应用遗传算法建立云杉针叶表面PCDD/Fs光解半衰期的预测模型

采用量子化学PM3算法计算PCDD/Fs的量子化学参数,应用遗传算法(Genetic Algorithm, GA)对所建模型中的变量进行筛选,建立了能预测吸附到云杉[Picea abies (L.) Karst.]针叶表面的PCDD/Fs光解半衰期(t_1/2)的定量结构-性质关系(QSPR)模型,认为影响PCDD/Fs光解速率的主要因素是分子最高占据轨道能(E_HOMO)、前线分子轨道能量差(E_LUMO-E_HOMO)和平均极化率(α).随着EHOMO和α的增大;其lg t_1/2值增大,PCDD/Fs的lg t_1/2值与其(E_LUMO-E_HOMO)值呈抛物线关系,当E_LUMO-E_HOMO＝7.847时,lg t_1/2有最小值;当E_LUMO-E_HOMO≤7.847时,lg t_1/2值随着E_LUMO-E_HOMO的增大而减小;当E_LUMO-E_HOMO≥7.847时,lg t_1/2值随着E_LUMO-E_HOMO的增大而增大.     

氯代芳香族化合物电化学还原特性的测定及QSPR研究

运用定量结构-性质相关技术研究了萘、联苯、苯、苯酚等4类共87种氯代芳香族化合物的电化学还原特性与分子结构间的定量关系结果表明,化合物的还原电极电位除了与最低未占据分子轨道能EL_UMO有显著相关性以外,还与分子中氯原子个数n_CI存在一定相关性,从而揭示了氯代芳香族化合物电化学还原的内在规律,为有害污染物高级还原处理技术的开发与工艺设计提供了有价值的基础数据.     

氯代芳香族化合物结构-电化学还原电位定量关系的贝叶斯规整化BP神经网络模型

将贝叶斯规整化误差反向传播神经网络(BRBPNN)应用于环境领域的 QSPR模型.采用ChemOffice2004内置的MOPAC 2000计算了6种量子化学参数(分子最高占据能EHOMO、分子最低占据能ELUMO、分子生成热HF、分子偶极矩DIP、分子的电子能量EE和分子的核核排斥能CCR)以及氯原子数(Cl)和分子量(MW),建立了87种氯代芳香族化合物结构与电化学还原电位定量关系的BRBPNN模型.最优网络模型结构为6-20-1,其电化学还原电位的拟合及预测能力明显优于逐步线性回归模型,其训练集和预测集的相关系数平方和均方根误差(MSE)分别达到0.999和0.000105,0.965和 0.00159.最优模型输入节点到隐含层权重平方和的分布规律揭示出各种描述符对还原电位的影响大小依次为: E_LUMO>E_HOMO>HF>CCR>EE>DIP.由散点图揭示出影响为正有EE;影响为负有E_LUMO,HF,DIP;影响无明显正负性的有E_LUMO,CCR.结果表明,贝叶斯规整化大大方便了网络规整化参数选择,保证了网络的优良概括能力和稳健性.本研究对氯代芳香族化合物采用电化学处理的适用性以及分析相应电化学降解机理提供了依据.     

氯代芳香化合物生物降解性能与其化学结构的相关性

应用结构－活性定量关系研究方法,对氯代芳香化合物的好氧生物降解性能与其化学结构间的关系进行了研究,并建立了受试物的好物降解速率常数与４个高阶分子连接性指标及取代基电子效应数为结构参数的定量关系,分析表明,有机物取代基的电性能数和空间构型是影响受试物好氧生物降解性能的２个重要因素。     

