水环境中新污染物的分离富集与测定——以磺胺类合成药物为例

作为新污染物的磺胺类(Sulfonamides,SAs)是应用最早的一类人工合成抗菌药物,被广泛应用于人类、农业、畜牧业和水产养殖。进入体内的磺胺类合成药物随代谢排入水环境中,对水生生态系统和人类健康构成潜在威胁。环境中磺胺类合成药物的准确分析测定是探析其环境生物地球化学特性的基础,近年来,随着科学技术的进步,已构建了适于水环境中痕量磺胺类合成药物的快速灵敏测定方法,特别是样品的前处理与分离富集技术有了跨越式的发展。总结归纳了近年来水环境中磺胺类合成药物的样品前处理技术以及分析方法的研究进展,分析了不同环境样品前处理技术和分析方法的优缺点,在此基础上,前瞻分析了水环境磺胺类合成药物分析测定的发展思路。具有回收率高、选择性强、重现性好、成本低、环境友好及可自动化等优势的固相萃取(Solid phase extraction,SPE)作为液相萃取(Liquid-liquid extraction,LLE)的替代方法,现已被广泛应用于水环境中痕量磺胺类合成药物的分离和富集,随着新型吸附剂材料的发展,SPE的灵敏度和选择性得到了明显提升。液相色谱(Liquid chromatography,LC)与串联质谱(Tandem mass spectrometry,MS/MS)联用技术是目前磺胺类合成药物的主要定量分析方法,具有检测限低、灵敏度高、多种目标物的同时检测及重现性好等优点。未来应从重点关注磺胺类代谢产物及降解产物在水环境中残留的角度,开发更为操作简单、快速且灵敏的分析测定方法,以便更有效地监管水环境中人工合成药物的生态环境效应。

基于钙添加的海水无机碳移除的增汇潜力研究

本研究在实验室内模拟不同初始条件,通过改变海水初始pH值、Mg/Ca比值、施加晶核等方式,定期监测海水pH值、DIC和TA的变化,探讨向海水中添加Ca^(2+)移除溶解无机碳增加海洋碳汇的潜力.实验结果表明,向海水中引入Ca^(2+),可以有效降低当前自然海水的镁钙比值(5.2),并增加碳酸钙的过饱和度,从而促进海水体系中无机碳的移除.此外,含钙化合物的无机碳移除效果与海水初始pH值呈正相关,但单纯提升海水pH值并不足以诱导碳酸钙的生成,需通过额外引入Ca^(2+)来提升碳酸钙过饱和度以实现显著无机碳移除效果.同时,实验还发现通过添加特定晶核诱导非均相沉淀,能够进一步促进海水中碳酸钙的生成,从而提高海水的无机碳移除效果,研究结果表明在施加45mmol/L的Ca^(2+)和蒙脱土晶核、初始pH值达到8.5的条件下,碳酸钙生成量最高可达959μmol/L.海水无机碳移除后将在短期内吸收大气CO_(2)增加海洋碳汇,本文研究结果为探索海洋碳增汇技术提供了新的视角和理论基础.

海洋碳汇观测与评估的现状与思考

由于海洋在吸收大气CO_(2)方面存在巨大潜力,海洋碳汇成为实现“碳中和”以应对气候变化的重要途径。本文系统梳理了海洋碳汇的观测与模拟手段,全面总结了碳汇研究的技术动态,并对未来海洋碳汇研究的创新方向进行了展望。受益于13C、14C测定技术和箱式模型的创建,碳同位素示踪法率先实现了对海气CO_(2)交换通量的估算,也为后来海气传输模型的发展奠定了基础。通过追踪大气O_(2)含量的组成变化而反演海洋碳汇也是一种重要手段,尤其适合与陆地碳汇进行对比研究,从地球系统角度阐述海洋碳汇的重要地位。p(CO_(2))现场观测是目前应用最广的海洋碳汇研究手段,能够有效揭示全球海洋碳汇的时空格局。在此基础上,通过数值模式解析海气碳循环过程可定量解析海气碳交换的复杂控制因素,而且极大拓展了海气碳交换研究的时空范畴,丰富了多学科多领域的交流与合作,而这也正是未来海洋碳汇研究创新发展的关键。在气候变化的框架下深入探索人为活动对海洋碳汇的影响应是未来海洋碳汇研究的热点方向。

