对于初始浓度4.5mg/L的氯胺磷溶液,催化剂用量为0.6 g·L<'-1>时,TiO2与ZnO的最佳比例为10:1,最佳热处理温度为500℃.反应进行5 h后,最大降解率可达到44.1%.在酸性及碱性介质中均有利于氯胺磷的降解,降解后溶液pH值都向中性趋近     

微波辅助湿式氧化处理对硝基酚溶液的研究

考察了活性炭固定床反应器在微波辅助湿式氧化作用下对对硝基酚(PNP)溶液的降解情况. 在消除活性炭吸附作用后, 两种浓度(218.6和1200 mg/L)的对硝基酚溶液在微波功率500W, 水流量6.4 mL/min, 空气流量40或60 mL/min条件下的去除率大于90%, 矿化率超过65%. 微波作用机理与普通的电加热不同并使溶液的可生化性从0.284提高到0.607. 苯酚、硝基苯、氢醌、苯醌等是主要的降解产物, 以此推测出微波辅助湿式氧化作用下对硝基酚的降解途径.     

白腐真菌处理难降解有机物的培养条件及应用研究

白腐真菌能够通过产生胞外氧化酶-木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶等酶,直接参与各种难降解有机污染物和毒性物质的降解,它的这种独特的降解能力和降解机制,多年来一直受到世界各国科学界以及工业界的高度重视.本文综述了不同培养条件包括不同基础培养基、添加不同外源(如微量元素等)、不同栽体、不同茵体混合以及非灭菌条件等对白腐真菌生长状况与产酶情况的影响,同时就目前白腐真菌在工业废水(皂素废水、漂白废水、DDNP废水)、生物肥料和生物制浆等领域的应用基础研究进展作一综述,并对其进一步地研究作了展望.     

场助纳米二氧化钛薄膜光催化降解甲紫的研究

纳米二氧化钛是一种重要的无机功能材料。本文采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2薄膜,利用"场助"影响其光催化特性。光催化实验以可能具有致癌性并且难以生化降解的三苯甲烷类染料——甲紫作为降解物质,用2100型分光光度计来测量降解率,以确定电场、磁场强度对光催化特性的影响。光催化实验结果表明,外加电场(未参与水的电解)、磁场对于协助光催化降解甲紫有着明显的效果。随着外加电场、磁场强度的增加,甲紫溶液的降解率有大幅提高。反应符合一级动力学方程。     

噬菌体AB3裂解酶的抗菌谱及其抗菌机制

目的明确噬茵体AB3裂解酶LysAB3的抗茵谱及其抗菌机制。方法利用扩散法检测裂解酶LysAB3的抗茵谱;扩增裂解酶LysAB3基因序列前端的354 bp以pET28a(+)为载体构建重组质粒,在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,Ni~(2+)-NTA亲和层析柱纯化重组蛋白,得到删除了两性多肽结构的裂解酶LysAB3-D,并测定其抗茵率。结果裂解酶LysAB3可以裂解全部40株鲍曼不动杆菌菌株;删除了两性多肽结构后,裂解酶LysAB3-D的抗菌率由95.8%下降至33.3%。结论裂解酶LysAB3的抗茵谱较宽;其杀菌机制可能是通过其两性多肽结构增加细菌外膜通透性,辅助酶解催化域进入其中降解肽聚糖。     