石英E1′心电子自旋共振信号强度的热活化研究

石英E₁′心是一种重要的顺磁性缺陷,其热活化ESR信号强度的最大值有许多新的应用,但对于获取E₁′心信号强度最大值的方法尚存不同的认识。为了进一步研究和探讨石英E₁′心信号的增强机理及石英E₁′心ESR信号强度最大值的获取方法,采用电子自旋共振（ESR）技术测量了两个冰碛物样品在300℃等温加热前和加热后石英E₁′心的ESR信号强度,结果表明：在室温下,石英E₁′心信号强度随辐照剂量的增加而增强是由于伪E₁′心的形成而造成的;而石英E₁′心信号强度随辐照剂量增加而减弱可能是因为辐照使已增强的E₁′心产生衰退。300℃的等温热退火实验（分为15 min和20 min）结果表明：获取E₁′心ESR信号强度的最大值需要人工辐照,人工辐照的作用不仅是提供更多的空穴,而且可能更有利于氧空位向E₁′心转化。     

Eh耦合的稻田土壤镉、砷释放机制

镉（Cd）、砷（As）是稻田土壤的主要重（类）金属污染物,稻田土壤Cd、As的释放与其氧化还原电位（E_h）密切相关,但E_h耦合的稻田土壤砷、镉释放机制仍不清楚.本实验利用高精度土壤微反应器模拟E_h梯度变化过程（-250、-50、170 mV）,研究其耦合的土壤Cd、As及相关元素（Fe、Al、Ca、S、P、DOC）的释放特征,并结合同步辐射微区X射线荧光光谱技术（μ-XRF）探讨了不同E_h（-250、-50、170 mV）条件下稻田土壤As释放机制.结果表明：随着供试体系E_h从-250 mV升高至170 mV,土水混合液中DOC和pH值逐步下降,但Cd、As及相关Al、S、P、Fe元素浓度则同时升高.其中,Cd与S、Al增长均呈先缓后快特征,而As与P、Fe增长则呈先快后缓趋势,说明在E_h升高过程中Cd与S,以及As与Fe间密切相关.同步辐射μ-XRF分析发现,在低E_h条件下,土壤颗粒上As、Fe和S的高含量点信号重合,As-S及As-Fe的可决系数分别在E_h为-250 mV和170 mV条件下最高,说明在低E_h条件下As很可能主要受硫化铁控制,但在高E_h条件下则受铁氧化物影响.综上可知,低E_h条件下,As、Cd主要受到硫化铁的控制.随着E_h的升高,土壤Cd的活性逐渐升高,As的活性则受到铁氧化物控制.本研究结果可为理解土壤Cd、As共同释放机制及调控土壤Cd、As活性提供重要理论依据.     

太湖北部沉积物不同形态磷提取液中有机质的特征

综合应用高效体积排阻色谱、三维荧光光谱、红外光谱及元素分析等方法,研究了太湖北部3个湖区表层(0～10 cm)沉积物不同形态磷提取液中有机质的特征,并探讨了有机质与磷之间的关系.结果发现,沉积物中总磷的含量与其上覆水体的营养水平相一致;有机C/N、C/P比值在8.5～11.9和188.5～256.6之间,表明沉积物中有机质以湖泊内源自生为主,受陆源输入的影响很小.不同磷形态提取液中有机质的相对分子质量分布和三维荧光光谱存在很大差异,但不同沉积物之间的差别并不显著.3种提取液中有机质的相对分子质量顺序依次为：HCl＞NaOH＞NaHCO₃,其重均相对分子质量(M_w)和数均相对分子质量(M_n)分别在4 983～5 873和3 642～5 065、 3 628～4 198和2 334～2 616、 3 282～3 512和2 249～2 380之间,可能反映了不同提取液中有机磷的组成及其生物活性的不同.沉积物提取液中有机质的三维荧光光谱均以类富里酸荧光峰A(E_x/E_m=230～260　nm/360～470　nm)或C(E_x/E_m=290～320　nm/390～460　nm)为主,NaHCO₃和HCl提取液中还分别发现了类蛋白荧光峰B(E_x/E_m=275～280　nm/340～360　nm)和D(E_x/E_m=225　nm/330～350　nm)及类腐殖酸荧光峰E(E_x/E_m=360～375　nm/460～470　nm).这些荧光光谱特征不仅揭示了不同提取液中有机质组成的差异,而且可能表明了太湖沉积物中有机质的降解受到再悬浮作用的强烈影响.此外,沉积物胡敏酸红外光谱中1 059～1 082　cm^-1的吸收谱带也可能反映了磷酸盐的存在.     

