硝基芳烃化合物急性毒性预测的理论研究

硝基芳烃是重要的化工原料,但对生物具有一定的毒性。为建立硝基芳烃对梨形四膜虫(Tetrahymena pyriformis)急性毒性的定量结构-活性相关性(QSAR)模型,分析了45种硝基芳烃的分子结构与其对梨形四膜虫毒性之间的相关关系,计算了硝基芳烃的电性拓扑状态指数和电性距离矢量,并优化筛选了电性拓扑状态指数的E_9和E_(28)、电性距离矢量的m_(15)、m_(26)和m_(66)等5种结构参数,将其与硝基芳烃对梨形四膜虫的毒性进行多元回归分析,得到多元回归方程的相关系数r为0.985。为提高预测精度,将这5种分子结构参数作为神经网络的输入层变量,急性毒性值作为输出层变量,采用5∶4∶1的网络结构,获得令人满意的QSAR神经网络预测模型,总相关系数r_t为0.994,计算得到的急性毒性预测值与实验值非常吻合,平均误差仅为0.04。结果表明,该模型具有良好的预测硝基芳烃急性毒性的能力,神经网络法预测结果比多元线性回归法更为准确。该研究揭示了硝基等基团对生物急性毒性影响的变化规律,有利于对硝基芳烃化合物在环境中的危害性进行有效评价。     

两种从场地调查数据中分离土壤环境背景数据方法的比较

地块土壤环境背景值在我国土壤环境管理中具有重要作用,土壤环境背景含量数据可采用间接方法从土壤污染状况调查数据中分离获得。采用稳健正态概率Q-Q图法和标准阈值法两种间接方法,从研究案例数据和模拟数据中分离土壤环境背景数据,并对两种方法的有效性和适用性进行比较分析。案例地块土壤钴(Co)含量数据呈现双峰分布,来源于两个不同总体。模拟数据M₁和M₂来源于背景数据(B)和非背景数据(N₁或N₂),M₁由B和N₁组成,两者之间重叠较多,M₂由B和N₂组成,两者之间重叠较少。研究结果显示,对于案例地块数据,利用稳健正态Q-Q图法和标准阈值法分离出的土壤环境背景数据之间差异较小,且与采用背景参考区法获得的土壤环境背景数据具有相似的统计特征。对于模拟数据,采用标准阈值法和稳健Q-Q图法都可以有效地从模拟数据M₁和M₂中分离出背景数据,两种方法分离出的背景数据之间及其与B之间均没有显著差...     

神经网络用于卤代肉桂酸对羊角月牙藻毒性的预测研究

卤代肉桂酸因具有肉桂酸一样的抑菌、抗氧化和抗微生物活性作用,故被广泛应用于医药、化妆品和农药等生产行业.为了研究卤代肉桂酸对羊角月牙藻急性毒性与其分子结构之间的定量构效关系,基于分子拓扑理论,计算了14个卤代肉桂酸分子的4类分子结构参数,筛选了电性拓扑状态指数(E13)和电性距离矢量(M15)作为理论结构描述符,将其与...     

碳纳米管吸附能力的神经网络理论模型

为了研究碳纳米管吸附环境有机污染物的平衡常数与分子结构之间的定量结构-性质相关关系,基于分子结构及邻接矩阵,计算了59种芳香化合物的分子连接性指数、分子形状指数和电性拓扑状态指数,建立了这59种有机污染物分子在碳纳米管上的吸附能力与~0χ、~3χ、~4χ、~4χ_(pc)、K_2、K_4、I_7、I_9、I_(16)共9种指数的定量结构-性质相关性(QSPR)模型.将上述9种结构参数作为BP神经网络方法的输入神经元,采用9∶3∶1的神经网络结构,获得了令人较为满意的QSPR预测模型,模型的总相关系数R分别为0.976和0.979,利用模型计算得到的吸附能力预测值与实验值(lg K∞、lg KSA,∞)的平均误差分别为0.15和0.14,两者吻合度较好.结果表明芳烃化合物在碳纳米管上的吸附能力与9种结构参数之间有良好的非线性关系,研究对评价芳烃化合物在生态环境中的危险性具有现实意义.     

