载铅(Ⅱ)高硅质大气矿物细颗粒对大肠杆菌的毒性作用研究

以大气颗粒物中的高硅质矿物细颗粒--石英粉尘和重金属离子附载污染物Pb(Ⅱ)为实验材料,人工制备载铅石英粉尘。以1.6 g·L-1的载铅(Ⅱ)石英粉尘及不同浓度的PbCl₂染毒大肠杆菌细胞,观察染毒2 h后对机体的联合氧化损伤效应,并探讨其对大肠杆菌表面基团及蛋白酰胺I带二级结构的影响。结果表明,与Pb(Ⅱ)、载铅石英粉尘作用后,大肠杆菌细胞活力降低,胞内活性氧(ROS)及丙二醛(MDA)产生增多、谷胱甘肽(GSH)含量下降,引起细菌氧化应激水平的提高;皮尔逊(Pearson)相关性分析显示载铅石英粉尘的细菌毒性与粉尘中Pb(Ⅱ)可交换态含量成正相关,载带高浓度Pb(Ⅱ)的石英粉尘组胞内ROS/MDA水平与其单纯石英粉尘组和Pb(Ⅱ)组比较显著增加(p<0.05);重金属Pb(Ⅱ)、载铅石英粉尘对大肠杆菌菌体表面基团的影响主要集中于磷酸二酯基团和表面多糖分子,采用二阶导、去卷积和谱线拟合技术对酰胺Ⅰ带特征峰(1 600～1 700 cm-1)进行分峰拟合后发现,与Pb(Ⅱ)、载铅石英粉尘(Q-Pb-0,Q-Pb-3)作用后,β-sheets/α-helices的比值由对照组的1.41分别降低到1.33,1.27和1.22,表明细菌表面蛋白质结构发生了变化,从而可能影响了细菌的生理活动。研究表明自由基所产生的氧化损伤可能是载Pb(Ⅱ)石英粉尘的一种重要毒性作用机制,载带Pb(Ⅱ)的复合石英粉尘在致大肠杆菌机体氧化损伤效应方面二者存在一定的协同作用。     

荧光偏振法研究脉冲电场对酿酒酵母细胞膜流动性影响

以DPH(1,6-二苯基-1,3,5-己三烯)为荧光探剂,采用荧光偏振法探讨了脉冲电场(0～25 kV·cm-1,0～266 ms)对酿酒酵母细胞膜流动性影响。经5 kV·cm-1电场处理后,酿酒酵母细胞膜的流动性显著减小,并且随电场强度和处理时间的增加而减小;通过平板计数法和紫外分光光度计法分别检测了脉冲电场对酿酒酵母细胞存活对数及膜通透性影响。结果显示,5 kV·cm-1虽然只能使少量的酵母致死,却能使酵母细胞膜的通透性显著增加,膜流动性显著降低。并且细胞的存活率随电场强度增大而减小,细胞膜的通透性随电场强度增大而增大。这表明细胞膜的流动性降低与细胞膜的通透性升高成正相关,与细胞的存活率成负相关。由此推测脉冲电场在对酿酒酵母灭菌过程中,细胞膜是其作用的一个关键位点,膜流动性减小,细胞膜通透性增强,是细胞死亡的主要原因。     

X射线致HeLa细胞损伤过程中NADPH氧化酶的作斥

以HeLa细胞为实验材料,探讨了NADPH氧化酶在X射线诱导细胞损伤过程中的作用。结果显示,12Cry X射线辐照后细胞内活性氧（ROS）明显增加,在用NADPH氧化酶抑制剂处理后再辐照,则细胞内ROS降低到未辐照水平;同时辐照后NADPH氧化酶细胞质亚基p47^phox在细胞质积聚并和细胞膜亚基gp91^phox结合;Western blotting检测结果显示,NADPH氧化酶的关键亚基gp91^phox的表达量明显增加。以上结果说明,NADPH氧化酶可以被X射线激活,由其介导产生的ROS在X射线诱导HeLa细胞损伤过程中扮演重要角色。     

