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基于成像和质谱的流式细胞术在医学诊断中的应用进展

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分析试验室 2024年第6期43卷 914-924页

作者：杨瑞张纪媛于玉洁张顺心王合宇刘大喜田亮崔建升河北科技大学环境科学与工程学院石家庄050018 河北省污染防治生物技术实验室石家庄050018

人体内部分细胞的种类变化和生理状态是人体健康的重要指标,对细胞进行生化分析是医学诊断的重要手段。基于成像和质谱的流式细胞术,在细胞分析上具有高通量、特异性强的优点,能够表征人体血液或组织样本中特定的细胞类型和形态特征,从... 详细信息

人体内部分细胞的种类变化和生理状态是人体健康的重要指标,对细胞进行生化分析是医学诊断的重要手段。基于成像和质谱的流式细胞术,在细胞分析上具有高通量、特异性强的优点,能够表征人体血液或组织样本中特定的细胞类型和形态特征,从而实现疾病的诊断。本文综述了成像流式细胞术(IFC)、质谱流式细胞术(CyTOF)和成像质谱细胞术(IMC)在肿瘤学、免疫学、血液学等医学领域中最新的应用进展。

关键词：流式细胞术细胞分析生物标志物检测医学诊断

典型城市不同河流沉积物中抗生素抗性基因的时空分布特征:以石家庄为例

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环境科学 2024年第6期45卷 3176-3185页

作者：赵波宋圆梦卢梦淇白寅虎陈昊达高赛王琳静张璐璐崔建升河北科技大学环境科学与工程学院石家庄050000 河北省污染防治生物技术实验室石家庄050000 河北省水利规划设计研究院有限公司石家庄050021

河流是抗生素抗性基因(ARGs)的重要储库.然而,目前有关河流中ARGs的研究多集中在其时空分布,而较少对同一区域城市和农村河流中ARGs的种类和丰度进行比较.鉴于此,以石家庄市不同河流为例,分别在2020年12月和2021年4月,选取了2条农村河流... 详细信息

河流是抗生素抗性基因(ARGs)的重要储库.然而,目前有关河流中ARGs的研究多集中在其时空分布,而较少对同一区域城市和农村河流中ARGs的种类和丰度进行比较.鉴于此,以石家庄市不同河流为例,分别在2020年12月和2021年4月,选取了2条农村河流和3条城市河流,布设了15个采样点,采集了各个样点的沉积物,运用宏基因组测序技术分析了各样点沉积物中ARGs的种类和丰度,比较了城市和农村河流沉积物中ARGs的时空差异.结果表明:①在城市和农村河流中分别检出162种(4 776±4 452,丰度,下同)和79种ARGs(1 043±632),ARGs种类和丰度均呈城市>农村的趋势;②在城市河流中磺胺类(SAs,27%)、氨基糖苷类(AGs,26%)和多药类(MDs,15%) ARGs的相对丰度最高;而在农村河流中MDs类ARGs的相对丰度最高(65%),且城市河流中ARGs的复杂程度高于农村河流.③城市河流中SAs、AGs、MDs、四环素类(TCs)、利胆醇类(PNs)、大环内酯类(MLS)、β-内酰胺类(β-lactams)和二氨基嘧啶类(DAPs)ARGs间呈显著正相关(P <0.01),而糖肽类(GPs)ARGs与各类ARGs呈显著负相关(P <0.05和P <0.01);而在农村河流中MDs和SAs类ARGs呈显著正相关(P <0.05),氨基香豆素类(ACs)ARGs与肽类(PTs)、利福霉素类(RMs)和磷霉素类(FMs)ARGs呈显著负相关(P <0.05和P <0.01);④在时间分布上,城市河流12月和4月分别检出162种(4 776±4 452)和148种(5 673±5 626)ARGs;而农村河流12月和4月分别检出79种(1 043±632)和46种(467±183)ARGs;⑤RDA分析结果表明,城市和农村河流中的ARGs均呈时间分布差异;相关分析表明城市河流主要与工业企业数量显著相关,而农村河流则主要与牧业产值显著相关.总体而言,通过比较城市和农村河流中ARGs的时空异质性,识别其主要社会影响因子,可为后续河流中ARGs风险管控提供数据支撑.

