Trichosporon montevideense WIN提取物合成纳米金及其对硝基芳烃的催化特性

利用生物及其提取物合成纳米金具有反应条件温和、环境友好等优点.以菌株Trichosporon montevideense WIN提取物合成纳米金(Au NPs),考察反应时间、p H和提取物浓度对纳米金合成的影响,并探讨纳米金催化还原硝基芳烃的特性.结果显示,纳米金合成过程可在7 d内稳定,最优p H为7.0,最适提取物浓度为300 mg/L.通过紫外-可见光谱扫描、透射电子显微镜和傅立叶转换红外线光谱分析可知,纳米金为球形和伪球形,尺寸分布范围为4-35 nm,平均粒径为(18.2±0.4)nm,推测提取物中的羟基、氨基和羧基参与了纳米金的还原和稳定过程.纳米金对2-硝基苯酚、3-硝基苯酚、4-硝基苯酚、2-硝基苯胺和3-硝基苯胺具有良好的催化活性,其催化反应速率常数分别为7.5×10~(-3)s~(-1)、6.4×10~(-3) s~(-1)、9.1×10~(-3) s~(-1)、11.8×10~(-3) s~(-1)和20.7×10~(-3) s~(-1).本研究表明T.montevideense WIN在生物合成纳米金方面具有潜在的应用价值,且合成的生物纳米金能够有效应用于硝基芳烃污染物的催化还原.     

Cupriavidus metallidurans SHE胞内提取物合成纳米金及其催化应用

纳米金(AuNPs)凭借其在电化学和光学方面独特的性能,在催化、环境污染物的降解以及环境修复等方面近年来成为研究热点.相比较传统的合成方法,生物法合成纳米金具有过程简单、无毒、环保、成本较低等优势;除此之外,生物法合成的纳米金颗粒具有尺寸均一、单分散性好且生物相容性好的特性.利用Cupriavidus metallidurans SHE胞内提取物合成纳米金,结果显示最适反应条件为胞内提取物浓度为500 mg/L,HAuCl_4浓度为1 mmol/L,p H为7,反应时间为7 d;透射电子显微镜(TEM)图像表明纳米金颗粒主要为球形和伪球形,平均粒径为14.3 nm;通过傅里叶转换红外线光谱(FTIR)分析结果推测提取物中的羟基、氨基、羧基等官能团参与了纳米金的稳定过程;在上述条件下合成的纳米金对4-硝基苯酚具有较好的催化还原活性,其催化速率常数k为5.98×10~(-4)/s,且该纳米金能催化脱色多种偶氮染料.本研究表明Cupriavidus metallidurans SHE能绿色合成尺寸均一、分散性良好的纳米金,且该纳米金在催化还原硝基芳烃污染物和偶氮染料方面具有潜在的应用价值.(图4表1参28)     

海洋苯酚降解菌Candida sp.P5的分离鉴定及其降解特性

从海洋沉积物中分离、筛选到一株能以苯酚作为唯一碳源和能源的酵母菌P5．根据菌落特征、菌体形态、生理生化特性和18SrDNA序列分析，确定菌株P5为假丝酵母菌属（Candicla　sp．）．该菌株最适宜生长和降解苯酚的条件为：温度25℃，pH6．0～7．0，摇床转速100r／min，需氧；菌株P5能在较高浓度的苯酚条件下生长，在72h内可以降解95％以上的苯酚．对苯酚代谢途径和相关酶的研究发现，菌株P5主要在邻苯二酚1，2-双加氧酶作用下通过邻位途径进行苯酚代谢．图7表2参24     

海洋苯酚降解菌Candida sp.P5的分离鉴定及其降解特性

从海洋沉积物中分离、筛选到一株能以苯酚作为唯一碳源和能源的酵母菌P5.根据菌落特征、菌体形态、生理生化特性和18S rDNA序列分析,确定菌株P5为假丝酵母菌属(Candida sp.).该菌株最适宜生长和降解苯酚的条件为:温度25℃,pH6.0～7.0,摇床转速100r/min,需氧;菌株P5能在较高浓度的苯酚条件下生长,在72h内可以降解95%以上的苯酚.对苯酚代谢途径和相关酶的研究发现,菌株P5主要在邻苯二酚1,2-双加氧酶作用下通过邻位途径进行苯酚代谢.图7表2参24     