用荧光探针法研究茶叶花粉黄酮对氧自由基致鼠红细胞膜氧化损伤的保护作用

应用1,6-二苯基-1,3,5-已三烯(DPH)为荧光探针,超氧阴离子自由基和羟基自由基致鼠红细胞膜氧化损伤为模型,研究了茶叶花粉黄酮对鼠红细胞膜氧化损伤的影响.结果表明,超氧阴离子自由基和羟基自由基均能引起鼠红细胞膜脂质过氧化反应,脂质过氧化产物丙二醛含量显著升高,膜脂流动性下降.将鼠红细胞膜预先用茶叶花粉黄酮处理后,膜脂的MDA含量明显下降,呈现剂量与效应关系,膜脂流动性显著提高,表明茶叶花粉黄酮对超氧阴离子自由基和羟基自由基引起的鼠红细胞膜的氧化损伤有保护作用.     

基于近红外聚集诱导发光分子的磁性纳米材料用于光增强杀菌EI北大核心CSCD

近红外光敏剂由于荧光成像具有光损伤小、穿透力强和空间分辨率高等优点,能显著提高光动力治疗效果。我们合成了近红外聚集诱导探针5,6-2(4′-(二苯氨酚)-[1,1′-联苯]-4-yl)吡嗪-2,3-二甲腈(DCDPP-2TPA)用于光增强杀菌。利用聚集态/固态下荧光增强的优势,DCDPP-2TPA与磁性Fe_(3)O_(4)纳米材料复合,产生更高活性氧(ROS)用于杀菌。利用SEM、TEM、XRD和荧光光谱研究了该复合材料的结构和性质,并用于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀菌实验。结果表明,在光照下两种细菌的存活率为7.5%与9.0%,优于DCDPP-2TPA(10%与14%)。同时该复合材料可以方便地实现磁性分离,在光照下产生ROS后循环杀菌。     

镍、镉对生物膜损伤机理的FTIR研究

本文采用傅里叶变换红外（FTIR）漫反射光谱技术，研究比较了镍与镉对人类红细胞膜的联合损伤作用，同时对其作用机制进行了探讨。通过观察分析两金属与红细胞膜作用前后细胞膜红外光谱中1742、1662、1636、1556、1464、1405和1389cm-1等吸收峰的变化，表明两金属离子单独或同时存在均可使膜蛋白质发生变性和不可逆聚合、使膜脂质发生相变以及可能的重金属离子与蛋白质分子中-COOH侧链成盐等分子改变。实验还表明镍、镉对细胞膜的作用机制是类似的，联合作用时两金属离子可能协同引起细胞膜的损伤。     

黄土区秸秆腐殖化溶解性有机质对土壤铅赋存形态的影响机制

重金属是土壤中最具代表性的污染物之一,重金属的赋存形态直接关系到其生理毒性和迁移行为,是重金属污染研究的重要方向。重金属形态与环境条件关系密切,鉴于土壤系统的高度复杂性,相近条件下的重金属形态转化行为也可能不尽相同。相关研究目前尚未有统一定论,成为有待验证的理论问题。在实验了解秸秆腐殖化DOM性质 (紫外光谱、三维荧光光谱和红外光谱) 的基础上,借助Tessier连续提取-AAS法分析DOM作用下铅的形态转化规律,据此建立溶解性有机碳 (DOC) 与有机结合态铅的线性关系,并辅以FTIR明确DOM官能团对铅形态转化的贡献。结果发现：DOM紫外吸收主峰位于229 nm处,荧光组分集中于λ_ex/em=250/350 nm,λ_ex/em=250/450 nm和λ_ex/em=330/450 nm区域,归属为紫外区类富里酸和可见光区类腐殖酸荧光峰。DOM的官能团组成比较复杂,—OH,CO,N—H等振动峰比较明显。DOM能够影响黄土铅的赋存形态,其存在有助于降低可交换态、铁锰氧化态和残渣态铅含量,但对碳酸盐结合态铅含量影响甚微。DOC含量与有机结合态铅含量正相关(r=0.691 8),表明DOM可以有效络合铅离子;DOM中的—OH,CO, —COOH等基团对铅离子的形态转化具有关键作用。     

