应用PM3算法对部分有机锡化合物的QSPR和QSAR研究

应用量子化学ＰＭ３算法计算得到的量子化学参数,进行了部分有机锡化合物的定量结构－性能关系和定量结构－活性关系研究。结果表明,有机锡化合物和正辛醇／水分配系数随着其平均分子 率、分子总的芯排斥能（ＣＣＲ）、相对分子质量（Ｍｔ）和分子最高占据轨道能（Ｅｈｏｍｏ）的增而增大,随着分子电子能（ＥＥ）和分子总量（ＴＥ）的增大而减少,这些有机锡化合物对大型蚤（Ｄａｐｈｎｉａｍａｇｎａ）和两种绿藻（Ｓｃｅｎｅｄ     

P450酶活性中心催化1,2-二溴-3-氯丙烷的机理及动力学同位素效应

发展有毒物质被细胞色素P450酶催化转化途径和机理的计算毒理预测方法,对于污染物的风险评价具有重要意义.本研究通过密度泛函理论计算,揭示了细胞色素P450酶活性中心(CpdI)催化氧化1,2-二溴-3-氯丙烷(DBCP)的反应机理,并考察了动力学同位素效应的影响.结果显示,DBCP羟基化反应与烷烃羟基化反应机理存在明显差异.不同于一般的双态反应,DBCP羟基化反应是自旋选择性反应.此外,DBCP羟基化第二步反弹过程中的能垒明显的高于烷烃羟基化过程.自旋密度分析表明,DBCP羟基化反应的氢提取步骤是一个氢原子转移过程.DBCP羟基化反应具有明显的动力学同位素效应(KIE),且温度和隧道效应对KIE值具有明显的影响.本研究可为卤代烷烃类化合物的生物转化预测提供理论依据.     

储能型光伏系统电池容量优化配置及经济性分析

独立型光储微电网作为光伏应用的有效形式得到了广泛的使用,其中系统的经济性优劣主要依赖储能的类型和配置调控方案。基于此,根据独立光伏系统的建模思想,在给定负荷变化规律的前提下,以最大化利用光伏输出能量为目标,建立光伏能量最大化利用模型,将光伏发电单元和储能单元作为整体进行容量优化配置。通过算例分析,获得目前较为典型的5种储能电池和光伏容量的优化配置结果,在此基础上,为使系统经济性最优,进一步引入年均成本为目标并建立相应模型,得到了5种电池和混合储能电池的经济对比分析结果,最后对5种电池对应的放电时间、循环效率和寿命进行了敏感性分析。结果表明,在同等配置条件且满足项目指标的要求下,能量型铅酸电池和功率型铅酸电池组成的混合电池具有更好的经济性,其次为钠硫电池和铁锂电池,全钒液流电池成本最高。     

环境水体中化学品光化学持久性的预测模型

化学品是水环境中新污染物的重要来源,光化学转化是其在表层水体中的重要去除途径,光化学持久性是评价其环境暴露行为特性的重要指标.化学品的环境光化学转化受其分子结构、水体特性等多重因素的影响,仅通过实验测定,难以确定其在自然水体中光转化动力学参数值,需要构建预测模型.本文总结了影响化学品环境光转化动力学的因素和机理,介绍了化学品光吸收、光化学转化、水中光生活性中间体的生成以及太阳光在大气/水体中的衰减等过程中相关参数的预测模型,评述了化学品光化学持久性参数预测模型的前沿问题和研究需求,展望了环境水体中化学品光化学持久性研究的重点发展方向.     

正定矩阵因子分解和非负约束因子分析用于大辽河沉积物中多环芳烃源解析的比较研究

正定矩阵因子分解(PMF)和非负约束因子分析(FA-NNC)是用于污染物源解析的两种较为先进的方法. 本研究将PMF和FA-NNC成功用于中国大辽河流域沉积物中多环芳烃(PAHs)的来源解析, 并比较两个模型得到的来源类型与贡献. 两种模型对于多环芳烃来源的判定有一致的结果, 分别是燃煤、生物质燃烧、交通和炼焦, PMF得到4个源的贡献率依次是43.3%, 24.3%, 16.7%, 15.7%; 与之对应, FA-NNC得到的贡献率为50.4%, 21.9%, 15.7%, 12.0%. PMF和FA-NNC对多环芳烃主要来源的判定结果与比值法、排放清单的结果基本一致, 且与辽宁省能源结构相符.     

