肠道微生物对土壤中铜、锌、锰生物可给性的影响

为了更全面、准确地评价土壤中金属元素对人体的健康风险,研究土壤中金属元素在结肠阶段的生物可给性具有重要意义。通过采集我国一些地区的6种土壤,利用in vitro方法(PBET和SHIME联用)研究土壤中Cu、Zn、Mn在胃、小肠、结肠阶段的生物可给性。研究显示,土壤中Cu、Zn、Mn在胃阶段的生物可给性分别为23.8%~63.0%、21.2%~64.4%、11.7%~35.6%;从胃阶段到小肠阶段,土壤中Cu的生物可给性提高了0.4%~14.4%,而土壤中Zn在小肠阶段的生物可给性降低了6.7%~38.7%。结肠阶段,土壤中Cu、Zn、Mn的生物可给性分别为2.4%~12.9%、5.7%~18.7%、6.2%~18.9%,与小肠阶段相比,分别降低了21.7%~56.9%、0.4%~36.8%、4.5%~19.1%。结果表明,在肠道微生物存在的情况下,土壤中Cu、Zn、Mn在结肠阶段有较低的人体健康风险。     

As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附特性及机理

通过静态动力学和热力学吸附实验，研究了温度、共存离子以及溶质的初始浓度对As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附的影响，探讨了As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附特性及机理。结果表明，在As（V）初始浓度为10mg／L，pH为7的条件下，25℃时的吸附量0．41mg／g高于30℃时的吸附量0．31mg／g，As（V）在金红石TiO，上的吸附为放热过程。CaCl2和MgCl2的添加对As（V）在金红石TiO2表面吸附起到明显的促进作用。T=25℃，Ca2＋或Mg2＋浓度为10mmol／L时，As（V）吸附量分别为0．64和0．56mg／g，Ca2＋比Mg2＋对As（V）吸附促进作用强。As（V）在金红石TiO2的吸附等温线符合Frendlich方程，Lagergren二级动力学方程能较好地描述As（V）在金红石TiO2颗粒表面吸附的动力学过程。     

绿色“一带一路”建设研究及建议

生态环保是"一带一路"建设的重要内容。在2017年5月14日召开的"一带一路"国际合作高峰论坛系列成果清单包括《关于推动绿色"一带一路"建设的指导意见》、《"一带一路"生态环境保护合作规划》、"一带一路"生态环保大数据服务平台建设、"一带一路"绿色发展国际联盟建立等四项。为更好地理解和推动执行,本文全面进行了分析,并提出下一步推动绿色"一带一路"工作需要解决的关键问题和建议。     

铁氧化物复合氧化铝催化臭氧化过程中溴酸盐的生成控制

以市售活性炭、硅藻土和氧化铝小球为载体，考察了负载铁基活性组分对催化臭氧化过程中溴酸盐的控制情况，其中，铁基复合氧化铝小球体现出更好的溴酸盐还原特性和催化剂稳定性，证实催化剂中铁氧化物是溴酸盐得到有效控制的主要活性组分。进一步考察了铁基复合氧化铝小球催化臭氧化处理实际原水过程中对溴酸盐的生成控制，以及反应过程中溶解性有机碳（DOC）的去除情况。结果表明，与单独臭氧化相比，该催化剂既能有效去除水中的溶解性有机物，又能明显抑制溴酸盐的生成，反应50h，其活性并没有明显下降。催化剂失活主要归因于吸附位点数量的下降，可以通过负载铁氧化物来实现催化剂的再生。     

酸性矿井水中和沉淀法除铁优化

针对山西某煤矿高矿化度、高铁酸性矿井水除铁效果差、出水容易返色等问题,采用NaOH中和调pH、曝气及化学氧化等处理工艺进行酸性矿井水中和沉淀法除铁优化实验研究。结果表明,采用NaOH中和沉淀法除铁时,投加中和剂使出水pH达6.7以上时,出水中铁含量低于10 mg/L,满足排放要求。对于本实验废水NaOH所需投加量为2.8 g/L,铁的去除率可达到99.75%;以H2O2对原水进行氧化处理,可迅速将Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ),其用量与原水中Fe(Ⅱ)的含量成正比。当其用量为1.6 mL/L时,可将原水中的Fe(Ⅱ)完全转化为Fe(Ⅲ),投加中和剂使出水pH达到4.5以上时,能使出水中铁含量满足排放要求。对于实验废水所需的NaOH投加量为2.0 g/L,比直接中和沉淀所需的NaOH用量要节省28.6%。曝气处理对原水中Fe(Ⅱ)的氧化效果不明显。     

稀有鮈鲫成体神经发生相关基因的分子克隆及序列分析

成体神经发生是脊椎动物中广泛存在的一种生物学特征。成体硬骨鱼类的脑展现出强烈的神经活性以及出色的脑修复能力,这使得硬骨鱼类成为研究成体神经发生和脑修复的一个理想的模型。本文克隆了成体稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)脑组织中神经发生及脑修复相关的hes5、pax6、sox11和prox1基因的部分c DNA序列并进行了序列分析。序列分析结果表明,pax6和sox11基因片段与斑马鱼(Danio rerio)对应的基因片段的同源性最高,分别为97%和94%;hes5基因与鲤鱼(Cyprinus carpio)相对应的基因片段的同源性最高,为92%;prox1基因在物种间的同源性最低。基于稀有鮈鲫和已知物种相应基因的核苷酸序列构建了系统发育树,发现稀有鮈鲫prox1基因与其他硬骨鱼类的亲缘关系最远。本文为进一步开展神经毒性类化学品对水生生物鱼类的成体神经毒性作用机制研究提供了分子生物学基础。     

