Green and efficient degradation of cefoperazone sodium by Bi4O5Br2 leading to the production of non-toxic products: Performance and degradation pathway

Photocatalytic process represents a promising approach to overcome the pollution challenge associated with the antibiotics-containing wastewater. This study provides a green, efficient and novel approach to remove cephalosporins, particularly cefoperazone sodium (CFP). Bi₄O₅Br₂ was chosen for the first time to systematically study its degradation for CFP, including the analysis of material structure, degradation performance, the structure and toxicity of the transformation products, etc. The degradation rate results indicated that Bi₄O₅Br₂ had an excellent catalytic activity leading to 78% CFP removal compared with the pure BiOBr (38%) within 120 min of visible light irradiation. In addition, the Bi₄O₅Br₂ presents high stability and good organic carbon removal efficiency. The effects of the solution pH (3.12 - 8.75) on catalytic activity revealed that CFP was mainly photocatalyzed under acidic conditions and hydrolyzed under alkaline conditions. Combined with active species and degradation product identification, the photocatalytic degradation pathways of CFP by Bi₄O₅Br₂ was proposed, including hydrolysis, oxidation, reduction and decarboxylation. Most importantly, the identified products were all hydrolysis rather than oxidation byproducts transformed from the intermediate of β-lactam bond cleavage in CFP molecule, quite different from the mostly previous studies. Furthermore, the final products were demonstrated to be less toxic through the toxicity analysis. Overall, this study illustrates the detailed mechanism of CFP degradation by Bi₄O₅Br₂ and confirms Bi₄O₅Br₂ to be a promising material for the photodegradation of CFP.     

黄河三角洲不同植被类型土壤酶活性的季节变化

黄河三角洲自然保护区的酶活性季节特征一定程度影响了该地植被分布类型,为研究黄河三角洲自然保护区不同植被土壤酶活性的季节特征,分别选取碱蓬（Suaeda salsa）、柽柳（Tamarix chinensis）、芦苇（Phragmites communis）、刺槐（Black Locust）和高粱（Sorghum）5种典型植被作为研究对象,分别在4个季节采集不同深度土壤,测定土壤脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、蔗糖酶活性。结果表明,土壤脱氢酶活性规律表现为碱蓬>柽柳>刺槐>高粱>芦苇,其他酶活性总体变化规律表现为刺槐>柽柳>高粱>芦苇>碱蓬;在同一季节中,不同植被间酶活性存在显著性差异,柽柳和刺槐林土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性普遍高于其他群落,碱蓬最低;土壤酶活性与土壤基础理化指标有着密切关系,土壤过氧化氢酶活性、脲酶活性和蔗糖酶活性之间存在极显著性正相关（P<0.01）,过氧化氢酶,脲酶和蔗糖酶与有机质、碱解氮呈显著性正相关（P<0.01）,脱氢酶与速效磷呈显著性正相关与pH之间呈负相关（P<0.01）;在0—...     

邻苯二甲酸酯类雌激素活性联合作用模型分析

环境雌激素对生命健康影响受到广泛关注,现行污染物环境标准制订和风险评价只针对单一化合物而非混合物效应,不足以保护生命安全与人类健康。为探讨环境雌激素的混合物效应,选择对雌激素敏感的人乳腺癌MCF-7细胞增殖实验,检测雌二醇(E2)、邻苯二甲酸酯类化合物(DBP和DEHP)的单一及其联合雌激素活性;基于单一化合物的浓度-反应曲线,运用浓度相加(CA)和独立作用(IA)模型对混合物的毒性进行预测,并将模型预测结果与混合物实验数据进行比较分析。结果表明,E2、DBP、DEHP对MCF-7细胞的单一作用数据可通过Weibull方程拟合,由拟合方程得到的半数效应浓度(EC50)及95%置信区间分别为3.450×10-6(2.373×10-6~1.675×10-5)、5.138(1.489~1.082×10)、1.186(4.478×10-1~2.24)μmol·L-1;3种化合物的混合物数据亦可通过Weibull、Logistic和Exp Gro1方程进行有效拟合,混合物效应与化合物单独作用产生的效应具有显著性差异;3种化合物表现非相似联合作用,利用独立作用(IA)模型预测混合物效应较为可靠,外源性环境雌激素与内源性雌激素联合作用产生的混合效应显著。环境雌激素混合物毒性可以通过相加作用模型预测,为环境复合污染的风险评价和管理提供基础数据。     

