有机反应中的清洁工艺及绿色化学

清洁工艺和绿色化学是九十年代以来化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿,是环境战略由被动反应转向主动行动的一个转折点。本文概述了目前有机反应中比较成熟的清洁工艺和绿色合成的发展,并对其应用前景进行了展望。     

微酸多年卧孔菌产漆酶条件优化及其在染料脱色中的应用

微酸多年卧孔菌(Perenniporia subacida)产漆酶能力对生物漂白等研究具有重要意义.通过单因子和正交试验确定了微酸多年卧孔菌(菌株号:Dai 8224)的最适产酶条件:麦芽糖20 g/L,酵母浸粉5 g/L,pH 5.4,Cu2+2.0 mmol/L,培养温度24℃,转速160 r/min,接种量1.5%(V/V),此时酶活最高可达1.945 U/mL.单独使用微酸多年卧孔菌漆酶粗酶液对染料具有很好的脱色效果.该菌株对于50 mg/L杂环类染料中性红的脱色率可达98.3%,对偶氮染料刚果红的脱色率次之,为91.57%,对亚甲基蓝和铬天青的脱色率也都在80%以上.此外,其催化中性红脱色的最佳底物浓度为60 mg/L,脱色率达到99.42%,其中,生物降解作用占55.92%,菌体吸附作用占43.5%.结果表明该菌对多种染料脱色具有较大的应用潜力.图4表3参31     

外生菌根真菌Xerocomus chrysenteron产漆酶能力及其对外加DDT和重金属的响应

为评价外生菌根真菌红绒盖牛肝菌(Xerocomus chrysenteron)在不同营养条件和污染条件下产漆酶的能力,采用改良的Kottke营养液培养法研究了不同碳氮比、DDT处理和重金属处理对X.chrysenteron漆酶活性的影响,探讨了不同处理对漆酶活性的影响机制。结果表明:(1)X.chrysenteron漆酶粗酶对底物ABTS的米氏常数Km值为0.038 mmol·L-1。在接种X.chrysenteron后,漆酶活性的峰值出现在菌丝生长的稳定期,静置培养63 d后漆酶活性可达118 U·L-1。在静置和振荡条件下,X.chrysenteron在改良的Kottke营养液中的最大产漆酶量均为157 U·L-1,振荡培养不能提高最大漆酶产量。高的碳氮比条件下(葡萄糖与(NH4)2HPO4质量浓度之比为20)可以获得较大的漆酶活性。(2)在培养的第54天,1 mg·L-1 DDT和5 mg·L-1DDT处理的培养基中的漆酶活性相比对照分别提高了0.5倍和1倍,显示出DDT对产漆酶的诱导作用。(3)低浓度(1 mmol·L-1)的不同重金属对X.chrysenteron漆酶活性有不同的影响,在培养的第54天,Cu和Cd能够将漆酶活性分别提高2.6倍和0.3倍,Mn对漆酶活性没有明显的影响,Zn降低了漆酶活性,Hg则完全抑制了漆酶活性。高浓度的Cu(5 mmol·L-1)对漆酶活性的提高不明显,而高浓度的Cd(5 mmol·L-1)则降低了漆酶活性。重金属对X.chrysenteron漆酶活性的影响机制可能包括通过对漆酶基因的诱导或抑制,以及对菌丝生物量的影响,进而对漆酶活性产生影响。研究表明,高的碳氮比、适当质量浓度的DDT处理及低浓度的Cu、Cd处理均能促进X.chrysenteron产漆酶,显示出其在POPs和重金属复合污染环境下对POPs的降解潜力。     

固定化反胶团漆酶及其在修复土壤DDT污染中的应用

采用吸附法将反胶团漆酶吸附在表面改性后的硅藻土上,制备固定化反胶团漆酶.探讨了反胶团漆酶固定化的影响因素及其部分酶学特性,并对其在修复土壤DDT污染中的应用进行了研究.反胶团漆酶固定化的最佳温度是35 ℃,载体硅藻土的改性剂Tween-80的加入量为硅藻土质量的15%.固定化反胶团漆酶的最适作用温度为35 ℃,最适作用pH为3.5~5.0;与游离漆酶相比,固定化反胶团漆酶的热稳定性和酸碱稳定性都显著提高.采用游离漆酶和固定化反胶团漆酶修复DDT污染土壤,游离漆酶处理中DDT总量(DDTs)的降解率为50.53%,而固定化反胶团漆酶处理中DDTs的降解率高达69.17%.固定化反胶团漆酶处理较游离漆酶处理的DDTs降解率提高了近20%.     