温度和铅离子对秸秆腐殖化溶解性有机质三维荧光光谱的干扰效应

秸秆还田是秸秆资源化和减量化的主要途径之一,是国家“十二五”期间的重要政策导向。还田秸秆能够发生天然腐殖化,逐步完成溶解性有机质(DOM)的生成和转化过程。现阶段,针对黄土地区环境因子对秸秆腐殖化调控作用的研究较少,从荧光光谱角度分析腐殖化组分与金属离子的结合特性也有待完善。以荧光光谱法为切入点,探讨温度和铅离子对秸秆腐殖化DOM三维荧光光谱峰位和峰强的影响,借助修正型Stern-Volmer方程推算Pb(Ⅱ)-DOM的配位参数,辅以Van’t Hoff方程揭示结合过程的热力学特性。结果表明：腐殖化温度没有引起DOM荧光峰位的明显偏移,三维荧光光谱中没有发现新荧光峰的出现或已有荧光峰的消失,荧光峰强随温度的升高而降低。铅离子浓度的增加导致DOM主要荧光峰强下降,这是铅离子对DOM组分的荧光猝灭作用。经修正型Stern-Volmer方程计算可知：铅离子对可见光区类富里酸组分的配位能力最强,较大的配位荧光基团比例f值暗示DOM中较多的活性基团与铅离子发生配位作用,猝灭机理以静态猝灭为主。配位过程自发、吸热,反应体系分子组成的复杂性和无序度较低。三维荧光光谱能够有效揭示温度和铅离子对秸秆腐殖化DOM性质的影响。     

荧光光谱分析家蝇幼虫抗菌肽与大肠杆菌染色体DNA作用机理

利用荧光光谱方法研究了家蝇幼虫抗菌肽MDL-1与大肠杆菌染色体DNA的相互作用,并以溴化乙锭为荧光探针,考察了抗菌肽MDL-1结合大肠杆菌DNA的作用方式,探讨其作用模式,即：抗菌肽MDL-1与大肠杆菌DNA骨架的磷酸基团通过静电引力结合,使抗菌肽MDL-1和DNA的空间结构都发生变化,抗菌肽MDL-1进一步与DNA双螺旋的沟槽结合,然后抗菌肽MDL-1以嵌入或部分嵌入方式与DNA相互作用,计算出抗菌肽MDL-1与DNA的结合常数和成键位点数。本试验从分子水平上研究抗菌肽与细菌DNA的作用模式和结构特征,对深入了解抗菌肽的作用机理极为重要。     

活体心肌缺血再灌自由基产生和清除的ESR研究

ESR和自旅捕捉技术用于研究活体动物犬心肌缺血再灌产生的自由基,PBN从冠状静脉血液中捕捉到了OH自由基,直接地证实了缺血再灌细胞膜损伤的活性氧自由基作用机制;实验还看到一种甾体皂甙药物具有保护心肌细胞,防止自由基损伤的功能.     

激光诱导荧光光谱快速检测食源性致病菌

近年来,由微生物污染引起的食品安全问题对人类健康构成威胁。微生物的快速检测对食品安全具有重要意义。目前,微生物快速检测技术存在操作困难,成本高的不足。激光诱导荧光光谱(LIFS)具有灵敏度高、操作方便、设备相对便宜等优点,为微生物的快速检测提供了一种潜在技术。利用便携式405 nm激光激发三种常见食源性致病菌(粪肠球菌、鼠伤寒沙门氏菌和铜绿假单胞菌)的荧光,并利用微光纤光谱仪检测光谱。通过调节激光器功率(10～100 mW)得到粪肠球菌的荧光强度,验证了激光器功率(Power,P)与细菌荧光强度的关系,结果表明最佳激光器功率范围为50～80 mW。测量了在激光器功率P=50 mW时细菌样品的荧光光谱,并讨论了细菌种类和荧光光谱之间关系。结合文献分析粪肠球菌在528 nm处出现黄酮的荧光峰,铜绿假单胞菌中的原卟啉发射634 nm荧光峰。实验结果表明：(1)铜绿假单胞菌在634和703 nm处的荧光峰,可作为直接识别特征;(2)基于多元统计,将粪肠球菌和鼠伤寒沙门氏菌的光谱划分为9个特征区,采用动态聚类法得到粪肠球菌和鼠伤寒沙门氏菌的识别率均达到100%。结果表明,激光诱导荧光光谱法可有效检测铜绿假单胞菌、粪肠球菌和鼠伤寒沙门氏菌。相较于其他微生物快速检测技术,LIFS方法操作方便,检测速度快,识别率高,对食源性致病菌的快速检测具有重要的应用价值。     

