DOW CORNING 1-2577 Conformal Coating as an efficient diffusion material for cathode in the microbial fuel cell

In this study, DOW CORNING 1-2577 Conformal Coating was proposed for the cathode diffusion layer of the microbial fuel cell (MFC). In MFCs, stainless steel mesh cathodes using DOW CORNING 1-2577 Conformal Coating/carbon as the diffusion layer and two poly (dimethylsiloxane) (PDMS)/carbon diffusion layers and carbon cloth cathode with four poly (tetrafluoroethylene) (PTFE) diffusion layers were constructed for comparison. Under the same operational condition, the MFCs with the DOW CORNING 1-2577 Conformal Coating/carbon diffusion layer produced the maximum power density of 1585±52 mW·m^-2, compared with those using poly (tetrafluoroethylene) (PTFE) diffusion layers (1421±45 mW·m^-2) and poly (dimethylsiloxane) (PDMS)/carbon diffusion layers (1353±49 mW·m^-2). The DOW CORNING 1-2577 Conformal Coating could be an alternative for the diffusion layer construction in the MFC due to its remarkable performance and much simple construction procedure.     

A Pt-Bi bimetallic nanoparticle catalyst for direct electrooxidation of formic acid in fuel cells

Direct formic acid fuel cells are a promising portable power-generating device, and the development of efficient anodic catalysts is essential for such a fuel cell. In this work Pt-Bi nanoparticles supported on micro-fabricated gold wire array substrate were synthesized using an electrochemical deposition method for formic acid oxidation in fuel cells. The surface morphology and element components of the Pt-Bi/Au nanoparticles were characterized, and the catalytic activities of the three Pt-Bi/Au nanoparticle electrodes with different Pt/Bi ratios for formic acid oxidation were evaluated. It was found that Pt₄Bi₉₆/Au had a much higher catalytic activity than Pt₁₁Bi₈₉/Au and Pt₁₃Bi₈₇/Au, and Pt₄Bi₉₆/Au exhibited a current density of 2.7 mA·cm^-2, which was 27-times greater than that of Pt/Au. The electro-catalytic activity of the Pt-Bi/Au electrode for formic acid oxidation increased with the increasing Bi content, suggesting that it would be possible to achieve an efficient formic acid oxidation on the low Pt-loading. Therefore, the Pt-Bi/Au electrode offers a promising catalyst with a high activity for direct oxidation of formic acid in fuel cells.     

两条粗糙平行节理表面形貌对应力波能耗的影响研究

基于图形图像学与分形几何交叉学科理论,提出了一种用于描述节理面形貌的新方法—YUV维数法,该方法可替代传统分形维数且有其优势。在此基础上,通过对含两条粗糙平行节理岩石的SHPB试验,探讨了两条节理面形貌（以YUV维数描述）对应力波能耗的影响规律。研究结果表明:YUV维数法是一种新型表面描述方法,相对传统自相似图像维数有其优势;当两条节理YUV维数或节理YUV维数之和增大时,节理能耗值随之增加。出现上述现象的机理是:当节理面YUV维数增大时,岩石节理刚度相应减小,导致应力波穿越节理的能力降低,造成应力波能量耗散值增大。另外,能耗与YUV维数间呈现一种非线性关系,这种非线性关系是由节理的非线性变形所引发。为了工程应用之目的,同时给出了能耗与两条节理YUV维数间的二元函数关系。     

