Silica nanoparticles and silver-doped silica nanoparticles induce endoplasmatic reticulum stress response and alter cytochrome P4501A activity

Engineered silica nanoparticles (SiO₂-NPs) find widespread application and may lead to exposure of humans and the environment. Here we compare the effects of SiO₂-NPs and SiO₂-NPs doped with silver (SiO₂-Ag-NPs) on survival and cellular function of human liver cells (Huh7) and Pimephales promelas (fathead minnow) fibroblast cells (FMH). In Huh7 cells we investigate effects on the endoplasmatic reticulum (ER), including ER stress, and interactions of nanoparticles (NPs) with metabolizing enzymes and efflux transporters. The NPs formed agglomerates/aggregates in cell culture media as revealed by SEM and TEM. SiO₂ and SiO₂-1% Ag-NPs were taken up into cells as demonstrated by agglomerates occurring in vesicular-like structures or freely dispersed in the cytosol. Cytotoxicity was more pronounced in Huh7 than in FMH cells, and increased with silver content in silver-doped NPs. Dissolved silver was the most significant factor for cytotoxicity. At toxic and non-cytotoxic concentrations SiO₂-NPs and SiO₂-1% Ag-NPs induced perturbations in the function of ER. In Huh7 cells NPs induced the unfolded protein response (UPR), or ER stress response, as demonstrated in induced expression of BiP and splicing of XBP1 mRNA, two selective markers of ER stress. Additionally, SiO₂-1% Ag-NPs and AgNO₃ induced reactive oxygen species. Pre-treatment of Huh7 cells with SiO₂-1% Ag-NPs followed by exposure to the inducer benzo(a)pyrene caused a significant reduced induction of CYP1A activity. NPs did not alter the activity of ABC transporters. These data demonstrate for the first time that SiO₂-NPs and SiO₂-1% Ag-NPs result in perturbations of the ER leading to the ER stress response. This represents a novel and significant cellular signalling pathway contributing to the cytotoxicity of NPs.     

粉煤灰的改性及其在垃圾渗滤液深度处理中的应用研究

实验采用物理方法和化学方法对粉煤灰进行改性,并用改性粉煤灰深度处理垃圾渗滤液。通过扫描电镜和X-射线衍射对改性前后粉煤灰的表面结构和主要晶相组成进行分析,同时考察其在垃圾渗滤液深度处理中的吸附效果。结果表明,改性后粉煤灰的比表面积和孔隙度增大,吸附能力增强。通过比较,吸附能力最强的改性粉煤灰是将引发剂A与粉煤灰以质量比为1∶9的比例混合,在800℃下恒温焙烧2 h所制得的改性粉煤灰,该改性粉煤灰对垃圾渗滤液中COD和色度的去除率可达到67.3%和87.3%,相对于改性前去除率提高了96.0%和57.8%。     

八羟基喹啉改性膨润土预处理养殖废水

以八羟基喹啉为改性剂,天然膨润土为原料,制备一种新型吸附剂,并将其应用于养殖废水的预处理中。确定了改性膨润土的最佳制备条件:土液比为4 g/L,改性剂浓度为0.3 g/L,改性时间为50 min,改性温度为50℃。并以扫描电镜方法对改性膨润土行进表征:八羟基喹啉已经有效进入层间,改变了膨润土的性状,提高了吸附效果。优化了改性膨润土处理养殖废水的工艺条件:投土量为1 g/L,pH为4,搅拌时间为30 min,搅拌速度为350 r/min,沉淀时间为40 min。在此优化条件下,改性膨润土对养殖废水的COD去除率最高可达79.18%,且吸附动力学结果满足二级动力学模型。     

鸟粪石循环利用处理高氨氮废水的热解行为

为了循环利用鸟粪石处理高氨氮废水,探讨了鸟粪石煅烧与加碱热解的脱氮率,利用电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)对2种热解产物进行了分析。鸟粪石煅烧条件为:温度100～225℃,时间1～5 h;加碱热解条件为:温度60～95℃,时间0.5～4 h,加碱量OH-∶NH4+摩尔比值0.4～1.5。结果表明,虽然XRD分析显示2种热解产物都已失去鸟粪石的特征峰,但是鸟粪石加碱热解效果更好,最佳热解条件为:加碱量OH-∶NH4+摩尔比值1,温度90℃,时间2 h,鸟粪石脱氮率95%以上;加碱热解产物表面为多孔状,完全失去了晶体结构;煅烧热解鸟粪石脱氮率仅为80%左右,热解产物晶体结构破坏不完全。鸟粪石在最佳条件下热解循环处理高氨氮废水,可循环使用6次,氨氮去除率80%以上,出水磷浓度小于8 mg/L。     

