荧光猝灭法研究洛克沙胂与腐殖酸的相互作用

运用荧光光谱和荧光猝灭滴定方法,研究腐殖酸(HA)与洛克沙胂(ROX)之间的相互作用,考察了HA浓度、pH和温度对ROX与HA之间相互作用强度的影响.结果表明,HA中的4个峰(Ex/Em=300 nm/480 nm、370 nm/480 nm、420 nm/500nm、460 nm/520 nm,分别标记为A、B、C、D)与ROX发生了不同程度的猝灭作用,猝灭程度依次为C>B>A>D.随着HA浓度增加,ROX与峰A所代表官能团结合常数的常用对数值lg K有略微上升,且远大于O2双分子动态猝灭常数的lg K值,表明ROX能与HA中羧基和羰基等官能团发生静态猝灭作用;在pH值5.00~9.00范围内,ROX-HA体系中峰A的lg K在3.55~3.98 L·mol-1之间波动,且在pH=6.00时达到最大值,这可能是由于pH改变了ROX形态以及HA分子中酚羟基和羧基的构象所致;在25.0~55.0℃范围内,随着温度上升,lg K值降低,lg K值介于2.65~3.89 L·mol-1之间,这进一步表明ROX与HA中的类FA荧光峰所代表的官能团发生静态猝灭.瞬态荧光光谱和线性模型拟合分析表明:ROX与HA中峰A、峰B、峰D所代表的官能团均发生单一静态猝灭作用,而与峰C所代表的官能团同时发生静态猝灭和碰撞猝灭作用.     

典型可溶有机质与磺胺二甲嘧啶的络合作用研究

以藻源有机质(AOM)和腐殖酸(HA)作为典型生物大分子可溶有机质(DOM)和腐殖化DOM,采用荧光猝灭滴定和光谱分析考察磺胺二甲嘧啶(SMZ)与DOM的络合作用.三维荧光光谱结合平行因子分析显示AOM荧光组分主要由类酪氨酸和类色氨酸物质组成,而类富里酸和类腐殖酸物质是HA荧光组分的主要构成.4种荧光组分可与SMZ发生不同程度的静态猝灭,且猝灭过程中DOM分子构象改变.同步荧光光谱结合二维相关图谱进一步发现类酪氨酸优先于类色氨酸组分与SMZ发生络合作用.Ryan-Weber非线性模拟拟合表明AOM中各荧光组分与SMZ的络合稳定常数(logK)大小为:类富里酸(3.33)类酪氨酸(3.12)类色氨酸(2.15)类腐殖酸(1.57);而HA中大小为:类富里酸(3.06)类腐殖酸(2.02).总体上生物大分子DOM对SMZ的亲和力高于腐殖化DOM.DOM与SMZ的相互作用可改变水环境中抗生素的形态和归趋,影响其生物有效性和生态毒性.     

湖泊草源DOM与磺胺二甲基嘧啶的荧光猝灭研究

磺胺二甲基嘧啶(SMT)作为一种常见的磺胺类抗生素,在富营养化湖泊中的迁移和归趋与溶解性有机质(DOM)密切相关。该研究采用荧光猝灭光谱法研究马来眼子菜释放的DOM与SMT的相互作用。同步荧光光谱和紫外可见吸收光谱表明SMT可引起DOM的构象变化,静态猝灭是主要机制。通过三维荧光光谱结合平行因子分析将DOM分为4个独立荧光组分,并结合Ryan-Weber非线性模型分析各组分与SMT的结合能力。模型拟合度较高,结合稳定常数(logK_b)大小顺序为类酪氨酸(7.22)>类色氨酸(5.54)>小分子类腐殖(5.04)>大分子类腐殖组分(无猝灭),说明DOM对SMT的络合作用较强。二维相关图谱显示类酪氨酸荧光团优先于类色氨酸荧光团与SMT发生反应。草源DOM与SMT之间的相互作用可影响SMT在富营养化湖泊中的生物有效性和毒性等环境行为。     

