In vitro fluorescence displacement investigation of thyroxine transport disruption by bisphenol A

Bisphenol A (BPA) is a chemical with high production volume and wide applications in many industries. Although BPA is known as an endocrine disruptor, its toxic mechanisms have not been fully characterized. Due to its structural similarity to thyroid hormones thyroxine (T4) and triiodothyronine (T3), one possible mechanism of BPA toxicity is disruption of hormone transport by competitive binding with the transport proteins. In this study, the binding interactions of BPA, T4, and T3 with three thyroid hormone transport proteins, human serum albumin (HSA), transthyretin (TTR), and thyroxine-binding globulin (TBG) were investigated by fluorescence measurement. Using two site-specific fluorescence probes dansylamide and dansyl-L-proline, the binding constants of BPA with HSA at drug site I and site II were determined as 2.90 104 and 3.14 104 L/mol, respectively. By monitoring the intrinsic fluorescence of tryptophan, a binding constant of 4.70 103 L/mol was obtained. Similarly, by employing 8-anilino-1-naphthalenesulfonic acid as fluorescence probe, the binding a nity of BPA with TTR and TBG was measured to be 3.10 105 and 5.90 105 L/mol, respectively. In general, BPA showed lower binding a nity with the proteins than T3 did, and even lower a nity than T4. Using these binding constants, the amount of BPA which would bind to the transport proteins in human plasma was estimated. These results suggest that the concentrations of BPA commonly found in human plasma are probably not high enough to interfere with T4 transport.     

结合光谱法和计算模拟多角度分析2,2'',4,4'',5-五溴二苯醚与人血清白蛋白的作用机制

本文结合光谱法、动力学模拟(MD)和分子对接等手段,多角度地研究了2,2′,4,4′,5-五溴二苯醚(BDE-99)与人血清白蛋白(HSA)在pH=7.4模拟生理环境下的相互作用机制.首先采用MD从理论上模拟BDE-99与HSA相互作用的构象变化情况;然后利用同步荧光和三维荧光光谱法从实验角度进行验证,所得结果表明,BDE-99使HSA的疏水性增强从而导致其构象发生变化.同时,荧光光谱和紫外光谱得出BDE-99对HSA的猝灭机制属于静态猝灭和非辐射能量转移.另外,分子对接结果显示,BDE-99通过静电引力和疏水作用力结合在HSA的位点I处,这与竞争实验和热力学参数的分析结果是一致的.实验数据与模拟计算结果的相互印证,为进一步探究BDE-99和HSA的相互作用机制提供了重要的信息和参考依据.     

太湖颗粒态有机质的荧光特征及环境指示意义

作为水体中有机质分解与营养盐再生的核心载体之一,颗粒态有机质(POM)是一个潜在的可以被生物利用的重要营养源,势必对水华的暴发产生重要的影响.本研究采集了太湖8个典型区域32个样品,利用三维荧光技术(EEMs)并结合平行因子分析法(PARAFAC)解析夏季太湖水体POM的荧光特征、来源及环境指示意义,并对POM与DOM荧光特征的差异性及草、藻型湖区POM的差异性进行了分析.结果表明,太湖POM共有5种荧光组分,分别是类色氨酸(C1和C2)、类腐殖质(C3和C4)及类酪氨酸(C5);其中,C1与C2、C3与C4两两具有极显著相关关系,C5与C3、C4也具有极好的相关性;通过与已有文献中的DOM荧光特征进行比对发现,夏季太湖POM与DOM在组分构成、来源及其与水质参数的相关性上均存在差异性.夏季太湖POM既有外源输入,也有内源输入,但其荧光指数(FI、HIX、BIX)取值范围为1.78~2.35、0.3~2.7、0.8~1.1,表明内源特性相对强烈.类腐殖质荧光与TN、TP、Chla、COD、POC、SS均呈显著相关性,表明荧光分析法可以作为营养盐半定量分析的一个重要手段.藻型湖区POM类蛋白物质主要由类色氨酸和类酪氨酸构成,而草型湖区以类酪氨酸为主,没有或者有极少的类色氨酸荧光组分;值得注意的是,与藻型湖区相比,草型湖区含有较多的类酪氨酸荧光组分(t检验,P0.01).藻型湖区POM类蛋白和类腐殖质荧光之间具有显著相关性,而草型湖区两者相关性不显著;藻型湖区POM类蛋白和类腐殖质荧光均与Chla呈显著相关性,而草型湖区仅类腐殖质荧光与Chla具有显著相关关系.     