二自由度六杆机构轨迹综合的代数求解

提出了一种基于傅氏级数的二自由度六杆机构轨迹综合的代数求解新方法。通过将二自由度六杆机构拆分为左侧三杆组和右侧二杆组两部分,对轨迹综合设计变量进行解耦。分析得到机构设计参数与连杆曲线谐波参数间的关系,并依据这一关系建立左侧三杆组的轨迹综合设计方程,通过方程求解得到机构左侧三杆组的设计参数。同理,建立右侧二杆组的轨迹综合设计方程,利用Groebner基代数法消元,将综合设计方程化简为含有机构设计参数和曲线谐波参数的一元四次方程,求解得到了右侧二杆组设计参数的计算通用公式。通过仿真程序对综合所得机构进行运动分析,检验其是否存在曲柄,有无分支、顺序问题,并依据综合误差,最终得到了满足设计要求的机构。给出了数值实例,验证了该方法的有效性和可行性。

煤制乙二醇主要工艺单元技术新进展

在碳达峰、碳中和目标下,实现煤化工行业高质量发展是当务之急。从我国建成世界上第一套煤制乙二醇工业化示范装置开始,煤制乙二醇迎来了井喷式的大发展。本文对草酸酯催化加氢制乙二醇技术主要单元的技术和工艺进行了总结和梳理,着重分析了催化剂和工艺操作注意事项,以期为业内提供一些参考,共同促进煤制乙二醇行业的技术进步和发展。

广播电视信号传输与发射的影响因素及对策研究

广播电视作为信息传播与大众娱乐的重要传统媒介形式,其信号的稳定传输受到多种因素的干扰。为此,深入分析了影响广播电视信号传输与发射的主要因素,介绍了目前常用的抗干扰技术,最后提出了相应的解决对策,包括加强设备检修维护、加强基础设施与设备建设、建立信号综合监测系统以及做好常见故障处理工作等,以确保广播电视信号的稳定传输与发射。

苦水玫瑰净油的制备及其在卷烟中的应用

为使苦水玫瑰浸膏更好地应用于卷烟加香中,本研究通过超临界CO_(2)萃取技术对苦水玫瑰浸膏进行提取,以获得玫瑰净油。采用正交试验优化苦水玫瑰净油的提取条件,采用气相色谱质谱联用(GC/MS)方法分析苦水玫瑰净油产品,并进行卷烟加香评价。结果表明,(1)超临界CO_(2)萃取苦水玫瑰净油试验中,萃取压力30 MPa,萃取温度50℃,萃取时间2.5 h时,苦水玫瑰净油得率最高可达5.63%。(2)从苦水玫瑰净油中共检测出55种香气成分,主要包括醇类19种,酯类7种,萜烯类7种,醛类7种,脂肪烷烃类7种,主要致香成分为芳樟醇、橙花醇、香叶醇、乙酸苯乙酯和甲基丁香酚等。(3)卷烟加香评价结果表明,苦水玫瑰净油可以有效改善卷烟香气品质。(4)通过相关卷烟加香试验得出,该苦水玫瑰净油在此卷烟中的适宜加香比为0.000 5%~0.015 0%。

卫星通信在我国广播电视传输中的应用

作为一种极为关键的通信手段,广播在人们的生产、生活中发挥着至关重要的作用。为推动广播行业的持续发展,必须加大对卫星通信的应用研究,确保卫星通信在我国广播电视传输中发挥真正效用,为用户提供更加优质的体验。随着科学技术的发展,我国的卫星通信技术不断优化,并在我国广播电视传输中得到了广泛的应用。基于此,分析卫星通信在我国广播电视传输中的典型应用,探究数字微波传输技术的未来发展,以满足广大群众的需求。

