平面波导型荧光免疫传感器的研究

研究开发了一种光学免疫传感器——平面波导型荧光免疫传感器系统,建立了传感基片的化学修饰和配基固定化方法,并应用该系统检测了环境小分子污染物2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D).结果表明,检测系统对荧光标记抗体的检测限达到0.01μg/mL.传感基片基本不对蛋白质产生非特异性吸附,而对目标污染物抗体具有很强的特异性响应,采用pH1.9、2mg/mL的胃蛋白酶溶液作为活化剂活化传感基片时,基片连续测定20个周期后性能没有明显下降,具有良好的稳定性.在间接竞争免疫检测模式下得到了检测2,4-D的标准曲线,曲线符合Logistic方程.2,4-D的检测下限为2.0μg/L,定量检测区间为5.0～3000μg/L,满足饮用水中2,4-D的检测要求.     

一种pH荧光特性物质的合成及其特性研究

合成并表征了化合物:N,N'-二苯丙氨酸铵-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(PDCDA).研究了pH值变化对其水溶液可见吸收光谱和荧光发射光谱的影响,探讨了荧光强度变化的机理,并利用PDCDA构建了具有“开-关”特性的pH荧光传感器.结果表明,PDCDA化合物水溶性好、荧光量子产率高,荧光强度与pH值间有着强烈的依赖关系,在碱性及中性溶液中荧光强度较强且稳定,而在酸性溶液中荧光被淬灭,PDCDA在一个非常窄的pH范围内荧光强度发生了明显的变化, pH值的改变对发光团π-π堆积产生影响进而导致其荧光发射光谱和可见吸收光谱发生改变.PDCDA可用作水溶液的pH荧光传感器,检测pH值范围为3.8~6.3.     

NO3-对二级出水DOM与Cu2+络合作用的光谱特性影响

利用三维荧光光谱法和紫外分光光度法,研究NO₃^-对二级出水DOM与Cu²⁺络合作用的光谱特性和络合能力的影响.随投加NO₃^-浓度增加,二级出水DOM与Cu²⁺络合作用后代表类蛋白质（类色氨酸）物质荧光峰消失,紫外吸收峰右侧红移.投加NO₃^-浓度与二级出水DOM和Cu²⁺络合作用后的HIX、α₃₀₀、α₂₅₀/α₃₆₅、E₃/E₄和UV₂₅₃/UV₂₀₃值呈显著正相关,与BIX显著负相关（r为-0.958~-0.719）,与S_240-400和S_275-295值分别呈指数增加和指数减少关系（R²分别为0.9678~0.9952和0.9965~0.9978）,对FI、α₃₅₀、α₃₅₅和S_350-400值影响较小.二级出水DOM中的紫外光类腐殖质、可见光类腐殖质和高激发波长类色氨酸物质与Cu²⁺作用后的条件稳定常数lgK分别为2.08~2.46,1.84~2.51,2.27~2.57L/mmol,配位荧光官能团比例分别为19.5%~36.5%、22.5%~33.3%和24.4%~29.2%.二级出水DOM中类腐殖质和类蛋白质与Cu²⁺的络合反应强度相差不大,且样品中NO₃^-浓度不同时,用部分荧光参数（HIX）和紫外参数（α₃₀₀、α₂₅₀/α₃₆₅、E₃/E₄、S_240-400和S_275-295）表示DOM的含量、分子性质存在一定的不确定性.     

藻类的三维荧光光谱辨别及算法研究

采用三维荧光技术分析了栅藻,微囊藻和小环藻的色素组成.通过对3种藻的特殊激发谱线的分析,采用435,485,525,630nm作为叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c与藻蓝胆素的特征激发波长,采用684nm作为发射波长,建立了3种藻叶绿素浓度与藻密度的荧光强度矩阵方程.根据水样的标准荧光光谱和4个激发波长可以计算出每种藻类的叶绿素浓度与藻密度.     

水华蓝藻生物质对Cu~(2+)的吸附动力学及吸附平衡研究

文章初步研究了水华蓝藻生物质对重金属离子Cu2+的吸附特性,包括生物吸附动力学和吸附等温线。生物吸附动力学结果表明,Cu2+的生物吸附可分为两个阶段,第一个阶段能较快地达到平衡,而之后的阶段进行缓慢。透析袋处理的蓝藻生物质在不同pH(3,4,5,6)的铜离子溶液条件下,吸附效率依次为62.4%,78.1%,71.2%,60.35%,吸附最大值为7.81 mg/g。水华蓝藻生物质对Cu2+的生物吸附平衡等温线可以用Freundlich模型精确拟合。水华蓝藻生物质在处理低浓度的含Cu2+废水方面有潜力。湖泊富营养化的优势在于产生低成本的、大量的、可收集的水华,这说明自然环境中的藻类资源如蓝藻水华生物质,可能作为商业中使用的生物吸附剂。     