荧光法研究二丁基锡与人血清白蛋白结合机理

为了摸清二丁基锡(DBT)与人血清白蛋白(HSA)在分子水平上的结合机理,采用荧光光谱法分析船舶防螺涂料中主要防污成分———三丁基锡(TBT)化合物的降解产物二丁基锡(DBT)与人血清白蛋白(HSA)相互结合的方式与程度。研究结果表明,DBT与HAS浓度比<3时,DBT化合物与HSA是通过形成复合物的方式使HSA产生的静态猝灭;DBT对HSA分子两个内源性荧光贡献者色氨酸残基和酪氨酸残基的微区构象有影响。研究结果为研究DBT与HSA之间的相互作用关系提供理论依据。     

荧光光谱法研究全氟辛酸与牛血清白蛋白的相互作用

在模拟生理条件下(pH7.4),采用荧光光谱研究环境污染物全氟辛酸(PFOA)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.结果表明,PFOA对BSA有荧光静态猝灭作用.PFOA与BSA在温度277,298,310K的反应结合常数分别为1.06×105,7.12×104,5.68×104L/mol;在BSA上有1个PFOA的结合位点,该位点更接近于色氨酸残基.由反应的热力学可推断PFOA与BSA的相互作用力主要是静电引力和疏水作用力.与PFOA结合后,BSA分子构象发生变化,色氨酸残基附近疏水性增强,蛋白质分子结构趋于折叠状态;而酪氨酸残基附近亲水性增强,蛋白质分子结构趋于松散状态.     

苯并三唑和镉对斑马鱼肝脏的联合毒性效应

采用转基因斑马鱼Tg (lfabp10a: dsRed; elaA:EGFP)为模型,探讨了环境中苯并三唑及其衍生物(BTRs)与重金属镉对斑马鱼的单独与联合肝脏毒性效应.结果表明,0.001~0.1μmol/L CdCl2单独暴露使斑马鱼肝脏结合蛋白基因lfabp10a表达量增强,肝脏尺寸相对空白对照组显著膨大(P<0.005),而1μmol/L CdCl2显著抑制斑马鱼lfabp10a的表达,肝脏尺寸相对空白对照组显著降低(P<0.005).苯并三唑(1H-BTR,1H-benzotriazole)相对CdCl2而言毒性较低,5 μmol/L 1H-BTR暴露时斑马鱼肝脏lfabp10a表达量增强(P=0.000).联合暴露研究发现,1H-BTR能显著降低重金属镉对斑马鱼的肝脏毒性.因此, 苯并三唑在环境污染物毒性评价中具有重要意义.     

ASBR处理食品废水中DOM转化过程的荧光光谱

利用厌氧序批式反应器(ASBR)处理食品废水,结合三维荧光光谱技术考察不同反应时段废水中溶解性有机物(DOM)的光谱特征和物质来源,并建立DOM特征峰荧光强度与氨氮浓度的关系.工艺运行结果表明:食品废水经过ASBR处理后,进水的COD从1100mg/L降至91mg/L,COD去除率达到91.73%,说明ASBR反应器可有效降解食品废水中的有机物质.三维荧光光谱显示,5种物质的特征荧光峰,即高激发波长色氨酸(峰A)、低激发波长色氨酸(峰B)、可见光区富里酸(峰C)、紫外光区富里酸(峰D)、类腐殖酸(峰E).随着厌氧生物处理的进行,峰A、峰B和峰C的荧光强度表现为先增加后减少的趋势;峰D荧光强度表现为微弱增加趋势;峰E荧光强度为先减少后增加趋势.荧光光谱指数FI、HIX、BIX表明,废水具有明显生物源特征.建立高激发波长色氨酸、低激发波长色氨酸特征峰荧光强度与色氨酸荧光强度之和与氨氮浓度在反应周期内的相关性,其相关系数分别为0.8136、0.9390、0.9153,说明可通过三维荧光光谱技术快速监测食品废水厌氧生物处理过程中的氨氮浓度.     