SDBS及腐殖酸对涕灭威及其氧化产物水解的影响

 研究了腐殖酸(胡敏酸,HA和富里酸,FA)和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对氨基甲酸酯农药涕灭威及其氧化产物涕灭威亚砜和涕灭威砜的水解作用的影响.结果表明,SDBS可以促进涕灭威及其氧化产物的水解,随着SDBS的浓度由0增加为1200mg/L,涕灭威,涕灭威亚砜和涕灭威砜的水解速率常数K值分别增加了约8倍,7倍和6倍.腐殖酸可抑制涕灭威及其氧化产物的水解.在pH值为12的水溶液中,当FA的浓度由0增大到1000mg/L时,涕灭威,涕灭威亚砜和涕灭威砜的水解速率常数K值分别下降了83%,50%,68%;随着HA的浓度由0增大到1000mg/L时,涕灭威,涕灭威亚砜和涕灭威砜的水解速率常数K值分别下降了45%,56%,22%.研究结果对受农药污染土壤的修复有一定的指导意义.     

氯酚与乙酰胆碱酯酶相互作用的光谱研究

采用荧光光谱法和紫外-可见光谱法研究了2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)及五氯酚(PCP)与乙酰胆碱酯酶(AChE)的相互作用,获得了相互作用的Stern-Volmer猝灭常数、结合常数、热力学参数和作用距离.结果表明, 2,4,6-TCP及PCP均可以使AChE内源荧光有规律地猝灭,温度小于303K时,其猝灭机制为静态猝灭. 2,4,6-TCP及PCP与AChE的结合过程是受熵驱动的自发过程,作用力为典型的疏水作用力. 2,4,6-TCP及PCP与AChE分子中酪氨酸残基的作用距离分别为1.91,2.00nm, 2,4,6-TCP及PCP与AChE分子的结合常数为104~105L/mol,表明2种氯酚与AChE之间发生了非辐射能量转移,两者形成了稳定的复合物.2,4,6-TCP与AChE的结合作用比PCP与AChE的结合作用强,氯酚分子向AChE分子疏水空腔的结合过程是疏水性效应和空间位阻效应彼此竞争的结果.     

呋喃丹降解AEBL3的筛选及特性研究

采用富集培养方法,从长期受农药污染的土壤中分离得到一株能高效降解氨基甲酸酯类农药呋喃丹的菌株,命名为AEBL3,并对其生理生化特性进行了测定.结果表明,该菌株属于假单胞杆菌,正交试验得出该菌株的最适培养条件为温度32℃,pH6.0,纱布3层,摇床转速250 r/min.该菌对呋喃丹的120h降解率可以达到96.2%,并还能利用其它氨基甲酸酯类农药(涕灭威和灭多威等)作为惟一的氮源生长.质粒消除实验证明,该菌的呋喃丹降解酶基因不位于质粒上.     

十二烷基苯磺酸钠与牛血清白蛋白的相互作用

在生理pH值条件下用荧光光谱和紫外吸收光谱研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。SDBS可以使BSA的内源荧光发生猝灭,其猝灭机理为静态猝灭。在所研究的浓度范围内获取了SDBS与BSA的结合常数(298K:1.52×105L/mol;310K:7.96×104L/mol)及对应温度下结合反应的热力学参数(ΔH=-41.78kJ/mol;ΔS=-41.00J(/mol·K)/-40.95J(/mol·K);ΔG=-29.56kJ/mol/-29.08kJ/mol)。根据热力学参数推断二者之间的作用力主要为氢键和范德华力。同步荧光光谱表明SDBS的存在改变了BSA的分子构象,BSA分子内的色氨酸残基疏水环境增强。     

五氯酚对牛血清白蛋白的荧光猝灭作用

用荧光光谱和紫外吸收光谱法研究了五氯酚对牛血清白蛋白(BSA)的荧光猝灭作用.结果表明,五氯酚可以有规律地使BSA内源荧光猝灭,其猝灭机理可认为是五氯酚与BSA形成复合物的静态猝灭;并获得了不同温度下,五氯酚与BSA作用的结合常数和热力学参数.根据所得结果可推断五氯酚与BSA的作用力为疏水作用力和静电作用力.同时由Forster非辐射能量转移理论计算得出了五氯酚与BSA结合位置的距离.     