计算模拟研究挥发性有机胺的大气转化机制与动力学

对流层大气包含大量的挥发性有机化合物(volatile organic compounds, VOCs),种类可高达10万种.研究表明, VOCs的大气转化对于O₃和二次有机气溶胶的形成起着重要作用.因此,获取VOCs的大气转化机制与动力学是量化VOCs区域或全球大气质量影响所需的重要信息.有机胺是一类重要的VOCs,其来源包括天然源和人为源.特别是,随着基于胺溶液的燃烧后CO₂捕捉技术的大规模应用,将会排放大量的挥发性有机胺,进而增加大气中有机胺的种类和浓度.近年来,越来越多的科学家开始关注基于胺溶液的CO₂捕捉单元释放的有机胺的大气转化机制与动力学.本文在早期关于有机胺的大气转化综述的基础上,重点介绍2012年以来,国内外学者采用计算模拟方法研究CO₂捕捉单元释放的有机胺的大气转化机制与动力学的最新进展,展望有机胺大气转化的未来研究方向.     

蒙特卡罗不确定性分析在受体模型来源解析中的应用

利用蒙特卡罗模拟和虚拟数据矩阵对一种受体模型(非负约束的因子分析模型)来源解析结果的不确定性进行了分析. 假设多氯联苯(PCBs)产品Arolcor1016, Aroclor1248 和Aroclor1260 为PCBs 的3 个主要污染源, 并设定它们在40 个样品中的贡献值, 由此组成一个有25 种PCBs 系列物和40 个样品的虚拟数据矩阵, 通过对每个PCBs 系列物依次取变异系数(C_v) 0.1, 0.2, 0.4 和0.6, 以考察输入参数的不确定性对非负约束的因子分析模型输出结果的影响, 模型以随机数组为输入数据运行1000 次, 对输出结果进行统计分析得到均值和标准偏差等指标. 通过本研究表明, 当C_v 在0.4 之内时, 模型能够较为准确地解析出主要污染源的指纹谱图和贡献率, 在输入数据为正态分布的情况下, 输出结果也呈正态分布, 说明非负约束的因子分析模型有较好的稳健性. 受体模型解析结果的不确定性主要受到输入参数误差、污染源指纹谱图的相关性等因素的影响.     

水中氟喹诺酮类抗生素加替沙星的光降解

氟喹诺酮类抗生素是在水环境中不断被检出的新兴污染物, 研究其环境行为和毒理效应具有重要意义. 加替沙星是一种代表性氟喹诺酮类抗生素, 本研究考察了模拟日光照射下, 水中加替沙星的光降解动力学、影响因素与机理. 加替沙星的光解遵循准一级反应动力学. 纯水中加替沙星发生了直接光解及·OH 和¹O₂ 参与的自敏化光解, 其表观光解量子产率为(5.94± 0.95)×10⁻³. 与纯水中相比, 加替沙星在淡水、海水中光解较慢, 这归因于pH 及水中溶解性物质的复合影响. 在pH 5~11 范围内, 加替沙星在其等电点附近光解最快. Cl⁻和Fe(Ⅲ)对其光解动力学没有显著影响(P>0.05),而腐殖酸(HA)和NO₃ ⁻明显抑制其光解(P<0.1). HA 和NO₃ ⁻可以通过光掩蔽效应减慢加替沙星的光解, 或者捕获·OH 和¹O₂, 抑制自敏化光解. 发光菌(Vibrio fischeri)毒性实验表明, 加替沙星光降解生成了具有较高风险的中间产物.     

取代芳烃对水生生物的毒性模型

定量结构活性相关(QSAR)方法被广泛用来预测有机物的生物活性,其中线性溶剂化能相关法,辛醇-水分配系数法和分子连接性指数法等代表性的方法虽然能够成功地预测有机物对生物的毒性,但都没有完整反映出有机物对生物的毒性作用机理。本文以“靶学说”和“线性自由能理论”为基础,建立一种新的QSAR模型来研究有机物对水生生物的急性毒性。     

Fe2+对辽河沉积物中DDT、HCB缺氧生物降解影响研究

测定了 Fe SO4 .7H2 O对辽河沉积物中滴滴涕 (DDT)、六氯苯 (HCB)缺氧生物降解的影响 .在无外加碳源的情况下 ,Fe SO4 .7H2 O对辽河沉积物中 DDT和 HCB的缺氧生物降解起抑制作用 .外加 Fe SO4 .7H2 O时 DDT、HCB的缺氧降解动力学常数 KDDT =0 .0 1 70 d- 1 ,KHCB=0 .0 0 69d- 1 ,均分别小于无外加 Fe SO4 .7H2 O时的 0 .0 2 1 3 d- 1 和 0 .0 0 77d- 1 .在有外加碳源葡萄糖或乙酸钠时 ,Fe SO4 .7H2 O对辽河沉积物中 DDT的缺氧生物降解起到了明显的促进作用 ;外加 Fe SO4 .7H2 O时 DDT的缺氧降解动力学常数 K葡萄糖 ,DDT=0 .0 3 89d- 1 ,K乙酸钠 ,DDT =0 .0 3 2 7d- 1 ,均分别大于无外加 Fe SO4 .7H2 O时的 0 .0 2 5 6d- 1和 0 .0 2 69d- 1 .但 Fe SO4 .7H2 O对 HCB在辽河沉积物中缺氧生物降解的影响则不大 ,这与其分子结构有很大关系