Determination of paraquat in water samples using a sensitive fluorescent probe titration method

Paraquat (PQ), a nonselective herbicide, is non-fluorescent in aqueous solutions. Thus, its determination through direct fluorescent methods is not feasible. The supramolecular inclusion interaction of PQ with cucurbit[7]uril was studied by a fluorescent probe titration method. Significant quenching of the fluorescence intensity of the cucurbit[7]uril-coptisine fluorescent probe was observed with the addition of PQ. A new fluorescent probe titration method with high selectivity and sensitivity at the ng/mL level was developed to determine PQ in aqueous solutions with good precision and accuracy based on the significant quenching of the supramolecular complex fluorescence intensity. The proposed method was successfully used in the determination of PQ in lake water, tap water, well water, and ditch water in an agricultural area, with recoveries of 96.73% to 105.77%. The fluorescence quenching values (ΔF) showed a good linear relationship with PQ concentrations from 1.0×10^-8 to 1.2× 10^-5 mol/L with a detection limit of 3.35×10^-9 mol/L. In addition, the interaction models of the supramolecular complexes formed between the host and the guest were established using theoretical calculations. The interaction mechanism between the cucurbit[7]uril and PQ was confirmed by ¹H NMR spectroscopy.     

李家河水库上游水体溶解性有机物组分与来源

以李家河水库上游水体为研究对象,运用三维荧光光谱法解析水体溶解性有机物（DOM）的来源和特性,并探讨了DOM组分干湿季变化特征及影响因素.结果表明,李家河水库上游水体DOM由3个荧光组分组成,分别为类络氨酸（220nm,270nm/300nm）、UVA类腐殖质（250nm/430nm）和类色氨酸（225nm,280nm/335nm）,其中类络氨酸为主要组分,但其含量干湿季变化不大,而UVA类腐殖质和类色氨酸含量呈现出显著的季节差异.荧光特征指数表明,李家河水库上游水体DOM的来源具有显著的陆源特征,其特征在湿季更加显著.水体DOM各荧光组分在干湿季均与TP呈正相关;在湿季,类络氨酸组分与Chl-a、浊度和COD_Mn呈正相关,而在干季无相关性.UVA类腐殖质与DOC在干湿季均存在正相关关系,且在湿季相关性（P<0.01）大于干季（P<0.05）.类色氨酸与COD_Mn相关性也表现出湿季（P<0.01）大于干季（P<0.05）的特征.     

鼠李糖脂-热对污泥厌氧发酵中脱水性能的影响

为了探究鼠李糖脂以及低温热水解预处理污泥厌氧发酵过程对污泥脱水性能的改变,利用毛细吸水时间（CST）表征脱水性能指标,有机物溶出、粒径分布以及三维荧光光谱分析阐明脱水性能变化机制.研究发现在厌氧发酵之前,预处理后污泥脱水性能均会降低;厌氧发酵之后原污泥脱水性能降低,经过热水解的污泥脱水性能改善;粒径分布变化表明粒径减小是预处理污泥脱水性能变差的部分原因,发酵之后粒径增大对于污泥脱水性能改善不明显.溶解性有机物（SCOD）、溶解性碳水化合物（SC）以及溶解性蛋白质（SP）的溶出情况发现粒径的减小是由于预处理手段对污泥的有效破解.三维荧光平行因子分析（PARAFAC）表明,污泥预处理且厌氧发酵前后溶解性有机质（DOM）均包含类腐殖酸C1（386nm/462nm）和C3（342nm/438nm）、酪氨酸类蛋白C2（278nm/306nm）以及色氨酸类蛋白C4（290nm/358nm）.其中,类腐殖酸的增多是热水解污泥脱水性能变差的主要原因,厌氧发酵之后酪氨酸蛋白的积累是原污泥脱水性能变差的原因,类腐殖酸的分解是热水解污泥发酵后改善的原因.     