Methylobacterium sp. YAL-2对乙酰甲胺磷的降解特性

从有机磷生产厂家的下水道污泥中分离出一株对高浓度和低浓度乙酰甲胺磷都具有高效降解能力的寡营养菌YAL-2,根据形态、生理生化和16S rRNA基因系统发育分析,将菌株YAL-2鉴定为Methylobacterium sp.降解特性实验表明,菌株YAL-2能利用乙酰甲胺磷为唯一碳源生长和降解;在添加了甲醇的无机盐培养基中,84 h可完全降解300mg L-1乙酰甲胺磷,24 h将50 mg L-1和10 mg L-1乙酰甲胺磷降至非检测水平;4 d能完全去除100 mg L-1甲胺磷,5 d分别降解58.4%和40.6%的100 mg L-1乐果、敌敌畏.小青菜农药残留去除实验显示,菌株YAL-2可在7 d内将乙酰甲胺磷和甲胺磷将至限量水平.结果表明,将菌株YAL-2应用于保证果蔬等食品的食用安全是可行的.     

麦草畏降解菌株Ochrobactrum sp.3-3的分离鉴定及其降解特性

麦草畏是理想的抗除草剂转基因工程的靶标除草剂;发掘新的麦草畏高效降解菌株和基因具有非常重要的理论和应用价值.从南京土壤样品中分离到一株麦草畏高效降解菌株,命名为3-3.根据生理生化特征和16S r DNA序列相似性分析,将其初步鉴定为苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.).菌株3-3在48 h内完全降解100 mg/L的麦草畏.该菌株降解麦草畏的最适温度为30℃,最适p H为7.0.代谢产物高效液相和质谱鉴定结果表明该菌株降解麦草畏的起始步骤是脱甲基,形成没有除草活性的3,6-二氯水杨酸(DCSA).菌株粗酶液只在NADH存在时才有麦草畏脱甲基酶活性.PCR扩增和该菌基因组生物信息学分析表明该菌株没有已报道的麦草畏脱甲基酶基因DMO、Mtv及Dmt或其同源序列.总之,本研究首次分离筛选到苍白杆菌属的麦草畏降解菌,且该菌可能存在一个新的氧化酶类麦草畏脱甲基酶基因.     

土氟静态吸附特性及其影响因素

采用室内试验方法,研究了4种土对氟的静态吸附特性及其影响因素.结果表明:四种土的吸附性能与氟质量浓度的关系用回归方程拟合达极显著的直线正相关水平,土吸附系数差异,表现为中沙<粉土<粉质粘土<粘土.此外,土吸附氟后的平衡溶液pH值随氟加入质量浓度增大而上升,主要是氟与OH-发生交换吸附作用;干扰因素试验中,HCO3对氟吸附有重要影响,随其质量浓度增加而减少,CR、S042-表现不明显;pH值因素试验中,氟的吸附性能随pH值先增加后下降,原因是酸碱条件影响了氟的存在形态,导致土氟吸附性能发生变化.     

Porphyrobacter sp.D22F的降解特性及其在石油降解菌群中的生态位

为揭示多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)降解微生物资源的多样性和石油降解菌群的优势菌,研究了从南海沉积物中分离得到的一株PAHs降解菌D22F的降解特性及其在石油降解菌群D22-1中的生态位.对菌株D22F进行16S rRNA基因同源性分析及透射电镜观察以初步确定其种属,通过培养法、气相色谱质谱联用(GC-MS)测定其多环芳烃降解范围和降解率,通过简并引物PCR扩增其PAHs双加氧酶大亚基基因片段并进行系统发育分析,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)监测石油降解菌群中的优势菌.结果表明,与菌株D22F的16S rRNA基因相似度最高的模式株为产卟啉杆菌属Porphyrobacter tepidarius DSM 10594T(AF465839;98.55%).该菌株能降解萘、甲基萘、苊、硫芴、菲、蒽等;对初始浓度为0.2 g/L菲10 d后的降解率可达90%以上.从其基因组DNA中克隆到的PAHs起始双加氧酶大亚基基因phnAc与Novosphingobium aromaticivorans DSM 12444中的质粒pNL1(CP000676)上的bphA1f基因相似度最高,达到99.41%.DGGE谱图显示,菌株D22F是石油降解菌群中的3种优势菌之一,在传代菌群中可稳定存在.Porphyrobacter sp.D22F为产卟啉杆菌属(Porphyrobacter)中首株以低分子量PAHs为唯一碳源和能源的菌株,是石油降解菌群的优势菌.     