实时在线质谱在室内化学中的应用

室内空气化学组分复杂,包括各类氧化剂、挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）等污染物.这些污染物会在空气中或室内表面发生均相和非均相反应生成危害性更大的二次有机污染物.检测室内空气中未被发现的新有机污染物并揭示其室内形成机制,不仅有助于更准确地评估室内空气质量,也有利于室内空气污染物的精准控制.本文总结了室内空气化学近十年的重要进展,并重点介绍了室内化学研究中3种代表性的实时在线质谱分析技术,这些实时在线质谱分析技术的应用极大促进了对室内污染物及其化学过程的理解,对评估室内空气暴露风险、精准防控室内空气污染、改善我国室内空气质量,具有重大意义.     

MnO2纳米酶催化ABTS的显色反应及其在Fe2+和Pb2+检测中的应用

本文探讨了纳米MnO_2催化2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)显色反应的类氧化酶活性,系统地评估了单一金属离子Fe~(2+)和Pb~(2+)对MnO_2纳米酶活性的影响及作用机理,揭示了MnO_2纳米酶-ABTS反应体系在选择性检测实际水体中Fe~(2+)和Pb~(2+)的应用.在pH 3.8、25℃条件下,纳米MnO_2能够催化ABTS单电子转移形成ABTS阳离子自由基(ABTS~(·+),绿色产物),其类氧化酶活性为0.0412 U·mL~(-1).酶剂量、底物浓度、pH和温度影响了MnO_2纳米酶活性.在反应体系中添加0.01 mmol·L~(-1) Fe~(2+)(或Pb~(2+))显著地抑制了MnO_2纳米酶活性(P0.01),主要是由于Fe~(2+)(或Pb~(2+))在静电引力作用下强烈吸附在纳米MnO_2表面,导致MnO_2纳米酶催化活性的钝化甚至失活.其中Fe~(2+)吸附在MnO_2纳米酶表面能够与多价锰发生氧化还原反应,而Pb~(2+)特异性吸附在MnO_2纳米酶表面形成络合物.加标回收试验结果表明,MnO_2纳米酶能够用于选择性测定实际水样中单一污染的Fe~(2+)和Pb~(2+).MnO_2纳米酶-ABTS反应体系对天然水体中Fe~(2+)和Pb~(2+)的检测具有较高精确度(相对误差为3.4%—10.5%)和良好回收性能(回收率为96%—110%).研究结果提供了一种简单、快速、高灵敏的检测方法用于可视化分析环境水样中Fe~(2+)和Pb~(2+)浓度.     

Removal of 17β-estradiol in laccase catalyzed treatment processes

The removal of 17β-estradiol (E2) in laccase catalyzed oxidative coupling processes was systematically studied in this work. We focused on the influence of pH and natural organic matter (NOM) on the performance of the enzymatic treatment processes. It was found that the optimal pH for E2 removal was between 4 and 6. The removal of E2 was slightly inhibited in the presence of NOM. Enzymatic transformation of E2 was second-order in kinetics with first-order to both the concentrations of the enzyme and contaminant. Mass spectrum (MS) analysis suggested that coupling products were formed through radical-radical coupling mechanism. The results of this study demonstrated that laccase catalyzed oxidative coupling process could potentially serve as a treatment strategy to control steroid estrogens.     

覆盖作物及耕作方法对土壤丝状真菌生物量的影响

以日本国立大学法人茨城大学农学部田间科学教育研究中心附属农场为研究对象,在不同季节(2004年5月、10月和2005年5月、10月)对农田采取旋耕、梨耕和免耕处理,并在每一耕作处理区分别种植黑麦(Secale cereale L .)、毛野豌豆(Vicia villosa Roth)和杂草(休闲处理对照区),来研究覆盖作物及耕作方法对土壤中真菌生物量的影响效果.结果表明,在免耕处理区,覆盖黑麦、毛野豌豆和杂草的土壤表层(0～10 cm)中,其真菌的牛物量均分别高于相应覆盖物的深层土壤(10～30 cm)中真菌的生物量,并且覆盖黑麦的土壤表层中真菌的生物量比覆盖毛野豌豆的高很多,在2004年5月和10月测得的土壤表层中,覆盖黑麦的真菌生物量分别是覆盖毛野豌豆的1.2和1.8倍,在2005年5月和10月,分别是1.6和1.2倍.对旋耕和梨耕处理区,在不同深度的土层和覆盖物的条件下,真菌生物量均没有明显变化.从上述结果,不同的耕作方式和覆盖不同的作物都会影响土壤中真菌的生物量,并且,免耕和覆盖黑麦相结合,对土壤表层中的真菌生物量影响最为显著.另外,在不同的土壤层之间,表层中的真菌生物量要高于深层土壤.     