关键词：抗生素抗性基因(ARGs) 时空分布宏基因组城市河流农村河流社会经济因子

湖泊环境因子空间异质性及其对食物网结构的影响研究—以白洋淀为例

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生态毒理学报 2024年

作者：卢梦淇宋圆梦常帅赵波高赛陈昊达王琳静崔建升张璐璐河北科技大学环境科学与工程学院河北省污染防治生物技术实验室

湖泊环境因子变化会影响食物网和生态系统结构。为了明晰湖泊环境因子空间变化对食物网结构的影响，本研究选取白洋淀为研究区，分别于2018年4月（春季）和8月（夏季）采集水体、沉积物和生物样品。淀区共设置32个采样点，根据土地利用... 详细信息

湖泊环境因子变化会影响食物网和生态系统结构。为了明晰湖泊环境因子空间变化对食物网结构的影响，本研究选取白洋淀为研究区，分别于2018年4月（春季）和8月（夏季）采集水体、沉积物和生物样品。淀区共设置32个采样点，根据土地利用类型划分为3个不同区域：重度干扰区（生境1）、中度干扰区（生境2）和轻度干扰区（生境3）。本研究分析了水体、沉积物的主要理化因子和食物网结构的时空变化，利用模糊聚类法阐明环境因子空间变化对食物网结构的影响，运用空间自相关分析环境因子的空间异质性，利用典范对应分析（canonical correspondence analysis， CCA）和偏最小二乘回归分析识别影响食物网结构的关键环境因子。结果表明：（1）就物理生境条件而言，水深（water depth， WD）、pH、温度（temperature， T）、透明度（transparence， Tran）和溶解氧（dissolved oxygen， DO）最大值均在生境3；而就水化学条件而言，总氮(total nitrogen， TNsediment)、总磷(total phosphorus， TPsediment)和总有机碳（total organic carbon， TOCs）最大值均在生境2；（2）模糊聚类分析表明，环境因子数值越大，食物网结构特征指数越低，食物网结构越不稳定；（3）空间自相关分析表明，T、Tran、pH和化学需氧量（chemical oxygen demand， COD）莫兰指数分别为0.14、0.10、0.44和0.37，其值呈现正相关，在空间上形成高低聚类；（4）CCA和偏最小二乘回归分析结果表明，WD、TPwater、TNsediment和T是影响白洋淀食物网结构的关键环境因子。因此，在全球气候变化和快速城市化背景下，应重点监测T、WD和营养盐。

关键词：白洋淀环境因子空间异质性食物网结构生态系统

六溴环十二烷(HBCDs)异构体及对映体的植物富集、传输、修复及毒性研究进展

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环境化学 2024年第1期43卷 224-239页

作者：武彤杨妹李茜茜刘子鑫崔建升鲍晓磊郎子炎河北科技大学环境科学与工程学院石家庄050018 河北省药用分子化学重点实验室石家庄050018 河北科技大学理学院石家庄050018 河北化工医药职业技术学院石家庄050030

六溴环十二烷(hexabromocyclododecanes,HBCDs)是一种典型的疏水性脂肪族溴代阻燃剂,2013年被列入《斯德哥尔摩公约》受控名单中.HBCDs具有手性中心,多个对映异构体,不同的立体构型在环境中会发生选择性富集分布,降解转化和生物毒性等行... 详细信息

六溴环十二烷(hexabromocyclododecanes,HBCDs)是一种典型的疏水性脂肪族溴代阻燃剂,2013年被列入《斯德哥尔摩公约》受控名单中.HBCDs具有手性中心,多个对映异构体,不同的立体构型在环境中会发生选择性富集分布,降解转化和生物毒性等行为.植物是生态系统能量的生产者,HBCDs可通过植物吸收改变植物生理,影响其在食物链的传递乃至整个生态系统,对环境和人体健康存在潜在危害.本文对HBCDs异构体和对映体的植物提取分析方法、植物富集和传输、污染土壤的植物修复以及植物毒性效应的最新研究进行梳理.液相色谱质谱联用技术可有效检测植物中的HBCDs异构体和对映体,对映体水平的检测将成为未来HBCDs立体构型分析的发展方向.HBCDs已在各类植物中被陆续检出,多数研究中α-HBCD是主要的异构体.目前在HBCDs对映体水平上的研究还非常有限,其在植物体内的传输尚无统一规律.植物种植可有效清除土壤中的HBCDs,展现出生物修复应用前景.HBCDs会引起植物生长发育迟缓、氧化胁迫和基因损伤等效应,不同构型的HBCDs表现出特异的选择性毒性行为.鉴于目前关于HBCDs的植物研究还很欠缺,建议今后加强对植物中HBCDs异构体和对映体水平的环境行为和污染治理研究,为综合评价HBCDs的生物有效性、健康风险评价及环境修复提供科学依据.