间歇曝气实现上覆水脱氮及氨氮的荧光法表征

为实现河流上覆水有效脱氮及快速表征氨氮的变化,采用间歇曝气研究二十埠河上覆水中氮的转化规律及去除效果,并结合三维荧光技术研究DOM(溶解性有机物)荧光强度与氨氮浓度的关系.工况运行结果表明:间歇曝气实现了上覆水的硝化反硝化脱氮,氨氮在硝化阶段呈现明显下降趋势,在反硝化阶段则呈现明显上升趋势;硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在硝化阶段呈现明显升高而在反硝化阶段呈现明显下降趋势,而总氮呈现一直下降趋势,随着DO(溶解氧)增加,氨氮和总氮去除效果均增加,当DO分别为3.5,4.5,5.5,6.5mg/L时,上覆水中总氮分别降为5.11,1.42,1.13,0.91mg/L,氨氮分别降为4.13,1.30,0.85,0.72mg/L;荧光强度变化表明:低激发波长类酪氨酸和类色氨酸荧光强度变化与氨氮变化均呈现相同趋势,在DO分别为3.5,4.5,5.5,6.5mg/L时,低激发波长类酪氨酸和类色氨酸荧光强度之和与氨氮具有良好的相关性,其相关系数分别为0.974、0.972、0.966、0.984;研究表明,可以通过上覆水中低激发波长类酪氨酸和类色氨酸的荧光强度快速预测氨氮浓度,并根据氨氮变化及时、灵活地控制间歇曝气工艺的运行,为受污染河流提供快速有效的治理技术和科学依据.     

一种pH荧光特性物质的合成及其特性研究

合成并表征了化合物:N,N'-二苯丙氨酸铵-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(PDCDA).研究了pH值变化对其水溶液可见吸收光谱和荧光发射光谱的影响,探讨了荧光强度变化的机理,并利用PDCDA构建了具有“开-关”特性的pH荧光传感器.结果表明,PDCDA化合物水溶性好、荧光量子产率高,荧光强度与pH值间有着强烈的依赖关系,在碱性及中性溶液中荧光强度较强且稳定,而在酸性溶液中荧光被淬灭,PDCDA在一个非常窄的pH范围内荧光强度发生了明显的变化, pH值的改变对发光团π-π堆积产生影响进而导致其荧光发射光谱和可见吸收光谱发生改变.PDCDA可用作水溶液的pH荧光传感器,检测pH值范围为3.8~6.3.     

河岸带地下水溶解性有机物输入对As迁移转化的影响

为了研究河岸带地下水DOM（dissolved organic matter,溶解性有机物）对As迁移转化的影响,选取了安徽省宿州市杨庄乡的奎河断面作为研究对象,通过三维荧光光谱技术、区域积分法、矿物E_h-pH稳定性图解,分析河岸带地下水荧光组分、As形态及其质量浓度在洪水前、后的变化特征,并探讨水文地质条件、ρ（Fe_T）（Fe_T表示总铁）、荧光有机物含量及其活性官能团对含As矿物溶解性和迁移性的影响.结果表明:①与洪水前相比,洪水后河岸带地下水ρ（DOC）升高,促进了微生物新陈代谢活动,导致潜水层出现明显的类酪氨酸、类色氨酸以及可溶性微生物降解产物荧光峰,弱承压层的类酪氨酸、类富里酸和类胡敏酸荧光强度也显著增加,各荧光物质含量Φ_i,n均表现为潜水层>弱承压层.②洪水后,潜水层与弱承压层呈现还原环境,导致As以电中性的亚砷酸盐形式存在,且河水入渗并未直接对各含水层贡献ρ（As_T）（As_T表示总砷）,地下水ρ（As_T）升高可能主要受ρ（Fe_T）与荧光物质含量（Φ_i,n）升高的影响.③在空间上,由于弱承压层ρ（Fe_T）>潜水层ρ（Fe_T）,铁氧化物通过桥接亚砷酸盐与荧光物质来增强As的迁移性和溶解性,导致洪水后弱承压层ρ（As_T）平均值接近于潜水层.④河岸带地下水ρ（As_T）升高途径主要是类蛋白和类腐殖质的羟基、羧基、氨基等官能团与亚砷酸盐形成DOM-As二元络合物,或铁离子充当DOM活性官能团与亚砷酸盐的"桥梁",以共价键或氧桥形式形成多元络合物DOM-Fe-As、DOM-Fe-O-As.研究显示,由河水-地下水交互作用对含水层输入DOM导致的As溶解现象应纳入预防河岸带地下水As污染的前提考虑因素.      