河南省春节禁燃政策对大气污染的影响分析

烟花爆竹的燃放是短期内空气质量恶化的重要原因,严重危害人体健康.利用河南省18个地市2016—2019年空气质量指数、污染物浓度(SO₂、NO₂、O₃、CO、PM_2.5和PM₁₀)和气象因子(气压、气温、相对湿度、风速、降水)数据,采用距离倒数权重插值、变异系数分析及相似性指数等方法,从多角度探究河南省春节禁燃政策的实施成效.结果表明,2016—2019年河南省春节期间的空气质量呈现逐渐改良趋势,污染出现的时间稍有提前,多出现在春节前期.禁燃对控制SO₂、PM_2.5和PM₁₀的浓度骤升(“削峰”)有很好的效果,对NO₂、O₃、CO的影响较小. 2016年烟花爆竹燃放对PM_2.5、PM₁₀和SO₂贡献量最大、贡献时间持续最长,贡献率分别为66.98%、56.32%和56.49%;到2019年,随着禁燃成效的...     

神经网络法应用于酚类化合物对青海弧菌毒性的预测

青海弧菌对有毒酚类化合物具有强烈的敏感性,为建立酚类衍生物对青海弧菌毒性的定量结构-活性相关性(QSAR)模型,分析了16种酚类衍生物的分子结构与对青海弧菌毒性之间的相关关系,计算了酚类衍生物的分子连接性指数和分子形状指数,并优化筛选了分子连接性指数的1阶路径指数(~1χ)和分子形状指数的2阶特征指数(K_2)及1阶和2阶指数乘积值(K_4),用这3种指数与对青海弧菌的毒性进行多元回归分析,多元回归方程的决定系数R~2=0.971。为进一步提高预测精度,将这3种分子结构参数作为神经网络的输入变量,毒性值作为输出变量,采用3:2:1的网络结构,通过反向传播(BP)神经网络法获得满意的QSAR预测模型,总的相关系数r为0.996,计算得到的毒性预测值与实验值较为吻合,平均相对误差仅为1.98%,结果表明该模型具有良好的预测酚类衍生物毒性的能力,可以看出神经网络方法对酚类化合物发光菌毒性预测比多元线性回归方法的统计学意义更加明显。     

Pd/TiO2催化水体中四溴双酚A的电催化还原脱溴

以TiO₂、Al₂O₃、CeO₂和SiO₂为载体，采用浸渍法制备Pd基催化剂，并通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等手段对催化剂的结构进行了详细表征.以Pd/TiO₂为催化剂，研究四溴双酚A(TBBPA)在阴极池的电催化还原.结果表明，悬浮体系中Pd基催化剂的催化活性远高于固定体系；与其他载体相比，Pd/TiO₂的电催化还原活性最高；反应过程符合Langmuir-Hinshelwood模型，受控于TBBPA在催化剂表面的吸附过程；随着恒定电流和Pd负载量的增大，TBBPA电催化还原反应的初活性呈现火山型变化规律；经过5次循环使用，Pd/TiO₂催化剂仍能够完全去除TBBPA，具有良好的稳定性.     