关键词：六溴环十二烷对映体选择性富集植物修复植物毒性

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廊坊市重污染天气特征及减排效果评估

环境科学与技术 2024年第3期47卷 67-79页

作者：王铭杜桂敏李瑾刘大喜吕喆聂滕李国昊崔建升河北科技大学环境科学与工程学院河北石家庄050091 廊坊市生态环境局河北廊坊065008 河北省生态环境应急与重污染天气预警中心河北石家庄050037 北京市生态环境保护科学研究院大气挥发性有机物污染防治技术与应用北京市重点实验室北京100037

为了统筹推进空气质量改善和经济发展,生态环境部于2019年7月制定了重污染天气“绩效分级、差异化管控”措施。文章将廊坊市11次预警(4次黄色预警、6次橙色预警和1次红色预警)划分为8次污染过程进行分析。结果显示,8次污染过程PM_(2.5)... 详细信息

为了统筹推进空气质量改善和经济发展,生态环境部于2019年7月制定了重污染天气“绩效分级、差异化管控”措施。文章将廊坊市11次预警(4次黄色预警、6次橙色预警和1次红色预警)划分为8次污染过程进行分析。结果显示,8次污染过程PM_(2.5)平均浓度为41.4~129.0μg/m^(3),综合后向轨迹模拟、地面天气型等手段,将污染过程分为4类,包括西南输送类、东南输送类,西北方向输送类以及局地污染过程。其中高压后部、低压前部和弱高压是导致南部区域传输污染过程的主要天气型,均压场、弱高压是导致西北来向和局地污染过程的主要天气型,且西南来向与局地污染过程PM_(2.5)均值与峰值浓度均高于东南来向和西北来向污染过程,说明此两类污染发生时,廊坊市空气质量更差。结合各预警等级污染物减排比例,采用WRF-CMAQ模式对11次预警期间“绩效分级、差异化管控”效果进行评估,发现预警期间PM_(2.5)平均浓度下降了2.6%~5.9%,PM_(2.5)峰值浓度降低了0.7%~7.7%。整体来看,应急措施的实施有效改善了廊坊市空气质量,并起到了“削峰”作用。

关键词：重污染预警应急措施绩效分级差异化管控 WRF-CMAQ 廊坊

白洋淀夏季汛期入淀河流水体溶解性有机物的光谱特征及来源

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环境科学 2024年第5期45卷 2640-2650页

作者：孟佳靖窦红陈哲周石磊底怡玲武辰彬王晨光张家丰崔建升河北科技大学环境科学与工程学院河北省污染防治生物技术实验室石家庄050018 石家庄市环境监控中心石家庄050018

溶解性有机物(DOM)是全球最大的有机碳储存库,在天然水体的生物地球化学循环中起着至关重要的作用.河流是连接源头与受纳水体的过渡区,是进行DOM交换的关键环节.因此,运用紫外-可见光谱技术(UV-vis)和三维荧光光谱技术(EEMs)结合平行因... 详细信息