胞外呼吸菌Exiguobacterium sp. PY14的分离鉴定及其异化铁还原特性

胞外呼吸菌广泛分布于自然生境中,是驱动铁等元素地球化学循环的重要因素,已成为各种有机污染物降解和重金属污染去除的研究热点.为了挖掘具有环境修复应用前景的胞外呼吸菌,从鄱阳湖湿地土壤中筛选具有胞外异化铁还原能力的菌株,通过形态、生理生化和遗传分析进行菌种鉴定,并对其最优生长条件、异化铁还原特性及胞外电子传递机制进行研究.结果显示,分离得到的菌株PY14具有较高的异化铁还原能力,细菌形态、生理生化特征及16S rRNA基因系统发育分析鉴定其为革兰氏阳性的微小杆菌属（Exiguobacterium）;具有嗜碱耐盐生长特性,最适生长pH值为8.0,在NaCl浓度高达50g/L条件下生长良好;能够利用葡萄糖、丙酮酸、乙酸和乳酸等多种小分子碳源（电子供体）进行厌氧呼吸,5 d内5 mmol/L水铁矿的还原率高达80%,添加电子穿梭（蒽醌-2,6-二磺酸盐）可显著增强其异化还原水铁矿、针铁矿和赤铁矿的速率;可通过自身分泌腐殖酸类电子穿梭体实现介导异化铁还原过程.本研究获得了一株有望在盐碱土壤或水体等环境中高效驱动铁还原的胞外呼吸菌,为进一步认识革兰氏阳性细菌胞外电子传递机制提供新依据.（图8表1参4...     

变形虫Naegleria sp.TH8的分离鉴定及食藻特性

从太湖水样品中筛选分离到一株能吞噬水华鱼腥藻的原生动物TH8,经形态学及ITS rRNA序列分析鉴定为纳氏属变形虫(Naegleria sp.).显微观察显示变形虫TH8呈蛞蝓状,用透明半球形单伪足爆破前进,有运动滋养体、包囊和鞭毛体3个形态.变形虫TH8能在10~30℃生长并具有食藻活性,但在37℃或灭菌后的水华鱼腥藻中均不能生长.在新鲜水华鱼腥藻中25℃下指数期生长速率达到1.68 cell d-1.食藻特性研究表明,该变形虫在水华鱼腥藻生长的对数初期、对数后期和稳定期的吞食效果优于对数中期.水华鱼腥藻Chl a下降程度与变形虫初始浓度有关.     

复合磷酸盐水氟吸附特性及其影响因素

采用静态吸附法研究了不同比例钙铝、铁铝、锰铝的磷酸盐共沉物的除氟性能,比较发现,铝与铁的磷酸盐共沉物除氟效果最好,锰离子对磷酸铝的除氟效果则有明显的抑制作用。以吸附性能较好的1∶100铁铝比例的磷酸盐共沉物为吸附剂,研究了接触时间、pH值、吸附剂量等对其除氟效果的影响,结果表明,在25℃、氟离子初始质量浓度为10 mg.L-1、pH值为6~8、振荡时间为90 m in、投加量为2.5 g.L-1条件下,1∶100铁铝比例的磷酸盐共沉物对氟的吸附量可达2.7 mg.g-1。     

葡萄糖脱氢酶基因的缺失对Acetobacter sp.碳源代谢及3-羟基丙酸合成的影响

3-羟基丙酸(3-HP)是一种新兴的高附加值平台化合物,醋酸杆菌(Acetobacter sp.)可高效催化1,3-丙二醇(1,3-PDO)合成3-HP,但其膜上脱氢酶亦可将葡萄糖氧化使培养液酸化,菌体生长受限导致生物量较低.利用同源重组技术对葡萄糖脱氢酶(GDH)基因gdh进行敲除,并考察该基因缺失对细胞生长、碳源代谢及3-HP合成的影响. gdh基因敲除后混合(葡萄糖、甘油)碳源培养条件下菌体量较野生菌提高了1.72倍;碳流分析显示葡萄糖在膜上被GDH氧化生成葡萄糖酸,大部分葡萄糖酸最终被氧化为2-酮基葡萄糖酸,少量经戊糖磷酸途径(PPP)途径被分解,而甘油经磷酸化后进入中心代谢途径或糖异生途径.本研究表明gdh基因敲除后混合碳源培养可大幅度提高菌体量且可以保证较高的催化合成3-HP性能,可为改善醋酸菌碳源利用及催化性能提供理论基础.     