水中不同热解温度溶解性黑碳的光化学活性

为研究不同热解温度下溶解性黑碳（DBC）光化学活性与其产生活性氧物种的能力,通过自然光照研究了不同热解温度下小麦秸秆DBC光致产生其激发三重态（³DBC^*）、1O₂、·OH和O₂·^-的能力,以及DBC光谱参数(SUVA₂₅₄,254 nm处的紫外吸光系数;E₂/E₃,254 nm和365 nm处吸光度的比值;S_R,S_275-295和S_350-400的斜率比值)和³DBC^*量子屈服系数(f_TMP)、单线态氧量子产率(Φ₍1_o2))之间的关系.结果表明,³DBC^*的探针2,4,6-三甲基苯酚（TMP）的光解速率随热解温度的升高先增大后减少,在300℃达到最大值;¹     

Self-assembly synthesis of phosphorus-doped tubular g-C3N4/Ti3C2 MXene Schottky junction for boosting photocatalytic hydrogen evolution

Establishing highly effective charge transfer channels in carbon nitride(g-C₃N₄) to enhance its photocatalytic activity is still a challenging issue. Herein, the delaminated 2D Ti₃C₂ MXene nanosheets were employed to decorate the P-doped tubular g-C₃N₄(PTCN)for engineering 1D/2D Schottky heterojunction(PTCN/TC) through electrostatic self-assembly. The optimized PTCN/TC exhibited the highest hydrogen evolution rate(565 μmol h^-...     

g-C3N4/RGO的制备、光催化降解性能及其降解机理

尿素固相反应得到石墨相氮化碳(g-C₃N₄),石墨(G)被氧化制得氧化石墨(GO),GO被还原制得石墨烯(RGO),通过3种复合方法分别制得g-C₃N₄/RGO材料.通过对污染物亚甲基蓝、罗丹明B和甲基橙的降解,考察了g-C₃N₄与GO不同复合比9.7:1、9.3:1、9:1、8:1和6.7:1对光催化剂g-C₃N₄/RGO光催化性能的影响.同时考察了复合物对污染物的选择性降解.用X-射线衍射谱(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对催化剂的结构性质进行了表征.结果表明,g-C₃N₄与GO混合-水合肼还原-高温固相反应法制备的g-C₃N₄/RGO,时间最短,产量较高,对罗丹明B的降解效果最佳,说明该方法较好.另外,当g-C₃N₄与GO的质量比为9.7:1时,制备的g-C₃N₄/RGO降解效果最佳.还有,该复合材料对亚甲基蓝的降解效果最佳,罗丹明B次之,甲基橙最差.机理研究结果表明超氧自由基在光催化过程中起主导作用,羟基自由基起次要作用.     

Heterostructuring noble-metal-free 1T' phase MoS2 with g-C3N4 hollow nanocages to improve the photocatalytic H2 evolution activity

In this work,we report the preparation of 1T’-MoS₂/g-C₃N₄ nanocage(NC) heterostructure by loading 2D semi-metal noble-metal-free 1T’-MoS₂ on the g-C₃N₄ nanocages(NCs).DFT calculation and experimental data have shown that the 1T’-MoS₂/g-C₃N₄ NC heterostructure has a stronger light absorption capacity and larger specific surface area than pure g-C₃N₄ NCs and g-C₃N     

烃基酚类化合物结构与毒性关系研究

有机化合物通常由电性各异的氢、碳、氮、氧、硫及卤素等原子以共价键结合而成,从分子的三维空间结构出发,按照不同类型原子之间电性相互作用得到一种分子结构表达方法--三维分子电性相互作用矢量(three dimensional molecular electronegativity interaction vector,3D...     

基于MLP-ANN和SVM方法的多氯代二苯并呋喃光解半衰期QSPR比较研究

多氯代二苯并呋喃(PCDFs)是全球性污染物之一,光化学降解是其主要的环境降解途径。基于分子二维拓扑结构提出的用于表征化合物结构参数的分子电性距离矢量描述子(MEDV),应用多层感知器神经网络(MLP-ANN)和支持向量机(SVM)对PCDFs在云杉针叶和飞灰表面的光解半衰期(t_(1/2))进行定量结构-性质相关(QSPR)分析,并用交互检验和外部样本对所建模型的稳定性进行了检验。旨在为PCDFs光解机理的QSPR研究提供新思路。结果表明,所建模型均具有良好的稳定性和预测能力,尤以MLP-ANN模型为佳,其建模相关系数(R_(cum))、留一法交互检验相关系数(Q_(LOO))以及外部样本检验相关系数(Q_(ext))分别为0.850、0.816、0.954(云杉针叶表面)和0.892、0.753、0.897(飞灰表面)。     

