基于密度泛函理论模拟单壁碳纳米管对五种核酸碱基的吸附

基于密度泛函理论,模拟了单壁碳纳米管(SWNTs)对5种碱基的吸附作用.考察了SWNTs直径、电荷转移量、碱基最高占据分子轨道能(EHOMO)和最低未占据分子轨道能(ELUMO)与SWNTs吸附碱基的吸附能之间的关系.结果表明,随着SWNTs直径的增大,SWNTs吸附碱基的吸附能降低.SWNT(6,6)吸附5种碱基的最低吸附能Emin与由碱基转移到SWNTs的电荷转移量(Q)及碱基的EHOMO线性负相关,相关系数分别为-0.966和-0.804(P<0.05).吸附后SWNTs与碱基的前线轨道无重叠,且SWNTs电子结构未受影响,表明吸附行为属于物理吸附.     

Evaluation of the toxicity of tetrabromobisphenol A and some of its oxidation products using a micro-scale algal growth inhibition test

A micro-scale algal growth inhibition (μ-AGI) test using a common micro-plate based fluorometric detection was used to demonstrate the effects of humic substances (HSs) on the toxicity of tetrabromobisphenol A (TBBPA) and its oxidative decomposition products 2,5-dibromo-1,4-benzoquinone (2,5-DBBQ), 2,5-dibromohydroquinone (2,5-DBHQ), 2,6-dibromobenzoquinone (2,6-DBBQ), and 2,6-dibromophenol (2,6-DBP) to Pseudokirchneriella subcapitata. The EC₅₀ values were: EC_50(TBBPA) = 7 mg L^?1, EC_50(2,5-DBHQ) = 7 mg L^?1, EC_50(2,5-DBBQ) = 19 mg L^?1, EC_50(2,6-DBP) = 49 mg L^?1, and EC_50(2,6-DBBQ) = 13 mg L^?1. The toxicity of the chemicals was slightly lower in the presence of HA. The toxicity of TBBPA decomposed by a biomimetic catalytic system consisting of iron (III) 5,10,15,20-tetrakis (p-sulfonatophenyl) porphyrin (Fe(III)-TPPS) and KHSO₅ was also evaluated using P. subcapitata and Chlamydomonas reinhardtii.     

多溴联苯醚、六溴环十二烷和四溴双酚A在环境中污染现状的研究进展

作为最主要的三大传统溴系阻燃剂(BFRs),多溴联苯醚(PBDEs)、六溴环十二烷(HBCD)、四溴双酚A(TBBPA)具有半挥发性、环境持久性和远距离传输性,目前在全球各种环境介质、生物体内广泛存在.毒理学研究表明,PBDEs、HBCD、TBBPA均具有明显的生物毒性和致癌性,对生态环境和人体健康存在潜在危害.本文简...     

“平面型”十三聚合铝形态水交换反应的密度泛函研究

采用密度泛函DFT量子化学计算,初步探讨了"平面型"十三聚合铝(F-Al13)的水交换反应.在B3LYP/6-31G水平下模拟了气相体系中全水合F-Al1153+与脱质子形态(F-Al913+和F-Al313+)中η-OH2(1)键合水位点的水交换反应;比较了F-Al13和K-Al13两种不同十三聚合铝形态的水交换反应特点;讨论了不同铝形态(二聚铝Al2、三聚铝Al3、Al6六元环以及Al7Anderson内核等)水交换反应研究对于阐明F-Al13形成机制的重要意义.     