耐盐鲁氏酵母(Zygsoaccharomyces rouxii)CICC1379吸附水中重金属Cu~(2+)研究

为了研究耐盐鲁氏酵母(Zygosaccharomyces rouxii)CICC1379细胞冻干粉对重金属Cu2+的吸附作用及机理,对影响该酵母脱除水中Cu2+的主要因素(温度、初始pH和吸附时间等)进行了探讨,并对Cu2+的吸附动力学和吸附模型进行了研究.结果表明,温度(25～40℃)对耐盐鲁氏酵母粉吸附Cu2+的影响不大;初始pH(2～7)对Cu2+脱除率影响较大,最适pH值在4～6之间,而pH=2时的吸附效果较差.经耐盐鲁氏酵母处理后,溶液pH发生了变化,基本维持在4.00～6.99之间,且均趋向于相同质量氯化铜溶于水后的自然pH值(5.2).耐盐鲁氏酵母粉在5min内对Cu2+的吸附量可达到其最大吸附量的89.2%,30min可达到吸附平衡,其吸附动力学适合采用准二级动力学方程描述.与Langmuir方程相比,耐盐鲁氏酵母对Cu2+的吸附过程更适合采用Freundlich方程描述.     

2,2′-二硝基联苄生产废水的处理研究

对十六烷基三甲基溴化铵改性凹凸棒土、凹凸棒土负载TiO2采用XRD、FTIR以及TG等手段进行了分析和表征,对比了改性凹凸棒土、活性炭、大孔树脂等不同吸附剂和凹凸棒土负载TiO2对二硝基联苄生产废水的处理效果。结果表明:十六烷基三甲基溴化铵改性凹凸棒土的废水中污染物的去除率比凹凸棒土提高了2.5倍;凹凸棒土负载TiO2在波长λ=254 nm下光照0.5 h,对废水中污染物的去除率是凹凸棒土的2.0倍;投加量为3%活性炭在pH为2.0⁵.0时,对该类废水中污染物的去除率可达80%以上。     

三峡库区城镇化背景下河流DOM的吸收及荧光光谱特征

研究城镇化对河流溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)组分和化学结构、来源与迁移规律的影响,对水生态系统保护及生物地球化学循环研究具有重要意义.运用紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱技术,研究三峡库区不同城镇化程度的典型河流(桃花溪、南河和普里河)的DOM光谱学特征.结果表明,河流城镇化程度越高,DOM和有色溶解性有机质(chromophoric dissolved organic matter,CDOM)浓度越大,河流DOM的腐殖化程度和芳构化程度越小,疏水性组分越少,DOM中类蛋白物质相对浓度越高,DOM的新近自生源特性越强.河流DOM均以富里酸类为主(E3/E4均值 3. 5),CDOM浓度与DOM浓度显著正相关(P 0. 01),各河流DOM腐殖化程度(SUVA254)、芳构化程度(SUVA280)和疏水组分(SUVA260)极显著正相关(P 0. 01).桃花溪、南河、普里河的荧光指数均值为1. 715 7～1. 757 1,DOM的腐殖质来源均为外源输入和微生物、藻类生产两种方式混合,且以内源产生为主.     

基于平面波导型荧光免疫传感器的双酚A检测适用性研究

双酚A是一种环境内分泌干扰物,逐渐受到国内外广泛关注.平面波导型荧光免疫传感器可以对水样中存在的痕量双酚A进行快速高灵敏度检测.在最优检测条件下测得双酚A标准曲线的检出限为(0.04±0.007)μg·L-1,线性区间为0.16~22.40μg·L-1,半抑制浓度为(1.67±0.47)μg·L-1.加入0.5%的EDTA到样品溶液中可以削弱水体硬度的干扰,并在最优条件下测得4种实际水样的加标回收率在88%~111%之间,相对标准偏差小于15%,表明该方法可以运用于实际水样中双酚A的检测.     