营养和环境条件对生物絮凝剂合成的影响

在考察了红平红球菌Rhodococcus erythropolis CCRC10900基本生长代谢特性的基础上,研究了营养条件对生物絮凝剂合成的影响。R.erythropolis CCRC10909合成的絮凝剂约80％以上分泌至胞外培养基中,仅20％左右的絮凝活性存在于菌体细胞上,蔗糖是该菌生长及絮凝剂合成的最佳碳源;玉米浆既能刺激菌体生长,又能显著提高絮凝剂的水平,生物絮凝剂的合成与培养基碳氮比密切相关,碳氮比在20－30之间时,絮凝活性达到最大,碳氮比低于10或高于100后,絮凝活性迅速下降,提出了促进絮凝剂合成的控制策略,发酵前期适当提高玉米浆的浓度,发酵后期按碳氮比为20－30,补加一定量的蔗糖和尿素,实验结果表明,采用这一策略,最终发酵液的絮凝活性和细胞生长量分别增长了8％和33．3％。     

单甲脒农药对土壤微生物种群和土壤酶活性的影响

研究了单甲脒（Ｎ＇－２，４－二甲苯基－Ｎ－甲基甲脒，简称ＤＭＡ）对土壤微生物种群和土壤酶活性的影响．田间试验表明，喷洒单甲脒盐酸盐（ＤＭＡＨ）于棉花植株对土壤微生物种群和土壤酶活性无明显影响．实验室试验表明，投加ＤＭＡＨ于土壤对土壤微生物种群有不同的抑制作用；当ＤＭＡＨ在土壤中的浓度为２０ｍｇ／ｇ时，好氧异养菌总量开始降低，硝化细菌和放线菌、真菌的土壤ＤＭＡＨ抑制浓度分别为０．５ｍｇ／ｇ和０．１ｍｇ／ｇ．ＤＭＡＨ对土壤酶活性的影响亦不相同，脱氢酶对土壤中ＤＭＡＨ含量为１０ｍｇ／ｇ时其活性即有明显的减弱，而过氧化氨酶对ＤＭＡ的耐受性相当高，其活性的抑制浓度达５００ｍｇ／ｇ．试验还证明了土壤中ＤＭＡ的微生物降解作用．当ＤＭＡ在土壤中的浓度为５０～５００ｇ／ｇ时，其消解速率可从８．７５ｍｍ·ｋｇ－１·ｄ－１提高到４８ｍｇ·ｋｇ－１·ｄ－１．     

不同电场对大豆种子萌发的影响

分别对大豆种子进行低压电场长期处理和高压电场短时处理 ,测定了不同电场处理后种子发芽势、浕 -淀粉酶和过氧化物酶活性、可溶性蛋白含量以及种子超弱发光的变化 .发现低压长期处理 (± 0 .2～ 1.0kV/cm ,每天 8h)对大豆种子的萌发没有明显影响 ,高压短时处理 (2～ 6kV/cm ,30min)能促进种子萌发 ,显著提高种子的发芽势、浕 -淀粉酶、过氧化物酶活性和可溶性蛋白含量 ,高压短时处理吸胀种子比处理干种子的效果更为明显 .短时高压电场处理后 ,种子的超弱发光明显增强 ,并且种子超弱发光的变化与生理生化指标的变化具有显著相关性 ,提示超弱发光有可能成为一种准确、快捷、灵敏筛选种子最佳电场处理剂量的物理指标 .图 1表 3参 17     

