Rapid field testing of mercury pollution by designed fluorescent biosensor and its cells-alginate hydrogel-based paper assay

With increasing industrial activities, mercury has been largely discharged into environment and caused serious environmental problems. The growing level of mercury pollution has become a huge threat to human health due to its significant biotoxicity. Therefore, the simple and fast means for on-site monitoring discharged mercury pollution are highly necessary to protect human beings from its pernicious effects in time. Herein, a “turn off” fluorescent biosensor (mCherry L199C) for sensing Hg²⁺ was successfully designed based on direct modification of the chromophore environment of fluorescent protein mCherry. For rapid screening and characterization, the designed variant of mCherry (mCherry L199C) was directly expressed on outer-membrane of  Escherichia coli cells by cell surface display technique. The fluorescent biosensor was characterized to have favorable response to Hg²⁺ at micromole level among other metal ions and over a broad pH range. Further, the cells of the fluorescent biosensor were encapsulated in alginate hydrogel to develop the cells-alginate hydrogel-based paper. The cells-alginate hydrogel-based paper could detect mercury pollution in 5 min with simple operation process and inexpensive equipment, and it could keep fluorescence and activity stable at 4?°C for 24 hr, which would be a high-throughput screening tool in preliminarily reporting the presence of mercury pollution in natural setting.     

石化企业气体泄漏红外成像检测技术研究进展

介绍了气体泄漏红外成像检测技术的工作原理和分类,综述了国内外相关单位的研究进展,重点分析了国外公司对被动式红外成像检测技术的研究情况,并对技术的发展方向进行了展望。     

气浮旋流一体化油水分离器结构选型模拟研究

采用FLUENT模拟技术,应用可靠的物理模型、划分结构化网格,选用合理的模拟方法,对两种不同结构分离器单相流场和油气水三相分离效率开展了模拟研究,结果表明:两种结构分离器切向速度流场衰减速度均较慢,采用渐缩式内筒结构的"2"型分离器切向速度对称性、极大值均优于"1"型分离器;两种结构分离器均存在两组"零轴速包络面",不利于分离器收油操作,需设计特殊的收油装置、收油结构;两种结构分离器分离效率均随处理量、溶气水量、分流比以及溶气比的增加而增加,但"2"型分离器分离效率明显高于"1"型,"2"型分离器溶气水量、分流比最优值明显小于"1"型分离器。     

具有双反应活性中心Cu-Al2O3-g-C3N4类芬顿催化剂及·OH选择性转化机理研究

采用水热合成法制备Cu-Al₂O₃-g-C₃N₄类芬顿催化剂,以扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、电子自旋共振（EPR）、拉曼光谱（Raman）对所制备的催化剂及反应过程进行表征.以染料亚甲基蓝（MB）和罗丹明B（Rh-B）及小分子有机物2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）、双酚A（BPA）和苯妥英（PHT）为目标污染物,研究催化剂在初始pH=7条件下的类芬顿催化活性.同时,探讨Cu掺杂量和有机物配体g-C₃N₄掺杂量对体系催化性能的影响,并验证晶格氧诱发与有机配体络合两种方式对催化剂活性和稳定性提高产生的影响.DMPO-EPR自由基测定实验及Raman光谱监测催化反应过程验证表明：Cu的晶格氧掺杂诱发了靠近铜晶格O₂^·-的富电子Cu中心,以及靠近铝晶格O₂^·-的缺电子Al中心;引入的g-C₃N₄以阳离子π作用形式通过σ-型Cu—O—C键桥将π体系上的电子转移至Cu,形成一个新的缺电子π中心.在H₂O₂存在的情况下,富电子Cu中心将电子传递给H₂O₂,使其被还原为·OH;同时,体系中H₂O的电子被缺电子中心剥夺,进而氧化为·OH.羟基自由基转化率TOFs值的进一步计算结果表明,Cu-Al₂O₃-g-C₃N₄体系中TOF值为0.516 s^-1,是传统均相芬顿体系TOF值（1.53×10^-2 s^-1）的33倍以上.     