重金属汞对土壤酸性磷酸酶的影响及其机理

通过土壤培养试验、紫外吸收光谱和荧光光谱技术 ,研究了重金属汞对土壤酸性磷酸酶催化活性、动力学性质的影响及机理 .结果表明 ,汞对土壤酸性磷酸酶活性、酶促反应动力学性质均具有显著影响 .汞对土壤酸性磷酸酶的作用可能为非竞争与反竞争混合的抑制类型 .而汞对麦芽酸性磷酸酶的抑制作用为反竞争性抑制 .重金属汞通过改变土壤酸性磷酸酶分子色氨酸、酪氨酸残基的微环境致使酶活性中心的构象发生变化 ,进而对酶的催化活性产生影响     

氧化还原过程对好氧微生物产物光敏性的影响

从好氧活性污泥微生物和纯种大肠杆菌中提取溶解性微生物产物(SMP),考察光化学和电化学氧化还原过程对SMP官能团,组分和光化学活性的影响机制.结果显示,活性污泥微生物SMP(Ae)与大肠杆菌SMP(E)的SUVA₂₅₄和E2/E3分别为4.03与0.79和1.60与3.04,表明SMP(Ae)比SMP(E)芳香性和分子量更高,光照和电化学改性过程明显降低了蛋白类组分的荧光响应,进行改变了SMP的芳香性和腐殖化程度.两种改性过程可以增强SMP在光照条件下活性氧化物种(³SMP*、¹O₂和·OH)的浓度,其中[¹O₂]_ss由改性前的1.70mol/L提高到改性后的18.47mol/L,[·OH]_ss由改性前的3.57mol/L提升到438.25mol/L.17α-乙炔基雌二醇(EE2)的光降解效率在改性SMP的介导下最高提升了近5倍.本研究完善了污水处理厂出水中SMP的环境转化过程及其介导痕量有机污染物的自然光降解过...     

可溶性有机质生物改性介导17β-雌二醇生物降解作用

利用元素分析、紫外-可见光谱、三维荧光指数对经过15d生物改性前后腐殖酸的组分和结构进行表征,并比较了生物改性前后3种腐殖酸对17β-雌二醇(E2)的结合作用;而且研究了结合后的腐殖酸介导微生物降解E2的影响.结果表明:经过元素分析后,生物改性前的腐殖酸OLHA、OLFA、OSHA和生物改性后的腐殖酸BLHA、BLFA、BSHA的(N+O)/C值分别为0.801、1.214、0.820和0.629、1.080、0.797;紫外-可见光谱分析生物改性前后的SUVA_(254)指数分别为0.146、0.023、0.073和0.179、0.036、0.011;生物改性前后荧光指数(FI)分别为:0.723、3.385、2.757和0.681、3.017、1.702.上述3种表征手段分析得出腐殖酸的极性是一致的,即改性后的腐殖酸要比改性前的腐殖酸极性小.此外,在30h内5mgC/L的腐殖酸生物改性前后对3mg/L的E2的结合效率分别为31.37%、4.96%、25.86%和37.78%、6.03%、29.92%,明显发现改性后的腐殖酸对E2的结合作用增强;5 mgC/L的腐殖酸生物改性前后对3mg/L的E2的30h内的生物降解效率分别为46.28%、15.96%、38.76%和51.11%、17.30%、44.33%,而且同等浓度下的腐殖酸对E2的结合作用越大其介导微生物降解E2的效果越好.     