多环芳烃典型电子性质与其大型蚤光致毒性的构效关系研究

多环芳烃(PAHs)是环境中广泛分布的持久性有毒有机污染物,备受研究者关注。基于密度泛函理论(DFT)先期计算PAHs前线分子轨道能隙可能与其光致毒性诱发所需吸收光照辐射能有一致性,本研究选取非取代PAHs对大型蚤(Daphnia magna)光致毒性实验数据,通过DFT计算典型电子性质,由偏最小二乘(PLS)分析方法优化发展了定量构效关系模型,经与前人结果比较和验证其拟合优度、稳定性和内外部预测性能均有显著提升,可在应用域(AD)范围内准确预测PAHs光致毒性而满足风险评估需求。构效关系分析结果表明,PAHs光致毒性与分子前线轨道能隙紧密相关,除苯并[k]荧蒽和屈可能具有不同的光致毒性作用机制之外,多数PAHs若具有较低的前线轨道能隙、较小分子稳定性和较大分子变形性,均将有利于促进其光致毒性作用的发生;结合PAHs光致毒性与分子前线轨道能隙间的相关关系,可推测DFT计算前线轨道能隙宽度在2.740~4.208 e V之间和对应光照辐射波段约为295 nm~450 nm时,PAHs污染暴露将可能诱发较高的光致毒性效应。这为太阳光照射下PAHs光致毒性作用机制阐释和风险评价提供了数据支持与理论依据。     

Characterization of the genes involved in nitrogen cycling in wastewater treatment plants using DNA microarray and most probable number-PCR

To improve nitrogen removal performance of wastewater treatment plants (WWTPs), it is essential to understand the behavior of nitrogen cycling communities, which comprise various microorganisms. This study characterized the quantity and diversity of nitrogen cycling genes in various processes of municipal WWTPs by employing two molecular-based methods:most probable number-polymerase chain reaction (MPN-PCR) and DNA microarray. MPN-PCR analysis revealed that gene quantities were not statistically different among processes, suggesting that conventional activated sludge processes (CAS) are similar to nitrogen removal processes in their ability to retain an adequate population of nitrogen cycling microorganisms. Furthermore, most processes in the WWTPs that were researched shared a pattern:the nirS and the bacterial amoA genes were more abundant than the nirK and archaeal amoA genes, respectively. DNA microarray analysis revealed that several kinds of nitrification and denitrification genes were detected in both CAS and anaerobic-oxic processes (AO), whereas limited genes were detected in nitrogen removal processes. Results of this study suggest that CAS maintains a diverse community of nitrogen cycling microorganisms; moreover, the microbial communities in nitrogen removal processes may be specific.

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密度泛函理论方法研究铝-麦芽酚配合物的形态结构与水交换反应

在B3LYP/6-311+G(d,p)基组水平下采用密度泛函理论方法系统开展了以下工作:(1)优化得到1∶1、1∶2和1∶3铝-麦芽酚配合物10种可能构型的静态结构、NPA电荷以及能量参数,计算得到Al(ma)3配合物4种异构体的核磁共振、紫外和红外等光谱学数据并与文献实验值比较,证明本文采用的计算方法和模型适用于铝-麦芽酚体系的研究;(2)模拟1∶1和1∶2铝-麦芽酚配合物9种可能位点的水交换反应,其中3个位点计算得到的水交换反应速率对数log kex(s-1)分别为2.4(Al(ma)(H2O)2+4(cis to ma))、2.6(cis-Al(ma)2(H2O)+2(I))和3.0(trans-Al(ma)2(H2O)+2(I)),与实验值2.5(Al(ma)2+)和3.3(Al(ma)+2)相符,说明相应位点为反应活性位点;(3)探讨铝-麦芽酚配合物毒性与其形态结构之间的相关机制。     

全程补碳的A~2/O工艺对同步脱氮除磷的影响

为解决A2/O工艺处理低浓度城市生活污水的碳源问题,采用了甲醇、葡萄糖、乙酸分别作为A2/O系统的碳源,结果表明,甲醇作为系统外加碳源最经济、最合适,其中TN、TP去除率分别达到75.81%和76.21%,NO-x-N被去除时间为30 min.研究最大化利用碳源,得到外加碳源甲醇在厌氧/缺氧/好氧区段的投加比例为1∶2∶0、投加量为400 mg·L-1,硝酸盐回流比为250%时,系统运行效果最佳,TN、NH3-N和TP去除率分别为90.56%、96.67%和92.56%,出水浓度分别为12.3 mg·L-1、4.1 mg·L-1和0.45 mg·L-1,达到GB18918—2002一级A类标准.通过一段时间的运行,在缺氧段发生了反硝化吸磷的现象,有利于碳源的节省和系统的高效运行.     

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。