Recent advances in the photocatalytic reduction of carbon dioxide

Fossil fuels are currently the major energy source and are rapidly consumed to supply the increasing energy demands of mankind. CO₂, a product of fossil fuel combustion, leads to climate change and will have a serious impact on our environment. There is an increasing need to mitigate CO₂ emissions using carbon–neutral energy sources. Therefore, research activities are devoted to CO₂ capture, storage and utilization. For instance, photocatalytic reduction of CO₂ into hydrocarbon fuels is a promising avenue to recycle carbon dioxide. Here we review the present status of the emission and utilization of CO₂. Then we review the photocatalytic conversion of CO₂ by TiO₂, modified TiO₂ and non-titanium metal oxides. Finally, the challenges and prospects for further development of CO₂ photocatalytic reduction are presented.     

彗星电泳法测定双酚A对雄性幼龄小鼠脑细胞的DNA损伤

双酚A是一种日常生活中无处不在的环境雌激素,具有生殖和神经毒性,但低剂量长期暴露对发育期青少年的危害性常常被低估或忽视。本研究以4周龄雄性清洁级小鼠为实验对象,以茶油作为溶媒对照,分别以双酚A浓度为0μg·m L-1、0.1μg·m L-1、10μg·m L-1和1 000μg·m L-1的茶油灌胃小鼠8周,然后利用彗星电泳法检测各组小鼠脑细胞的DNA损伤。结果显示,不同浓度双酚A暴露8周后,彗星电泳图像显示小鼠脑细胞DNA出现不同程度的损伤,随着暴露剂量的增加,带有彗尾的脑细胞比率从对照组小鼠的9.5%分别升高到暴露组小鼠的34.5%、36.0%和50.5%,细胞总体的尾部DNA含量、尾长和尾矩也都逐渐增加,而且各双酚A暴露组小鼠与溶媒对照组小鼠脑细胞都具有显著性差异(P0.01),这说明中长期双酚A暴露(包括低浓度环境暴露)会导致雄性幼龄小鼠脑细胞的DNA损伤。     

左氧氟沙星在蒙脱石存在条件下对大肠杆菌的毒性效应

采用批实验研究了蒙脱石对左氧氟沙星的吸附机理及对左氧氟沙星抗菌作用的影响。结果表明,中性条件下存在培养基时,左氧氟沙星在蒙脱石上前2 h即达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir吸附方程,吸附率达90%以上;蒙脱石吸附左氧氟沙星存在阳离子交换作用、氢键作用、疏水作用、阳离子键桥作用、静电吸附作用等物理化学过程;蒙脱石本身不具有抑菌、杀菌活性,且由于蒙脱石增大了微生物附着的比表面积,在特定情况下可以促进微生物的生长;扣除其对微生物生长的促进作用后,蒙脱石吸附左氧氟沙星降低了后者的毒性效应,其抑菌率降低约25%。上述结果为进一步研究抗生素在环境中的毒理效应提供了基础依据。     

正丁醇对柴油机颗粒组分与形貌特征的影响

为探讨柴油机燃用正丁醇-柴油混合燃料降低颗粒排放的机理,采用热重分析仪与场发射扫描电子显微镜,重点对正丁醇-柴油混合燃料燃烧的颗粒形貌特征进行研究,分析了颗粒的组分、微观结构以及粒径分布随w(正丁醇)的变化规律. 结果表明:正丁醇-柴油混合燃料燃烧的颗粒呈团簇状结构,随着w(正丁醇)的增加,团聚程度逐渐提高,排列结构更加紧密;颗粒的粒径逐渐减小,柴油、B5、B10〔B5、B10是指w(正丁醇)分别为5%、10%的正丁醇-柴油混合燃料〕燃烧的颗粒平均粒径分别为1.43、0.85、0.52 μm;颗粒中的主要成分为碳烟,其质量分数约为60%,随着w(正丁醇)的增加,碳烟和可溶有机物组分的质量分数有所增加,硫酸盐、金属等不易挥发组分以及金属元素的质量分数逐渐减少. 研究显示,添加正丁醇,可促进颗粒转化、改善颗粒的氧化过程,使颗粒向小粒径方向移动;由于颗粒中可溶有机物组分含量增加,因此提高了颗粒在碰撞过程中凝并的概率,致使颗粒的团聚程度增加.      