天津市夏秋季O3-PM2.5复合污染特征及气象成因分析

天津市PM_2.5-O₃复合污染主要发生在夏秋季,本研究筛选出2017年夏季一次和秋季两次典型PM_2.5-O₃复合污染过程,系统分析污染物变化特征,探究天气形势和主要气象因子的影响.结果表明,3次污染过程PM_2.5与O₃呈现不同程度的正相关性（日均值相关系数达到0.34~0.78）,O₃与PM_2.5中硫酸盐和有机碳日均浓度存在较为一致的变化趋势.与非复合污染日相比,复合污染日无机盐占PM_2.5组分的比重增加,增长率为1.9%~7.3%;而碳组分占比减小.复合污染过程发生时,天津地区处于低压槽前或高压后部,近地面弱的偏南风辐合造成较差的大气扩散条件,导致大气污染物的累积.研究结果发现,夏季和秋季PM_2.5-O₃复合污染过程需要适宜的气象条件,温度阈值分别为25~35℃和20~30℃,相对湿度分别为40%~70%和55%~100%.夏秋季复合污染过程关键无机组分及其形成机制有所差异.夏季,日间O₃等强氧化剂对SO₂的气相氧化过程和夜间高湿条件（大约60%）下液相化学反应可能是主导的化学机制,硫酸盐增长率为8.2%.秋季高湿环境（≥80%）不仅促进SO₂向硫酸盐转化,秋季第一次复合污染过程硫酸盐增长4.7%,也促进夜间N₂O₅水解反应等,秋季第二次复合污染过程硝酸盐增长6.0%,两种机制成为秋季复合日PM_2.5显著增长的关键机制.本研究揭示了驱动天津市PM_2.5-O₃复合污染过程发生的适宜气象条件、PM_2.5关键化学组分及其化学过程,为复合污染的成因及协同控制提供了参考.     

Assessing the role of mineral particles in the atmospheric photooxidation of typical carbonyl compound

Mineral particles are ubiquitous in the atmosphere and exhibit an important effect on the photooxidation of volatile organic compounds (VOCs). However, the role of mineral particles in the photochemical oxidation mechanism of VOCs remains unclear. Hence, the photooxidation reactions of acrolein (ARL) with OH radical (OH) in the presence and absence of SiO₂ were investigated by theoretical approach. The gas-phase reaction without SiO₂ has two distinct pathways (H-abstraction and OH-addition pathways), and carbonyl-H-abstraction is the dominant pathway. In the presence of SiO₂, the reaction mechanism is changed, i.e., the dominant pathway from carbonyl-H-abstraction to OH-addition to carbonyl C-atom. The energy barrier of OH-addition to carbonyl C-atom deceases 21.33 kcal/mol when SiO₂ is added. Carbonyl H-atom of ARL is occupied by SiO₂ via hydrogen bond, and carbonyl C-atom is activated by SiO₂. Hence, the main product changes from H-abstraction product to OH-adduct in the presence of SiO₂. The OH-adduct exhibits a thermodynamic feasibility to yield HO₂ radical and carboxylic acid via the subsequent reactions with O₂, with implications for O₃ formation and surface acidity of mineral particles.     

石家庄冬季典型污染过程气溶胶激光雷达观测

基于2016年冬季石家庄市微脉冲气溶胶激光雷达观测资料,采用归一化梯度法和梯度法两种方法反演了大气污染边界层高度,并将结果与相同时段探空资料获得的边界层高度进行对比验证,同时选取典型个例对污染边界层高度的过程演变特征进行了分析,探索了不同污染等级下污染边界层结构.结果表明,归一化、梯度法反演结果均与探空位温确定的边界层高度存在一致性,相关系数分别为0.62、0.55,均通过了0.05的显著性检验,但归一化相对误差为19%,梯度法为34%,表明归一化梯度法优于梯度法且其反演结果是可靠的.空气质量优良日,归一化梯度法反演结果准确度降低,与位温确定边界层高度最大偏差约1000m;随着污染程度加重,反演结果与位温确定边界层高度差减小,污染期间,污染边界层高度总体低于1000m,污染最重时段降到400m左右.不同空气质量等级、不同高度气溶胶消光系数垂直递减率具有明显差异,污染天气400m高度垂直递减率最大,表明该层以下为较重污染聚积层,之后随高度升高消光系数明显减小,700m以上为清洁空气.     