溶解性有机物(DOM)是全球最大的有机碳储存库,在天然水体的生物地球化学循环中起着至关重要的作用.河流是连接源头与受纳水体的过渡区,是进行DOM交换的关键环节.因此,运用紫外-可见光谱技术(UV-vis)和三维荧光光谱技术(EEMs)结合平行因子分析法(PARAFAC),分析了夏季汛期白洋淀流域府河、小白河、白沟引河和瀑河水体中溶解性有机物的光谱特征及其来源.结果表明,府河和小白河水体的a245和a355显著高于白沟引河和瀑河;E2/E3显示入淀河流水体DOM相对分子质量大小为:瀑河>白沟引河>府河>小白河.三维荧光通过PARAFAC共解析出3种组分,分别为类酪氨酸(C1)、陆源类腐殖质(C2)和类色氨酸(C3);各荧光组分间不存在差异(P>0.05),C2和C3组分在不同入淀河流间存在差异(P<0.05);易降解类蛋白质组分(C1+C3)占比高于类腐殖质组分C2.各入淀河流自生源指数BIX都大于1,腐殖化指数HIX都小于4,表明入淀河流水体自生源特征明显,腐殖化程度较弱;府河水体具有最高的FI指数(1.96±0.25)和最低的HIX指数(0.46±0.08),且沿入淀河流方向自生源特征逐渐加强,表明府河水体呈现更高的内源特征.经入淀河流水体DOM的荧光组分与特征参数相关性分析得出,府河水体与小白河水体相关性呈现相似关系,白沟引河水体与瀑河水体呈现相似关系;各入淀河流水体DOM的荧光组分与水质参数的相关性呈现明显差异,并且与水体氮、磷关联较强;经多元线性回归分析,各入淀河流在C1组分之间不存在显著差异,在C2组分和C3组分之间存在显著差异.综上所述,通过对夏季汛期入淀河流水体的DOM光谱特征及来源的研究,进一步认识了白洋淀入淀河流的碳循环过程.

关键词：白洋淀入淀河流溶解性有机物(DOM) 紫外-可见光谱(UV-vis) 三维荧光光谱(EEMs)

不同水文情景下白洋淀水体好氧反硝化菌群对水质因子的动态响应

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环境科学 2024年第6期45卷 3627-3637页

作者：孟佳靖张甜娜陈哲周石磊底怡玲武辰彬王晨光张家丰崔建升河北科技大学环境科学与工程学院河北省污染防治生物技术实验室石家庄050018

为探究不同水文情景下白洋淀水体好氧反硝化菌群的演变规律和驱动机制,基于水质调查和高通量测序技术,进行了水体水质因子分析、好氧反硝化菌群α多样性分析、物种组成和网络分析.结果表明,白洋淀水体呈弱碱性,丰水期水体T最高,DO最低,... 详细信息

为探究不同水文情景下白洋淀水体好氧反硝化菌群的演变规律和驱动机制,基于水质调查和高通量测序技术,进行了水体水质因子分析、好氧反硝化菌群α多样性分析、物种组成和网络分析.结果表明,白洋淀水体呈弱碱性,丰水期水体T最高,DO最低,冰封期T最低,DO最高.白洋淀水体在枯水期、丰水期、平水期和冰封期下NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N、NO_(3)^(-)-N、TN、高锰酸盐指数、Fe和Mn之间均存在显著差异(P0.05).不同水文情景下水体中最大的细菌门类为Proteobacteria,相对丰度较高的属为Magnetospirillum、Aeromonas、Pseudomonas、Azospirillum和Bradyrhizobium.此外,好氧反硝化菌群的α多样性均存在显著差异(P<0.001),冰封期菌群丰富度最高,枯水期和冰封期菌群的多样性和均匀度最高.经RDA、Mantel分析,菌群的水质驱动因子在不同水文情景下有所差异,枯水期菌群的水质驱动因子为p H、NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N和高锰酸盐指数,丰水期菌群的驱动因子为p H、T、DO、NO_(2)^(-)-N和TP,平水期的驱动因子为NO_(2)^(-)-N、Fe和高锰酸盐指数,冰封期菌群的驱动因子为NO_(3)^(-)-N和NO_(2)^(-)-N.网络分析表明与水质驱动因子相关的物种存在时间差异,枯水期与水质驱动因子相关的属为Magnetospirillum、Aeromonas和Azoarcus,与丰水期相关的属为Magnetospirillum、Pseudomonas和Aeromonas,与平水期相关的属为Magnetospirillum、Pseudomonas和Limnohabitans,与冰封期相关的属为Magnetospirillum、Azoarcus和Pseudomonas.不同水文情景关键水质因子(主要是T、DO、NO_(3)^(-)-N和高锰酸盐指数)与好氧反硝化菌群之间的关联关系,随着时间演变也在逐渐发生变化.综上,通过对不同水文情景下白洋淀水体好氧反硝化菌群演变特征及环境因子驱动机制进行研究,可为认识天然环境中好氧反硝化菌群演变机制提供依据.

