金属离子介导活性氧引起DNA氧化损伤及机制研究

应用高效液相色谱 电化学检测技术 ,以及单细胞凝胶电泳技术 ,研究了 11种不同价态金属离子体外诱导核酸 (DNA)氧化损伤产生 8 羟基脱氧鸟苷和DNA链断裂的化学机制 .结果表明 ,能够氧化为高价态的金属离子如Fe2 + 、Cu2 + 、Cr3 + 等能够介导活性氧造成DNA的氧化损伤 ,介导能力呈现Fe2 + Cu2 + >Cr3 + 的顺序 .另外一些金属离子 ,如V3 + 、Ni2 + 、Cd2 + 、Zn2 + 、Co2 + 、Fe3 + 等 ,不能介导核酸氧化损伤形成 8 OH dG加合物及引发DNA断裂 ,但可能诱导核酸链交联的发生 .不同金属离子介导活性氧氧化DNA能力的差异是由其催化Fenton反应及与DNA结合能力的不同引起的     

重金属离子与典型离子型有机污染物的络合效应研究

采用自动电位滴定法,研究了水环境中4种常见的重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+与环丙沙星、磺胺甲基嘧啶和全氟辛酸的络合效应.测定了3种有机物与4种金属离子的络合常数logK值,计算了各种络合物在不同pH值下的形态分布. 结果表明,Cu2+与环丙沙星能形成较为稳定的络合物Cu(cip±)2+、Cu(cip±)22+、Cu(cip-·cip±)+,其络合能力要远强于Pb2+、Zn2+、Cd2+,前者形成的络合常数要比后三者高出3个数量级.4种金属离子与磺胺甲基嘧啶均有一定的络合能力,但稳定常数差别不大.全氟辛酸分子中由于带有较多的电负性强的F,表现出强酸的性质,与4种金属离子未见明显的络合作用.     

Cd2+、Cu2+和Zn2+对人工湿地反硝化作用的影响

实验室研究了3种重金属离子Cd2+、Cu2+、Zn2+对人工湿地反硝化作用的影响.以100、500、1000mg/kg剂量的Cd2+、Cu2+、Zn2+处理人工湿地土壤样品,检测其N2O的产生.结果表明,3种金属离子的500、1000mg/kg处理组土样N2O的产生均显著降低,各金属离子抑制N2O产生的程度顺序为Cd2+＞Zn2+＞Cu2+,这与3种金属离子在土样中的有效态浓度顺序是一致的,反硝化微生物在处理过程中逐步产生了对重金属离子的耐受性,500、1000mg/kg处理组样品的NH4+-N浓度较对照组显著升高提示部分NO-3-N由于反硝化过程的抑制而异化性还原为NH+4-N.     

金属离子对蒽、菲、芘生物降解过程的影响

对驯化筛选的多环芳烃(PAHs)高效降解菌CN4与CN2进行了深入研究,澄清了金属离子对其降解多环芳烃的作用,得出结论:对于CN2、CN4降解菌,Mn2+与常量Ca2+、Mg2+同时存在于降解体系中时,对蒽和菲降解起到明显促进作用。Cu2+和常量元素Ca2+、Mg2+混合对菲降解也起到促进作用,但没有Mn2+的促进作用明显。不加任何常量和微量金属元素离子的体系对蒽、菲、芘的降解作用仅次于含Mn2+的降解体系,加入Cu2+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Zn2+对CN2降解蒽、芘产生抑制作用,加入Ca2+、Mg2+、Fe2+、Zn2+对CN2降解菲产生促进作用。Mn2+主要是在降解过程中发挥作用的,外加不同浓度的Mn2+制备的菌悬液,对芘的降解作用基本没有差别。在制备菌悬液时加入Mn2+,菌体对Mn2+有富集作用,但Mn2+的存在与否并不影响菌体的生长繁殖状况。降解体系中加入Mn2+能够有效促进降解过程的进行,加入0.5 mmol/L的Mn2+对CN4菌株降解芘的促进作用最大,而在降解体系中一次性加入5.0 mmol/L的Mn2+则会对降解产生抑制作用。     