薄膜法X射线荧光测量中样品检测位置及防护铅板内衬材料的选择研究

(1)以型号316不锈钢金属板为研究对象,对薄膜法X射线荧光光谱测量中,样品检测位置的选择进行研究,确定了最佳的样品检测位置为样品距离X射线管和探测器水平基线1 cm处,并且与X射线管和探测器水平基线成16°角度。(2)以工业环境空气重金属污染物Pb,Cd,Cr为主要分析对象,在有铅板防护情况下进行薄膜法X射线荧光光谱测量研究,发现X射线会穿透样品薄膜而继续激发防护铅板,使得滤膜背景光谱中有较强的铅谱线干扰,会对实际样品中铅元素的测量产生影响。在薄样和防护铅板之间加上一层隔离材料,可有效避免防护铅板中铅谱线对样品测量产生的干扰。(3)以型号316不锈钢、黄铜、铝材、紫铜和聚四氟乙烯几种硬质隔离材料作为铅板内衬材料进行选择研究,结果表明：紫铜的X射线荧光光谱中所含元素的谱线最少,谱图中没有出现重金属Cr,Cd,Pb的谱峰,并且能量较高部分靶材散射光谱强度较弱,对实际样品中重金属元素Cr,Cd和Pb的测量不会产生干扰,作为铅板的内衬金属材料可以避免防护铅板中铅元素谱线的干扰,是最佳的薄膜法X射线荧光光谱分析中铅板的内衬金属材料。该研究为组装及搭建便携式大气及水体重金属X射线荧光光谱分析仪提供了重要的理论依据。     

ICP-MS研究太湖过滤水和表层沉积物中重金属的含量水平及污染评价

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对太湖22个采样点过滤水和18个采样点表层沉积物中镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)六种重金属元素含量进行测定。同时,采用单因子指数法(I_i)、内梅罗综合指数法(I)、地质累积指数法(I_geo)、潜在生态风险指数法(RI)和平均可能影响浓度商法(mPEC-Q)分别对过滤水和表层沉积物进行了污染评价。结果表明, 除S₃,S₄,S₂₀,S₂₂采样点外过滤水中Cu,Ni和Zn元素含量最高。其重金属平均含量水平大小排序为：Zn>Ni>Cu>Cr>Cd>Pb。研究区域的I_i和I值均小于1, 表明所有采样点五种重金属元素(Ni无标准限值)均处于清洁状态。而在表层沉积物中六种元素含量均超过当地背景值, 其平均含量大小排序为：Zn>Cr>Pb>Ni>Cu>Cd, 其中S₁₂采样点(渔民生态园)六种元素含量最高,且它们具有最大的I_geo,RI(327)和mPEC-Q(0.605),表明沉积物存在不同程度的污染。源分析的结果表明, 六种重金属具有较大的相关性,且Cd,Cu,Pb和Zn受电镀、冶炼工业生产及农业活动中化肥使用的影响较大。研究结果对追溯太湖重金属来源、迁移规律、生物效应和综合治理提供可信的实验依据。     

能量色散X射线荧光光谱检测土壤重金属砷、锌、铅和铬

利用X射线荧光光谱检测土壤重金属砷、锌、铅和铬元素的含量。通过分析仪器检出限和准确度,得出仪器适用性良好。然后,利用二维相关同步光谱获得重金属元素的X射线荧光光谱能谱范围和变量数,得出铅元素的能谱范围分别为10.380~10.740和12.435~12.900 keV,砷元素的能量范围是10.380~10.740和11.610~11.880 keV,铬元素的能量范围是5.310~5.520和5.805~6.015 keV, 锌元素的能量范围是8.520~8.805和9.555~9.630 keV,铅、砷、铬和锌的变量数分别为57,44,30和26。最后,根据获得的能谱范围,采用偏最小二乘回归方法建立重金属元素的X射线荧光光谱定量分析模型,得出砷元素的模型性能最佳,其次是铅、锌和铬,预测相关系数都高于0.92。研究表明,利用二维相关光谱获得的能谱范围有助于提高模型的预测性能和便携式X射线荧光光谱检测仪器适用于土壤重金属的原位监测。     