根据片段常数法估算有机化合物对虹鳟的LC50值

根据258种有机物对虹鳟的96h半数致死浓度(LC₅₀)实测值建立了预测有机物对虹鳟LC₅₀的片段常数估算模型.讨论了模型的误差和稳健性.结果表明,有机物的片段常数及结构因子与虹鳟log1/LC₅₀之间具有很好的定量关系.可以根据化合物片段估算其对虹鳟的半数致死浓度.最终模型的可决系数为0.9495,平均误差0.42个对数单位.无论就单一化合物或化合物类别而言,模型均具有较高的稳健性.     

胶州湾围隔实验中溶解有机物三维荧光特征

利用三维荧光激发发射矩阵光谱法(EEMS),测定胶州湾围隔实验中不同营养盐条件下产生的溶解有机物的三维荧光特性.结果显示,浮游植物可产生类蛋白和类腐殖质荧光,类蛋白荧光峰由类酪氨酸(tyrosine-like)荧光峰和类色氨酸(tryptophan-like)荧光峰组成,主要位置为Ex_max/Em_max=270 nm/290～310 nm,Ex_max/Em_max=270～290 nm/320～350 nm的荧光峰强度比较弱;在Ex_max/Em_max=250～260 nm/380～480 nm(A峰)、Ex_max/Em_max=310～320 nm/380～420 nm(C峰)和Ex_max/Em_max=330～350 nm/420～480 nm(M峰)位置均出现零散的类腐殖质荧光峰,其中以A峰为主.类酪氨酸荧光强度明显高于类腐殖质荧光强度.浮游植物量降低时,类酪氨酸荧光强度与叶绿素a浓度呈明显的负相关.硅藻和甲藻产生的类酪氨酸和类色氨酸荧光强度之间具有较好的相关性,两者来源相似, 并且甲藻与硅藻相比能够产生更多的类蛋白荧光物质.不同环境下类腐殖质混合物的组分比例不同,甲藻生长环境下相对于硅藻具有较低的A/C比值.     

偶氮染料循环伏安行为和生物厌氧脱色相关性研究

对4种结构相似偶氮染料的循环伏安特性研究及其生物厌氧脱色速率实验,结果表明,所选结构相似染料的生物脱色速率最快的是酸性黄-Bis(E_r=-616.75 mV),速率为0.012 09 mol·(L·h)^-1,依次是酸性黄-11[E_r=-593.25 mV,0.010 40mol·(L·h)^-1],酸性黄-4[E_r=-513 mV,0.007 575 mol·(L·h)^-1],且脱色速率与其循环伏安图中的还原峰电位间存在线性关系.研究还表明,电化学方法在一定程度上可对生物体系发生生化反应进行部分模拟和预测.     

QSBR study of substituted phenols and benzoic acids

The biodegradability of 30 substituted phenols and benzoic acids was determined by BOD technique.The molecular weight (MW), heat of formation(Hf)and the energy of the highest occupied molecular orbital(EHOMO)of the studied compounds were calculated by the quantum chemical method MOPAC6.0-AM1.The quantitative structure-biodegradability relationshiops(QSBRs)were developed by the linear regression method and neural network approach,respectively.It has been shown that the neural network method is able to provide a superior fit to the training set data and test set data and produce a lower prediction error than the linear regression method.     