印染生化尾水电解过程溶解性有机物变化特性

基于荧光激发发射矩阵（EEM）,结合紫外-可见吸收光谱（UV-vis）、红外光谱（IR）和气相色谱质谱联用仪（GC-MS）,精准分析印染生化尾水电解过程溶解性有机物（DOM）结构和组成,揭示宏观水质指标COD、BOD变化的本质.三维荧光光谱PARAFAC分析显示,印染生化尾水存在酪氨酸类（C1）、色氨酸类（C2）、腐植酸类（YC3）3个荧光组分.15mA/cm²电流密度下,经过一定时间电解（如30min）,原荧光强度开始逐渐减弱,C1、C2组分最大荧光强度（Fmax）变化不大,出现最大荧光强度（F_max）降低的DC3色氨酸类组分,废水B/C比从0.27提升至0.42,即尾水可生化性得到提升.进一步分析,电解过程,印染生化尾水DOM的C=C、C=O、C-N、C-O-C结构被降解,原水中烯烃、酮类、胺类、醇类、苯类、卤代烃、酯类等有机化合物被逐步降解为小分子有机酸、烷基酯、烷烃等,这是荧光团转变、可生化性提升的本质原因.三维荧光直观反映了电解过程DOM组成结构的特征光谱,为科学评估电解技术效果和后续印染生化尾水排放溯源提供支撑.     

污水厂深度处理过程中有机物三维荧光光谱的平行因子分析研究

基于三维荧光光谱考察了污水厂深度处理过程中溶解性有机物(DOM)的荧光组分特征,结合平行因子分析(PARAFAC)解析出3个荧光组分,包括2个腐殖质类物质(C1、C3)和1个色氨酸类蛋白物质(C2).臭氧工艺对组分C1、C2、C3去除率分别为69.1%、71.5%和66.5%,表明臭氧对DOM有较好去除效果.三维荧光光谱结合PARAFAC分析能够较好反映水中DOM的去除情况,有利于污水处理效果的定性分析、定量评价,易于实时在线监测.     

达里诺尔湖水体DOM荧光特征及其来源解析

达里诺尔湖（简称“达里湖”）是内蒙古自治区高原地区重要的生态屏障,探究达里湖水质状况及污染来源,对加强流域水环境治理、改善水环境质量具有十分重要的意义.于2018年9月及2019年6月对湖水进行采样,并通过三维荧光光谱结合PARAFAC（平行因子分析）模型,探究达里湖水体DOM（溶解性有机质）来源及其与水质的关系.结果表明:①达里湖水体中pH较高,ρ（DOC）（DOC为溶解性有机碳）、ρ（NH₄+-N）、ρ（TP）相对较高,均超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水质标准限值.②水体中DOM含4种荧光组分.夏季水体DOM主要分布于河流入湖口附近,其中,类腐殖质荧光组分（紫外区类富里酸和可见区类富里酸）占总组分的62.93%,类蛋白类荧光组分（类色氨酸和类酪氨酸）占总组分的36.07%;秋季水体DOM主要分布于东南侧,其中,类腐殖质荧光组分占总组分的40.52%,类蛋白类荧光组分占总组分的59.48%.③达里湖采样点荧光参数表明,达里湖DOM自生源特征较强,腐殖化程度较低.类腐殖质荧光组分与ρ（DOC）、ρ（Chla）均呈正相关,类色氨酸荧光组分与pH呈正相关,类络氨酸与ρ（DTN）、ρ（NH4+-N）、ρ（DTP）均呈正相关.研究显示,达里湖DOM具有陆源与生物源双重特性,DOM的形成与微生物、细菌、浮游生物的生命活动密切相关.      

双水相气浮浮选光度法测定污水中痕量土霉素

提出了一种亲水有机溶剂(乙醇、正丙醇、四氢呋喃等)气浮浮选(双水相气浮浮选)分离/富集光度法测定污水中痕量土霉素(OTC)的新型绿色高效分析方法。利用自制的浮选装置,选择四氢呋喃作溶剂,氯化钠作分相剂,氢氧化钠溶液调节酸度,将N(iⅡ)与OTC形成的疏水性缔合物浮选至有机相,浮选完毕后经分光光度法分析,线性范围为1.1×10-7～9.7×10-5mol/L,线性回归方程为A=2.038×105C(mol/L)+0.005,相关系数为0.9996,检出限为7.36×10-8mol/L,回收率为99.8%～100.4%,表观摩尔吸光率ε=2.038×105L/mol·cm,适用于污水中痕量土霉素的分离/富集及分析测定。