苯酚在氨氮体系中的氧化降解研究

研究了氨氮存在下次氯酸钠处理苯酚模拟废水的氧化特性,探讨了苯酚在氨氯体系中的反应途径。实验结果表明:在含氨氮的苯酚废水中加入次氯酸钠,氨氮将与苯酚发生竞争反应。折点加氯曲线表现为当氯与氨氮质量比由5.35上升到27.67时,氨氮去除率的变化趋势滞后;而余氯量则不断减小,没有折点出现。随着氨氮浓度增加,苯酚的氧化降解受到抑制:一方面,苯酚的去除率不断下降;另一方面,体系中检测到一系列氯酚中间产物,其生成量和种类先增加后减少。HPLC分析结果显示体系中生成的氯酚中间产物至少有2种(2-氯酚和4-氯酚),至多有5种(2-氯酚、4-氯酚、2,6-二氯酚、2,4-二氯酚和2,4,6-三氯酚)。其中,2-氯酚和4-氯酚是导致三卤甲烷产生的最有效前体物质,而2,6-二氯酚、2,4-二氯酚和2,4,6-三氯酚则是生成卤乙酸的高活性物质。实验结果对次氯酸钠处理含氨氮的难生化或有毒有机废水具有一定的参考价值。     

无血清分离人结直肠癌细胞的体外培养形态及标志物表达特征

目的探讨人结直肠肿瘤干细胞在体外分化过程中细胞形态和干细胞相关标志物CD133的表达变化,为进一步研究结直肠肿瘤干细胞分化走向提供实验依据。方法取来源于人结直肠癌的细胞系HCT116,无血清培养分离出CD133+细胞,加血清诱导分化,相差显微镜下观察其形态变化;在未分化状态下无血清培养第7天和14天与血清诱导分化后收集细胞,利用流式细胞仪检测干细胞标志物CD133的表达量,采用激光共聚焦检测CD133表面标记分子的表达。结果 1)细胞形态:无血清培养分离的CD133+细胞,在生长过程中聚集成规则的细胞球,血清诱导后即贴壁生长,贴壁形态与同来源细胞形态一致,且再次无血清悬浮培养后聚集成球稳定生长。2)标志物变化:结直肠肿瘤干细胞未分化时CD133表面标记分子高表达,流式细胞仪检测未分化细胞CD133第7天表达率为(20.4±0.52)%,第14天表达率为(78.5±2.80)%,分化后表达率为(0.50±0.17)%。结论细胞形态和标志物表达改变均表明高表达CD133+的HCT116结直肠癌肿瘤干细胞可定向分化为同源的结直肠癌细胞,CD133+细胞经血清诱导后表达下调而使细胞失去干细胞特性。     

疏水性固体酸Zr(SO4)2·4H2O/AC催化合成柠檬酸三乙酯

将Zr(SO4)2·4H2O(ZS)负栽在活性炭(AC)上制备疏水性固体酸ZS/AC催化剂,用于催化合成柠檬酸三乙酯.探讨了各影响因素对柠檬酸三乙酯收率的影响.结果表明,当四水硫酸锆的负载量为30%、催化剂处理温度为110℃、催化剂用量为柠檬酸质量的4%、酸醇摩尔比为1:5.5、100℃反应5 h时,产物收率可达97.6%.催化剂重复使用四次后产率仍保持在93%以上,且易分离,不污染环境.     

等离子体环保技术的研究进展

等离子体环保技术随当今世界环境问题的日益严峻而得到迅速发展，本文简述了利用等离子体进行污染控制的基本过程，介绍了应用于处理环境污染的各种等离子体技术及特点，重点考察了国内外应用等离子体技术降解有害污染物和降解废弃物并回收高附加值产物的研究，展望了其进入商业运行的前景。     

生物膜滴滤床降解低浓度有机废气的理论模型

将生物膜滴滤塔内的多孔填料简化为由多个管内覆盖有生物膜的竖直毛细管并行排列构成的填料, 建立了一个净化低浓度有机废气的毛细管模型. 运用两相流理论获得了毛细管内液膜厚度分布, 然后考虑气液界面、液膜和生物膜内的传质阻力以及氧对微生物生化反应的限制, 并结合生化反应动力学理论, 建立了气相、液相的传质方程以及生物膜内的传质与生化反应动力学方程. 对离散后的方程进行了迭代求解. 模型的理论预测值与净化低浓度甲苯废气的实验值基本吻合. 计算结果表明: 在一定的进口污染物浓度条件下, 滴滤塔的净化效率随气体流量和液体流量的增加而下降. 降解有机废气的速率主要受液膜传质阻力控制, 越接近滴滤塔废气, 进口的污染物降解率越高.     