表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)辅助合成Bi2MoO6光催化剂协同PMS降解AO7

采用CTAB辅助水热法合成钼酸铋(Bi₂MoO₆,BMO)微球,并将其用于活化过一硫酸盐(PMS),在可见光下降解废水中的偶氮染料金橙Ⅱ(AO7).利用X射线衍射(XRD),傅里叶红外光谱仪(FT-IR),扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱(XPS),透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis)对催化剂进行了表征,并通过降解实验测试其催化性能.结果表明,合成的催化剂具有良好的吸附、催化降解AO7的性能.在中性条件下,催化剂投加量0.3 g·L^-1,AO7浓度0.1 mmol·L^-1,PMS浓度1 mmol·L^-1,可以在30 min内完全降解AO7.研究了催化剂含量、pH、共存阴离子等对AO7降解效果的影响.通过自由基消除实验,探索了0.10CTAB-BMO/光/PMS体系中存在的活性物种(h⁺、·O₂^-、¹O₂、·OH和SO₄...     

可见光/亚甲基蓝/抗坏血酸活化分子氧氧化水中的As(Ⅲ)

本文研究了可见光/亚甲基蓝(MB⁺)/抗坏血酸(H₂A)活化分子氧体系(可见光/MB⁺/H₂A体系)氧化水中三价砷(As(Ⅲ))的过程与机理.考察了光照、pH、H₂A浓度、MB⁺浓度、As(Ⅲ)初始浓度及水中常见阴离子和有机质的对As(Ⅲ)氧化效率的影响,通过自由基抑制实验和溶液光谱变化鉴定了体系中的活性物种及其生成机理.实验结果表明,光照对As(Ⅲ)的氧化有明显促进作用;在pH=8.0—9.5范围内,As(Ⅲ)的氧化随着pH的升高而加快;pH=9.5条件下,H₂A剂量的增加对As(Ⅲ)的氧化呈现先促进后趋于稳定的趋势,H₂A最佳投加量为300μmol·L^-1;MB⁺最佳投加量为5 mg·L^-1.机理研究表明,H₂A和分子氧之间的双电子反应产生的H₂O₂是可见光/MB⁺     

3种纳米材料对水稻幼苗生理及根际细菌群落结构的影响

随着纳米技术的快速发展,评估人工纳米材料(ENMs)对植物-微生物系统的潜在危害至关重要。本研究通过盆栽试验,分析不同浓度(0、0.50、1.00和2.00 mg·g^-1)的纳米材料即纳米二氧化硅(nSiO₂)、纳米二氧化钛(nTiO₂)和纳米氧化锌(nZnO)对水稻幼苗生理和根际细菌群落结构的影响。研究结果显示,3种纳米材料处理后,水稻幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著增加(P<0.05,下同),可溶性蛋白(SP)含量仅在2.00 mg·g^-1nTiO₂和0.50 mg·g^-1 nZnO处理时显著降低;2.00 mg·g^-1nSiO₂处理及1.00 mg·g^-1和2.00 mg·g^-1nZnO处理均可显著降低水稻幼苗的株高(PH)、鲜质量(FW)和干质量(DW),nTiO₂处理则对其没有显著...     

Vacancy engineering of oxidized Nb2CTx MXenes for a biased nitrogen fixation

The artificial nitrogen(N₂) reduction reaction(NRR) via electrocatalysis is a newly developed methodology to produce ammonia(NH₃) at ambient conditions,but faces the challenges in N₂ activation and poor reaction selectivity.Herein,Nb-based MXenes are developed to remarkably enhance the NRR activity through the engineering of the stretched 3D structure and oxygen vacancies(V_O).The theoretical studies indicate that N₂ could be initially adsorb...     