中国典型水域磺胺类合成药物的环境生物地球化学特征

作为广谱抗菌的人工合成药物——磺胺类(SAs)是应用最早的一类人工合成抑菌剂之一,被广泛用于人类医疗、禽畜及水产养殖等。大量磺胺类药物的应用随代谢进入水环境中,对水生生态系统和人类健康产生重要影响并构成潜在风险,截至目前,这些影响和风险并未被探明。因此,对8种典型磺胺类合成药物在我国典型水环境中的分布特征进行了阐述,评估了它们对不同水生生物的生态毒性及生态风险,并诠释了它们在生物体内的代谢及其在生态系统中的降解途径。结果表明,不同水环境中磺胺类合成药物的浓度分布差异显著,磺胺甲恶唑和磺胺嘧啶分别在水体及沉积物中的浓度和污染程度最高;水体藻类是磺胺类合成药物最敏感的水生物种,其次是甲壳类和鱼类,磺胺甲恶唑对水生生态系统构成高风险;磺胺类合成药物进入体内后被代谢成不同的产物,与母体合成药物一同进入水环境中经历降解过程;生物降解是水生生态系统中磺胺类合成药物去除的主要途径,不同种细菌、真菌及藻类均可降解磺胺类合成药物。在以后的研究中,应当进一步加强磺胺类合成药物对水生生物的慢性毒性以及合成药物混合毒性的研究,明晰水环境磺胺类合成药物的分布-代谢-传输-效应的综合过程,探析磺胺类合成药物在水生生物体内的代谢过程与途径,探明磺胺类合成药物在水环境中的生态风险,为构建和谐地球健康环境、实现社会经济的可持续发展提供依据。

无人机巡检远距离架空线路缺陷识别技术

为提高无人机巡检远距离架空线路缺陷识别的精度,提出了无人机巡检远距离架空线路缺陷识别技术。以远距离架空线路螺母销钉缺陷为识别对象,利用卷积神经网络对其进行训练后,将Inception-v3模型作为训练模型,提取架空线路螺母销钉缺陷训练数据特征;建立Softmax层和损失函数,形成新的架空线路螺母销钉缺陷分类输出层,从而达到无人机巡检远距离架空线路缺陷识别的目的。实验结果表明,所提技术既能保证高精度的识别效果,又降低了识别时间和漏报率。

基于低碳背景的城市更新规划思路研究

随着我国城市化进程的加速,城市的环境问题逐渐显露出来,目前,我国城市存在资源形势严峻、土地开发不合理、环境污染严重等诸多问题,人们关注的重点逐渐转移到低碳城市更新规划上,因此,在进行城市规划工作时,除注重城市的规划理念、发展、功能等内容的同时,也要讲低碳城市更新规划加入其中。基于此,本文首先概述低碳的理念,其次分析低碳背景下城市更新规划的基本理念,最后针对低碳背景下城市更新规划的具体思路进行探究。本文旨在对低碳城市更新规划提供可行性建议。

近20年中国近海和海岸带大气黑碳干湿沉降及源解析

作为一种在大气中普遍存在的碳质气溶胶成分,黑碳因可对生态环境产生深远影响而备受关注。对海洋大气黑碳沉降的深入认识有助于进一步明确海洋碳循环过程。目前对中国近海和海岸带大气黑碳沉降的研究工作少且零散,相关研究数据不足以探求其规律。对该区域近20年来已报道的大气黑碳数据进行系统梳理和再分析,利用整合的数据集成估算沉降通量并分析其空间分布特征,最后评述了目前黑碳的源解析方法并评估了该区域大气黑碳的来源,对未来近海大气黑碳研究作了展望。结果表明:①中国近海和海岸带陆域大气黑碳浓度平均值分别约为1.95±1.28和5.05±2.62μg·m^(-3),具有显著的人为污染特征,由北向南,海岸带陆域黑碳浓度近似呈“V”形分布,最低值位于南黄海沿岸,而近海区则大致呈递减趋势;②中国近海和沿海陆域大气黑碳的总沉降通量分别为413.2±137.1和1422.7±721.1 mg·m^(-2)·a^(-1),以湿沉降为主,南北差异明显,主要受控于降水过程和陆源排放强度;我国近海黑碳大气沉降量可占全球海洋黑碳总沉降量的16%;③化石燃料源贡献了中国海岸带大气黑碳总排放量的62%~84%,因此,应注重从减少化石燃料源使用的角度控制大气黑碳污染。今后,应注重不同源解析方法间的集成和互校,并加强黑碳在地球不同储库间的迁移、转化和埋藏机制研究。近海和海岸带大气环境中的黑碳有着多方面的影响,其沉降入海并以惰性形式埋藏对增强海洋碳汇有着重大意义。

细菌色素在水体环境中的指示作用与意义

细菌色素(Bchl)作为厌氧光合细菌(APB)的主要色素,其在沉积物中的信息是研究古环境变化的重要生物标志物.系统总结了细菌色素的来源、APB的分布、色素分析测定方法及其在指示古海洋、古湖泊以及现代水生环境的水文条件、极地冰盖变化和水体缺氧事件发生中的应用.细菌色素主要来源于水体化变层处的绿硫细菌(GSB)和紫硫细菌(PSB)等厌氧光合细菌;PSB的碳同位素分馏较GSB的高.因APB独特的生存环境,产生的色素能够指示湖泊的化变层深度变化及半混合历史.目前针对细菌色素的分析方法主要有光谱法、色谱法及色谱-质谱联用法,其中色谱-质谱联用法在色素定性和定量上有绝对优势.细菌色素在水体和沉积物中的保存易受到物理、化学、生物等因素的干扰,其稳定性还存在不确定性,且其分析方法还在摸索中,需进一步深入探究和优化测定方法和降解保存机制,以便将其广泛运用到古环境、古气候研究中.

PTPRZ1高表达胶质瘤干细胞诱导TAM向M2免疫抑制表型极化的机制研究

目的探究蛋白酪氨酸磷酸酶受体Z1型(protein tyrosine phosphatase receptor-type Z1,PTPRZ1)高表达胶质瘤干细胞(glioma stem cells,GSCs)对肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophage,TAM)表型极化和吞噬能力的影响及其调控机制。方法利用流式细胞术分选人胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)样本中GSCs和非干性肿瘤细胞(non-stem tumor cells,NSTCs),并检测PTPRZ1表达。用胶质瘤细胞条件培养基或趋化因子配体20(chemokine C-C motif ligand 20,CCL20)诱导外周单核细胞(peripheral blood mononuclear cells,PBMC)来源的CD14阳性单核细胞向TAM极化。通过CRISPR/Cas9技术构建PTPRZ1稳定敲除的GSCs细胞株(PTPRZ1-KO GSCs)。利用流式细胞术检测TAM吞噬GSCs、NSTCs、PTPRZ1-Control GSCs(PTPRZ1-Ctrl GSCs)和PTPRZ1-KO GSCs的能力和TAM免疫抑制(M2)表型极化标记物CD163的表达。于基因表达综合数据库(gene expression omnibus,GEO)中配对GSCs和NSTCs转录组测序数据(GSE54791)中获得差异表达基因;于癌症和肿瘤基因图谱(the cancer genome atlas,TCGA)数据库GBM队列中鉴定预后不良基因集。上述基因集与编码人膜蛋白基因集取交集获得PTRRZ1,利用基因集富集分析(gene set enrichment Analysis,GSEA)比较TCGA数据库中高表达和低表达PTPRZ1的GBM样本的差异通路。利用转录组测序鉴定PTPRZ1-Ctrl GSCs和PTPRZ1-KO GSCs组中差异表达基因并通过RT-qPCR和Western blot验证。结果与NSTCs比较,GSCs抵抗TAM吞噬的能力较强(P<0.05)且特异性高表达PTPRZ1。PTPRZ1-KO GSCs抵抗TAM吞噬的能力显著下降(P<0.01)。高表达PTPRZ1的GBM样本中吞噬相关通路活化显著受抑(P<0.05)。PTPRZ1-KO GSCs显著下调M2型TAM极化相关趋化因子CCL20的表达(P<0.05)。CCL20重组蛋白诱导M2型TAM标记物CD163表达升高。结论PTPRZ1高表达GSCs介导TAM向M2型极化并抑制其吞噬能力,机制可能与PTPRZ1高表达GSCs上调CCL20表达有关。