上海市沿海防护林下土壤养分、微生物及酶的典型相关关系

以上海市沿海防护林为研究对象,选择6种不同树种的防护林带,采集0～10、10～20、20～40、40～60cm四层土样为研究材料,运用典型相关分析法,对防护林地土壤养分因子、微生物因子和酶活性因子中每两组变量间的相关性进行了分析。结果表明：三组变量土壤养分、微生物、酶活性中,每两者之间均有显著的典型相关变量存在,而且基本能够代表变量总体相关信息;土壤养分和土壤微生物间的相关主要由全氮、速效磷含量与微生物生物量氮、微生物生物量碳和微生物生物量磷引起;土壤养分与土壤酶活性间的相关性主要由全氮、有效磷、水解氮含量与脲酶、蛋白酶活性的相关性引起;土壤微生物与土壤酶活性间的相关性主要是由微生物生物量氮、微生物生物量磷与脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶活性的相关性引起;不同林地不同土壤层次的养分、微生物及酶活性在各对典型变量上的聚集趋势可为防护林建设过程中的树种选择与土壤健康诊提供一定的依据。     

免耕和秸秆还田对小麦生长期内土壤酶活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站保护性耕作定位试验平台,研究全翻耕、常规耕作、免耕、全翻耕+秸秆还田、常规耕作+秸秆还田和免耕+秸秆还田6种耕作方式对小麦生长期内土壤酶活性的影响。结果表明:(1)在小麦整个生育期,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,翻耕处理小于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理,3种酶活性以免耕+秸秆还田处理为最高,翻耕处理最低。(2)在小麦成熟期,土壤脱氢酶活性表现为免耕处理小于常耕处理,其他生育期土壤脱氢酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理。(3)在小麦不同生育期,各处理土壤酶活性表现出不同的规律性:碱性磷酸酶活性在苗期较低,至孕穗期达到峰值,至成熟期又有所降低;转化酶活性呈现在拔节期大幅升高而后降低的变化趋势;脲酶活性分别在苗期和孕穗期较高;脱氢酶活性在整个生育期一直增加,成熟期达到峰值。(4)4种土壤酶活性之间相关性均达显著水平,聚类分析表明,按照土壤总体酶活性水平可将6个处理划分为3组,酶活性水平最高的为免耕+秸秆还田处理,免耕结合秸秆还田能较好地提升土壤酶活性。     

马拉硫磷及其水解产物对圆瘤浮萍的生长抑制及氧化损伤作用

为了探讨马拉硫磷和主要水解产物对圆瘤浮萍的生长抑制作用及可能的氧化损伤机制,采用静态培养法,研究不同浓度的马拉硫磷及其水解产物二甲基二硫代磷酸酯(DMDTP)、二甲基硫代磷酸酯(DMTP)、二甲基磷酸酯(DMP)对圆瘤浮萍生长、叶绿素含量、叶绿体活性、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,暴露7 d后,浓度为100 mg a.i.·L-1处理下的浮萍叶状体生长量与空白对照组无显著性差异;DMDTP、DMTP和DMP对圆瘤浮萍叶状体生长量的半数抑制浓度(7 d-IC50)分别为52.9、45.5和98.0 mg a.i.·L-1。随着试验液中DMDTP、DMTP和DMP浓度的升高,圆瘤浮萍叶绿素含量均明显降低,叶绿体活性则分别表现为诱导-抑制、抑制和抑制效应。在DMDTP、DMTP和DMP胁迫下,脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量明显增加;圆瘤浮萍体内的抗氧化酶系统均受到影响。总体表现为随着DMDTP浓度的增加,SOD活性先降低后升高;DMTP和DMP胁迫下,SOD活性呈现先降后升再降的趋势;POD和CAT活性则随3种水解产物浓度的增加呈现先升后降趋势;这表明抗氧化酶系统对外部胁迫的应答很复杂。马拉硫磷对圆瘤浮萍的毒性较小,其水解产物DMDTP、DMTP和DMP均对圆瘤浮萍的生长产生一定的毒性作用。在实际生产中,应多加关注马拉硫磷水解产物对环境生物的风险评估。     

4种农药对土壤脱氢酶活性的影响

通过天王星、功夫、久效磷、氧化乐果4种农药对土壤脱氢酶活性的抑制性进行试验,确认了实验条件的影响因素,同时分析了不同农药用量、不同土样用量及不同培养时间对脱氢酶活性的影响。试验结果表明,4种农药在不同情况下对脱氢酶活性均有不同程度的抑制作用,表明了在本地区特有的农业环境条件下,农用化学物质可能会影响和破坏农业生态环境。