Cu~(2+)离子与蛋白质混合体系相互作用机制研究

应用荧光光谱法研究Cu2+离子与血清蛋白质混合组份体系的结合反应机制,测定了反应体系的结合常数K、结合位点数n,探讨了荧光猝灭机理。同时探索了Cu2+与蛋白质混合组份体系及单一组份体系相互作用的差异。结果表明:混合组份体系中,牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)与牛乳铁蛋白(Bovine lactoferrin,BLF)分子间也存在着相互作用,从而影响混合组份体系中BSA/BLF与Cu2+的相互作用,Cu2+与蛋白质混合组份体系相互作用并非蛋白质单组份体系作用之和。分析实验数据,首次发现当BSA/BLF达到临界比值时,金属离子与混合蛋白质组份相互作用过程中出现了蛋白质分子的"契合"现象。文章利用生物酶反应机制中的酶活性部位柔性假说合理解释了Cu2+与血清蛋白质混合组份体系相互作用中的"量敏效应"。     

磁性竹基炭对Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附机理研究

采用微波辐照技术,以枯竹子为碳源制备了磁性竹基炭(BBMC),并将其用于对重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附去除.同时,分析了吸附时间、pH值、离子强度及初始金属离子浓度等条件对吸附的影响,讨论了BBMC对3种金属离子的吸附特性与吸附机理.结果表明,金属离子在BBMC上的吸附符合Langmuir等温模式和准二级动力学吸附方程;吸附的机理可归结为金属阳离子与BBMC上的H+之间的离子交换作用,且吸附能力可能与金属离子半径有关,呈现出Pb2+Cd2+Cu2+的趋势,重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的最大平衡吸附量分别为16.2、14.0和9.5 mg·g-1.     

Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cu~(2+)对海洋污损生物的协同毒性效应

以东方小藤壶(Chthamalus challengengeriHoek)Ⅱ期无节幼虫作为试验对象,研究了Ca2+、Mg2+、Cu2+三种金属离子对藤壶Ⅱ期无节幼虫的单独毒性效应及协同毒性效应。研究发现Mg2+对藤壶Ⅱ期无节幼虫存在毒性效应,Ca2+基本没有毒性效应,但当Ca2+、Mg2+共同作用时对藤壶Ⅱ期幼虫的毒性效应远远大于其单独作用。Cu2+对藤壶Ⅱ期幼虫具有明显的毒性效应,并且Ca2+、Mg2+浓度的升高显著增加了铜离子的毒性效应。     

重金属对2-氯酚厌氧降解的抑制动力学研究

考察了Cu2+、Cd2+、Ni2+、Fe2+4种重金属离子对2-氯酚(2-CP)厌氧降解速率的影响,并通过描述金属离子抑制作用的修正方程对实验进行拟合,研究了其动力学特征.结果表明,在0~500mg/L投加浓度范围内,Fe2+对2-CP的厌氧降解过程基本不抑制,Ni2+、Cu2+、Cd2+则存在明显抑制,抑制程度Cu2+﹥Ni2+﹥Cd2+.相同的抑制强度下,抑制浓度CIP-Cu﹤CIP-Ni﹤CIP-Cd.修正方程能较好地表征金属离子的抑制作用与该离子对降解速率的最大抑制浓度(I*)以及投加浓度之间的定量关系.由该方程拟合结果可得到Cu2+、Cd2+、Ni2+对25mg/L 2-CP降解的I*值分别为458.7,1693.5,1528.5mg/L,I*及指数m值的大小表明金属离子对2-CP厌氧降解的抑制Cu2+﹥Ni2+﹥Cd2+.     