填埋场渗滤液腐殖酸随填埋龄的变化特性及模型研究

以福建省12个不同填埋场渗滤液作为研究对象,分析了不同填埋龄渗滤液中腐殖酸的性质随填埋龄的变化关系.结果表明,渗滤液中富里酸(FA)浓度和比例都高于胡敏酸(HA),且HA、FA和腐殖酸(HS)的浓度都随着填埋龄的增加呈先上升后下降,HA所占比例随填埋龄的增加呈先上升后下降的趋势,而FA和HS则是先上升,后呈波动变化.HA、FA的E280、E300/E400和E465/E665的分析结果表明HA较FA有更多的芳环结构,更大的分子量和较高腐殖化程度;随着填埋龄的增加,HA的腐殖化程度呈下降趋势,而FA则呈上升趋势;HA和FA的E300/E400和E465/E665随填埋龄的增加并未有明显的变化趋势.根据有机物降解动力学原理建立模型,分别对HA、FA和HS的浓度和填埋龄的变化关系进行拟合,结果表明模型的模拟值和实测值具有较好的一致性,HA、FA和HS模拟值和实测值的相关系数R2分别为0.820、0.932和0.946.表明该模型能有效模拟和预测腐殖酸随填埋龄的浓度变化关系.     

联苯胺对牛血清白蛋白的荧光猝灭作用研究

用荧光光谱和紫外吸收光谱研究了联苯胺(BD)对牛血清白蛋白(BSA)的荧光猝灭作用.结果表明,联苯胺可以有规律地使BSA内源荧光猝灭,其猝灭机理为联苯胺与BSA形成复合物的静态猝灭.获得了不同温度下,联苯胺与BSA作用的结合常数和热力学参数,根据所得结果可推断联苯胺与BSA的主要作用力为氢键和范德华力.由Forster非辐射能量转移理论计算得出了联苯胺与BSA结合位置的距离.     

不同生态混凝土坡岸中溶解性有机质与镉的相互作用机理研究

为研究生态混凝土坡岸中DOM(dissolved organic matter,溶解性有机质)与重金属离子的相互作用,通过FQT(fluorescence quenching titration,荧光淬灭滴定)试验配合3D-EEMs(three-dimensional fluorescence spectroscopy,三维荧光光谱)、PARAFAC(parallel factor,平行因子分析)和2D-COS(two-dimensional correlation spectroscopy,二维相关光谱)探究了AEC(applied eco-concrete,应用型生态混凝土)和IEC(improved eco-concrete,改良型生态混凝土)坡岸中DOM与Cd2+的相互作用机理.结果表明:①3D-EEMs结果显示,AEC_ow(AEC坡岸出水)类蛋白组分荧光强度降低,水体腐殖化程度升高,而IEC_ow(IEC坡岸出水) DOM各组分荧光强度均降低;Cd2+能与DOM中所有组分发生络合,且随c(Cd2+)增加,各组分的荧光强度最终趋于稳定.②PARAFAC将所有样品中DOM分离出类蛋白、类富里酸和类腐殖质3个独立组分,其中类富里酸组分随c(Cd2+)增加表现稳定的荧光淬灭效果.③通过Ryan and Weber模型计算Cd2+与DOM中各组分的络合常数(lg K)发现,所有样品中Cd2+与DOM中类富里酸组分的lg K值均大于类蛋白组分.进一步发现,不同坡岸出水lg K值大小依次为RW(原水) > AEC_ow > IEC_ow;④2D-COS分析得出,DOM中类蛋白组分对Cd2+的敏感度最大.RW中Cd2+与DOM位点的络合顺序为340 nm→273 nm→282 nm,AEC_ow中络合顺序为410 nm→330 nm.研究显示:Cd2+率先与DOM中类富里酸、腐殖质类物质络合,且络合能力强,类蛋白物质最容易受Cd2+的干扰;AEC_ow增加了下游水生态系统中Cd2+的迁移风险和生物有效性,相反IEC_ow则降低了Cd2+的迁移风险,两种坡岸均能降低DOM组分与Cd2+的络合能力,其中IEC坡岸最优.      