填埋生活垃圾稳定化特征与可开采性分析:以我国第一代卫生填埋场为例

针对我国卫生填埋场库容严重不足和简易填埋场急需治理的难题,提出了通过现场全断面钻孔取样测试填埋垃圾固相降解稳定化归一指标来判断稳定化程度,对基本稳定化的填埋垃圾通过开挖筛分分质利用和处置实现卫生填埋场库容循环再利用和简易填埋场环境治理的方法.结合我国第一代卫生填埋场——杭州天子岭第一填埋场,进行全断面钻孔取样.经过筛分分选得到建筑组分、可燃组分和细粒组分;重点测试并分析了细粒组分的含量和颗分曲线及其理化特性参数随填埋深度的变化规律;然后提出固相降解稳定化归一指标,研究了细粒组分和污染物含量随固相降解稳定化归一指标的变化规律;最后分析了填埋场的可开采性.结果表明,采用固相降解稳定化归一指标能较好地表征填埋垃圾的生化降解程度,当该指标大于0.83时,填埋垃圾基本稳定化,细粒组分浸出液的电导率(EC)和化学需氧量(COD)测试值趋于稳定,但细粒组分重金属和有机污染物含量均超标.如果采用保守的再回填方式处理细粒组分,混合收集的新鲜垃圾经填埋基本稳定化后再开采的减量率可达83%,能够有效实现卫生填埋场的库容循环再利用.     

水中Cr(Ⅵ)在改性生物质吸附剂表面还原转化的电子供体

为揭示生物吸附过程中Cr(Ⅵ)的还原转化机理,以改性玉米秸秆(corn stalk based anion exchanger, CS-AE)为模型吸附剂,通过XPS、13C-NMR和FT-IR等手段表征吸附Cr(Ⅵ)前后的材料表面组成和结构,并结合对吸附溶液中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)等产物分析,探讨Cr(Ⅵ)还原的电子供体及可能反应路径.通过批吸附实验证实了CS-AE吸附去除Cr(Ⅵ)过程中存在Cr(Ⅵ)还原转化现象,在实验条件下10%～35%被吸附Cr(Ⅵ)还原转化为Cr(Ⅲ),且大部分( 65%)Cr(Ⅲ)产物被固定在CS-AE表面.XPS表征中Cr 2p3/2谱图分析证明了Cr(Ⅲ)的大量存在,且N 1s、C 1s和O 1s谱图分析发现CS-AE与Cr(Ⅵ)反应后表面含氮物质特别是季铵基相对含量降低.13C-NMR和FT-IR表征也进一步地说明了吸附Cr(Ⅵ)后CS-AE表面季铵基减少,羧基结构有所增加,表明了季铵基是Cr(Ⅵ)还原转化的主要电子供体基团.吸附反应后溶液中TOC、TN和NO3--N含量随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而增加,与Cr(Ⅲ)生成量呈正相关关系,可以确认CS-AE表面季铵基被Cr(Ⅵ)氧化,主要反应路径为季铵基经过碳-氮键氧化断裂,形成有机胺进入溶液,且部分有机胺被Cr(Ⅵ)进一步氧化为硝酸盐.     

外加磁场对掺杂TiO2薄膜光催化活性的影响

利用外加匀强磁场辅助掺杂TiO2光催化降解偶氮胭脂红B溶液,实验探讨了外加磁场强度对Fe3 、Ni2 、Cu2 掺杂TiO2薄膜光催化活性的影响.结果 表明:外加磁场使掺杂Ni2 /TiO2、Fe3 /TiO2薄膜的光催化活性降低,在磁感应强度为0.7×10-2T时,催化剂Fe3 /TiO2几乎完全失活,光催化降解率低于2.0%,而掺杂0.5% Cu2 /TiO2薄膜的光催化活性在磁场辅助下光催化活性普遍增强,感应强度为1.0×10-2T时光催化降解率达19.4%,相当于无外加磁场时的1.2倍;理论分析指出,磁场辅助对掺杂TiO2光催化活性的影响与掺杂离子的磁导率有关.     