关键词：好氧反硝化白洋淀水文情景网络分析水质因子

石家庄市城区春季VOCs污染特征及来源解析

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环境科学 2024年第8期45卷 4459-4469页

作者：于玉洁杨臣强杨瑞张顺心王合宇刘大喜聂赛赛王帅崔建升李双江王云霞河北科技大学环境科学与工程学院石家庄050018 河北省污染防治生物技术实验室石家庄050018 中节能天融科技有限公司北京100085 河北煜鸿项目管理咨询有限公司石家庄050035 河北省科学院地理科学研究所石家庄050011 河北省地理信息开发应用技术创新中心石家庄050011

利用苏码罐采样-气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)监测石家庄市2019年、2021年和2022年春季挥发性有机物(VOCs),并收集同期臭氧(O_(3))和PM_(2.5)在线监测数据,分析了挥发性有机物(VOCs)浓度水平特征和时序变化,并利用臭氧生成潜势(OFP)和二... 详细信息

利用苏码罐采样-气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)监测石家庄市2019年、2021年和2022年春季挥发性有机物(VOCs),并收集同期臭氧(O_(3))和PM_(2.5)在线监测数据,分析了挥发性有机物(VOCs)浓度水平特征和时序变化,并利用臭氧生成潜势(OFP)和二次有机气溶胶生成潜势(SOAFP)评估了VOCs的化学活性,通过潜在源贡献因子法(PSCF)和浓度权重轨迹分析(CWT)识别石家庄市春季VOCs潜在源区,通过特征比值法对VOCs进行来源解析.结果表明:①2019年、2021年和2022年石家庄市春季(即观测期)污染期ρ(VOCs)均值为191.17μg·m^(-3),清洁期ρ(VOCs)均值为122.18μg·m^(-3).②OFP在污染期为361.23μg·m^(-3),在清洁期为266.96μg·m^(-3);SOAFP在污染期为1.98μg·m^(-3),在清洁期为1.61μg·m^(-3),控制好苯系物,尤其是苯、甲苯、乙苯和二甲苯是减少PM_(2.5)和O_(3)污染的关键.③观测期VOCs潜在源区主要分布在裕华区东部、高新区和栾城区北部,权重CWT分布与主要权重PSCF分布相统一,除本地排放外还受到临近区域传输的影响.④由B/T/E及X/B的值,石家庄市春季VOCs的主要来源为移动源和燃烧源,且气团老化较严重,控制机动车排放、开展区域联防联控是改善石家庄市空气质量的有效手段.

关键词：石家庄市挥发性有机物(VOCs) 污染特征臭氧生成潜势(OFP) 二次有机气溶胶生成潜势(SOAFP) 来源解析

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通州区集中式饮用水源水质与健康风险评价

环境科学学报 2024年第8期44卷 279-287页

作者：卢梦淇常帅宋圆梦赵波高赛陈昊达王琳静崔建升张璐璐河北科技大学环境科学与工程学院石家庄050000 河北省污染防治生物技术实验室石家庄050000

地下水作为通州区的主要供水水源,探究地下水水质状况及健康风险对该地区可持续发展至关重要.以通州区地下水为研究对象,筛选了32个集中式饮用水源地,运用熵权水质指数(EWQI)和健康风险评估模型进行水质评价及风险评估,并运用绝对主成分... 详细信息

地下水作为通州区的主要供水水源,探究地下水水质状况及健康风险对该地区可持续发展至关重要.以通州区地下水为研究对象,筛选了32个集中式饮用水源地,运用熵权水质指数(EWQI)和健康风险评估模型进行水质评价及风险评估,并运用绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR)进行风险来源解析.结果表明:①样品各水质指标浓度全部符合《地下水质量标准(GB/T14848-2017)》Ⅲ类标准;NO_(3)^(-)、Cu和Zn的变异系数介于1.48~3.56,局部富集程度高;无机盐SO_(4)^(2-)浓度呈南部高北部低的趋势;而As浓度呈北部高南部低的趋势.②研究区EWQI值范围为27.76~49.18,平均值为39.64,整体为Ⅰ级,全部达到优秀.③健康风险评价显示As存在潜在致癌风险,在相同环境下儿童比成人暴露风险更高.④地质环境和水文地球化学演化为As的主要来源,贡献占比高达85.70%.为保障通州区居民地下水饮用安全,As应当作为今后地下水优先控制的物质.

关键词：通州区集中式饮用水熵权水质指数(EWQI) 健康风险评价绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR)