基于氮掺杂碳量子点的制备及其对Hg2+的响应

以乙二胺和抗坏血酸为原料,通过一步水热法制备了水溶性的氮掺杂碳量子点(N-CQDs).研究了N-CQDs的形貌特征、光学性能和应用分析.表征结果说明,N-CQDs形态为均匀分散的球形,有明显的晶格条纹,抗光漂白性能良好,表面富有含氧官能团,具有良好的水溶性.此外发现N-CQDs还具有优良的荧光性能和荧光稳定性,量子产率可以高达12.29%.分析得出,Hg²⁺对N-CQDs在1.0—120μmol·L^-1范围内有一定的猝灭效应,可作为Hg²⁺的荧光探针,检出限达230 nmol·L^-1.     

甘蔗泛素结合酶基因的克隆与表达北大核心CSCD

为克隆鉴定甘蔗泛素结合酶基因（Sugarcane ubiquitin-conjugating enzyme,ScUBc E2）并探索其在激素信号通路和甘蔗与黑穗病互作过程中的作用,选择黑穗病菌胁迫下甘蔗抑制消减杂交文库（Suppression subtractive hybridization,SSH）中注释为泛素结合酶的差异表达EST序列为探针,结合电子克隆技术和RT-PCR技术,以甘蔗cDNA为模板进行泛素结合酶基因克隆.对克隆获得的序列进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术分析该基因在甘蔗根、蔗髓、叶、芽中的组织特异性表达以及在黑穗病菌、茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate,Me JA）、脱落酸（Abscisic acid,ABA）和水杨酸（Salicylic acid,SA）胁迫下的表达情况.最终克隆得到一条长度为699 bp的甘蔗泛素结合酶基因（ScUBc E2;Gen Bank accession number：KJ577594.1）,该基因包含长度为447 bp的完整开放读码框,编码148个氨基酸.生物信息学分析结果显示,ScUBc E2编码的蛋白分子量（Mr）为16.507×10^3;无信号肽,为碱性不稳定的亲水蛋白;包含4个α螺旋、4个β折叠和一些无规则卷曲;第15位氨基酸为泛素化位点,74-89位氨基酸为活性位点;在进化过程中与高粱泛素结合酶基因的亲缘关系最近.qRT-PCR分析结果表明,ScUBc E2基因组成型表达,但在芽中的表达量最高;其表达在甘蔗感黑穗病基因型ROC22中受到黑穗病菌胁迫的抑制,在黑穗病抗病基因型YC05-179中则先被抑制,后被诱导;ScUBc E2基因受MeJA及SA诱导表达,对ABA胁迫的响应不明显.本研究表明,甘蔗ScUBc E2基因在抗病基因型和感病基因型甘蔗中存在不同表达模式,可能参与甘蔗与黑穗病菌的互作过程,有望为抗病育种分子标记提供潜在基因资源;同时,该基因受MeJA和SA外源激素胁迫后的表达模式,可为泛素-蛋白酶体途径及激素调控的信号转导在甘蔗与黑穗病菌互作过程中的作用提供一定的理论依据.     

基于生物光谱技术的污染物毒性效应研究进展

生物光谱技术能够有效反映生物、组织以及细胞等样本中生物化学的综合信息,能够精确检测和评价生物分子成分或构象的微观变化,具有快速、客观、无损、重现性好等优点。本文系统综述了生物光谱技术在环境污染物毒性效应研究方面的进展,其中常用的2种技术是红外光谱和拉曼光谱技术。红外光谱技术目前已被广泛用于单一污染物(重金属、有机污染物、纳米材料等)以及复合污染对细胞、植物、动物以及微生物的蛋白质、氨基酸、脂质、DNA/RNA、多糖以及碳水化合物等方面的影响研究之中;拉曼光谱技术包括常规拉曼技术和表面增强拉曼光谱技术,二者均可以用于污染物的毒性效应研究之中,表面增强拉曼光谱技术具有信噪比高、检测限低、灵敏度高等特点,并提供丰富的细胞生物化学指纹图谱信息。数据处理是生物光谱技术应用的重要一环,光谱数据分析大致分为光谱数据预处理、提取光谱信息特征、以及信息分类和光谱特征峰解析3个部分。本研究结果将为进一步系统地开展生物光谱技术在污染物毒性效应方面的研究提供支持。     