运用磁珠分选法建立免疫细胞共培养体系

目的以相互作用的几种免疫细胞上共同表达的抗原物质为标志,运用磁珠分选技术,从慢性乙型肝炎患者外周血单个核细胞中同时获得并建立体外多细胞共培养体系,体外观察细胞之间的相互作用.方法采用梯度离心法分离30例慢性乙肝病毒感染者外周血单个核细胞(PBMC),采用免疫磁珠分选法分离获得 CXCR5+细胞,通过流式细胞仪检测 CXCR5+细胞纯度和组成,并将 CXCR5+细胞进行体外培养.在分离得到的 CXCR5+细胞的基础上,将 CXCR5+细胞分为3组,分别为对照组:不加任何刺激;实验组一:加入 IL 21刺激培养,实验组二:与人肝癌细胞系(HepG2)2215细胞混合培养.体外培养一周后,流式细胞仪检测实验组与对照组细胞 B细胞数量变化,ELISA测定培养体系中上清液 HBe抗体的含量.结果1)用流式细胞仪鉴定 CXCR5+细胞的纯度和构成:CXCR5+细胞纯度为85.5±5.8%,其中 Tfh细胞占23.8±7.4%,B细胞占35.6±7.6%;2)培养7天后,IL 21刺激组 B细胞百分率为47.2±1.8%,与(HepG2)2215混合培养组 B细胞百分率为40.2±3.5%,空白对照组 B细胞百分率为36.6±7.5%,IL 21刺激组与对照组,(HepG2)2215混合培养组与对照组 B细胞百分率均有显著差异(p<0.05);3)ELISA检测培养液上清 HBeAb定量,IL 21刺激组为0.668±0.094pg/ml,空白对照组为0.378±0.088pg/ml,两组有显著差异(p<0.05).结论使用间接免疫磁珠分离法可成功建立 CXCR5+B淋巴细胞和 Tfh细胞的共培养体系,为进一步体外研究细胞之间相互关系奠定基础     

取代联苯类化合物单一和联合毒性的定量构效关系研究

对18个取代联苯类化合物的单一毒性进行了定量结构活性相关(QSAR)分析,建立了最优模型及正辛醇/水分配系数(lgK_(ow))模型。分析表明,量子化学参数模型能很好地预测取代联苯的单一毒性,-lgEC_(50)=0.575 lgK_(ow)-40.827 RE_(max,C-H)-3.84010~(-6)-DIP+449.109(R~2=0.930,S~2=0.074,F=76.477,p0.001)。研究了混合物的联合毒性,根据浓度相加效应预测了混合物半数效应浓度(EC_(50mix)),在排除混合化合物的反应效应后,预测值与实验值较吻合。R~2=0.943。实验结果证明,QSAR模型对于单一化合物及混合化合物的毒性预测具有重要价值。     

兽用抗生素在土壤中的环境行为、生态毒性及危害调控

长期以来,集约化畜禽养殖行业广泛使用抗生素来预防和治疗传染性疾病或促进动物生长,导致其随畜禽粪便大量地进入农田土壤中,造成一系列的生态毒理效应,以及诱导抗性细菌和抗性基因的产生和增长,对人类健康带来潜在威胁.本文系统综述了兽用抗生素在土壤环境中的迁移和降解行为与机理,对植物、土壤动物与微生物的毒性效应,以及抗生素危害调控方法及其机理.抗生素在土壤中的环境行为主要包括吸附/解吸、微生物降解与非生物降解,它们与土壤的理化性质(pH、有机质含量等)以及抗生素本身结构和化学性质(官能团、疏水性等)密切相关.抗生素对植物、土壤动物与微生物的毒理效应主要取决于抗生素的种类和浓度以及土壤的理化性质等.抗生素在堆肥和厌氧消化过程中主要通过微生物降解和水解被去除.此外,畜禽粪便中的抗生素还可通过高温热解的方式被高效地分解.生物炭和石墨烯基复合材料则可以通过氢键、表面络合、静电作用、离子交换等作用吸附固定土壤中的抗生素,调控其危害.在对当前研究进展总结的基础上,本文提出了抗生素污染研究中尚待解决的重要问题,并对未来的研究方向作出展望.     