Rapid prediction of disinfection by-product formation potential by fluorescence

Recent drinking water regulations have lowered the disinfection by-product standards as well as added new disinfection by-products for regulation. Natural organic matter (NOM) plays a major role in the formation of undesirable organic by-products following disinfection/oxidation of drinking water. It is suspected that most precursors to disinfection by-products are humic, although nonhumic substances are also suspected of contributing to these by-products. Many of the disinfection by-products have adverse health effects in humans (i.e., carcinogenic or mutagenic effects). The primary chlorinated disinfection by-products of concern include trihalomethanes, haloacetic acids, and haloacetonitrile. Fluorescence spectroscopy was used to study humic and fulvic acids. The two fractions of humic substances, humic and fulvic acids, were characterized by a double-peak phenomena in an overlapping fluorescing region. Disinfection by-product formation potentials of humic and fulvic acids have been correlated with total organic carbon, UV absorbance at 254 nm, specific absorbance and fluorescence. River humic and fulvic acid was found to have the highest reactivity to disinfection by-product formation as compared to soil and peat humic and fulvic acid. Fluorescence spectroscopy has shown to be a rapid and predictive tool for disinfection by-products formation potential of humic and fulvic acids.     

丰水期渤海湾水体中DOM的分布特征及来源

为了解丰水期渤海湾水体中污染物的来源,采用三维荧光光谱和紫外光谱,结合平行分子模型和相关性分析研究了渤海湾水体中DOM（溶解性有机质）的分布特征和来源,以期间接了解其他污染物的来源.结果表明：渤海湾水体DOM对荧光强度贡献率表现为近岸海域高,而远离海岸的海域低.DOM荧光光谱主要有高激发光色氨酸（S峰）、低激发光色氨酸（T峰）、类腐殖酸（A峰）和类富里酸（C峰）这四类荧光峰,类蛋白类荧光峰（S峰和T峰）在研究海域北部荧光强度贡献率较高,类腐殖质类（A峰和C峰）呈现近海岸高、远离海岸低的特征;渤海湾和入海河流荧光指数（FI）均在1.4左右,说明类腐殖质主要受到外源影响,大部分显示出强腐殖质化特征（HIX >3.0）,只有子研究区北部区域由于藻类暴发显示出强自生源特征（BIX >1.0）.紫外特征吸收波长结果显示渤海湾近岸海域类富里酸和类腐殖酸对紫外吸收系数的贡献率（20.18±4.04）%显著低于入海河流中的类富里酸和类腐殖酸贡献率（26.43±3.85）%,可能是由于入海河流输入DOM受到了海水盐度作用,高盐度海水会使DOM产生絮凝作用,随着悬浮物汇入海底沉积物中,使DOM中类富里酸和类腐殖酸对紫外吸收系数的贡献率降低.整体上渤海湾水体中DOM在丰水期受到外源河流输入影响较为显著,应加强对外源输入河流污染物的控制和管理.     

滇池流域土壤活性腐殖质及其主要组分的紫外-可见与三维荧光光学特性

利用紫外-可见光谱和三维荧光光谱技术,结合土壤腐殖质及腐殖质组分(胡敏酸、富里酸)中的有机碳含量,研究了滇池流域土壤活性腐殖质及其组分胡敏酸和富里酸的光谱特征.结果表明,滇池流域土壤活性腐殖质中富里酸含量高于胡敏酸,流域范围内土壤活性腐殖质及其组分含量分布不均匀,活性腐殖质、胡敏酸和富里酸含量的变异系数分别达37.7%、36.4%、40.9%.土壤活性腐殖质及其组分胡敏酸和富里酸的碳含量均表现为菜地荒地草地湿地.光谱特征结果表明,滇池流域土壤活性腐殖质主要由自生源物质和经一定程度降解后的外源物质共同组成.此外,自生源性与光化学及生物活性具有正相关关系.因此,具有弱自生源性的滇池流域土壤活性腐殖质所具有的光化学和生物活性较弱.     

不同氨氮填加量下沉水植物对沉积物DOM荧光特性的影响

采用三维荧光光谱技术,模拟研究了不同氨氮添加量(0,100,200和400 mg/kg)下沉水植物对湖泊沉积物DOM(溶解性有机质)荧光特性的影响.结果表明:不同氨氮添加量下,沉水植物的存在明显增强沉积物DOM荧光强度,其中对类蛋白质和类氨基酸组分荧光强度影响较大(荧光强度分别增大了20%～77%和27%～56%);而对类腐殖酸和类富里酸组分影响相对较小(荧光强度分别增大了5%～25%和21%～29%). 添加氨氮可增强沉水植物对沉积物DOM荧光强度影响的程度,当添加量为100 mg/kg时,沉水植物生长最旺盛,沉积物DOM中类蛋白质和类氨基酸组分荧光强度增幅最大(分别约77%和56%);即外源氨氮通过增加沉积物蛋白质和氨基酸含量增强了沉积物有机氮的生物有效性;而在其他添加量下,DOM各荧光组分强度增幅不大,即适当添加外源氨氮,可通过促进沉水植物生长增加沉积物中蛋白质和氨基酸等含量,从而提高沉积物有机氮的生物有效性.      

