基于脱氧核酶的水中铀酰离子荧光检测方法研究

为了实现对于水中铀酰离子的快速灵敏检测,本研究基于脱氧核酶(DNAzyme)对铀酰离子的高特异识别能力及荧光共振能量转移(FRET)的信号产生原理,建立了铀酰离子的荧光检测方法.结果发现,在铀酰离子存在的条件下,两端分别标记荧光基团和淬灭基团的底物链被标记淬灭基团的酶链特异性切断,释放标记荧光基团的底物链片段,使得体系的荧光信号强度得到提高.通过底物链与酶链的比例、浓度及反应时间的优化,提高了检测方法的灵敏性,结果显示,本方法对于铀酰离子的检测限可达到0.7 nmol·L~(-1)(3S/N),并在4~20 nmol·L~(-1)之间保持良好的线性检测范围,整个检测过程仅需6 min即可完成.本检测方法具有良好的选择性,常见的金属离子铜、铅、汞、砷、镁、钙等对于检测结果无明显干扰作用.对清华大学饮用水及自来水的加标回收率实验结果显示,加标回收率分别为98.0%~107.8%和90.0%~108.0%.本研究为今后铀酰离子在实际环境水体中的检测奠定了基础.     

洋河水库微囊藻毒素及产毒株种群丰度的时空分布特征

在洋河水库设置6个采样点,于2015年5—10月采集水样,利用高效液相色谱测定了微囊藻毒素(MC-LR、MC-RR、MC-YR)的浓度,并采用基于mcy A和mcy B基因的荧光定量PCR技术检测产毒蓝藻与产毒微囊藻种群.同时,分析了水体中微囊藻毒素浓度和组成的时空分布特征,以及产毒蓝藻与产毒微囊藻丰度的动态变化.结果表明,洋河水库微囊藻毒素(Microcystins,MCs)浓度范围为0.24~10.99μg·L~(-1);水体中产毒蓝藻占总蓝藻种群丰度的7%~55%,产毒微囊藻占总微囊藻种群丰度的8%~59%,是主要的产毒蓝藻;微囊藻毒素浓度与产毒株种群丰度时空分布特征一致,季节变化规律为夏季秋季春季,空间分布表现为西洋河口附近区域高于东洋河口附近区域;而微囊藻毒素组成无显著时空差异,均以MC-RR和MC-LR 2种亚型为主.Pearson相关分析显示,产毒微囊藻种群丰度及其比例是影响微囊藻毒素浓度变化的主要因素,且其与总磷和叶绿素a浓度呈显著正相关(p0.01).     

FPXRF用于污染场地铬分布特征及迁移规律研究

采用无扰动、直压式GeoProbe钻机获取铬渣场地不同深度土层(表层至含水层)连续原位样品,应用便携式X射线荧光光谱仪(FPXRF)对土层样品中的铬进行现场测定,并与电感耦合等离子体原子发射光谱法测定值进行对比,分析FPXRF测试数据质量。实验结果表明,在优化的分析测试条件下,现场测试结果与实验室测试结果一致,FPXRF检出限为19.89 mg/kg。FPXRF现场测试的总铬与便携式分光光度计现场检测的六价铬结果揭示,渣堆区包气带和第一含水层均受到重金属铬污染,渣堆边缘区包气带中铬含量出现间歇性降低、升高的动态变化过程,含水层介质中总铬和六价铬浓度最高值分别达400 mg/kg、390.4 mg/kg,渣堆区深部土壤污染物由渣堆渗滤液垂向迁移导致;渣堆下游土层污染范围主要为第一含水层,由渣堆区深部土层中重金属铬在地下水侧向径流作用下迁移扩散导致。研究结果为工作区土壤和地下水环境风险评价及修复工程设计实施提供了参考依据。     

Determination of paraquat in water samples using a sensitive fluorescent probe titration method

Paraquat (PQ), a nonselective herbicide, is non-fluorescent in aqueous solutions. Thus, its determination through direct fluorescent methods is not feasible. The supramolecular inclusion interaction of PQ with cucurbit[7]uril was studied by a fluorescent probe titration method. Significant quenching of the fluorescence intensity of the cucurbit[7]uril-coptisine fluorescent probe was observed with the addition of PQ. A new fluorescent probe titration method with high selectivity and sensitivity at the ng/mL level was developed to determine PQ in aqueous solutions with good precision and accuracy based on the significant quenching of the supramolecular complex fluorescence intensity. The proposed method was successfully used in the determination of PQ in lake water, tap water, well water, and ditch water in an agricultural area, with recoveries of 96.73% to 105.77%. The fluorescence quenching values (ΔF) showed a good linear relationship with PQ concentrations from 1.0×10^-8 to 1.2× 10^-5 mol/L with a detection limit of 3.35×10^-9 mol/L. In addition, the interaction models of the supramolecular complexes formed between the host and the guest were established using theoretical calculations. The interaction mechanism between the cucurbit[7]uril and PQ was confirmed by ¹H NMR spectroscopy.     

降解-示踪质粒的构建及性能评价研究

在生物强化中采用报告基因技术对降解质粒进行标记,可实现对基因工程菌和降解基因的原位监测。通过基因克隆技术,将绿色荧光蛋白基因(gfp)和阿特拉津脱氯水解酶基因(atzA)重组,构建降解-示踪功能质粒,实现对阿特拉津降解质粒的示踪标记,并对转化获得的基因工程菌绿色荧光蛋白表达及阿特拉津降解能力进行评价。结果表明将gfp和atzA基因克隆至质粒载体pUC18所获得的重组质粒,经检测含有atzA基因,具有氨苄青霉素抗性,并可表达绿色荧光蛋白。携带重组质粒的基因工程菌具有阿特拉津降解活性;且在活性污泥中产生绿色荧光现象,可通过原位观察进行监测。     

便携式X射线荧光光谱仪快速测定土壤中多种金属元素

采用粉末压片、X射线荧光光谱分析土壤中的多种金属元素,经标准样品验证,该方法的检出限、准确度、精密度均符合分析要求。与原子吸收光谱法做对比试验,结果表明Ni和Cr相对偏差较大,而Cu、Zn、Mn和Pb相对偏差均〈5％。实验表明x射线荧光光谱分析法样品制备简单、分析速度快,适用于应急监测。     

抗氧化酶基因作为多环麝香污染分子标志物研究

为研究土壤中低剂量合成麝香暴露的分子毒理效应,以蚯蚓超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)基因为供试基因,建立mRNA表达水平的Sybr GreenⅠ荧光定量PCR检测方法;并且采用自然土壤染毒实验,检测了吐纳麝香(AHTN)或佳乐麝香(HHCB)胁迫诱导SOD、CAT mRNA的表达水平变化.序列同源性比较与熔解曲线分析表明设计的引物适合供试基因mRNA的检测.SOD与CAT基因构建的荧光定量标准曲线的线性关系分别为0.997和0.994,且PCR扩增效率均接近于100%,故可实现两基因mRNA表达的相对定量分析.土壤染毒暴露28 d后,丙二醛(MDA)含量水平显著升高,表明自由基诱导的细胞氧化损伤是AHTN或HHCB毒性效应的主要途径方式.SOD、CAT mRNA总体表现为上调表达趋势,且表达量与MDA含量呈显著正相关,表明抗氧化酶基因的诱导表达与氧化应激水平有关联.而且,SOD、CAT mRNA表达水平与AHTN或HHCB浓度存在正相关剂量-效应关系.综上表明,SOD与CAT基因可成为潜在的分子生物标志物,用于表征合成麝香污染暴露水平及其毒理效应.     

小波分析在湖泊常见浮游藻荧光识别测定中的应用

利用Daubechies7（db7）小波函数对27种分属于6个门,22个属的主要湖泊常见浮游藻的三维荧光光谱进行分解,得到各尺度分量及小波分量,应用Bayesian判别分析选择第三层尺度分量（Ca3）作为最佳特征谱,通过系统聚类分析得到浮游藻的标准谱库,结合非负最小二乘法解析的多元线性回归建立湖泊常见浮游藻的荧光识别测定技术.将该技术用于单种藻样品、模拟混合样品及实际混合样品的识别分析,单种藻样品在门类水平上的识别正确率平均为98.6%,识别测定的平均相对含量为90.8%.在实验过程中加入一定比例的噪声,考察了标准谱库的抗噪能力.对于104个实验室混合样品,优势门的藻在门类水平上的平均识别正确率为97.0%,识别的平均相对含量为67.7%,次优势门的藻在门类水平上的平均识别正确率为90.7%,识别的平均相对含量为32.3%.结果表明,所建立的识别测定技术具有可行性.     

荧光探针PTAID固态试纸法测定土壤中Pd2+和Cu2+的比较研究

将新型荧光探针PTAID以固态形式用于检测土壤中的钯离子（Pd²⁺）和铜离子（Cu²⁺）,检出限分别为 0.63 和1.19 μmol/L,说明探针PTAID对Pd²⁺ 和Cu²⁺有很高的灵敏度。通过条件优化实验,说明探针PTAID在pH值为4.0～12.0,反应时间为0～15 min内可以快速检测Pd²⁺和Cu²⁺。对土壤样品中的Pd²⁺和Cu²⁺进行检测,该方法与电感耦合等离子体发射光谱法相比,准确度和精密度均较高,具有响应时间短、灵敏度高、选择性好等优点,在土壤重金属检测方面具有广阔的应用前景。     

洪泽湖溶解态有机质与重金属汞的结合特性

水体中溶解态有机质(DOM)能够与重金属络合形成复合化合物,进而影响水环境中重金属的迁移转化、生物可利用性和毒性.通过荧光光谱结合不同的光谱分析方法研究了洪泽湖不同季节水体DOM与重金属汞(Hg)的结合特性.结果表明,春季DOM以类蛋白质为主,秋季则以类腐殖质为主,洪泽湖秋、冬季蓄水导致DOM性质存在显著差异.同步荧光光谱结合二维相关光谱分析结果表明,洪泽湖春季DOM与Hg(Ⅱ)的结合强度依次为：360～425 nm>290 nm>300～350 nm,秋季DOM与Hg(Ⅱ)的结合强度依次为：290 nm>315～355 nm>365～380 nm>380～465 nm.三维荧光光谱和荧光淬灭实验表明,洪泽湖水体DOM的5种荧光组分均与Hg(Ⅱ)有不同程度地络合.Ryan-Weber模型拟合结果进一步表明,春季DOM类腐殖质组分与Hg(Ⅱ)结合能力强于类蛋白质,秋季则是类蛋白质组分的结合能力强于类腐殖质.总体而言,洪泽湖秋、冬季蓄水能够显著改变DOM的性质,从而影响DOM与重金属Hg(Ⅱ)的结合特性,可能会增强洪泽湖水体中Hg的生物可利用性和毒性.