汞的微生物甲基化与去甲基化机理研究进展

甲基汞具有强烈的生物毒性和生物积累性,环境中甲基汞的产生主要与微生物相关,同时微生物也能通过去甲基化作用使甲基汞转变为无机汞.然而,目前国内外研究主要集中在汞的甲基化机理及影响因素,对汞的微生物去甲基化研究甚少.本文综述了汞的微生物甲基化、去甲基化研究史,以及微生物的主要作用机理,并对相关研究进行了展望,指出微生物酶促甲基化与氧化去甲基化机理研究将是以后工作的重点.     

腐殖酸结合汞甲基化作用的探讨

本文研究了有关天然河流沉积物中腐殖酸结合汞的甲基化作用。试验表明:腐殖酸结合汞可以进行甲基化,其甲基化能力与河流底质受汞污染程度有着密切的关系。高汞污染区的底质中甲基化作用能力和速率都比低汞污染和未受汞污染底质的高。产生甲基化最高的腐殖酸结合汞的离子浓度范围～1000ppm、反应最适宜温度为30℃、氧化还原电位200mV、pH为7。添加营养物质对腐殖酸结合汞甲基化有促进作用,但不够明显。比较了几种不同形态的汞甲基化程度其结果表明:氯化汞>腐殖酸,结合汞>醋酸苯汞。     

环境生物膜中的汞甲基化

汞是严重危害食品安全及人体健康的全球性重金属污染物,揭示具有强生物毒性的甲基汞的生成和累积机制是汞污染研究领域的热点和难点.生物膜中无机汞的甲基化是环境中甲基汞污染的主要来源和甲基汞进入食物链的起点,但是目前学术界对汞甲基化机制的认知多基于浮游态纯菌实验,无法准确模拟生物膜中汞的甲基化过程.本文从生物膜中汞甲基化的生化...     

单细胞ICP-MS技术分析水中藻类的纳米颗粒摄入

观测和研究细胞对于元素离子和纳米颗粒的摄入,对于人类健康和环境安全都具有非常重要的意义.本文通过利用ICP-MS配备的单细胞检测技术,对待测藻类摄入元素离子和纳米颗粒的行为进行了观察和研究,探讨了不同培养液浓度、曝光时间对于单细胞中离子和纳米颗粒含量的影响,以及细胞分裂过程对于摄入行为的影响.     

单细胞质谱揭示四膜虫对极低剂量纳米颗粒的摄入特征

水生单细胞微生物的摄取是纳米材料进入食物网的重要途径之一.研究纳米材料在单细胞水生生物体内累积,对理解纳米材料在生态环境中的环境行为和生态毒理学效应具有重要意义.前期研究表明,暴露浓度是纳米材料生物累积过程中最重要的影响因素之一.然而,目前大多的研究中的纳米材料暴露浓度比实际环境浓度高多个数量级,无法反映实际环境暴露特征.此外,基于群体平均水平的研究方法不能识别具有独特的生理或摄取特性的个体,可能造成一些重要信息的丢失.当前,在单细胞水平研究极低暴露浓度下纳米颗粒的累积特征和毒性效应仍然面临严峻挑战.     

沉积物中汞的甲基化研究进展

汞是环境中存在的一种重要污染物质,其毒性与之化学形态密切相关。环境中的汞主要以无机汞形态存在,然而无机汞可以通过甲基化作用转化为毒性更强的甲基汞,从而给受到暴露的生物及人类带来更高的健康风险。沉积物是汞在水生环境系统中的主要分布相,也是无机汞甲基化过程发生的主要场所。沉积物中汞的甲基化过程受到生物种类、汞的生物可利用性等生物因素及温度、含硫化合物、有机质、氧化还原条件等环境理化性质的影响。本文对汞在沉积物中甲基化过程的作用机制及其影响因素的研究现状及最新进展进行了总结,并对未来更深入的研究进行了展望。     