绿色食品生产补偿的理论机理与政策设计

制约我国绿色食品发展的重要因素之一是其生态环境成本难以通过市场来兑现。为解决这一问题,文章以生态补偿为突破口,首先从理论上明确绿色食品生产具有正外部性,政府对其生产企业或农户进行补偿具有合理性和必要性,然后进一步探讨其制度构建与政策设计。（1）构建一个包括政府、生产者、消费者三方的博弈模型,着重分析绿色食品供需过程中、政府影响下生产者和消费者的利益动机和博弈行为。模型结果显示,存在能够满足绿色食品供需平衡的1个纯战略纳什均衡解和1个混合战略纳什均衡解,这两个纳什均衡解的实现条件均要求政府对绿色食品生产者提供补偿和对消费者实施优惠政策。（2）利用C-D生产函数建构的利润函数和恢复费用法探讨绿色食品生产补偿标准范围,结果表明最低补偿标准应满足生产者生产绿色食品和生产普通食品利润相等,而最高补偿标准则应对绿色食品生产中创造的环境效益进行支付。（3）文章最后从“建立经济政策支持体系,构筑科技进步支撑体系,完善品牌质量保障体系,培育产业化生产体系”等4方面提出了现阶段我国绿色食品生产补偿的政策建议。     

城市绿地滞尘作用机理和规律的研究进展

城市绿地的滞尘作用是城市绿地重要的生态功能之一。综述了城市绿地的滞尘机理、变化规律。城市绿地的滞尘机理主要分为3种方式：滞留、附着和粘附;城市绿地滞尘能力与滞尘时间、城市环境、植物种、植物群落结构等因素存在密切的联系。不同植物滞尘能力的差异很大,总体规律表现为乔木植物〉灌木植物〉草本植物;但就单位叶面积来说,滞尘能力均以草本植物〉灌木植物〉乔木植物〉藤本植物;主要原因是垂直高度不同,灌草能有效截留地面的扬尘（城市中灰尘的主要来源）。研究表明,同种类植物种在封闭式环境条件下叶片滞尘量明显低于开敞式环境条件下的滞尘量,因此,在城市不同环境中的植物滞尘能力表现为工业区〉商业交通区〉居住区〉清洁区。随着季节和滞尘时间的变化,每种植物都存在一个滞尘限度,如果无雨水或人为干扰,最终达到一个动态平衡。从城市绿地群落的垂直结构看,乔—灌—草型的绿地具有相对较好的滞尘作用,是目前较为理想的绿地类型;另外,在城市绿地面积明显不足的情况下,以藤本植物为主的垂直绿化将成为城市绿化发展的新方向。同时,在城市绿地滞尘机理、规律以及植物滞尘能力评价等方面仍需要进一步深入研究。     

污染生态学的研究前沿与展望

根据污染生态学国内外研究现状与发展趋势 ,对该领域的最新研究前沿进行了较为系统的分析和归纳。与此同时 ,从生态学发展战略的角度 ,对今后的研究重点进行了阐述。认为污染生态过程是污染生态学研究的中心议题 ,污染生态修复与污染生态工程是污染生态学应用研究的重点。通过研究 ,将会推动污染生态化学和污染生态毒理学等学科新的生长点和新的分支学科的形成和发展。     

绿色食品产地灌溉水中多环芳烃测定方法的研究

对绿色食品产地的灌溉水中6种多环芳烃的高效液相色谱分析法进行了研究。对前处理使用的萃取溶剂做了对比,从加标回收率方面,得出了环己烷最好;其次是正己烷;再其次是二氯甲烷。检测采用甲醇和水(V∶V=90∶10)做流动相,恒度洗脱,只设置两段程序波长即可得到很好响应值。6种PAHs的浓度与其色谱峰面积的线性良好(r在0.9976～0.9999之间),方法精密度RSD的平均值为1.33%(n=5)。本方法参考国标、国际标准对流动相的组成、洗脱条件及荧光波长的设置都做了相应的改进,使得6种PAHs的分离比国标好,基线更平稳,方法更简便,操作也更容易,是测定绿色食品产地灌溉水中PAHs的较好方法。     