PGNAA-XRF联合检测水溶液中重金属的研究

重金属污染越来越受到人们的关注,迫切需要开发具有高精度的原位检测技术。瞬发伽玛中子活化分析（PGNAA）技术具有原位、无损、快速等优点而被广泛应用于重金属测量,但由于目前原位检测装置中使用的中子源通量相对较低,因此对一些重金属元素分析精度相对不高。为提高测量精度,直接利用PGNAA技术中的瞬发特征γ射线充当传统X荧光光谱分析的激发源,来激发重金属元素的特征X射线荧光（XRF）信息,提出了一种PGNAA-XRF联合检测水溶液中重金属元素的方法,并设计了一套由BGO和带铍窗的NaI组成的双探测器联合检测装置,分别用来探测PGNAA中瞬发特征γ射线和特征X荧光信息。通过MCNP分别模拟研究了Cr,Cd,Hg和Pb的浓度（ｃ_i）对瞬发特征γ射线强度（I_γ）和特征X荧光强度(I_X)的影响,模拟结果表明该装置中Cr,Cd,Hg和Pb元素的I_γ和I_X均与ｃ_i成良好的线性关系,并建立了联合检测方法的经验公式。比较重金属元素特征X射线荧光发现,该联合方法对Hg和Pb等高原子序数重金属的检测较灵敏,最后计算得到该装置对Hg和Pb等重金属元素的检测限分别为17.4和24.2 mg·kg-1。     

粗皮桉近红外光谱差异与其遗传差异间的关系

摸清粗皮桉(Eucalyptus pellita)群体的遗传亲缘关系,对研究桉树杂交育种理论,开发优良新品种具有非常重要的意义。研究意在通过对比粗皮桉种源遗传差异与其光谱差异间的关系,探索近红外光谱(NIRs)技术用于粗皮桉遗传亲缘关系分析的可行性。以粗皮桉天然种源材料为对象,每个种源采集8~12个家系叶样。通过全基因组重测序,基于核苷酸序列差异计算种源间的遗传距离。同时,每个家系选择4~6片健康叶片烘至绝干后,将其粉碎装于透明自封口塑料袋。用手持式近红外仪Phazir Rx (1624)采集样品的NIRs信息。以簇类独立软模式(SIMCA)判别分析统计对比种源到目标种源的光谱距离,并基于NIRs欧氏距离对种源进行层级聚类。以NIRs的PCA因子得分图分析种源间的遗传亲缘关系及其遗传变异。结果显示,粗皮桉新几内亚岛种源间的平均遗传距离为0.186,昆士兰州种源间的平均为0.157,新几内亚岛种源与昆士兰州种源间的平均遗传距离为0.295,明显大于区域内种源间的遗传距离。粗皮桉2大区域种源间的NIRs光谱距离与其种源间遗传距离基本呈正相关关系。基于NIRs的层级聚类在一定程度上印证了种源遗传距离、光谱距离的大小关系,但与其地理距离非完全对应,说明基因交流对粗皮桉群体的遗传亲缘关系有较大的影响。PCA聚类显示,遗传或光谱距离大的种源样本因子得分图存在严重重叠,而遗传或光谱距离小的种源样本因子得分反而会清晰聚类,这表明NIRs信息区分异质样本的敏感性,同时也反映了粗皮桉种源内家系间遗传变异的大小。研究结果表明,NIRs技术能够真实反映粗皮桉种源间的遗传差异,可用于桉树群体遗传亲缘关系及群体内的遗传变异分析,可辅助桉树群体的世代改良研究。     