重金属在松花江沉积物中的竞争吸附行为及pH的影响

研究了复合污染的重金属体系(多元体系)中松花江沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的热力学和动力学特征,以及pH对重金属吸附量的影响. 结果表明:Langmuir吸附等温线可以很好地描述多元体系中沉积物吸附重金属的热力学过程,沉积物吸附5种重金属离子能力的顺序为Hg2+>Cu2+>Pb2+>>Zn2+> Cd2+. 在相同的条件下,与单一体系相比,多元体系中Pb2+,Zn2+和Cd2+吸附量减小的程度远远大于Hg2+和Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附量分别减少了31.9%,32.1%和68.1%. 一级动力学方程和Langmuir动力学方程可以较好地描述沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的动力学过程. 沉积物对5种重金属的吸附速率为Cd2+>Zn2+>Pb2+>Cu2+>Hg2+. 沉积物对Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附能力随pH的降低而减小,pH的降低造成锰氧化物的溶解,可能在一定程度上影响沉积物对重金属的吸附能力.      

城市污泥制备水中重金属吸附剂及其吸附特性研究

本实验利用城市污水厂的脱水污泥,通过化学活化法制备活性炭。研究活化温度、活化时间、固液比和活化剂浓度等因素对制备污泥活性炭的影响,确定氯化锌法制备污泥活性炭的最佳工艺为活化温度550℃、活化时间30 min、固液比1∶2、氯化剂浓度45%。将制备的污泥活性炭吸附Cu2+,Cr6+,Cd2+3种重金属离子模拟废水,研究pH值、吸附时间、污泥投加量、温度等因素对吸附过程的影响。实验结果表明,剩余污泥对Cu2+,Cr6+,Cd2+3种重金属离子都具有良好的吸附效果,在优化条件下,3种重金属离子去除率分别达到94%,76%,81%,吸附能力大小顺序为Cu2+Cd2+Cr6+。     

毛木耳对Cd~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)生物吸附的动力学和吸附平衡研究

以毛木耳(Auriculariapol ytricha)子实体为生物吸附材料,研究起始pH值、反应时间、重金属浓度这3个因素对毛木耳子实体吸附Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的影响及其吸附特性.结果表明,pH是影响毛木耳子实体吸附重金属离子的主要因素,最适起始pH值为5;在10mg·L-1重金属浓度下,毛木耳子实体对Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附率分别为94.12%、96.22%、99.94%、99.19%;准二阶动力学模型比准一阶动力学模型能更好地描述毛木耳子实体对4种重金属的吸附过程;Langmuir等温模型能较好地拟合毛木耳子实体对4种重金属的等温吸附过程;毛木耳子实体对Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附量分别为10.09、8.36、23.57和3.64mg.g-1;毛木耳子实体吸附Cd2+、Cu2+、Zn2+的化学反应机理可能为离子交换反应.     

改性甘蔗渣对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附行为研究

为提高废弃甘蔗渣对重金属离子Cd2+和Pb2+的吸附能力,文章采用简单的方法制备了乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)修饰的甘蔗渣。经FTIR分析,有大量的羰基修饰在了甘蔗渣的表面,为其吸附重金属离子提供了更多的活性位点。实验结果表明:经过修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附量分别为46.46 mg/g、119.36 mg/g,是未修饰的3.69和12.31倍,且均能在20 min内达到最大吸附量并保持平衡,其吸附符合Langmuir等温吸附模型,且吸附过程遵循二级动力学模型。在pH 4~7范围内,修饰SCB对Cd2+和Pb2+具有较高的吸附能力。除此之外,在Cd2+、Pb2+、Cu2+和Zn2+共存的情况下,修饰SCB对Pb2+仍能保持较高的吸附量。修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附能力有了显著提高,且具有一定的抗干扰能力,有望应用于实际工业废水处理。     