海洋环境中氟喹诺酮类抗生素(FQs)分析的样品前处理与检测技术

氟喹诺酮类(FQs)药物是一种广泛使用的人工合成类抗生素,存在于水体、沉积物等各种环境介质中,并在水生生物体内得到富集,对人类健康和全球生态系统的可持续发展有重要的影响。环境中FQs残留的分析检测是了解其环境生物地球化学行为和潜在生态环境风险的基础,本文系统总结了近几年海洋水体、沉积物和生物体样品中FQs的残留特征、样品前处理与检测技术,在此基础上,前瞻分析了海洋环境中FQs残留分析检测技术的发展趋势。分析表明,FQs的分离富集和测定必须充分考虑FQs的物理化学性质和样品成分的复杂性。海水样品准备应注意过滤膜的选择和pH的调节;沉积物和生物体的样品准备应考虑水分、萃取溶剂、基质效应和pH的影响,并使用超声萃取。固相萃取、QuEChERS萃取、磁性固相萃取是分离富集FQs较常用的方法,吸附剂、淋洗溶液和洗脱溶液的选择和优化是提高样品回收率的关键。FQs的检测大多通过液质联用或液相色谱结合荧光检测器进行,其中色谱柱的选择、离子对试剂的添加和进样pH值的调整都是优化的关键因素。研究指出海洋领域FQs在线自动SPE技术的开发以及新型萃取吸附剂的研制应在未来研究中被重点关注。

中国边缘海海洋沉积生态环境反演中的生物标志物

中国边缘海是海—陆—气圈进行物质和能量交换最活跃的海域之一,重建中国边缘海海洋生态环境演变对深入探析人类活动和气候变化的耦合作用意义重大,海洋沉积物生物标志物为定性/定量揭示海洋生态环境演变提供有效手段,可为预测人类活动影响下的海洋生态环境演变趋势提供科学支撑。本文总结归纳目前海洋沉积物中常用的古菌、细菌和真核来源生物标志物在海陆来源、化学结构、分布规律与功能等方面的特征,分析了不同生物标志物类型在重建海洋温度、酸碱度、氧化还原环境和浮游植物演变过程中的应用状况,剖析了多参数生物标志物在重建中国边缘海生态环境演变中存在的问题。总体而言,利用生物标志物重建中国边缘海生态环境演变的研究大多还停留在定性描述水平;由于对生物标志物母源生物及其适应机制认识不足会导致对生物标志物指标的解译存在偏差,进而影响海洋环境重建结果的准确性;此外,多种重要海洋环境演变参数并未建立起有效的生物标志物指标。未来的海洋生态环境重建研究应从结合新技术新方法厘清生物来源,整合大数据分析方法构建有更精确对应关系的校正公式以实现定量反演和准确预测,同时结合功能微生物群落筛选出更具独特性的新型生物标志物等方面开展研究。

长江口及邻近海域沉积物中四醚脂类的来源及其对底层溶解氧指示作用探究

甘油二烷基甘油四醚(glycerol dialkyl glycerol tetraethers,GDGTs)作为一种重要的膜脂化合物,广泛存在于海洋水体和沉积物中。基于GDGTs对温度的敏感性,TEX86(TetraEther indeX of tetraethers consisting of 86 carbons)指标被广泛用于海洋古温度重建。然而,研究表明GDGTs母源生物古菌也会受到环境中溶解氧(DO)变化的影响,进而影响其膜脂组成,但边缘海DO对GDGTs组成的影响仍不清楚。本文研究了夏季长江口及其邻近海域颗粒物与表层沉积物中GDGTs的含量与组成,探讨了表层沉积物中GDGTs的来源及其组成对底层DO的响应。结果表明,长江口及其邻近海域颗粒物GDGTs的含量随水深的增加而增加,同时表层沉积物中的GDGT-2/GDGT-3和GDGT-0/Cren比值均与底层颗粒物相近,表明沉积物中GDGTs主要来源于底层颗粒物的沉降输入。进一步对受陆源有机质输入影响较小的站位研究发现有机质来源BIT(Branched and Isoprenoid Tetractter)指标<0.2。研究发现,随着底层DO的降低,表层沉积物中GDGT-0/Cren比值与底层DO具有较好的正相关性(R2=0.57,P<0.01),提示GDGT-0/Cren具有指示夏季长江口及邻近海域底层DO变化的潜力。未来还需结合颗粒物与表层沉积物中古菌生物群落和完整极性GDGTs的分析,进一步阐明GDGTs指示DO的机制及适用性。