人工纳米颗粒的植物毒性及其在植物中的吸收和累积

人工纳米颗粒(engineered nanoparticles,ENPs)在被广泛应用的同时,其潜在的环境风险和对健康的影响引起国内外的广泛重视。植物是人们的主要食物来源,ENPs可能被植物吸收并累积在可食部分,随食物链进入人体而引起健康风险。因此,ENPs的植物毒性及其在植物中的吸收和累积受到越来越多的关注。总结了ENPs的植物毒性及植物对ENPs的吸收、运输和累积,讨论了可能的致毒机制、影响其毒性的因素以及植物的解毒机制,并对未来应该注重开展的研究进行了展望。     

稻田水体中汞的非生物甲基化研究

本文采用稻田原位培养的方法,考察了稻田水体汞的非生物甲基化及沼灌对稻田水体汞非生物甲基化的影响.结果表明,开阔水面无机汞甲基化的转化率为3.14%—3.17%,明显高于水稻行间(0.83%—1.95%),光照加速了稻田水体无机汞的甲基化过程.常规稻田水体中甲基汞以生成为主,表现为随着培养时间的延长,水体中甲基汞的含量逐渐增加至0.63 ng·L~(-1).与常规稻田水体相比,沼灌稻田水体先出现甲基汞的峰值,随着体系光量子的累积,甲基汞逐渐光解,其含量逐渐降低.常规稻田水甲基汞的含量与光照呈线性正相关关系(R~2=0.71—0.86),而沼灌稻田水中甲基汞的含量与光照呈抛物线关系(R~2=0.33—0.80).沼灌稻田水体中高分子量的溶解态有机质如腐殖质和富里酸的含量明显高于常规稻田水体,且芳香性物质含量占比较高,使其中无机汞的甲基化过程要更复杂.     

氧化石墨烯纳米颗粒在饱和砂土中的迁移特性

氧化石墨烯纳米颗粒在饱和砂土中的迁移特性氧化石墨烯是近年来科学界研究的热点之一,由于其独特的物理化学性质,使得它在材料、能源、工程、生物医学等领域引起了广泛的关注.氧化石墨烯一个很重要的特性就是含有大量的羟基、羧基、环氧基等含氧官能团(p Ka从4.3到9.8),使得它具有很好的水溶性和稳定性;相对于其他碳纳米颗粒(如碳纳米管、C60),氧化石墨烯纳米颗粒(GONPs)具有更强的迁移特性,随着其产量的增加,必然会导致在环境中的释放,从而产生一系列环境问题.因此研究     

土壤和底泥间隙水中汞-硫-铁纳米颗粒物的形成条件、结构特征及其在甲基汞生物合成中的作用

如何有效降低具有强生物毒性的甲基汞的生成和积累是汞污染研究领域的热点和难点.目前,国内外学术界对于甲基汞生物合成的反应机理,特别是究竟哪种无机汞化合物可以被厌氧微生物转化为甲基汞尚缺乏系统准确的认识.本文以阐明土壤和底泥间隙水这一甲基汞生成和积累的主要环境中无机汞的化学存在形式及其甲基化倾向为目标,研究该环境中大量存在的还原性铁对甲基汞生物合成前体物质的影响.本项目将研究不同环境条件下汞-硫-铁之间的相互作用,明确该过程的反应产物,特别是汞-硫-铁纳米颗粒物的形成条件、稳定性和结构特征;分析这种复合纳米颗粒物对于甲基化微生物的生物可利用性;考察纳米颗粒物向微生物细胞内部传递甲基汞前体物质的方式,包括溶解、巯基络合离子交换、穿越细胞膜等.本研究可为建立基于环境指标预测甲基汞合成的量化模型提供理论基础,对准确评价汞污染产生的环境风险,有效开展环境修复具有重要的理论意义和应用价值.     