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"。     

三峡库区消落带土壤中溶解性有机质(DOM)吸收及荧光光谱特征

利用紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱技术,结合荧光区域积分法,分析了三峡库区消落带土壤DOM的地化特征.结果表明,各区县消落带土壤CDOM平均浓度大小顺序为:忠县丰都涪陵万州巫山云阳奉节开县,其中,忠县、丰都和涪陵土壤CDOM浓度[a(355)]、芳香性(SUVA254)和疏水组分(SUVA260)明显高于其它区县,而其腐殖化程度(HIX)均低于其它区县.三峡库区消落带土壤DOM中含有类腐殖质荧光团A、C、M和类色氨酸荧光团T,其中紫外区类腐殖质荧光团A的荧光区域积分比例最大.另外,类色氨酸荧光团T与a(355)呈极显著相关(r=0.674,P0.01),影响CDOM浓度变化的主要因素是类蛋白荧光峰T.3D-EEM总荧光强度(TOT)可作为表征三峡库区消落带土壤CDOM荧光团浓度的指标.消落带土壤DOM腐殖化程度较低,生物可利用性较高.另外,消落带干湿交替作用对不同高程土壤DOM地化特征影响的差异较小,这可能与当地农业活动、沿岸植物生长以及DOM矿化过程有关.     

褐水厌氧共消化中DOM荧光光谱特征及效应研究

文章以褐水(粪便)为底物,研究了不同共基质添加对厌氧消化甲烷产量的影响,并对过程中溶解性有机物(DOM)的三维荧光特征进行探究,研究了有机组分的变化对产甲烷的影响关系。结果表明,花生秸秆共消化组和褐水单消化组的累积甲烷产量分别为649和309 mL/g VS。采用三维荧光光谱结合平行因子分析发现,褐水单独消化和共消化过程的DOM均以微生物内源性产生为主。厌氧消化后,各反应器中色氨酸类蛋白荧光峰强度均显著降低,褐水单消化组的类腐殖质有所增加。4组条件消化全过程的DOM含有4个组分:紫外腐殖酸类、微生物源腐殖酸类、色氨酸类和酪氨酸类。褐水单消化组的类蛋白质组分(色氨酸、酪氨酸类)荧光强度综合较低,腐殖质类组分荧光强度相对较高,难以生物降解,这导致了厌氧效率不佳。共基质添加可以调节体系碳氮比和溶解性有机物含量,降低褐水厌氧消化中的类腐殖质的比例,并提高甲烷产率。     

典型水库型湖泊中CDOM吸收及荧光光谱变化特征:基于沿岸生态系统分析

为进一步了解水库型湖泊溶解性有机质(DOM)的地球化学特征,本文以三峡库区典型内陆水库型湖泊——长寿湖为研究对象,利用紫外-可见和三维荧光光谱,并结合湖区周边生态系统分析,讨论了长寿湖水体中CDOM的组成、来源和空间分布特征.结果表明,长寿湖不同采样点DOM浓度(DOC和CDOM)存在一定程度的空间分布差异,但各点FDOM分布较为稳定.回水区出现DOM累积,由于受陆源输入影响有限,水体内源活动主导,具有较明显"内源控制"特征,芳香性和分子量相对较低;而周边陆地以人工林兼旅游开发为主的采样点,陆源输入在带入较多腐殖化(高芳香性)组分的同时,人为活动排放也是导致其类蛋白组分丰富的重要原因;入湖区尽管周边果林和居民生活对水体DOM有一定影响,但上游河流输入的影响也不容忽视.另外,各采样点也出现了不受周边生态系统影响的独立的相关性特征,例如芳香性特征常数(SUVA280)和光谱斜率[S(275~295)]显著负相关、CDOM和FDOM极显著正相关、CDOM和S(275~295)负相关等.同时,长寿湖水体中CDOM的生色团主要由具有芳香性结构的大分子组分构成;至少51%的CDOM波动可以通过FDOM变化来进行解释,其中回水区荧光组分对CDOM变动的影响最为明显.在采用传统FI值无法区分DOM来源差异性时,结合采样点沿岸生态系统,综合紫外-可见和荧光光谱特征,有助于对DOM组成及来源进行解析.     

利用PARAFAC及SOM研究不同来源及粒径胶体的三维荧光光谱特征

利用三维荧光光谱法(3D-EEM)结合平行因子分析(PARAFAC)和自组织神经网络分析(SOM),解析了不同来源水体中不同粒径胶体的荧光特性,同时与挑峰法进行比较,以期寻找一种更好的分析天然胶体来源、粒径、荧光特性间关系的方法.基于PARAFAC模型,研究区水体中不同粒径胶体共解析出2个类腐殖质荧光峰(C1和C3)及3个类蛋白荧光峰(C2、C4和C5).其中,300 k Da~1μm分级胶体荧光强度最高,C1、C2、C3组分的荧光强度随粒径增大而增强,C4、C5组分的荧光强度随粒径增大而减弱.不同来源胶体(生活污水:进水和出水;农业污水:大盈和天恩桥;天然水体:吴淞口)的荧光强度变化大致规律为:吴淞口进水大盈天恩桥出水.SOM分析结果与PARAFAC一致,且可视化程度更高,但EEM-SOM模型存在输入变量多、兼具挑峰法缺点的问题.而PARAFAC-SOM模型不仅兼具了前两者的优点,还具有输入变量少、运行时间短、可靠性高等优点.同时,该模型还成功应用于胶体其他理化参数的分析(Parameters-SOM模型),使得前期工作结果系统性更强、更直观.因此,PARAFAC-SOM模型是相对较好的分析天然胶体来源、粒径、荧光特性间关系的方法.     