H3BO3改性柠檬渣对Cu2+ Pb2+ Cr6+的吸附性能

为研究柠檬渣对Cu2+、Pb2+和Cr6+的吸附性能,利用10%的H₃BO₃对柠檬渣进行了改性,比较了改性前后柠檬渣对Cu2+、Pb2+和Cr6+的吸附效果,并利用差热分析（TG-DTA）、红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）对柠檬渣进行了表征.结果表明:改性后的柠檬渣对Cu2+、Pb2+和Cr6+的吸附率分别为预处理后柠檬渣的5.89、2.07和1.38倍;改性后柠檬渣的孔径为中孔,孔容增大了3.0倍,孔径和碘吸附值变化不大,灰分率减小了近4倍,比表面积增大超过了2倍.改性后的柠檬渣在近紫外区有最大吸收波长;改性和吸附Cu2+、Pb2+和Cr6+样品的TG和DTA曲线不完全相同;柠檬渣为非晶型结构,主要由C组成;吸附Cu2+、Pb2+、Cr6+后的改性柠檬渣均各自含有Cu、Pb、Cr元素,但形成的能谱（EDS）峰不高.研究显示,柠檬渣经10%的H₃BO₃改性后能显著提高对Cu2+和Pb2+的吸附性能,而对Cr6+的吸附性能影响不大.      

黄河水中沉积物与铜和铅交换吸附等温线的研究

运用界面分级离子/配位子交换原理和方法研究了黄河水中Cu2+,Pb2+与沉积物相互作用的等温线。这类等温线具有1个“拐点”2个“平台”。应用分级离子交换平衡理论导出的等温式,用作图法求出了2种金属离子与沉积物相互作用的平衡常数K₁和K₂。证明Cu2+,Pb2+在黄河水中与沉积物的交换吸附是分二级进行的。      

Damage to DNA of effective microorganisms by heavy metals: Impact on wastewater treatment

The research is to test the damage to DNA of effective microorganisms(EMs)by heavy metal ions As3+,Cd2+,Cr3+,Cu2+,Hg2+, Pb2+,and Zn2+,as well as the effects of EM bacteria on wastewater treatment capability when their DNA is damaged.The approach applied in this study is to test with COMET assay the damage of EM DNA in wastewater with different concentrations of heavy metal ions As3+,Cd2+,Cr3+,Cu2+,Hg2+,Pb2+,Zn2+,as well as the effects of EM treated with As3+,Cd2+,Cr3+,Cu2+,Hg2+,Pb2+,and Zn2+ on COD degradin...     

Ca2+、Mg2+、Fe2+诱导颗粒污泥形成及污水处理效果

研究了Ca2+、Mg2+、Fe2+诱导好氧颗粒污泥(AGS)的形成,探讨其对COD、NH₄+-N、TP的去除效果,研究了有机污染负荷、温度、曝气量对污水处理效果的影响及AGS连续运行稳定性。结果表明:Ca2+、Mg2+、Fe2+可促进AGS形成,其中位径达到340 μm时分别需18,16,11 d。添加Ca2+、Mg2+和Fe2+的污泥SVI₃₀稳定在较低水平,MLSS高于自然形成的AGS,特别是Fe2+的脱氢酶活性较高。Ca2+、Mg2+、Fe2+诱导形成的AGS对COD、NH₄+-N、TP的处理效果较好,其中添加Fe2+的AGS的效果最好,在低、高有机负荷,超低温(4 ℃)和超高温(40 ℃)及曝气不足(1 L/min)情况下,均有较好的COD、NH₄+-N、TP去除效果。Ca2+、Mg2+、Fe2+诱导形成的AGS稳定运行60 d后仍有较好的处理效果,其中Fe2+诱导的AGS的COD、NH₄+-N、TP去除率高达96.3%、96.8%、88.7%。     

重金属离子与依诺沙星相互作用的荧光光谱法研究

荧光分析法是利用物质的荧光性质对物质进行分析的方法,文章应用荧光法研究了不同温度下重金属离子Cu2+、Pb2+及Mn2+与喹诺酮类药物依诺沙星(ENX)的相互作用。结果表明:Cu2+、Pb2+及Mn2+对ENX内源荧光的猝灭机制属于形成复合物所引起的静态猝灭,利用Stern-Volmer关系式计算了ENX与重金属离子Cu2+、Pb2+及Mn2+之间的猝灭常数KSV及结合位点数,根据热力学参数(自由能变ΔG、焓变ΔH、熵变ΔS)确定了ENX与重金属离子之间的主要作用力类型为静电作用力。该研究为探讨环境中重金属离子与ENX的作用机理和环境效应提供了理论依据。     