磁性氧化铁纳米颗粒在不同性质分散剂作用下的聚合状态

磁性氧化铁(γFe_2O_3)纳米颗粒广泛应用导致其进入环境中引起环境风险.由于本身固有的磁极力作用,γFe_2O_3纳米颗粒在水相环境中极易聚合沉降.然而,自然环境中广泛存在的有机物,包括胡敏酸(HA)和球状蛋白质如牛血清蛋白(BSA),能够极大地加强其胶体稳定性,使之易于在环境中迁移转化,进而增加了环境风险.本研究考察在p H=4时,HA和BSA分别作用下,γFe_2O_3纳米颗粒胶体稳定性的相对变化.运用动态光散射原理(DLS)分析颗粒的平均水合直径(D_H)变化,原位原子力显微镜(AFM)及非原位透射电镜(TEM)等手段考察颗粒的分散情况.结果证实:此p H条件下,两种物质均能在不同程度上使γFe_2O_3分散.然而,相比于BSA,环境中广泛存在具有低p K_a且吸附亲和力较强的HA,能够使γFe_2O_3纳米颗粒的分散性更好,其产生的环境风险也更大.     

纳米颗粒与生物来源有机磷在水环境中的行为研究

随着纳米技术产业的快速发展,各种纳米颗粒(NPs)大规模生产,这不可避免地增加了NPs释放到环境、暴露于生态系统的可能性.有机磷是废水中磷的主要形式之一,是生物有效磷池和水体富营养化的重要组成部分.本文综述了近几年来NPs与生物来源有机磷在水环境中的反应机制、微观结构等方面的研究进展.文中按NPs的分类分别总结了NPs对常见的生物来源有机磷的吸附-解吸,溶解-沉淀等反应特性和微观机制.在水环境中,NPs因其物化特性受水化学条件(pH、天然有机质、温度)等影响,进而影响与有机磷的反应,从而表现出相应不同的环境效应.本文也对此方面的研究进行了讨论和总结.最后分析了目前纳米颗粒与有机磷在水环境研究中的瓶颈问题,并展望了未来需要开展的研究.     

七株硫酸盐还原菌汞甲基化能力的比较

目前硫酸盐还原菌汞甲基化的研究集中在Desulfovibrio desulfuricans ND132菌株上,由于D.desulfuricans ND132并非商业化提供的菌株,使得国内很多实验室难以获得该菌株开展微生物汞甲基化的相关研究.本文收集了7株商业化的硫酸盐还原菌,通过系统研究探寻其中可用作替代的汞甲基化模式菌株.在实验室培养条件下,通过对甲基化关键基因(hgcA和hgcB)、生长特性、汞的耐受性以及汞甲基化能力的测试,结果发现,Desulfomicrobium escambiense(CGMCC 1.3481)生长较快、具有较好的汞甲基化率(7.5%±0.7%),具备作为汞甲基化模式菌株的潜力.     

微生物在城市绿地消减暴雨径流污染过程中的作用

以城市绿地模拟装置和暴雨径流模拟装置研究了城市绿地对实际暴雨径流污染的消减作用、机理及微生物在污染去除中的作用.城市绿地模拟装置主要由土壤、草本植被、微生物(主要吸附在土壤及植物根系上)组成,暴雨径流模拟装置包括降雨部分和径流部分,平行设置抑菌对照组.设置降雨强度为三年一遇,在降雨间隔期为14d、降雨持续时间为2h的2次降雨过程中,绿地系统对径流污染物的去除率为CODCr31.2%～41.6%,NH4+-N32.0%～47.9%,TN30.8%～38.9%,TP21.3%～38.9%.实验组和抑菌对照组对污染物的去除率在第一次降雨期间较为接近,主要的去除机制是土壤和植物根系的吸附截留作用.第二次降雨期间,实验组COD、NH4+-N、TN、TP的去除率比抑菌对照组分别提高10.2%、6.8%、4.6%和8.6%;除吸附截留作用外,微生物分解作用增强,土壤生化作用强度高于第一次降雨.降雨间隔期土壤微生物数量增加,呼吸作用增强,氮素循环活跃.由于土壤的呼吸作用和植物根系的吸收作用,土壤有机质和全氮含量降低,土壤得到再生.抑菌对照组土壤再生能力相对较差.研究结果为城市绿地系统及生态型排水系统的建设提供了指导依据.图4表2参16     