醇和酚类污染物对欧洲林蛙蝌蚪及梨形四膜虫毒性的定量结构-活性模型

醇和酚类等有机化合物作为重要的工业原料,广泛应用于医药卫生、有机合成、食品工业等领域,但生产中排放于环境的这些物质,会对生物造成一定的毒性作用。为建立包含醇和酚类有机污染物对欧洲林蛙蝌蚪及梨形四膜虫毒性的定量结构-活性相关性模型,计算了227种有机污染物的分子连接性指数和分子形状指数,优化筛选了分子连接性指数的0X、1X、2X、4X和5Xc、分子形状指数的K1和K2共7种参数,将这7种结构参数作为神经网络输入层变量,110种有机污染物对欧洲林蛙蝌蚪的毒性值作为输出层变量,采用7:8:1的网络结构方式,构建了令人满意的对欧洲林蛙蝌蚪毒性的神经网络预测模型,方程总相关系数r为0.988,毒性预测值与实验值之间的平均误差为0.14。为检验指数的普适性,同样用这7个结构参数与117种醇和酚类化合物对梨形四膜虫的毒性进行分析,所得神经网络模型的总相关系数达到0.997,对梨形四膜虫毒性的预测值与实验值之间的平均误差仅为0.065,结果表明,所建模型具有良好的预测有机污染物对林蛙蝌蚪及梨形四膜虫急性毒性的能力。     

长期施用牛粪对褐土抗生素抗性基因多样性的影响

为探明长期施用牛粪对土壤抗生素抗性基因多样性的影响,以山西寿阳褐土长期定位试验为依托,选择5个施肥处理：CK(不施肥)、N₂P₁M₁(N:120 kg·hm^-2;P:37.5 kg·hm^-2;牛粪：22 500 kg·hm^-2)、N₄P₂M₂(N:240 kg·hm^-2;P:75 kg·hm^-2;牛粪：45 000 kg·hm^-2)、N₃P₂M₃(N:180 kg·hm^-2;P:75 kg·hm^-2;牛粪：67 500 kg·hm^-2)和N₀P₀M₆(牛粪：135 000 kg·hm^-2),采集玉米生长中期耕层...     

Ce0.7Zr0.3O2纳米棒的制备及其对柴油车尾气碳颗粒的催化净化性能

本研究以硝酸铈、硝酸锆为原料使用溶剂热合成法,制备了CeO₂-ZrO₂纳米棒催化剂(Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)),并用于柴油车尾气碳颗粒催化净化.催化活性检测证实:Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)纳米棒催化剂可有效净化柴油车尾气碳烟颗粒.在Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)存在下,碳颗粒净化率为10%、50%和90%时,所需温度分别仅为375℃、414℃和455℃,比商用Ce_0.7Zr_0.3O₂和Ce0.3Zr0.7O2催化剂性能更优.采用氮吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H₂-TPR)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等技术对催化剂进行表征.XRD和Raman结果证实,Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)主要由立方相CeO₂构成,并掺杂了少量四方相氧化锆.SEM和TEM结果则显示,Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)催化剂颗粒明显由纳米棒堆积而成,特定的纳米形貌会影响其对碳颗粒的催化氧化活性.XPS结果证明Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)催化剂主要具有晶格氧、化学氧和表面吸附氧等氧物种;晶格氧是碳颗粒氧化的活性氧物种,其溢流到催化剂表面可与碳颗粒接触从而提高反应活性;化学氧和表面吸附氧均为表面氧物种,极易与表面固体碳颗粒直接接触,从而可在较低温度下促进碳颗粒的净化.H₂-TPR结果进一步证实了XPS结果,Ce_0.7Zr_0.3O₂(NR)催化剂的低温还原温度比商用Ce_0.7Zr_0.3O₂催化剂更低,且含有更多的易还原氧物种,这些低温易还原氧物种可以在较低温度下参与催化反应,促进柴油车尾气颗粒物的低温催化净化.