絮凝基因的克隆及其絮凝机理分析

分离到1株具有强絮凝特性的芽孢杆菌Bacillus sp. F2,絮凝率达84%,并构建絮凝基因组文库.以絮凝菌F2为实验材料,提取基因组总DNA,经限制性内切酶Sau3AI部分酶切后,与用限制性内切酶BamHI完全酶切的载体PUC19DNA连接,并转化到感受态细胞JM109中.然后将其涂布于含氨苄青霉素的LB培养基上,过夜培养后,经蓝白斑筛选,构建了絮凝基因组文库,该文库包含3.5×10⁴个重组子,经测定文库滴度为3.5×10⁵　pfu/mL.从文库中筛选而获得1株表达絮凝活性的大肠杆菌阳性克隆子FC2.序列分析得出该克隆序列为新的絮凝基因.絮凝试验测定FC2的絮凝率为90%,稍高于原絮凝菌F2,高于受体菌JM109(6.9%).红外光谱分析证明FC2的絮凝有效成分与F2一致,说明FC2絮凝性状遗传于原絮凝菌F2.采用轻敲模式下的原子力显微镜成像技术、Zeta(ξ)电位测定对加入絮凝剂FC2与加入絮凝剂F2、不加入絮凝剂的絮凝微观形貌进行了测定.原子力显微成像显示,加入克隆菌FC2发酵液的高岭土悬浮液(5‰的高岭土水溶液)形成的絮凝体出现较大而且紧密的球形颗粒结构,且表面积粗糙,凹凸程度大,具有大的比表面积和吸附液体悬浮颗粒的能力.向高岭土悬浮液中加入克隆菌FC2发酵液后,絮凝颗粒由不定形且松散的结构转变为密集分布、水平尺寸均匀的球形结构,表明克隆菌FC2发酵液中的凝集素容易以高岭土悬浮颗粒为中心吸附在其表面,而且絮凝试验中絮凝率达90%,从更直观上进一步证实了克隆菌FC2发酵液的除污染效能.Zeta(ξ)电位测定结果表明,离子键作用强度不同,致使絮凝形态存在着差异,为研究生物絮凝剂的絮凝机理提供了有力的依据.     

原子力显微观测新生态水合二氧化锰与天然有机物的微观吸附形貌

采用云母片吸附的方式,较好地捕捉到了新生态水合二氧化锰的微观结构,并采用轻敲模式下的原子力显微成像技术,对其吸附天然有机物(NOM)前后的微观形貌进行了观测.与陈化2 h后的水合二氧化锰相比,新生态水合二氧化锰呈现出不定形的穿孔层状结构(厚度仅为0～1.75 nm)和球形颗粒结构,具有大的比表面积和附着能力.当向NOM中加入1 mmol/L新生态水合二氧化锰后,NOM分子的吸附形貌由松散分布的扁平粒状结构(吸附高度为5～8.5 nm)转变为密集分布、水平尺寸均匀的球形结构,表明了NOM分子容易以水合二氧化锰为吸附中心包裹在其表面.从直观上进一步证实了新生态水合二氧化锰的除污染效能,为高锰酸盐的预氧化助凝机理提供了有力的依据.     

重庆颗粒物自然沉降分布与其显微镜下的物理特征

本文研究了重庆颗粒物自然沉降的分布规律;揭示了市区、郊区颗粒物在显微镜下的物理特征,为研究颗粒物对建筑物体的腐蚀提供了有力的依据。     

佳木斯市大气中总悬浮颗粒的显微镜下观察

对大气颗粒物研究不能仅局限于浓度测定,还要对颗粒物的形态及粒径大小进行观察,本文利用显微镜对佳木斯市区大气颗粒物进行了形态分析,给出颗粒物除浓度外的行为规律.还首次对佳木斯市区大气颗粒物进行了粒径分级.     

冷冲击条件下饱水煤样结构损伤规律研究*

为探究煤体在冷冲击影响下强度损伤特征及细观结构演化规律,通过自制低温冲击系统,利用声发射、金相显微镜宏观与细观手段结合的方法,基于ImageJ图像分析软件分别对干燥煤样、饱水煤样冷冲击前后细观结构演化进行量化表征,并通过测试渗透率验证煤体结构变化带来的增透效果,研究结果表明:在煤体中超声波波速随冷冲击温度降低而下降;相同时间内,冷冲击温度越低,声发射振铃计数表现越活跃,煤体释放能量愈大,致裂效果越显著;经冷冲击后的饱水煤样相对于干燥煤样会产生更多的斜向新生裂隙,新萌生裂隙与原生裂隙交汇贯通形成絮状网格,其渗透效果显著提升;随冲击温度的降低,抗压强度、弹性模量均增大。研究结果可为低温改善煤层透气性,增产煤层气及矿井瓦斯灾害防治技术提供理论依据。     