溶解性有机质作用下金属纳米颗粒的聚集和溶解

金属基纳米颗粒(MNPs)因其出色的催化、延展、介电、生物医学等诸多性能,在抗菌涂料、燃料电池、水电解、空气和水净化、化妆品、纺织品、农药和化肥等众多领域都有着广泛的应用.MNPs的大量生产和使用使其不可避免地进入到环境当中,对生态系统和人类健康产生潜在威胁.自然环境中存在的大量溶解性有机质(DOM)能够通过络合、吸附等一系列反应,影响MNPs的聚集与溶解过程,从而改变其生物有效性及毒性作用.为准确评估MNPs的环境行为和风险,全面地理解DOM作用下MNPs的聚集和溶解过程显得尤为重要.因此,本文介绍了现有DOM和MNPs的来源、种类及性质,综述了DOM对MNPs的聚集和溶解过程的影响,提出了尤其是在水环境中研究MNPs行为所存在的问题.     

巯基化纳米Fe_3O_4在海水痕量汞检测中的应用

利用共沉淀法和巯基化表面修饰制备Fe3O4纳米吸附材料,并将其应用于海水中痕量汞检测的富集和分离前处理过程.所制备的巯基化Fe3O4纳米颗粒的粒径小于100 nm,饱和磁化强度达63.64 emu·g-1,巯基含量为3.11 mg·g-1.当巯基化Fe3O4的用量为0.5 mg·m L-1、吸附溶液p H值为7.5—8.0、吸附时间为20min时,吸附剂对汞的富集率可达95%以上,并且在外磁场作用下可快速分离.在优化的吸附条件下并借助原子荧光光谱法测定了实际海水样品中汞离子的含量,加标回收率在89.8%—107.3%之间,11次空白样品测量的检出限(3σ)为5.3 ng·L-1.该方法利用巯基化Fe3O4纳米材料具有高效富集的特点,可应用于海水中痕量汞的快速富集和分离,以实现对海水中痕量汞的准确测量.     

地下水中汞的赋存形式及其在地震监测中的应用

有关汞在地震监测预报中的研究现状以及映震效能的评价 ,表明汞作为一项短临预报指标 ,是地震监测预报中不可缺少的一种灵敏测项 .但是 ,与其它监测项目不同的是 ,汞是一种变价元素 ,在环境介质中存在着多种赋存形式 (如元素汞、无机离子汞、有机汞等 ) ,不同介质中汞的主要赋存形式也不尽相同 .目前我们监测到的是地下水中的总汞量 ,地震活动中全汞的变化必然是由于其各种赋存形式的汞含量的变化而引起的 .对于某一次地震而言 ,在其地震活动所影响的范围内 ,并不是所有的观测点都会有相应的汞异常出现 ,有些观测点与地震的发生对应较好 ,而…     

人工纳米颗粒对微型藻类的毒性效应及其机制

随着纳米技术的飞速发展和人工纳米颗粒(manufactured nanoparticles,MNPs)的广泛应用,释放到环境中的MNPs不断增多,MNPs的环境行为及生态效应一直是国内外研究的热点.由于水生生态系统的复杂性,目前MNPs对藻类的毒性机制仍不明确.本文以藻类为模型,综述了MNPs在水环境中的行为,重点探讨...     

纳米金颗粒进入梨形四膜虫体内的方式及其分布

以梨形四膜虫为模式动物,研究水体中的纳米金颗粒进入生物体的方式、分布及其生物学效应.实验中所采用的纳米金颗粒平均粒径为13 nm,分散均匀.透射电镜结果表明,纳米金颗粒可以通过口沟（进食）和细胞膜（内吞）两种方式进入梨形四膜虫体内;纳米金颗粒进入梨形四膜虫体内后,主要分布在食物泡中,另外细胞质和细胞核（大核）中也含有少量的纳米金颗粒.同时,研究表明在实验所用的浓度范围内,纳米金颗粒对梨形四膜虫无明显毒性.