小型荧光激光雷达测量六种典型生物战剂模拟物二维荧光光谱

对成团泛菌(Pan)、金黄色葡萄球菌金黄亚种(Sta)、球芽孢杆菌(BG)和大肠杆菌(EH)四种生物战剂模拟物进行了培养和生长曲线测定,四种菌的代时分别为0.99,0.835,1.07和1.909 h;设计研制了近场小型荧光测量激光雷达,266和355 nm波长分别用于测量生物战剂模拟物氨基酸段和NADH段二维荧光谱;在可控的荧光测量腔室,测得了分辨率为4 nm的营养态细菌液态气溶胶以及牛血清(BSA)、卵清蛋白(OVA)两种毒素类模拟物液态气溶胶的二维荧光谱;二维荧光谱数据表明,Pan,Sta,BG,EH,BSA和OVA气溶胶,在氨基酸段的荧光谱形与标准荧光组分色氨酸较为一致,FWHM为60 nm,受培养生化环境、细菌内部荧光组分及比例的影响,荧光分子激发态与基态间的能量差增大,荧光谱带均存在不同程度的蓝/紫移;在Pan,Sta,BG和EH营养细菌气溶胶中均检出了较弱的NADH荧光组分,且水、氮等的拉曼散射不能完全扣除,光谱锯齿严重,FWHM为100 nm;二阶求导后的二维荧光谱表明,荧光谱的高阶处理和分辨识别是可行的。     

土壤重金属铅元素的X射线荧光光谱测量分析

在实验室条件下,利用NITON XLt793型便携式X射线荧光光谱重金属分析仪测量并分析土壤中铅元素的X射线荧光光谱特性。分别以铅的L_α(10.55 keV)和L_β(12.61 keV)特征谱线作为分析线,分析了不同基体元素对分析线的影响;测定在不同铅浓度下的特征谱线强度变化。结果表明铅的质量分数在10×10-6～1 800×10-6范围内,元素的光谱强度与浓度之间呈现较好的线性关系;建立了铅元素的定标曲线,并计算得到铅的检出限为7.89×10-6。     

Chryseobaterium s p. S 7溶藻过程光谱学特性及机理研究

藻类的大量繁殖对饮用水源、养殖业、旅游业以及人类健康造成了极大的影响。溶藻细菌作为一种生物控制手段,在控制藻类爆发方面显示出了极大的潜力。课题组前期分离获得一株金黄杆菌属溶藻菌Chryseobaterium sp.S7,研究发现该菌株具有明显的溶藻作用,作用方式为通过分泌溶藻物质进行间接溶藻,为进一步揭示该菌的溶藻特征及机理,以铜绿微囊藻为目标藻种,运用UV-Vis,EEMs,FTIR和FCM技术,分析Chryseobaterium sp.S7溶藻过程的光谱特性。实验结论如下：将菌株发酵液与藻液共培养7 d,利用UV-Vis和EEMs技术对藻细胞Chla含量与PC荧光值变化趋势进行分析,结果显示：藻细胞Chla含量在第1 d便开始下降,表明在短时间内,细菌胞外溶藻物质便可快速作用于藻细胞,第7 d时Chla去除率为59.37%。藻细胞PC荧光值也呈现下降趋势,与Chla变化趋势表现为一致性,表明在溶藻过程中伴有Chla和PC的减少。FTIR分析结果显示：藻细胞结构中的C=O, C-H,O-H键分别在1 647,2 927和3 475~3 437 cm-1处的吸收峰强度明显减弱,表明藻细胞内的多糖物质和蛋白质结构可能被破坏,处于2 500~1 700 cm-1范围的若干小吸收峰则进一步表明藻细胞解体的现象。分别在共培养第3 d和第7 d时对藻液进行PI特异染色,应用FCM对藻细胞PI特异性荧光和Chla,PC自发荧光特性进行分析,结果显示,在细菌S7的溶藻过程中,藻细胞PI特异性荧光逐渐增强,Chla、PC自发荧光呈下降趋势、表明藻细胞膜、Chla、PC三者破坏程度在溶藻过程中具有紧密的内在联系和较高的一致性。溶藻过程中藻细胞表现为多种形式的损伤,且损伤处于动态变化过程中,由Q1（Q5）区细胞按顺序逐步向Q4（Q8）区细胞移动。推测Chryseobaterium sp.S7可能的溶藻过程为：细菌将溶藻活性物质释放到细胞外,溶藻活性物质通过破坏铜绿微囊藻细胞膜中的多糖和蛋白质的结构,增加膜的通透性,进一步破坏胞体内的Chla,PC和DNA/RNA等物质,使藻体裂解死亡,最终形成细胞碎片。通过对Chryseobaterium sp.S7溶藻过程藻细胞的光谱学特性的分析,初步揭示了Chryseobaterium sp.S7的溶藻机理,为微生物控藻及修复技术提供了理论依据。