新型钛酸钠填料对Cu2+、Pb2+、Zn2+和Cd2+的竞争吸附研究

以钛酸钠纳米纤维为原材料制备新型钛酸钠填料,对水体中常见的重金属(Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)和Cd~(2+))进行竞争吸附实验研究,分析了四元、三元及双组分竞争吸附的选择性吸附特性,并探讨了4种金属离子在钛酸钠填料上的相互作用关系.结果显示,初始浓度较低时,4种离子之间的相互影响差异性不明显;随着初始浓度的升高,4种离子的竞争吸附分配系数都呈下降的趋势,竞争吸附系数大小顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+),这与重金属离子的第一水解常数大小顺序一致.竞争吸附结果表明,水中存在Pb~(2+)时,其余3种离子的吸附都会被抑制,尤其对Zn~(2+)和Cd~(2+)的抑制更显著,即在钛酸钠填料上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Zn~(2+)和Cd~(2+)的竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制.     

Cu2+和Cd2+在改性纳米黑碳表面上的吸附-解吸

通过Cu2+或Cd2+单体系和Cu2+-Cd2+复合体系中Cu2+或Cd2+的吸附-解吸试验,研究了改性纳米黑碳(MBC)对Cu2+和Cd2+的吸附特性和吸附稳定性.结果表明:Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附可以分为快、慢2个阶段,30 min达到饱和吸附量的90%以上.Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附等温线均能用Langmuir方程和Freundlich方程拟合.Cu2+和Cd2+在MBC上的最大吸附量分别为417和245 mmol/kg,n值分别为2.56和3.85.MBC对Cu2+和Cd2+是优惠吸附,且对Cu2+的吸附能力大于Cd2+.吸附在MBC上的Cu2+和Cd2+的解吸率均随着吸附量的增加而增大,Cu2+在MBC上的解吸率为1.45%～20.20%,Cd2+为2.67%～31.40%.Cu2+和Cd2+在MBC上存在着竞争吸附,其最大吸附量均随着竞争离子浓度的增加而降低.MBC对Cu2+吸附量和吸附稳定性均大于Cd2+.MBC对重金属有强的吸附作用,可探索其在含重金属废水处理和重金属污染土壤钝化修复中的应用.     

稻草生物炭对土壤中Cd2+和Pb2+的吸附特性

为了探究稻草生物炭对土壤中重金属Cd2+和Pb2+的吸附机制,采用水稻秸秆在500℃下热解制备稻草生物炭,设置不同吸附时间、Na+和Ca2+离子强度、pH等影响因素,拟合稻草生物炭对重金属的吸附动力学、吸附等温线;在此基础上,采用黄沙模拟土柱试验得出稻草生物炭固定Cd2+和Pb2+的穿透曲线,着重分析比较pH和Na+离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属的影响.结果表明:在高pH、低离子强度下,稻草生物炭对重金属的吸附效果较好;当pH为6时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附效率分别为92.58%、63.36%;当离子强度为10 mmol/L时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的最高吸附效率分别为97.58%、68.35%;准二级动力学模型能很好地拟合稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附规律,拟合系数（R2）均大于0.995 8,表明稻草生物炭吸附速率主要由化学吸附机制决定;此外,稻草生物炭对Pb2+的吸附规律适合采用Langmuir等温吸附模型进行描述,而对Cd2+的吸附规律采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能进行很好的模拟,表明稻草生物炭对Pb2+的吸附是近似单分子层吸附,而对Cd2+的吸附存在多分子层吸附.由黄沙土柱模拟试验结果得出,稻草生物炭对Pb2+和Cd2+的滞留率随着pH的升高和离子强度的降低而增强.在Pb2+和Cd2+同时存在条件下,当pH为6、离子强度为1 mmol/L、稻草生物炭按黄沙质量的0.5%投加时,稻草生物炭对土柱中Pb2+、Cd2+的滞留效果最好.研究显示,高pH对稻草生物炭吸附固定重金属起到促进作用,而高离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属起到抑制作用.