基于要素流动的城镇建设用地配置方法框架探讨

现有城镇建设用地配置主要遵循空间开发导向,利用静态数据和用地分配标准、评估及预测模型开展,存在一定的“区域偏好”和“规模求大”现象。在强调生态文明建设和高质量发展的新时期,国土空间规划战略实施要求城镇建设用地配置方法需要及时革新。关注到信息或智能技术深度影响下未来城镇场所空间将转变为流动空间这一必然趋势,不同尺度生产、生活及生态要素时空流动与分配将是城镇建设用地科学配置的关键。因此,利用多源要素流大数据和多学科分析方法,试图从城镇空间发展水平评价、城镇要素流动网络时空模拟与用地分配、城镇要素功能区识别与开发边界划定、城镇建设用地配置效果动态评估4个方面,建立基于要素流动的城镇建设用地配置方法框架。结果表明：（1）城镇空间发展水平评价需要综合考虑城镇对区域现状要素控制、吸引及溢出的能力,并从空间发展规模、活力及品质三个层面构建评价指标体系;（2）在城镇建设用地指标区域分配过程中注重利用网络优化模型和社会网络分析方法刻画区域要素流动规律,并通过时空耦合模型找出不同等级和类型“空间发展水平—要素控制力”组合的城镇;（3）城镇未来扩展方向和边界形态是由内部各类要素流动变化与功能空间布局的供需时空匹配情况决定的,需要利用时空耦合、引力、CA及多智能体等模型识别要素功能影响区和流动偏好;（4）城镇建设用地配置效果评估指标需要体现生态文明、高质量、智慧治理及一体化等未来城镇发展要求和趋势。这些研究结果可以为国土空间规划城镇开发边界划定和实施提供参考。     

Estimation of Avian Influenza Viruses in Water Environments of Live Poultry Markets in Changsha,China, 2014 to 2018

Food and Environmental Virology - In routine surveillance for avian influenza viruses (AIVs) in the environments of live poultry markets (LPMs), certain samples were positive for AIVs type A while...     

亚热带稻区大气NO2、HNO3及硝态氮污染特征及干湿沉降

二氧化氮(NO_2)和硝酸(HNO_3)是大气中的酸性含氮污染气体,是形成气溶胶和雨水硝态氮的重要前体物质,在高强度的大气氮氧化物排放下,我国亚热带稻区农业生态系统大气NO_2、HNO_3气体及气溶胶、雨水硝态氮污染特征及其干湿沉降量尚不清楚.本研究选取我国亚热带丘陵区一个典型双季稻区,对大气中NO_2-N、HNO_3-N、气溶胶和雨水硝态氮浓度及相关气象因子进行了同步监测,旨在明确大气NO_2-N、HNO_3-N及气溶胶、雨水硝态氮浓度特征及其影响因素,并定量其干湿沉降量.结果表明,大气中NO_2-N、HNO_3-N、大气颗粒物PM_(10)中NO_3~--N_p、雨水中NO_3~--N_r年均浓度分别为4.2μg·m~(-3)、0.7μg·m~(-3)、4.0μg·m~(-3)和1.0 mg·L~(-1),年氮沉降量分别为1.5、3.2、2.3和6.1 kg·hm~(-2).NO_2-N浓度与气温呈负相关;HNO_3-N浓度与风速呈负相关;NO_3~--N_p浓度与气温呈负相关,与NO_2-N浓度呈正相关,与HNO_3-N浓度未显著相关,表明NO_2-N浓度在本研究区域是形成NO_3~--N_p污染的重要限制因子;NO_3~--N_r浓度与降雨量呈负相关,与HNO_3-N浓度和NO_3~--N_p浓度呈正相关.本研究区域大气中NO_2-N、HNO_3-N、NO_3~--N_p及雨水NO_3~--N_r年总干湿沉降量为13.0 kg·hm~(-2),是稻田重要的氮素来源,对稻田及周边生态系统的影响不容忽视.