Mitochondrial toxicity and in vitro biological effects of ambient PM2.5 from an urban site in China

Abstract

The roles of PM_2.5-induced mitochondrial damage and oxidative stress on mast cell degranulation were examined in vitro. Mast cells were treated with suspensions of PM_2.5 in Dulbecco’s modified Eagle’s medium at concentrations from 25 to 200?mg/L in the absence or presence of 10?mmol/L N-acetyl-L-cysteine. Biological effects and mitochondrial function were assessed by determining cell viability, β-hexosaminidase release, interleukin-4 secretion, reactive oxygen species generation, adenosine triphosphate production, potential alteration of mitochondrial membrane, and activities of mitochondrial electron transport chain complexes I and III. Exposure of mast cells to PM_2.5 induced reduction of adenosine triphosphate production, collapse of mitochondrial membrane potential, and inhibition of the activity of complex III. Co-treatment of mast cells exposed to PM_2.5 with N-acetyl-L-cysteine attenuated cytotoxicity and the production of reactive oxygen species, and decreased the release of β-hexosaminidase and interleukin-4. Evidently, PM_2.5-induced oxidative stress plays an essential role in mitochondrial toxicity and mast cell activation.     

基于复杂网络的燃气管线破裂灾害链风险分析*

为提高燃气管线突发事件应急处置决策水平和应急响应能力及效率，采用复杂网络理论和灾害链演化机理对燃气管线破裂灾害事件影响进行耦合分析，构建燃气管线破裂灾害链网络和风险评估模型，并计算得出燃气管线破裂灾害链风险度。为更准确地表达无传播路径的灾害事件之间的关系，将灾害网络中所有最短路径长度的最大值作为其最短路径长度，计算表明这种算法更符合灾害传播实际情况。结果表明:通过燃气管线破裂灾害链风险分析，能够为燃气管线灾害风险控制措施和方案制定提供参考，有利于提高燃气管线破裂灾害事件的应急处置能力和决策水平。     

基于等级全息建模的输油泵机组风险根源辨识*

为“挖掘”输油泵机组风险根源，降低设备预知性维护难度，结合输油泵多准则风险评价，提出1种基于等级全息建模的输油泵机组风险根源辨识方法，运用等级全息建模方法将输油泵系统分解为泵体结构、管理因素、环境因素、操作因素、技术因素、运行因素、设备安装7个子系统进行定性和定量分析。结果表明:相比危险与可操作性分析（HAZOP）、事故树分析（FTA）等传统风险辨识方法，等级全息建模（HHM）对轴承等关键部件以及压力等运行参数的监测更为深入，能够有效辨识输油泵机组高风险情景，提升输油泵的风险辨识效率。     

锰铈脱硝催化剂的制备及其再生性能研究

采用等体积浸渍法制备了一系列Mn-Ce-Ox复合氧化物脱硝催化剂用于NH3选择性催化还原(NH3-SCR)NO。考察了Mn/Ce摩尔比、焙烧温度、H2O和SO2对Mn-Ce-Ox复合氧化物脱硝催化剂活性的影响及催化剂中毒再生性能。结果表明:当NH3:NO=1:1,空速为5 000 h-1,550℃焙烧制得的Mn/Ce摩尔比为5∶1的Mn-Ce-Ox复合脱硝催化剂活性最佳,活性温度窗口为100~260℃,在此温度区间内催化剂活性大于90%。200℃时,Mn-Ce-Ox复合催化剂活性最高为97.84%;在10%(V/V)H2O蒸汽和300×10-6SO2共存条件下,200℃时,催化剂活性在开始反应2.5 h内迅速下降至53%左右,并在之后的6 h内没有明显变化;中毒催化剂经常温水洗再生处理、质量分数为3%的硝酸溶液再生处理和550℃焙烧2 h再生处理后200℃活性均能恢复到90%以上,其中中毒催化剂经质量分数为3%硝酸处理后活性恢复率最高。     

络合-超滤耦合工艺去除水中镍离子的研究

以聚丙烯酸钠(PAANa)和聚乙烯亚胺(PEI)作为络合剂,将其与镍离子络合后的溶液转移至超滤杯中,在0.1 MPa压力下通过聚醚砜超滤膜进行分离,研究pH值和络合剂/Ni2+装载质量比(L)对Ni2+去除率的影响,并根据朗缪尔等温模型拟合络合反应平衡常数.同时研究超滤时间对膜通量和Ni2+去除率的影响.结果表明,选用PAANa为络合剂,在pH值为8、L=5时,Ni2+的去除率达到最大值99.5%.PEI为络合剂时,Ni2+去除率在pH值为7、L为5时达到最大值93.0%.不同pH值条件下拟合得到的络合平衡常数表明,pH为7时最有利于络合反应.另外,单个络合剂单体所能结合的Ni2+个数随着pH值的升高而增大.研究结果还表明,在长达12 h的超滤时间内,PAANa为络合剂时,膜通量的衰减<10%;PEI为络合剂时,膜通量基本保持不变;Ni2+的去除率都基本保持恒定.因此,在合适条件下,络合-超滤耦合工艺能有效去除水中的镍离子.     