分布式认知理论框架下农户土地转出意愿影响因素研究——基于SEM模型的武汉城市圈典型地区实证分析

基于分布式认知理论,从"个人力"、"地域力"、"文化力"三个层次构建农户土地流转认知的影响因素理论框架,利用"武汉城市圈"典型地区土地流转调查数据构建结构方程模型(Structural Equation Model,SEM),定量分析各影响因素在农户土地流转认知中的作用。研究证实:不同农户认知群体之间存在不同流转认知偏好,"无文化的老农民"相对于"有文化的年轻职业者"在土地流转认知中更加保守;农户对土地的需求普遍偏向土地的资产属性和财产权利,农村土地流转具备内在动力;然而,出于对土地社会保障功能的需求,农户不会因为其家庭生产方式和经济来源明显脱离土地而产生强烈的土地转出愿意,农户的家庭生计条件及"土地情节"在一定程度上制约了土地流转;村镇干部"取信于民"是农户获得"安全感",克服风险规避心理促进土地流转认知的最重要因素;流转价格是对农户在土地流转中物质与精神"双重损失"的资金补偿,两者的匹配程度对农户的认知具有重要作用。在此基础上,得出要规范流转程序、健全流转监督机制、保护农民利益,加强农村社会保障制度建设以确保农民获得公平的社会保障,加快推进和支持农村教育以提高农村劳动力素质,建立和完善土地流转制度保障和农业经营扶持机制等政策启示。     

银负载对活性炭纤维汞吸附性能的影响

银氨溶液浸渍活性炭纤维制得载银量14.07%的载银活性炭纤维.以筒状吸附体吸附气态Hg0的方式研究活性炭纤维银载前后的汞吸附性能,结果表明,载银后活性炭纤维汞吸附性能明显提高.实验还发现:随吸附温度升高,活性炭纤维的汞吸附效率随先增加后降低,而载银活性炭纤维的汞吸附效率随吸附温度升高而一直降低;延长停留时间和添加H2O(g)对两者汞吸附均有利.采用片状吸附体对2种吸附剂的汞饱和吸附量进行了测定,实验得出:70℃下活性炭纤维汞饱和吸附量为29.4 mg/g,载银活性炭纤维汞饱和吸附量为192.3 mg/g,即活性炭纤维载银后汞饱和吸附量提高到原来的6.54倍.扫描电镜分析发现:活性炭纤维上物理吸附汞占绝大多数,化学吸附汞很少;负载银后汞只吸附在活性炭纤维的含银活性点上,银粒子与汞结合生成银汞齐后形状趋于规则,且主要分布于活性炭纤维微晶的晶棱交界处.     

嗜碱细菌复合碳源条件下对麦草木质素的降解

在碱性液体培养条件下(pH≈10.5), 研究复合碳源共代谢最佳综合条件下嗜碱性木质素降解细菌6号菌株产酶、降解能力及菌株的生长状况.结果显示,虫漆酶(Laccase)在培养的第4天酶活达到最高值2915.37U/L、锰依赖过氧化物酶(MnP)在培养的第8天酶活达到最高值1152.88U/L,培养10d麦草中木质素降解49.84%.同时通过扫描电镜分析探讨了6号菌株降解木质素的微观过程,证明了6号菌株优先降解木质素的特性和降解方式.     

电化学处理改善剩余污泥脱水性能

以毛细吸水时间（CST）作为衡量污泥脱水性能的指标,采用铱/二氧化钌电极板为阳极、钛/二氧化钌网状极板为阴极,对剩余污泥进行电化学处理,考察了电压、处理时间等因素对剩余污泥脱水性能的影响.结果表明,电压对污泥脱水性能影响较大,当电压为30V、极板间距为4cm、搅拌速率为100r.min-1、处理30min条件下污泥调理...     

黄淮海地区冬小麦光温生产潜力数值模拟研究

建立了一个冬小麦光温生产潜力数值模式,该模式可以模拟瞬时光合作用并充分考虑了冬小麦叶片空间分布特征。研究结果表明,北京地区冬小麦光温生产潜力与抽穗前１０天至成熟期辐射量相关性最大,年际之间存在４年和９～１０年的变化周期。黄淮海地区冬小麦光温生产潜力变幅在９０００～１０９５０ｋｇ／ｈｍ^２之间,其中河北石家庄地区和山东胶东半岛为两个高值区,超过１０５００ｋｇ／ｈｍ^２。模拟结果与当前黄淮海地区冬小麦高产实践结论具有较好的一致性,可为该地区作物高产提供一定的理论指导     

木霉(Trichoderma sp.)HR-1活细胞吸附Pb(Ⅱ)的机理

从重金属废水中筛选得到一株能够吸附Pb(II)的丝状真菌,编号为HR-1,初步鉴定其为木霉属(Trichodermasp.).研究了pH值对活细胞吸附铅离子能力的影响及其对铅的耐受性,结果表明,该细胞对铅离子的最大吸附量为597mg/g;扫描电镜(SEM)显示细胞吸附Pb(II)后发生明显的萎缩现象,在细胞表面存在大量的沉积物;X射线光散射能谱(EDX)验证了铅的吸附,同时吸附过程中存在离子交换作用.对比细胞吸附Pb(II)前后的傅立叶红外光谱(FTIR)图谱表明,葡聚糖或几丁质中的羟基和C-O-C、蛋白质的羧基是铅的主要吸附位点,与含氮官能团无关.XPS证实细胞吸附铅离子后生成PbO,XRD图谱得出其处于无定形和晶体之间.