有机工业废水中常见污染物结构与活性关系专家系统研究

应用专家系统方法对88种有机工业废水中常见污染物的构效关系进行深入研究。结果表明,对学习集中68种化合物的正确分类率达到95％,对其余20种化合物的正确预报率达到90％。并应用量子化学方法对专家系统推理过程中所采用的部分构效关系规律进行解释。     

混合基质条件下难降解有机物生物降解性能

选取几种典型的难解解杂环化合物,在混合基质条件下较为系统的地研究了其好氧生物降解性能以及难解有机物间的联合作用效果,研究结果表明,吡啶,喹啉与其同系物类似的生化降解过程及抑制机理,它们的联合作用效果为相加作用,具有不可逆抑制作用物质共存时联合作用效果为协同作用,具有不可逆抑制作用物质与可逆抑制作用物质共存时,联合作用效果为拮抗作用。     

人工神经网络及分子拓扑参数在酚类有机物QSBR研究中的应用

利用分子拓扑参数作为输入参数,探索了人工神经网络对２７种酚类有机物的定量结构－生物降解性能关系（ＱＳＢＲ）。结果表明,将人工神经网络运用于有机物的生物降解性能建模是可行的。所建模型预测结果和文献数据十分接近,预测能力优于已有文献报道,且能够较好区分同分异构体。     

含氮农药的好氧生物降解性能及废水治理对策

从动力学角度出发,利用长期驯化的菌种,对乙草胺,阿特拉津,西草净,赛克津等４种含氮农药的好氧生物降解性能进行了研究,并对含氮农药废水提出了治理对策,结果表明,４种含氮农药的好氧生物降解性能都很差,均属于难生物降解有机物,降解过程均符合一级降解动力学模式,它们的生物降解速率常数分别为０．００３５３Ｌ（ｇ．ｈ）,０．００５７７Ｌ／（ｇ．ｈ）,０．００１６０Ｌ／（ｇ．ｈ）,０。０４５６Ｌ／（ｇ．ｈ）进一     

松花江中取代苯酚和苯胺类的生物降解性及QSBR研究

以松花江水细菌为接种源，用碘量法分别测定了28种苯酚及苯胺类化合物的BOD5值，采用QSBR程序软件计算分子量Mw,分子体积Mv，及电离常数pKa,用ClogP程序计算了疏水性参数logP.对28种取代苯的BODT值与其物化参数间进行了回归分析，得到如下最佳回归方程，BODT＝87．5571＋5．958pKa-0.73W,n=28,R^2=0.874,SE=10.33,F=86.85,P=0.应用所得QSBR模型，预测了28种化合物的BODT值，计算了残差，并初步探讨了生物降解机理。     

氯代芳香化合物的生物降解性研究进展

对氯代芳香化合物的生物降解进行了系统的综述,内容包括氯代芳香化合物的生物降解性差异,具有降解氯代芳香化合物能力的微生物,氯代芳香化合物的氧化脱氯机理、还原脱氯机理及共代谢作用机制,并对氯代芳香化合物生物降解性尚需进一步研究的方面提出了笔者的观点。     

石化污泥对苯系化合物好氧生物降解的研究

为了探讨苯系化合物的生物降解途径,选用从石油化工污水处理场曝气池活性污泥中富集的混合菌种,在好氧条件下,研究了苯,甲苯,乙基苯,邻－,间－和对二甲苯的可生物降解性,当化合物的浓度为５０－１４０ｍｇ／Ｌ时,６种被试验化合物均可被微生物降解,从该混合菌种中筛选出１７株可降解甲苯,乙基苯,三甲苯,障－和对二甲苯的单一菌种,其中     

缺氧反硝化去除难降解杂环化合物吡啶研究

在实验室中，采用好氧、厌氧和缺氧间歇试验，研究焦化废水中一种难降解有机物--吡啶的生物降解性能。试验主要研究了在缺氧状态下吡啶的生物降解性能、适宜的N/C比、N源的变化情况等。研究结果表明，缺氧反硝化状态下吡啶的生物降解性能有显著的提高。