新显色剂NPBPDT的合成及在环境监测中的应用研究

研究了1(4硝基苯基)3(5溴吡啶)三氮烯(NPBPDT)的合成及其与汞的显色反应。在TX100存在下,pH值为11.5的Na2B4O7NaOH缓冲溶液中,该试剂能与汞发生显色反应,汞与NPBPDT形成摩尔比为1∶2型的黄色配合物,在440nm处有一最大正吸收峰,在535nm处有一最大负吸收。以440nm为参比波长,535nm为测量波长进行双波长测定,表观摩尔吸光系数为2.80×105Lmol·cm,汞的浓度在0～12μg25mL范围内符合比尔定律。用拟定方法测定废水中的微量汞,有较高的准确度和精密度。     

新显色试剂的合成及在环境监测中的应用研究

合成了一种新三氮烯类显色剂--6-甲氧基苯并噻唑重氮氨基-2,6-二溴-4-羧基苯(简称MBTDABPCP),并研究了其与镉的显色反应.拟定了在SDS存在的Na₂₄₇-HCl缓冲溶液(pH为8.5)中,测定镉的新方法.可用于废水中微量镉的测定.      

镉（Ⅱ）-8-羟基喹啉分子印迹聚合物微球的合成及吸附性能研究

通过紫外光谱分析可知Cd2+与8-羟基喹啉(8-HQ)可以形成1∶1型的稳定络合物,根据此比例以Cd2+模板分子,8-羟基喹啉为配体,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二丙烯酸甲酯(EGDMA)为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,通过W/O/W乳液聚合法制备了Cd2+分子印迹聚合物微球(MIP).研究了乳化剂、致孔剂和外水相用量对印迹聚合物微球的形貌的影响,SEM结果显示在选定的条件下合成的MIP微球的粒径为1~3μm,并且粒径较为均匀,分散性较好;对比了几种不同条件下合成的MIP对Cd2+的吸附性能;研究了溶液pH值,吸附时间,初始浓度和温度对MIP Cd2+吸附容量的影响.实验结果表明MIP对Cd2+的吸附和解吸具有较快的传质速度,表现出较好的吸附能力,因此可考虑将该吸附剂用于废水中的Cd2+吸附与去除.     

污染场地土壤重金属的生物可给性及毒性研究

近年来,生物可给性被用于评估场地土壤污染健康风险,然而不同场地类型重金属生物可给性差别巨大,生物可给态重金属的人体健康危害效应仍然鲜见报道.本研究以浙江温岭某电子拆解厂为研究区,分析比较了5个场地土壤（S1-S5）中Zn、Cu、Cd、Pb的生物可给性并探究生物可给态重金属对人小肠上皮细胞的毒性效应机制.结果表明,场地土壤Cd和Cu污染较为严重,含量分别为4.84,438.52mg/kg.4种重金属在胃阶段生物可给性范围分别为2.10%~48.28%、4.84%~33.73%、16.04%~42.81%、1.81%~15.71%,小肠阶段为2.05%~36.91%、13.17%~22.23%、10.19%~23.10%、0.60%~2.69%,可见胃阶段的生物可给性低于小肠阶段.对于肠相生物可给态重金属暴露人体肠道上皮细胞后,除样点S4外,细胞活力均显著性下降.此外,样点S3和S5土壤提取液对超氧化物歧化酶活力影响较小,但显著抑制过氧化氢酶活力,并且该样点对DNA产生损伤.通过研究电子拆解厂土壤生物可给性以及其毒性效应,以为我国场地土壤重金属健康风险评估提供科学依据.     

载银TiO_2光催化剂的合成及活性研究

以钛酸四正丁酯为起始原料,采用溶胶-微波法合成出TiO2纳米粒子,借助XRD、UV-Vis吸收光谱等测试手段对其进行了表征,并以罗丹明B为模型污染物考察了酸水比、微波反应温度和微波反应时间等因素对样品光催化性能的影响。结果表明,溶胶-微波法制备TiO2的最佳工艺条件为:酸水比7:1,微波反应温度150℃,反应时间8min。以最佳工艺条件下制备的TiO2为原料,采用光还原法成功制备出载Ag纳米TiO(2摩尔比为1:1),将该光催化剂置于自然光下用于采油厂工业废水的处理,太阳光下照射10h,COD去除率达到92.35%。