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真菌与矿物协同降解有机污染物的新认识

中国科学:地球科学 2023年第9期53卷 2196-2198页

作者：董海良中国地质大学(北京)地质微生物与生物地球化学研究中心生物地质与环境地质国家重点实验室北京100083

土壤污染和其他生态环境问题已经成为严重影响人类健康和经济社会可持续发展的瓶颈.近年来,土壤有机污染问题日益突显,引起了社会的广泛关注,同时也成为科研界的热点问题.在新时代,国家对于生态文明和地球宜居环境的迫切需求为深入研究... 详细信息

土壤污染和其他生态环境问题已经成为严重影响人类健康和经济社会可持续发展的瓶颈.近年来,土壤有机污染问题日益突显,引起了社会的广泛关注,同时也成为科研界的热点问题.在新时代,国家对于生态文明和地球宜居环境的迫切需求为深入研究和发展土壤污染修复带来了新的机遇和挑战,迫切需要开展与土壤污染防治、地球宜居性等重要议题和国家需求相关的研究.

关键词：土壤污染防治生态文明土壤污染修复降解有机污染物宜居性生态环境问题宜居环境研究和发展

黏土矿物对病毒生物地球化学作用的影响探讨与展望

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科学通报 2023年第1期68卷 87-99页

作者：张晓文刘焱郭东毅董海良王海纳中国地质大学(北京) 地质微生物与生物地球化学研究中心生物地质与环境地质国家重点实验室北京100083

作为自然界丰度最高的生命体,病毒活跃于海洋、土壤、冰川等各类生态系统.通过侵染细菌、古菌及真核微生物,病毒在调控微生物群落和元素生物地球化学循环过程中扮演着关键角色.在自然环境中,病毒与无机或有机颗粒存在广泛的相互作用.黏... 详细信息

作为自然界丰度最高的生命体,病毒活跃于海洋、土壤、冰川等各类生态系统.通过侵染细菌、古菌及真核微生物,病毒在调控微生物群落和元素生物地球化学循环过程中扮演着关键角色.在自然环境中,病毒与无机或有机颗粒存在广泛的相互作用.黏土矿物是广泛分布于陆地和海洋环境的无机颗粒,陆地生态系统中的黏土矿物可在大气、河流和冰川的作用下搬运至海洋,并在水体中沉降形成深海沉积物.黏土矿物对病毒具有高度亲和力,影响着环境中病毒的丰度、活性和感染能力.因此,黏土矿物对病毒介导的生物地球化学循环过程有着重要的影响.本文从各类生境中病毒的生态功能、病毒的生物地球化学作用模型和黏土矿物对病毒的吸附作用3个方面进行了概述,并讨论了陆地和海洋生态系统中黏土矿物的吸附作用对病毒功能和生物地球化学作用的潜在影响,提出黏土矿物是影响病毒驱动的生物地球化学循环不可忽视的因素,未来应将黏土矿物作为评估病毒生物地球化学作用的参数之一.

关键词：病毒生态功能黏土矿物吸附作用生物地球化学循环

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杀菌黏土矿物的研究进展与前景展望

地学前缘 2022年第1期29卷 470-485页

作者：郭东毅夏庆银董海良王曦曾强赵玉中国地质大学(北京)地球科学与资源学院地质微生物与生物地球化学研究中心生物地质与环境地质国家重点实验室北京100083

黏土矿物具有特殊的层状结构与吸附性强、表面活性高、层间可交换阳离子丰富等理化特征,已被广泛应用于工业材料制造及环境修复等领域。而在医学领域,传统抗生素的滥用导致细菌的耐药性不断增强与全球流行,引发医学界对于现存抗生素有... 详细信息

黏土矿物具有特殊的层状结构与吸附性强、表面活性高、层间可交换阳离子丰富等理化特征,已被广泛应用于工业材料制造及环境修复等领域。而在医学领域,传统抗生素的滥用导致细菌的耐药性不断增强与全球流行,引发医学界对于现存抗生素有效性的担忧,开发新型杀菌药物迫在眉睫。尽管历史上已有黏土矿物缓解伤口脓肿、治疗消化不良及关节炎等病症的记载,现代分析技术的进步才使得研究者能够对黏土矿物及其杀菌机理进一步研究,从而深入挖掘其作为抗菌药物的潜在医学价值。近年来,国内外研究学者先后报道了黏土矿物自身广谱的杀菌能力,并指出其杀菌活性与矿物溶出的金属离子、其片层结构中赋存的活性铁、黏土表面带电性以及产生的活性氧基团(reactive oxygen species,ROS)等相关。另一方面,黏土矿物作为药物分子载体,可以增强杀菌药物的物理性能与杀菌活性,被广泛用于制备复合杀菌材料。本文综合近年来国内外研究团队对医药黏土的杀菌能力、过程与机理研究,探讨常见黏土矿物具备杀菌活性的必要条件与共性特征,简述黏土矿物作为有效载体所制备的杀菌材料,指明当前医药黏土矿物研发过程中存在的问题,为今后医药黏土研发提供些许建议。

关键词：黏土矿物杀菌作用杀菌机理药物开发

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深地生物圈的最新研究进展以及发展趋势

科学通报 2018年第36期63卷 3885-3901页

作者：董海良中国地质大学(北京) 生物地质与环境地质国家重点实验室北京100083

深地(地下深部)微生物是指陆地以及海底表面以下、不以光合作用为主要能量来源、生活在黑暗世界的微生物.深地微生物生活在岩石与沉积物空隙或者流体中,从岩石摄取营养,从水-岩反应中获取能量.深地微生物的总量可与地表生物量相媲美,但... 详细信息