中国沿海区域旅游化与生态环境耦合度分析及预测

中国沿海区域旅游产业发展主要以海洋资源和环境为依托,故处理好旅游产业发展与生态环境的关系是中国沿海旅游产业实现可持续发展的基础和前提。区域旅游化程度可以反映区域旅游产业发展水平,为探求中国沿海区域旅游产业发展与生态环境之间关系的态势和规律,首先,在构建中国沿海区域旅游化程度和生态环境质量水平的指标体系的基础上,以2000—2010年沿海11省(区)统计数据为基础,运用加权主成分TOPSIS法分别对两个系统进行综合评价;其次,基于物理学中的耦合模型,对中国沿海区域旅游化程度和生态环境质量的耦合度及其协调指数进行计算,并分析它们时空格局及其演变特征;最后,基于灰色系统理论,运用GM(1,1)预测模型对中国沿海区域未来15 a中国沿海区域旅游化水平与生态环境耦合度进行预测。研究结果发现:中国沿海区域旅游产业与生态环境两个系统在2000—2010年间一直处于拮抗期,但山东省、浙江省、江苏省和广西省将在2015年前先后由低水平的拮抗期跨入良性耦合阶段,而其他省(区)将处于并将长期处于拮抗期,且天津市、辽宁省和海南省两个系统的耦合度有下降趋势。     

山东省高速公路主要绿化树木叶片硫、铅含量分析

汽车尾气会给高速公路路域环境带来一定程度的硫(S)、铅(Pb)污染,而绿化树木可通过吸收作用从而有效降低这些污染物在空气中的含量,目前这方面的研究较少。对山东省高速公路路侧主要绿化树木叶片S、P质量分数的研究表明,I107杨树(Populus Linn.)叶片S、Pb质量分数与高速公路车流量呈显著正相关。I107杨树叶片S、Pb质量分数对高速公路路域环境污染具有一定指示作用,不同路段杨树叶片的S、Pb质量分数存在明显差异,济青高速公路路侧杨树叶片的S、Pb质量分数最高,其次是京沪高速,最低的是日东高速。I107杨和龙柏对S污染物的吸收能力较强,其次是垂柳(Salix babylonica L.),较差的是紫叶李(Prunus cerasifera cv.Pissardii.)、大叶女贞(Ligustrum lucidumAit)和雪松(Cedrus deodara(Roxb.)Loud);而I107杨和紫叶李对Pb的吸收能力较强。     

Light-induced variation in environmentally persistent free radicals and the generation of reactive radical species in humic substances

• Light irradiation increased the concentration of free radicals on HS. • The increased spin densities on HS readily returned back to the original value. • The “unstable” free radicals induced the formation of reactive radical species. • Reactive radicals’ concentration correlated strongly with EPFRs’ concentration. Environmentally persistent free radicals (EPFRs) in humic substances play an essential role in soil geochemical processes. Light is known to induce EPFRs formation for dissolved organic matter in aquatic environments; however, the impacts of light irradiation on the variation of EPFRs in soil humic substances remain unclear. In this study, humic acid, fulvic acid, and humin were extracted from peat soil and then in situ irradiated using simulated sunlight. Electron paramagnetic resonance spectroscopy results showed that with the increasing irradiation time, the spin densities and g-factors of humic substances rapidly increased during the initial 20 min and then gradually reached a plateau. After irradiation for 2h, the maximum spin density levels were up to 1.63 × 10¹⁷, 2.06 × 10¹⁷, and 1.77 × 10¹⁷ spins/g for the humic acid, fulvic acid, and humin, respectively. And the superoxide radicals increased to 1.05 × 10¹⁴–1.46 × 10¹⁴ spins/g while the alkyl radicals increased to 0.47 × 10¹⁴–1.76 × 10¹⁴ spins/g. The light-induced EPFRs were relatively unstable and readily returned back to their original state under dark and oxic conditions. Significant positive correlations were observed between the concentrations of EPFRs and reactive radical species (R² = 0.65–0.98, p<0.05), which suggested that the newly produced EPFRs contributed to the formation of reactive radical species. Our findings indicate that under the irradiation humic substances are likely to be more toxic and reactive in soil due to the formation of EPFRs.     

绿色饲料添加剂的研究与应用

本文对几种新型的绿色饲料添加剂的作用、在畜禽生产中的实际应用及存在的问题进行了综述。