武汉地区水环境中全氟化合物污染水平及其分布特征

武汉作为中国氟化工行业的主要生产基地之一,其水环境中全氟及多氟类化合物(PFASs)污染情况对评估该地区水环境生态安全至关重要。采集了武汉城区10个污水处理厂进、出口污水和19个地表水样品,利用HPLC-ESI-MS/MS技术分析研究该区域水环境中PFASs污染水平及其分布特征。结果发现,武汉地区的污水和地表水样品中,PFASs污染均以短链同系物全氟丁酸(PFBA)和全氟丁基磺酸(PFBS)为主。污水处理厂进、出口污水中PFASs总浓度分别为11.8~12 700 ng·L~(-1)和19.1~9 970 ng·L~(-1)。在城区15个湖水样品中,PFASs总浓度为21.0~10 900 ng·L~(-1);在流经城区的4个江水样品中,PFASs总浓度为4.11~4.77 ng·L~(-1),比湖水样品中PFASs浓度水平低1~2个数量级。与污水中PFASs空间分布趋势一致,各湖泊水样中PFASs总体水平呈现汉口汉阳武昌的趋势,表明城市工业布局与人口密度程度直接影响城市PFASs污染空间分布。值得注意的是,与以往水环境中PFASs污染以全氟辛酸(PFOA)和全氟辛基磺酸(PFOS)为主不同,武汉地区水环境中PFASs污染以短链同系物为主,表明短链替代效应已经渐渐在中国化工领域出现,中国全氟行业在响应国际组织规范和建议的基础上做出了实质性进展。然而,对于短链PFASs的污染特征、迁移运输以及生态风险等科学问题,还需要更进一步的研究。     

环草隆与重金属复合污染对黄瓜及小麦的毒性效应评估

为探究草坪除草剂与重金属复合污染对高等植物的生态毒性效应,以小麦与黄瓜为敏感受试植物,采用滤纸发芽试验法,研究了典型草坪除草剂环草隆与4种重金属(Cu/Zn/Pb/Cd)单一及复合污染条件下,对2种植物种子萌发与幼苗生长的毒性效应并进行评估。在此基础上采用评估因子法外推环草隆在土壤中的预测无效应浓度(PNECsoil)。结果表明,2种植物的根长及小麦的芽长对环草隆与重金属非常敏感(P<0.01),且存在明显的剂量-效应关系。黄瓜根长对环草隆最敏感,根长半抑制浓度(RI50)为0.281 mg·L-1。小麦根长对Cu、Pb、Cd比黄瓜根长更敏感。环草隆与重金属复合污染时,黄瓜根长表现得最为敏感,可作为敏感生物标记物。环草隆与重金属复合污染对小麦及黄瓜根长抑制具有协同作用,并且随着重金属浓度的增大,黄瓜和小麦根生长对环草隆的敏感性增加。环草隆与重金属复合污染对小麦芽长的联合效应主要与重金属种类及其暴露浓度有关。以黄瓜的根伸长抑制率为急性毒性终点,利用外推法计算得环草隆在土壤中的PNECsoil为1.90μg·kg~(-1),远远低于环草隆田间推荐使用量1.5~9 mg·kg~(-1)。与重金属复合污染时,环草隆的PNECsoil明显降低,导致其生态风险提高。上述研究结果能够为草坪除草剂环草隆与重金属复合污染的生态风险评价提供数据支持。     

基于机器视觉的鱼类行为特征提取与分析

近年来,水污染问题备受关注。生物式水质监测成为目前国家环境保护工作的重要任务之一。为准确监测水质污染情况,本文以青鳉鱼(Oryzias latipes)为研究对象,采用非接触式的机器视觉监测技术,提取青鳉鱼的生理特征(呼吸频率)和运动特征(胸鳍和尾鳍的摆动频率),并分析这些特征与水质之间的关系。本文采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)准确提取鱼鳃,并根据鱼鳃呼吸面积大小变化计算出鱼的呼吸频率。基于形态学细化算法提取青鳉鱼骨架,求出胸鳍和尾鳍的摆动频率。结果显示:不同浓度铜离子暴露实验测得的青鳉鱼生理特征和运动特征与实际情况一致;通过对不同铜离子浓度下的毒性实验数据对比,发现了青鳉鱼的生理特征和运动特征会随不同的铜离子浓度发生相应变化,可以作为水质监测的评价标准。     

p,p'-DDE与雄激素受体突变体H874Y及T877A激动性作用机制的理论研究

1,1-二氯-2,2-双(对氯苯基)乙烯(p,p'-DDE)是一种已知的雄激素受体(androgen receptor,AR)拮抗剂。有趣的是,已有研究证实p,p'-DDE同时可经由作用于AR的2种天然突变体H874Y和T877A产生拟雄激素效应,但其相互作用的分子机制尚不清晰。本研究联用分子动力学模拟与MM-GBSA方法,以内源性激素二氢睾酮(DHT)作为对照,对p,p'-DDE与2种突变体的相互作用分子机制进行了研究。模拟结果指出范德华相互作用是维持p,p'-DDE与AR突变体结合的主要驱动力,而溶剂化作用的差异是导致p,p'-DDE与H874Y具有较高结合活性的主要原因,H874Y结合口袋与p,p'-DDE的结构匹配度优于与T877A。与内源性配体二氢睾酮相比较,范德华作用与静电相互作用的差异是造成p,p'-DDE比DHT结合活性低的主要原因,p,p'-DDE与AR突变体之间缺乏氢键的稳定。MM-GBSA的结果确定p,p'-DDE与突变体结合过程的关键氨基酸以疏水性残基为主,其中L704、M745、L873尤为重要。计算获得的p,p'-DDE对H874Y及T877A相互作用分子机制有助于理解该污染物在不同人群中内分泌干扰效应的差异。