基于傅氏级数的球面四杆机构函数综合的代数求解

文中提出了一种可实现球面四杆机构多点位函数综合的代数求解新方法。首先,建立了用傅氏级数描述球面四杆机构输出转角函数的数学公式,然后将由傅氏级数表示的输出转角函数代入球面四杆机构输入输出转角函数方程,经变量代换,分析得到了输出转角函数傅里叶系数与机构设计参数间的函数关系,并据此关系建立了球面四杆机构的函数综合设计方程。求解方程,得到球面四杆机构的设计参数。通过综合设计实例验证了该方法的有效性和可行性。

香荚兰提取物提取工艺研究与卷烟应用

通过对香荚兰前处理方法的研究,采用酶解的方式提高其有效成分的提取效率。最佳酶解工艺为:纤维素酶0.4%,果胶酶0.1%,香荚兰与酶解液料液比为1∶6,pH为5,温度为45℃,酶解时间为180 min。同时,通过分析不同香荚兰提取工艺,选择加热回流法进行研究。通过正交实验,确定不同提取条件对香荚兰中香兰素的提取效果。确定提取温度70℃,乙醇浓度70%,反应时间6 h(3∶1.5∶1.5),料液比1∶8。采用GC-MS分析,确定了香荚兰提取物中的有效成分。通过卷烟评吸,确定了其在卷烟中建议用量为0.005%~0.02%。香荚兰提取物在卷烟中的应用,有利于提升卷烟风味特征,让卷烟烟气清甜温和,具有令人舒适的豆香、奶香和醇香。

胶州湾沉积物中氮与磷的来源及其生物地球化学特征

通过对比分析和相关分析对沉积物中氮、磷含量、OC∶TN、TN∶TP进行了研究,探讨了胶州湾沉积物中氮、磷的来源及其生物地球化学特征。研究表明,胶州湾表层沉积物中总氮、总磷的变化趋势一致,即从湾内到湾外含量依次降低,其中总氮依次为0.41、0.25、0.20mg/g,总磷的含量依次为0.29、0.24、0.22mg/g。在整个柱状样中总氮、总磷平均含量的变化也和表层基本一致,有机氮在大部分层次占总氮的50%—70%,无机磷所占总磷的比例一般大于60%。根据沉积物OC∶TN比、氮、磷的垂直分布可以判断湾内和湾口沉积物中的氮主要是陆源的,海洋自生的氮分别占28.9%和13.1%,湾外的氮主要是自生的,海洋自生的氮占62.1%。与氮相比,磷主要是陆源的,但在湾外海洋自生磷的比例明显高于湾内。悬浮颗粒物的组成也证明了湾内沉积物中氮、磷主要是陆源的。沉积物中OC∶TN值的垂直变化也反映了近年来胶州湾物质来源的变化特征,即河流来沙急剧减少,沿岸倾倒垃圾不断增多,后者已经取代前者成为胶州湾主要的沉积物来源。另外,沉积物中TN和TN∶TP的垂直变化也和近年来胶州湾水体中营养盐含量的变化相一致。胶州湾不同地区氮、磷的沉积通量相差很大,湾口的沉积通量最大,而湾外的沉积通量最小;在表层沉积物中,氮的矿化速率高于磷,有机磷的矿化速率大于无机磷,但有机氮的矿化速率并不一定大于无机氮。OC、pH、Eh、Es等环境因素影响氮、磷的矿化,但在不同海区影响程度并不相同。