区域空气质量模拟中查表法的应用研究

在自行开发完善的区域空气质量模式系统RegSRRMS中应用查表法,模拟中国典型城市群对流层大气主要污染物的浓度变化,评估该方法在大气复合污染事件预测和控制中的有效性.首先,利用具有国际先进水平的空气质量模式WRF-CHEM中的化学模块建立了包含完善气相化学、气溶胶过程的箱模式WRFBOX.其次,利用WRFBOX进行化学反应敏感性分析,基于影响污染物的重要因子分别建立了臭氧(O3)及其前体物、无机盐气溶胶和二次有机气溶胶(SOA)查算表数据库,并检验其有效性.最后,将此查算表数据库引入RegSRRMS,建立简化的查表算法.利用直接耦合机制法和查表法对2000年3月珠三角地区污染个例中主要大气污染物浓度进行模拟.通过比较2种方法的模拟结果,显示查表法计算效率提高了57%,能够反映大气光化学反应的非线性特征、气溶胶及其前体物的平衡关系,具有高分辨率、高时效性,能够方便快捷地给出源和受体之间的响应关系,结果可靠.在区域空气质量模式中应用查表法有利于大气污染事件的快速预测以及大气污染控制的快速决策.     

十六烷基三甲基季铵盐-乙硫醇铵盐复合改性膨润土吸附性能研究

用十六烷基三甲基季铵盐(HDTMA)和乙硫醇铵盐(AET)双阳离子同时复合改性内蒙钙基膨润土(NMB),制得新型吸附材料HDTMA-AET-NMB.利用X射线衍射(XRD)、热分析(TG-DTA)、红外光谱(FT-IR)及N2-BET等测定发现,复合改性膨润土的表面性质和层间结构已发生显著改变.对重金属离子Cd2+和对硝基苯酚(PNP)的吸附研究表明,HDTMA-AET-NMB能协同吸附混合水溶液中的目标污染物,对水中重金属离子的吸附机理是膨润土层间的AET与被吸附的Cd2+形成了稳定的配合物;对水中对硝基苯酚的吸附源于其在长碳链疏水介质中的分配.复合改性膨润土可望应用于重金属-有机物混合废水的处理.     

两性-阳离子复配修饰塿土对苯酚的吸附

研究了采用两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和阳离子表面修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)复配修饰塿土后对苯酚的吸附反应和热力学特征,并探讨其吸附机理.结果表明,复配修饰后的土样对苯酚的吸附能力明显增强.20℃时表现为CK(原土)50BS(50%BS-12)100BS(100%BS-12)50BS+25CT(50%BS-12+25%CTMAB)100BS+25CT(100%BS-12+25%CTMAB)50BS+50CT(50%BS-12+50%CTMAB)100BS+50CT(100%BS-12+50%CTMAB),40℃时表现为CK(原土)50BS(50%BS-12)100BS(100%BS-12)50BS+25CT(50%BS-12+25%CTMAB)50BS+50CT(50%BS-12+50%CTMAB)100BS+25CT(100%BS-12+25%CTMAB)100BS+50CT(100%BS-12+50%CTMAB).其吸附等温线可用Henry模型描述.供试土样对苯酚的吸附呈现放热焓减反应特征,属于焓减控制的自发性过程.     

基于RepastS平台的太湖水环境系统承载力研究

运用计算实验方法,以计算机为工具,构造太湖水环境系统承载力模型,通过研究水和人类的各主体行为得出太湖水环境系统的整体特征,并通过人口、TP、TN、CODMn承载度来反映。研究结果表明太湖目前点源污染得到了有效控制,但面源污染和城镇生活用水污染尚需要重点治理。实验显示:通过系统参数的调整,将大大改善太湖现有水环境系统。     

纳米TiO_2-Al_2O_3负载CuMnO_x对甲苯的催化燃烧

研究采用改进的溶胶-凝胶法制备了TiO2-Al2O3复合载体,并用浸渍法制备CuMnOX/TiO2-Al2O3催化剂,通过对甲苯废气催化燃烧的实验,分别考察了Cu-Mn负载量、Cu/Mn摩尔比、焙烧温度及载体对催化剂制备过程及催化剂活性的影响。实验结果表明:活性组分负载量25%,铜锰活性组分的配比Cu:Mn=1:2,焙烧温度500℃是浸渍法制备CuMnOX/TiO2-Al2O3催化剂较佳的工艺条件;XRD衍射图谱表明,500℃下铜锰尖晶石的存在是催化剂催化活性优良的主要原因;由复合载体制备的CuMnOX/TiO2-Al2O3催化剂比单一载体制备的CuMnOX/Al2O3催化剂具有更高的甲苯转化率,其T99比单一载体要低20℃以上。