基于扫描电化学显微镜技术评价镉诱导MCF-10A细胞产生的过氧化氢水平

本研究利用扫描电化学显微镜（SECM）技术在生理条件下对人正常乳腺上皮细胞（MCF-10A）受氯化镉刺激的形态变化和活性氧物种（ROS）释放情况进行了实时检测.结果表明,MCF-10A细胞在低浓度或短时间的氯化镉刺激下呈现收缩防御模式;但受到高浓度或长时间的氯化镉刺激时,细胞对氯化镉毒性的防御能力降低,细胞内氧化还原平衡态受到破坏,造成严重的氧化损伤.并利用荧光探针DCFH-DA法证实了扫描电化学显微镜技术检测结果的正确性和可靠性.此外,通过对镉作用下细胞内还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶,超氧化物歧化酶（SOD）,过氧化氢酶（CAT）及谷胱甘肽（GST）活性的测定,进一步分析了金属镉诱导MCF-10A细胞的氧化应激机制.     

原子力显微镜分析聚二甲基二烯丙基铵盐的吸附和絮凝行为:反离子的影响

通过对聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)改性得到了高分子量的聚二甲基二烯丙基硝酸铵(PDADMANO₃)和聚二甲基二烯丙基硫酸铵(PDADMASO₄).通过电导率,比浓粘度,原子力显微镜,以及高岭土悬浊液絮凝试验的残余浊度,Zeta电位和絮凝指数,研究了一价阴离子(Cl^-,ON₃^-)和二价阴离子(SO₄^2-)对聚二甲基二烯丙基铵盐(PDADMAX)的溶液性质、吸附的结构与形貌和絮凝性能的影响.结果表明:不同的反离子对PDADMAX的溶液性质、吸附的结构与形貌和絮凝性能有显著影响.PDADMANO₃具有更高的絮凝效率和“电中和作用”,而PDADMASO₄具有更宽的最佳絮凝范围和更大的絮体粒径,及更强的“吸附架桥作用”.特别对于聚电解质的吸附和絮凝机理的研究,单个高分子的原子力显微镜图象是一种非常有效地分析方法.     

悬浮载体生物膜内硝化菌群空间分布规律

利用16S rRNA寡核苷酸探针荧光原位杂交和共聚焦激光扫描显微镜联用技术,对悬浮载体生物膜内硝化菌群的空间分布规律进行了分析.试验采用3组结构完全相同的悬浮载体生物膜反应器,每个反应器的曝气区为6L,沉淀区为2L,水力停留时间为1.0h,3个反应器的进水COD/NH₄⁺-N分别为15、10和5,从反应器中取出载体颗粒表面的生物膜进行分析,研究各反应器中生物膜的微生物群落结构的变化规律.结果表明,SCBR内载体表面生物膜的总体厚度在80～120μm左右,氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌主要分布在生物膜表面的20～30μm左右范围内.随着进水中COD/NH₄⁺-N的增加,氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌在整个生物膜中所占的比例逐步下降.     

微滤过程中腐殖酸与膜表面黏附特性的试验研究

为了进一步研究微滤过程中腐殖酸对微滤膜的污染机制,通过运用原子力显微镜(AFM),结合自制的PVDF胶体探针考察了不同的pH、离子强度以及钙离子浓度等水质条件下膜-腐殖酸与腐殖酸-腐殖酸之间微观黏附力的变化趋势以及与膜的通量衰减幅度之间的相关性.结果发现,微观黏附力是膜面污染产生的根本原因.由于pH的电性中和以及离子强度的电性屏蔽作用,膜-腐殖酸以及腐殖酸-腐殖酸之间黏附力随着pH的减小或离子强度的增大都呈增大趋势;而随着钙离子浓度的增大,由于少量钙离子的"架桥"作用以及过量时的电性中和作用,两种黏附力先增大后减小.各条件下,膜-腐殖酸与腐殖酸-腐殖酸之间黏附力都呈相同的变化趋势,且与对应污染膜的通量衰减幅度具有正相关性,为更加深入了解膜污染的形成机制提供了一定的理论支持.     

原子力显微镜液池成像技术应用于微絮凝过滤工艺过程中的实验条件优化

采用原子力显微镜液池成像技术对微絮凝过滤工艺过程中的微絮凝时间和搅拌强度进行优化.结果表明,原子力显微镜液池成像技术可以对混凝过程中的微絮体进行形貌表征和数字描述,并证实微絮凝过滤工艺在处理实际印染工业尾水过程中,微絮凝时间为2 min,搅拌强度为100 s-1时可以达到优化的处理效果.