CO厌氧发酵制氢过程中的微生物特性及其影响因素

以发酵液中溶解的一氧化碳(CO)为底物,研究高温嗜热菌(Carboxydothermus hydrogenoformans)厌氧发酵制氢的工艺过程.通过C.hydrogenoformans菌的生长规律、絮凝能力和反应特性等实验研究,建立菌株的生长规律模型,得出微生物衰减系数和最大比生长速率.结果表明,C.hydrogenoformans菌产氢率高,絮凝效果好,用于连续CO生物发酵制氢工艺是可行的.对发酵制氢过程的影响因素进行考察,得出最佳食微比及CO对发酵制氢过程的抑制浓度等过程参数,为有效开发CO厌氧生物发酵制氢的工艺路线提供了参考依据.图4表2参17     

双酚A对纳米二氧化钛理化特性及其DNA损伤效应的影响

纳米二氧化钛(nano-Ti O2)应用领域广泛,由于其对有机物或生物分子有吸附作用,二者相互反应,对各种细胞可能产生与nano-Ti O2单独作用时不同的毒性作用。为探讨双酚A(BPA)对nano-Ti O2理化性质的影响,以及BPA和nano-Ti O2联合暴露对人胚肝L-02细胞的DNA损伤效应。用不同缓冲液,测定不同浓度的BPA(0、0.1、1、10 mol·L-1)对不同浓度nano-Ti O2(0、0.1、1、10 mg·L-1)的粒径、表面电位和吸附能力的影响;然后测定不同浓度BPA和nano-Ti O2联合暴露对人胚肝L-02细胞DNA双链断裂、DNA损伤关键修复酶h Msh2基因(h Msh2)、O6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶(MGMT)和DNA依赖蛋白激酶复合物催化亚基(DNA-PKcs)的m RNA表达水平表达的影响。结果表明在不同缓冲液中,随着BPA浓度的增加,nano-Ti O2粒径增加,表面电位上升,在细胞培养液DMEM中这一变化趋势最为明显;但在不同缓冲液中nano-Ti O2对BPA的吸附能力无明显差异。单独nano-Ti O2暴露不引起DNA双链断裂,对DNA损伤修复关键酶的表达也无明显影响,但nano-Ti O2可加重BPA的DNA双链断裂效应。与相应剂量的BPA单独染毒组比较,nano-Ti O2与BPA混合染毒组的细胞DNA双链断裂损伤加重(P0.05),h Msh2、MGMT和DNA-PKcs的基因表达水平明显上升(P0.05)。上述研究结果显示BPA可促进nano-Ti O2团聚,但团聚的nano-Ti O2仍可吸附BPA。单独nano-Ti O2暴露无DNA损伤作用,但nano-Ti O2可加重BPA的DNA双链断裂效应。其中h MSH2、MGMT和DNA-PKcs都参与2种污染物联合暴露所致的DNA损伤修复。     

臭氧加速人造沸石的合成及其对氨氮吸附特性影响

通过引入臭氧,加速沸石晶化,从而缩短粉煤灰合成沸石时间,制备出高效且吸附氨氮容量大的人造沸石(Z-CFA-ozone).通过XRD表征结果的分析,可知臭氧加速了沸石的晶化过程,沸石的合成时间缩短了12 h.BET结果可知,Z-CFA-ozone的比表面积为412.67 m~2·g~(-1),是天然沸石的40倍.FTIR结果表明,Z-CFA-ozone对氨氮的吸附是通过离子交换作用,且加入臭氧后Z-CFA-ozone自身表面结构基本保持不变.正交实验结果表明,对Z-CFA-ozone吸附氨氮性能的影响中,臭氧浓度影响最大,温度次之,晶化时间、pH最小.准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型均可较好地拟合其吸附过程.热力学分析表明,Z-CFA-ozone对氨氮的吸附是自发的吸热反应.     

环境修复新型纳米TiO2材料的合成因素探讨

当前在环境污染处理方面,纳米TiO2显示出非常优异的光催化降解性能,但在众多种合成纳米TiO2的方法中很难对合成因素加以调节以使合成产品性能得到改善,用较为温和温度下的晶化来替代高温晶化,可以较大程度地克服一些合成方法的弊端,水热合成法利用反应料液自生的一些压力可以促进温和温度下纳米晶体的合成。因此,文章以水热合成纳米TiO2为讨论重点,综述了纳米TiO2合成过程中实验原料(如钛源、反应添加剂)、实验环境(如反应体系状态、温度、压力、pH)、实验过程控制条件(如升温速率、反应时间)等因素对所得纳米粒子物化性质的影响。经讨论发现各因素间有着紧密的相关性,需要一个完整的参数体系来联系各因素,从而指导纳米TiO2制备技术的改进,对纳米TiO2制备过程进行讨论的同时指出存在的一些问题及其今后的发展趋势。     