杀虫单对不同倍性泥鳅鳍细胞系的毒性作用

以泥鳅鳍二倍体(DIMF)和三倍体(TRMF)细胞系为受试细胞,研究杀虫单对2种细胞系的毒性作用。采用噻唑蓝(MTT)法测得DIMF与TRMF 24 h半致死浓度分别为119.73 mg·L-1、146.26 mg·L~(-1)。DIMF的敏感性明显高于TRMF。经杀虫单处理的活体细胞表现为细胞伸长,空泡化和脱落并游离于培养基表面的现象。2种细胞系酶活力测定的结果显示:杀虫单浓度为0~100 mg·L~(-1)时,SOD和GST活力随着浓度的增加而增加,100~200 mg·L~(-1)浓度组酶活力逐渐降低;0~200 mg·L~(-1)时,ACh E活力与杀虫单浓度呈负相关,并且三倍体3种酶活力均高于二倍体。微核试验结果显示:50 mg·L~(-1)杀虫单就能对细胞核造成损伤并形成微核,微核率随杀虫单浓度增加而增加。当杀虫单浓度达到200 mg·L-1时,微核率出现最大值,DIMF和TRMF分别为3.3‰和3.7‰,2种细胞的测试结果无显著性差异(P0.05)。电镜观察结果显示:对照组DIMF和TRMF超微结构无明显差异;DIMF和TRMF病理变化情况相似:染色质凝集趋边,细胞核分解成多个,细胞内出现空泡和凋亡小体,表现出凋亡的特征。研究表明杀虫单的细胞毒性机制是通过改变细胞内酶活性从而诱导凋亡,不同倍性细胞系之间的差异主要与多倍体细胞体积大,胞内物质多,分裂快,生长旺盛等有关。     

活性氧和钙信号参与铅对酵母细胞的毒性作用

以模式生物酵母菌为材料,研究铅对细胞的毒性效应,探讨胞内活性氧(ROS)和Ca~(2+)在铅诱导细胞死亡中的作用。结果显示,浓度为5~100 mg·L~(-1)的硝酸铅可降低酵母细胞活性,诱导酵母细胞死亡,随着铅浓度的提高和作用时间的延长,细胞死亡率增高。在铅处理组酵母细胞中,ROS和Ca~(2+)水平显著升高,线粒体膜电位明显下降;用1 mmol·L~(-1)的外源抗坏血酸(AsA)能降低铅引发的酵母细胞死亡,0.5 mmol·L~(-1)的钙离子螯合剂乙二醇双四乙酸(EGTA)或0.1 mmol·L~(-1)的质膜Ca~(2+)通道特异性抑制剂氯化镧(LaCl_3)亦可明显抑制铅引起的酵母细胞死亡。研究结果表明,铅诱发的酵母细胞死亡与处理组胞内ROS和Ca~(2+)升高有关,高浓度的Ca~(2+)可能通过诱导线粒体膜通透性转变孔道开放,或者高水平ROS可能损伤线粒体膜,致线粒体膜电位下降,继而激活相关下游信号导致细胞死亡。     

污泥厌氧发酵液燃料电池的性能及电子供体分析

采用剩余污泥厌氧发酵液为阳极燃料、铁氰化钾溶液为阴极电子受体,成功启动了双室微生物燃料电池(MFC).考察了厌氧发酵过程中剩余污泥上清液中各种挥发性脂肪酸(VFAs)含量的变化,研究分析了污泥厌氧发酵液燃料电池的产电过程、燃料消耗及电子供体. 结果表明,污泥厌氧发酵液中乙酸含量最高(约占总VFAs的50%),异戊酸和丙酸含量次之(分别约占总VFAs的18%及15%),正丁酸和异丁酸含量较少(均低于总VFAs的10%),正戊酸含量最低(低于总VFAs的1%);MFC实现了250h稳定电压输出(0.65±0.05V),库伦效率为9.09%;阳极总化学需氧量(TCOD)、溶解性化学需氧量(SCOD)、VFAs均呈现整体下降趋势, TCOD和SCOD的去除率分别为74.9%和86.4%; VFAs的完全消耗伴随着反应器产电性能迅速变差,表明VFAs是主要电子供体;在MFC产电过程中, VFAs的消耗与产生同时存在,消耗总体快于产生;各种VFAs消耗快慢依次为:乙酸>正丁酸>丙酸>正戊酸>异戊酸>异丁酸.     