箍筋约束对小偏心加载下高强RC柱尺寸效应影响分析

旨在揭示箍筋约束作用对高强钢筋混凝土(RC)柱在小偏心(e_0=0.25h_0)受压加载下尺寸效应行为的影响.开展了最大横截面尺寸为800 mm×800 mm的12组几何相似的配箍率为0和0.66%的高强混凝土柱试验,此外,建立了钢筋混凝土柱力学行为分析的细观尺度分析模型,并在模拟与试验结果吻合良好的基础上,补充开展了更大配箍率柱(即:1.2%和2.4%)的数值试验,进而对偏心受压加载下柱的力学行为,包括破坏模式、名义受压应力,应变关系、承载力、名义压缩强度及峰值后软化行为等进行了研究,并对其名义压缩强度的尺寸效应进行了分析,进而揭示箍筋约束作用对小偏心加载高强钢筋混凝土柱破坏行为及尺寸效应影响机制,结果表明:1)小偏心受压加载下高强钢筋混凝土柱名义压缩强度存在明显的尺寸效应;2)Bazant尺寸效应律能够较好地描述钢筋混凝土柱在偏心受压加载下的尺寸效应行为;3)箍筋约束作用能够明显提高钢筋混凝土柱的强度及延性,且会削弱其尺寸效应;4)本文建立的细观数值模型能够很好地表征钢筋混凝土柱力学性能.     

microRNA-451对人结肠癌细胞SW620裸鼠皮下种植瘤生长的抑制作用及机制探讨

目的 探讨microRNA-451(miR-451)对人结肠癌细胞系SW620裸鼠皮下种植瘤生长的影响,并探讨其可能机制.方法 18只裸鼠随机分为3组,实验组(SW-620-451组)、阴性对照组(SW-620-NC)、空白对照组(SW-620组),每组6只,分别皮下接种转染miRNA-451 agomir的SW620细胞、转染了阴性片段agomir Negative Control(NC)的SW620细胞和不经处理的结肠癌SW620细胞,并每周两次于瘤体内分别注射miRNA-451 agomir、miRNA-451 agomir NC片段及生理盐水.比较各组裸鼠皮下形成瘤体的大小并计算抑瘤率,接种四周后处死裸鼠取组织,用免疫组化法和Western-blot法定性定量分析和比较肿瘤相关基因c-myc的表达.结果 各组裸鼠皮下接种肿瘤细胞6天后均有瘤体形成,成瘤率100％,实验组(SW-620-451组)瘤体生长速度明显低于其他两组(p＜0.05);时间终点为第30天时,实验组(SW-620-451组)裸鼠皮下种植瘤的体积为(0.95±0.13)cm3,阴性对照组(SW-620-NC组)为(2.25±0.50) cm3,空白对照组(SW-620组)为(2.46±0.59)cm3;实验组(SW-620-451组)瘤体体积显著小于其他两组体积(p＜0.05);实验组(SW-620-451组)瘤体质量为(1.15±0.13)g,明显低于SW-620-NC组(2.59±0.46)g及SW-620组(2.76±0.44)g(p ＜0.05).实验组种植瘤中c-myc的表达量较另外两组下降(p＜0.05).结论 转染miR-451后可以抑制结肠癌细胞SW620裸鼠皮下移植瘤的生长,其机制可能与下调c-myc表达有关.