再生水补给型城市景观水体中溶解性有机物的分布及特征——以圆明园为例

天然水体中的溶解性有机物（Dissolved Organic Matter,DOM）具有多样的生态意义,已被用作评价天然水体水质状况的一项重要指标.本研究运用三维荧光光谱（Excitation-Emission Matrix Spectroscopy,EEMs）测量了圆明园水体中溶解性有机物的四季变化情况,利用平行因子法进行组分解析,分离得到类腐殖酸（C1）、类酪氨酸（C2）、类色氨酸（C3）3种DOM组分,且3种组分具有一定同源性.类腐殖酸组分含量在季节间的变化较大,夏季明显高于其他季节,另外两种组分的含量在四季间的变化不大.计算FI、HIX、BIX、β：α 4项特征参数,结果表明,所有样本在4个季节的内源性特征明显,受人为排放等陆源输入影响较小,水体DOM腐殖化程度较低,新鲜DOM占比大.对3种DOM组分、荧光特征参数与水质指标进行斯皮尔曼相关性分析,发现类酪氨酸与类色氨酸可能是TOC的重要组成部分.类腐殖质组分与4种荧光特征参数均显著相关,并与水体中氮（p<0.01）、磷（p<0.05）的循环与迁移有关,具有重要的生态意义.水体中的N/P比与DOM存在显著的负相关关系（p<0.05）,可通过控制N/P比来抑制水体中浮游植物的生长,减少内源DOM的产生与释放,从而达到降低水体DOM的目的.     

武汉城市污水中微塑料的分离、鉴定及其微观特征分析

为研究武汉城市污水中微塑料的分布特点及其表面形貌特征,采用以连续浮选分离装置为基础进行改进设计的微塑料提取装置对污水中微塑料进行分离,通过用65%硝酸和30%过氧化氢混合液（体积比为1:3）对污水样品进行消解,并采用筛网（300、600、1 000目）（100目=0.147 mm）和滤膜（1 μm玻璃纤维滤膜和20 nm氧化铝滤膜）分离技术建立起对水体微塑料和纳米塑料的分离富集方法.通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电镜-X射能谱分析联用（SEM-EDS）等方法对所提取微塑料颗粒的组成成分、赋存特征、表面形貌特征进行分析.结果表明:①提取装置的平均回收率在92%以上.②污水中微塑料类型主要为碎片类、泡沫类、薄膜类和纤维类.③FTIR结果证实,该方法所提取的微塑料颗粒中有聚乙烯、聚丙烯等成分,且发现了羰基、聚酯类物质存在,说明提取到的微塑料中可能有可降解塑料颗粒.④SEM-EDS结果显示,各类微塑料表面粗糙、撕裂程度不同,存在不同程度的风化痕迹,并在其表面发现Si、Cu、O、Al、Na、Ca、Ba等元素的富集.研究显示:改进的微塑料分离方法能够实现对污水中微塑料的高效提取;同时,明确了武汉城市污水微塑料的表面形貌特征及赋存特征,为未来武汉城市污水中微塑料污染的针对性治理提供理论依据.      

辽河保护区水体溶解性有机质空间分布与来源解析

以辽河保护区水体为研究对象,使用三维荧光光谱技术（EEMs）结合平行因子模型（PARAFAC）探究辽河保护区水体溶解性有机质（DOM）的组成成分、主要来源及DOM的空间分布特征.同时,结合水体理化性质指标,运用统计学分析方法研究影响DOM的主要因素.结果表明,辽河保护区表层水中DOM含有3种荧光组分,分别为陆源及海洋源类腐殖C1（λ_Ex/λ_Em=245,315 nm/415 nm）、类富里酸C2（λ_Ex/λ_Em=260,355 nm/470 nm）及类色氨酸C3（λ_Ex/λ_Em=225,280 nm/340 nm）.辽河保护区DOM以类腐殖质物质C1与C2为主要成分（占总组分荧光强度的78%）,以类蛋白质组分C3为次要组分（占总组分荧光强度的22%）.从组分及空间分布上看,DOM类腐殖质组分总荧光强度表现为上游>下游>中游,类蛋白质组分的荧光强度则表现为中游>下游>上游,与周边环境因素及人为扰动因素具有密切关系.DOM来源受内源释放和外源输入共同影响,具有自生源特征和腐殖化特征.通过相关性分析可知,C1、C2与DOC呈显著正相关关系;C3与TP呈正相关关系,与TN呈负相关关系.     