Metabolism of carbaryl and carbofuran in soil planted to rice

In greenhouse experiments carbaryl and carbofuran disappeared more rapidly from a soil planted to rice than from an unplanted soil under both flooded and non-flooded (60% water-holding capacity) conditions. The rate of degradation was little affected by the moisture regime. The degradation of both carbamate insecticides proceeded essentially by hydrolysis. Further degradation of the hydrolysis products, 1-naphthol from carbaryl and 2,3-dihydro-2,2-dimethylbenzofuran-7-ol from carbofuran was slow in both planted and unplanted systems. A significant portion (20–38%) of the ring ¹⁴C in carbaryl and carbofuran accumulated in the soil as the respective hydrolysis products + soil-bound residues. Evolution of ¹⁴CO₂ from the ¹⁴C (from both side chain and ring labels) in carbaryl and carbofuran was negligible even in soil planted to rice.     

Fluorescence characteristic changes of dissolved organic matter during municipal solid waste composting

Dissolved organic matter（DOM） of municipal solid waste（MSW） consists of minerals, water, ash and humic substances, and is known to enhance plant growth. In this study, inoculating microbes（Z J, MS） were used in municipal solid wastes composting, and composting implemented a industrialized technology. During composting, dissolved organic matter was extracted from the compost and purified. The spectral characteristics of dissolved organic matter was determined by fluorescence emission, excitation, and synchronous spectroscopy. Fluorescence emission, excitation, and synchronous spectra characterized by different relative fluorescent intensities and peaks over time. Fluorescence spectra were similar to that of fulvic acid in sewage sludge, indicating the presence of dissolved organic matter with aromatic structures and a high degree of molecular polymerization. Compared with the controls with no microbial inoculation, the microbe-inoculated treatments exhibited the increase of aromatic polycondensation, in the following order： MS ＋ ZJ 〉 ZJ 〉 MS 〉 CK.     

生活垃圾堆肥过程中腐殖质及有机态氮组分的变化

利用实际城市生活垃圾,采用工厂化工艺进行堆肥试验,探讨在堆肥过程中腐殖质及有机态氮组分的动态变化.结果表明,随着堆肥的进行,有机碳、富里酸、全氮、酸水解性有机氮含量均有不同程度的降低,与堆肥前相比,降低幅度分别为53.00%、64.73%、21.78%、22.80%.而腐殖质、胡敏酸、氨基酸态氮则分别在堆肥的第35d达到最低点,而后呈逐渐增加的趋势.酰胺态氮、氨基糖态氮在堆肥的第21d达到最高峰.堆肥过程中,腐殖质与胡敏酸、酸水解有机态氮与全氮含量显著相关.胡敏酸的红外光谱分析结果表明,堆肥后胡敏酸分子的芳构化程度明显增强.     

膜-生物反应器中荧光物质对膜污染的影响

采用三维荧光(EEM)技术对膜-生物反应器(MBR)运行过程中进出水、膜面溶解性污染物、溶解性微生物(SMP)和胞外聚合物(EPS)进行分析,并对各运行条件下荧光强度与膜污染速率进行比较.结果表明:各工况膜污染顺序为工况1(0.55 kPa/d)<工况3(1.37 kPa/d)<工况2(1.71 kPa/d)<工况4(3.69 kPa/d),SMP中的类蛋白质和类富里酸,以及EPS中的类蛋白质和类腐殖酸,均与各工况膜污染速率呈一致的变化趋势,而膜面溶解性污染物中的类蛋白质荧光峰则与膜污染速率没有明显的关系,说明在膜表面积累的荧光物质可能与其他有机物共同作用影响了膜污染速率.