Effects of water quality on the coagulation performances of humic acids irradiated with UV light

The presence of humic acid in drinking water treatment has received significant attention in recent years because of its adverse effects on the removal of many pollutants in coagulation. In this paper, the effects of water quality including pH, turbidity, alkalinity, and hardness on the removal of humic acid were investigated in a UV light hybridized coagulation process. Our results suggested that UV light radiation could effectively improve the removal rate of humic acid in coagulation under both neutral and basic conditions, and the variations of the selected water quality parameters had little adverse effect on the function of UV light. After UV light radiation, the removal rate of the nitro-humic acid (NHA) increased from 20% to 60% in coagulation, and increased further to 75% and 85% for the raw waters with 10.0 NTU kaolin and 100 mg·L^-1 hardness, respectively. In addition to NHA, the removal rates of the humic acid extracted from peat coal (PHA) and the humic acid provided by Japan metals and chemicals company (JHA) in coagulation were also improved, both in the range of 80%–90% after undergoing UV light radiation. By changing the radiation location from prior to coagulation to the flocculation process, similar experimental results were obtained. The formation of positive charged sites after UV light radiation was considered to be the primary factor that led to an enhanced removal of the humic acid in coagulation.     

基于过程的农户土地利用行为模型的设计与模拟研究

通过基于过程的方式来研究农户决策行为已经成为学者们关注的焦点问题之一。论文依据Belief、Desire、Intention（BDI）决策框架,设计基于过程的农户土地利用行为决策模型。模型以农户实际决策而非效益最大化作为行为模拟的假设,对陕西省米脂县高渠乡的典型村落马蹄洼和姜兴庄土地利用变化进行模拟。模拟可以再现农户决策的动态性和反馈性,展示农户学习行为的过程及其影响,揭示农户决策变化的内在机理。利用该模型,对3 种情景下农户土地利用行为进行模拟,对比分析3 种情景的优劣,指出政府未来应当在降低市场风险、规范合作社经营、提高市场预测方面多做工作。文章最后对该种方法的优点和不足进行总结,并指出今后需要加强的方向。     

十六烷值对甲醇/生物柴油排放污染物影响的试验研究

在186F柴油机上进行了台架试验,测定了柴油机燃用十六烷值分别为46、50、55的甲醇/生物柴油的排放污染物及燃油消耗.考察了十六烷值对柴油机燃烧甲醇/生物柴油的排放污染物、经济性的影响.结果表明:在标定工况时,当甲醇/生物柴油的十六烷值为46、50、55时,NOx浓度分别为155×10-6、142×10-6、135×10-6;烟度分别为3.4、2.3、3.0;HC浓度分别为89×10-6、193×10-6、284×10-6;CO浓度分别为0.5%、0.8%、1.2%.随着甲醇/生物柴油十六烷值的增加,柴油机排放污染物中的NOx浓度和烟度降低,但HC和CO浓度增加.甲醇/生物柴油的十六烷值不能过高,否则会使柴油机排放污染物急剧增加.     

环境污染物对硬骨鱼肾间应激轴影响的研究进展

具备神经内分泌应激反应能力是一个健康有机体的基本特征,它可以使动物应对威胁其体内平衡的紧急情形。鱼类在遭受环境胁迫时,通过启动肾间应激轴分泌应激激素皮质醇,为机体动员和分配能量以维持体内平衡。虽然近来大多数研究的焦点一直是污染物对生殖轴线以及性类固醇激素的影响,但是污染物对其它内分泌系统包括肾间应激轴的干扰也越来越受到关注。环境污染物干扰肾间应激轴不仅损害鱼类正常的应激反应能力,还会进一步危害其生长、生殖、免疫等生理功能。本文在简要介绍硬骨鱼肾间应激轴结构组成及调控机制的基础上,综述了多种环境污染物对硬骨鱼肾间应激轴的干扰作用及其机制,展望了该领域今后的研究重点和方向。     