纳米Fe0对Cr(Ⅵ)的还原及其影响因素

采用纳米Fe0还原水溶液中的Cr(Ⅵ),考察纳米Fe0投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度、溶液pH值和有机酸等因素对Cr(Ⅵ)还原的影响.结果表明,纳米Fe0对Cr(Ⅵ)的还原效果明显,其对Cr(Ⅵ)的还原率分别是铁粉和铁屑的7和13倍.Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为20 mg·L-1、Fe0投加量为5g·L-1条件下,反应24 h时纳米Fe0对Cr(Ⅵ)的还原率达82.7％.溶液低pH值可以促进Fe0的腐蚀速度,提高反应速率,当pH值为3.0时还原效果最好.草酸、丙二酸和丁二酸对纳米Fe0还原Cr(Ⅵ)均有明显的促进作用,3种有机酸对Cr(Ⅵ)还原率的提高幅度由高到低依次为草酸、丙二酸和丁二酸.     

纳米Fe0对Cr（VI）的还原及其影响因素

采用纳米Fe0还原水溶液中的Cr（Ⅵ）,考察纳米Fe0投加量、Cr（Ⅵ）初始浓度、溶液pH值和有机酸等因素对cr（Ⅵ）还原的影响。结果表明,纳米Fe。对Cr（Ⅵ）的还原效果明显,其对Cr（Ⅵ）的还原率分别是铁粉和铁屑的7和13倍。Cr（Ⅵ）溶液初始质量浓度为20mg·L-1、Fe。投加量为5g·L“条件下,反应24h时纳米Fe0对Cr（Ⅵ）的还原率达82．7％。溶液低pH值可以促进Fe。的腐蚀速度,提高反应速率,当pH值为3．0时还原效果最好。草酸、丙二酸和丁二酸对纳米Fe。还原Cr（Ⅵ）均有明显的促进作用,3种有机酸对Cr（Ⅵ）还原率的提高幅度由高到低依次为草酸、丙二酸和丁二酸。     

纳米氧化铁催化柠檬酸还原Cr(Ⅵ)及其土壤环境意义

研究了纳米氧化铁吸附Cr(Ⅵ)反应特征及其对柠檬酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用,并探讨了该作用的土壤环境意义.结果表明,纳米氧化铁对Cr(Ⅵ)的吸附能力较强;提高p H和离子强度对吸附过程有抑制作用;吸附速率可区分为快、慢阶段,5 min内吸附量可占总吸附量80%以上.纳米氧化铁可加速柠檬酸还原Cr(Ⅵ),且还原过程主要发生在溶液相,部分机理是柠檬酸与Fe(Ⅲ)相互作用生成的Fe(Ⅱ)将Cr(Ⅵ)还原.同时,体系p H越低,上述催化作用越明显.此外,砖红壤-柠檬酸体系Cr(Ⅵ)还原转化为Cr(Ⅲ)的比例较低,但加入纳米氧化铁后则明显提高,说明后者将有助于消除土壤环境中Cr(Ⅵ)污染风险.     

P掺杂TiO_2纳米管的制备及其对光催化甘油水溶液制氢性能的影响

以P掺杂的TiO2纳米颗粒为前驱体,采用水热合成法制备了系列P掺杂的TiO2纳米管.用N2吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等方法对光催化材料的表面形貌、颗粒尺寸、孔结构、表面构造、吸光性能进行了分析.研究结果表明,所制备的各样品均为两端开口的纳米管形貌,管长为几十纳米到几百纳米,管外径约10 nm,内径约4 nm,管壁为多层;P掺杂后的系列TiO2纳米管仍保持锐钛矿晶型;掺杂的P可以进入到TiO2的骨架中,并形成P—O—Ti键,在TiO2禁带内引入杂质能级,降低了禁带能量,提高了TiO2的吸光性能及光生电子和空穴的分离性能.光催化甘油水溶液制氢活性评价表明,P掺杂的TiO2纳米管表现出了远高于纯TiO2管以及相同掺杂量的纳米颗粒的光催化制氢性能,2%P掺杂的样品在紫外灯和氙灯辐射下,其最高产氢速率可分别达1850μmol·(h·g)-1和335μmol·(h·g)-1.P掺杂TiO2样品光催化活性的提高与其禁带能量降低以及光生电子和空穴的分离性能增加有关.