微生物燃料电池阳极室内电子受体竞争研究

采用不锈钢金属丝阳极构建了管状单室无质子交换膜空气阴极微生物燃料电池(MFC),并以葡萄糖为唯一电子供体,研究了该MFC的性能. 分别以含葡萄糖、葡萄糖+硝酸钾、葡萄糖+硫酸钠、葡萄糖+氯化铁的培养液注入MFC,分析和检测MFC外接电阻上的电压与各底物的起止浓度. 结果表明,MFC室内的电子受体氧化还原势越高,对固体电极接受和传输电子的影响越大,固体电极接受电子的能力介于NO₃-和SO₄2－之间,接近Fe3+.      

基于SCGE的五氯酚对稀有鮈鲫DNA损伤的研究

采用单细胞凝胶电泳(SCGE)技术,研究了在不同的染毒时间内不同浓度的五氯酚(PCP)对稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)血细胞和肝脏细胞DNA的损伤.结果显示,各PCP染毒组细胞彗星尾部DNA含量 (%DNAT) 和彗星尾长(TL) 显著增加,与空白对照组比较,差异极显著(P0.926,说明在实验浓度范围内, 存在显著的浓度-效应关系.在同一浓度下,随着暴露时间的增加,处理组%DNAT和TL逐渐增加,存在显著的时间-效应关系.由于PCP可引起稀有鮈鲫血细胞和肝脏细胞DNA的严重损伤,因此稀有鮈鲫血细胞和肝脏细胞DNA的损伤可作为PCP遗传毒性的指示.     

镨对镉胁迫下水稻幼苗根系生长和根系形态的影响

为了解稀土镨对镉胁迫下水稻（OryzasativaL．）根系毒害的缓解效应,以水稻幼苗为实验材料,采用溶液培养方法,研究了50μmol·L-1镉胁迫下不同浓度镨对水稻幼苗根系鲜质量、形态和根系活力的影响。结果表明,50μmol·L-1镉胁迫下,水稻根系生长受到明显的抑制,根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力明显降低,且随镉处理时间的延长,抑制程度加重。但镉对根系平均直径无明显影响。23—184μmol·L-1的镨对水稻镉毒害有一定的缓解效果,可不同程度的减轻镉对幼苗的伤害,促进了镉胁迫下根系鲜质量、根系长度、根系表面积和根系体积的增加,提高了根系活力,且随着处理时间的延长,缓解效应愈加明显,与单镉毒害相比,镨处理5天后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了0．92％～14．8％、1．61％～16．3％、2．57％～20．3％、1．52％-17．2％和3．71％～32．8％,处理10d后根系鲜质量、根长、根表面积、根体积和根系活力分别提高了2．55％-31．2％、1．44％～21．4％、1．78％～27．2％、2．16％～23．4％和8．14％～52．9％;此外,23．184μmol·L-1的镨处理对直径≤1．0mm的根长和根表面积、直径0．5mm〈D≤1．0mm的根体积影响较大,其分别提高了0．9％～24．3％、1．9％。32．6％、0．4％～33．2％,其中以92μmol·L-1镨缓解效果最好。但随着镨浓度的进一步加大,当镨浓度达到230μmol·L-1时,反而会使水稻根系受到更严重的毒害。     

沼液浸种对水稻种子萌发及幼苗生长的影响

为探讨沼液对水稻早期萌发和幼苗生长的影响,以不同浓度沼液对日本晴水稻(Oryza sativa)种子浸种24 h后催芽,分析其种子萌发及幼苗生长情况.结果表明,2％沼液浸种可增加水稻幼苗根数和芽生物量,但降低了幼苗根生物量,该浓度沼液浸种对种子萌发率、萌发速率、幼苗芽长、茎粗及总根长没有显著影响(P＞0.05).更高浓度的沼液浸种对水稻种子萌发和幼苗生长均产生抑制作用.沼液浸种对根生物量的影响大于芽生物量,从而导致各浓度沼液处理组芽/根生物量比值均大于对照.对呼吸速率的分析结果进一步佐证了沼液处理对萌发后期水稻种子具有不利影响.建议水稻早期生产中慎用沼液.