双酚A对斑马鱼精巢性激素生成酶基因表达的影响

为了解环境雌激素对鱼类精巢发育的影响,将成年雄性斑马鱼(Danio rerio)暴露于不同浓度双酚A(0、500、1 000、2 000、4 000μg·L-1)下21 d,并在此基础上,进一步研究了暴露在相同浓度(BPA2 000μg·L-1)不同暴露时间下各基因表达的动力学模式。用荧光定量PCR(qRT-PCR)方法检测试验鱼精巢性激素合成相关细胞色素P450酶类基因(CYP17、CYP11B和CYP19A)以及雌、雄激素受体和促卵泡激素受体(ERα、ERβ、AR和FSHR)基因的表达,用常规组织学方法研究试验鱼精巢结构的变化。结果表明,BPA促进了精巢内源雌激素合成相关酶类基因CYP19A和雌激素受体ERαmRNA、ERβmRNA的表达,且BPA浓度为2 000μg·L-1时3者的表达量显著上调,同时随着暴露时间的延长,具有明显的时间累积效应。1 000μg·L-1BPA可导致斑马鱼精巢CYP17 mRNA的表达量显著下调,BPA2 000μg·L-1暴露12 d引起了CYP11B mRNA表达下调,而随着暴露时间的延长有所回升,但它对精巢AR mRNA的表达却无明显影响。同时,BPA 500μg·L-1引起了FSHR基因的显著上调,在时间动态学上,呈上升趋势。在组织学上,2 000μg·L-1BPA引起斑马鱼精巢生精小管内精子浓缩严重,精原细胞(Sg)和精母细胞(PS和SS)数目都有所减少,BPA 4 000μg·L-1组斑马鱼精巢退化。因此,BPA可诱导精巢内源雌激素合成和雌激素受体的表达,提高雌激素效应,通过抑制CYP17基因的表达,一定程度上抑制雄激素的合成,从而引起斑马鱼精巢组织的破坏。同时,据实验数据推测,雄激素的下调可能启动了下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴的负反馈调节机制,而此作用机制还有待进一步研究。     

异噻唑啉酮类杀菌剂对黑斑蛙胚胎和蝌蚪的急性毒性

异噻唑啉酮类杀菌剂1,2-苯并异噻唑-3-酮（BIT）和甲基异噻唑啉酮（MIT）虽已在多种行业中广泛使用,但目前有关其毒性尤其对水体中生物毒性的数据还较少。鉴于BIT和 MIT在水体中普遍存在,本文研究了这两种污染物对两栖动物黑斑蛙胚胎和蝌蚪的急性毒性。黑斑蛙胚胎和蝌蚪分别暴露系列浓度的BIT和 MIT,观察化学品对其生长、发育和运动的影响,计算96小时半数致死浓度（96 h-LC₅₀）和96小时半数致畸浓度（96 h-TC₅₀）,确定最小生长抑制浓度（MCIG）。结果发现,BIT对黑斑蛙胚胎的96 h-LC₅₀和96 h-TC₅₀分别为2.99 mg?L^-1和0.60 mg?L^-1,MCIG小于0.40 mg?L^-1,对蝌蚪的96 h-LC₅₀为6.44 mg?L^-1。MIT对黑斑蛙胚胎的96 h-LC₅₀和96 h-TC₅₀分别为5.30 mg?L^-1和2.36 mg?L^-1,MCIG为2.59 mg?L^-1,对蝌蚪的96 h-LC₅₀为7.58 mg?L^-1。根据《化学农药环境安全评价准则报批稿》中两栖动物蝌蚪急性毒性的分级标准,判定BIT和MIT的毒性等级为中等。该毒性数据为异噻唑啉酮类杀菌剂的环境管理提供参考。