不同年限露天煤矿排土场土壤剖面溶解性有机质荧光和吸光特征

露天煤矿开采对土壤剖面各土层溶解性有机质（DOM）组分含量影响巨大.该研究采用三维荧光光谱（3D-EEM）和紫外-可见光谱（UV-vis）对锡林浩特露天煤矿1~7年排土场土壤剖面（0~100 cm）DOM荧光和吸光特征深入分析,解析排土场生态演替过程中土壤剖面DOM组分及来源时空变化.结果表明:①露天煤矿排土场土壤剖面各土层w（DOC）在102.70~475.80 mg/kg之间,荧光组分中蛋白质类组分占比（29.97%~60.39%）最高,类腐殖酸组分占比（16.09%~44.27%）次之.土壤剖面DOM主要来源于微生物代谢产物,芳香性、腐殖化程度较低,且随排土场年限增加,各土层DOM紫外吸光组分芳香环中羰基、羧基、羟基、酯类含量增加,类腐殖酸组分占比先降后增,蛋白质类组分占比先增后降,类富里酸组分占比呈下降趋势.②随土壤深度增加,DOM含量呈上升趋势,DOM自生源特征及土壤微生物活性减弱,次表层（20~40 cm）出现明显波峰.随排土场年限增加,深层土壤DOM荧光组分中蛋白质类组分占比呈下降趋势,类富里酸组合占比垂向变化较小,类腐殖酸组分占比呈增加趋势.随着地表植被由无到有,DOM自生源特征降低,腐殖化程度增强.③排土场土壤剖面pH可作为评估DOM腐殖化程度的良好指标,总氮（TN）含量可作为指示DOM分子量重要指标.研究显示,不同年限露天煤矿排土场土壤剖面DOM荧光和吸光特征能够作为露天煤矿环境治理与生态恢复的评价指标.      

多种微塑料提取方法在中国典型土壤中的应用

为探究我国典型区域土壤中微塑料的提取及成分鉴定方法,通过人工模拟微塑料的方法,评估了水+油（T1）、饱和NaCl溶液+油（T2）、饱和NaCl溶液（T3）这3种处理方法对4种典型区域土壤（黑土、黄土、红土和紫土）中4种类型微塑料[聚对苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate,PET）、聚丙烯（polypropylene,PP）、聚苯乙烯（polystyrene,PS）和聚乙烯（polyethylene,PE）]的检测效果.结果表明：①T3处理下土壤中微塑料提取率随微塑料密度的增大而降低,对PP、PE、PS的提取率均大于86.67%,而PET的提取率仅为0%~13.30%;②T1和T2处理下,黑土、黄土和紫土中4种微塑料的提取率均为86.67%~100.00%,但微塑料表层残留的油会影响傅里叶变换红外光谱（FTIR）对微塑料成分性质的鉴定,配合无水乙醇清洗后,PE和PS鉴定效果仍不佳;③T1和T2处理下红土中PET的提取率分别为56.60%和50.00%,T3处理下红土中PET、PE和PP的提取率分别为3.33%、10.00%和56.67%.结果表明,黄土、黑土和紫土中4种微塑料采用T1和T2提取效果均较好,但需配合无水乙醇进行清洗,T3处理会导致对密度>1 g·cm^-3微塑料PET的漏测;红土中微塑料的提取方法有待进一步探索研发.     

γ-射线辐照对太湖原水中越冬蓝藻复苏的抑制

采用60Co衰变产生的γ-射线辐照太湖原水,研究其对水中越冬蓝藻复苏的抑制,分析不同吸收剂量和添加物(甲醇、碳酸钠)对抑制效果的影响.结果表明,γ-射线辐照能有效抑制太湖水中越冬蓝藻的复苏,吸收剂量越大,抑制蓝藻复苏的效果越好.吸收剂量为5kGy的水样,培养40d,水中叶绿素a(Chl-a)、叶绿素b(Chl-b)和藻蓝素(PC)含量分别为对照样的8.66%、16.8%和17.2%,抑制了越冬蓝藻的复苏.0.5%甲醇和0.22mmol/LNa2CO3添加物抑制了辐照过程,与不含添加物水样相比,相同吸收剂量下,相同培养时间内,含添加物水样中Chl-a、Chl-b和PC浓度较高.