深地(地下深部)微生物是指陆地以及海底表面以下、不以光合作用为主要能量来源、生活在黑暗世界的微生物.深地微生物生活在岩石与沉积物空隙或者流体中,从岩石摄取营养,从水-岩反应中获取能量.深地微生物的总量可与地表生物量相媲美,但是其分布不均匀,代谢速率极低,地质条件是影响其分布和代谢的主要因素.总体来讲,随着深度的增加,由地表带入的有机质含量与能量都降低,因此微生物的丰度、多样性与活性也随之降低.在深部环境,深地微生物的代谢主要由水-岩反应产生的底物与能量维持.深地的极端环境造就了特殊的深地微生物(厌氧、化能自养、嗜热、嗜压、耐寡营养、耐辐射、耐干旱等),但是这些生物的生存边界目前还没有统一定论.尽管深地微生物个体小、生长慢,但是数量庞大,物种多样且功能丰富,在一系列地质过程中起着至关重要的作用,也与人类活动息息相关.因为获取深地样品难度大、费用高,因此深地微生物的研究尚不够深入,许多问题有待解决,包括深地微生物的起源、生存、与代谢功能,生物地理分布,由深地微生物参与调控的元素地球化学循环,以及深地微生物资源的开发利用.

关键词：深地微生物极端环境生存边界能量生物量多样性

高温微生物铁还原条件下绿脱石对有机质的保存作用研究

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岩石学报 2019年第1期35卷 193-203页

作者：曾强董海良汪丹中国地质大学地球科学与资源学院北京100083 中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室北京100083

粘土矿物在地表环境中广泛存在,并且与环境中的有机质紧密结合在一起。前人的研究发现,粘土矿物的可膨胀层间域可以有效地保存有机质,防止其在微生物诱导的氧化还原环境的波动的环境中被矿化。然而这一过程在高温条件下是否同样成立尚... 详细信息

粘土矿物在地表环境中广泛存在,并且与环境中的有机质紧密结合在一起。前人的研究发现,粘土矿物的可膨胀层间域可以有效地保存有机质,防止其在微生物诱导的氧化还原环境的波动的环境中被矿化。然而这一过程在高温条件下是否同样成立尚属未知。本文选取一种代表性有机质12-氨基十二酸(ALA)与典型含铁粘土矿物绿脱石(NAu-2)合成有机质-粘土矿物复合体,在两株高温-超高温铁还原细菌的作用后,通过多种水化学和矿物学的表征手段,研究其矿物结构的变化、有机质的结合稳定性和脱附情况。结果发现细菌对绿脱石结构铁的还原过程中造成的矿物结构的破坏(还原性溶解)是控制ALA从NAu-2中脱附的主要原因。高温条件也会略微促进ALA从NAu-2的层间域中脱附出来。总体来说,受限于微生物对结构铁的还原程度(<30%),最终在结构铁还原反应结束后还是有相当大量的ALA在层间保存了下来。这一结果证明了粘土矿物的层间域在高温条件下同样也能够作为有机质保存的有效场所。

关键词：绿脱石微生物铁还原高温有机质保存

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水圈微生物专栏序言

微生物学报 2022年第12期62卷 4561-4563页

作者：黄力董海良蒋宏忱全哲学中国科学院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室北京100101 中国地质大学(北京)地质微生物与生物·地球化学研究中心生物地质与环境地质国家重点实验室北京100083 中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074 复旦大学生命科学学院上海200438

国家自然科学基金委员会于2017年启动了“水圈微生物驱动地球元素循环的机制”重大研究计划(简称“水圈微生物”计划)。“水圈微生物”计划聚焦典型水圈生境,通过多学科交叉研究,借助新技术、新方法,揭示水圈微生物在物种、群落和生态... 详细信息

国家自然科学基金委员会于2017年启动了“水圈微生物驱动地球元素循环的机制”重大研究计划(简称“水圈微生物”计划)。“水圈微生物”计划聚焦典型水圈生境,通过多学科交叉研究,借助新技术、新方法,揭示水圈微生物在物种、群落和生态水平驱动碳氮硫循环的机制及其环境响应,认识水圈微生物在元素地球生物化学循环中的宏观生态作用。

关键词：重大研究计划国家自然科学基金委员会元素循环生物化学循环硫循环水圈多学科交叉研究环境响应

PTT/PET外并列复合POY生产工艺探讨

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合成纤维工业 2022年第6期45卷 68-71页

作者：董海良浙江恒逸石化研究院有限公司浙江杭州310000 东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620

以特性黏数1.05 dL/g的聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)切片和特性黏数0.48 dL/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片为原料,采用特殊设计的并列型纺丝组件,通过复合纺丝生产PTT/PET外并列复合预取向纤维(POY),探讨了其生产工艺条件。结果表明:... 详细信息

以特性黏数1.05 dL/g的聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)切片和特性黏数0.48 dL/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片为原料,采用特殊设计的并列型纺丝组件,通过复合纺丝生产PTT/PET外并列复合预取向纤维(POY),探讨了其生产工艺条件。结果表明:特殊设计的并列型纺丝组件采取喷丝板外复合方式,喷丝孔长径比大于等于3,生产的PTT/PET外并列复合POY截面呈花生形状,经后续加工后纤维蓬松饱满;在PTT与PET复合质量比为5050的条件下,控制PET纺丝温度265~275℃、PTT纺丝温度260~265℃、卷绕速度2400~2700 m/min、卷绕角5.0°~8.0°、卷绕张力0.10~0.15 cN/dtex,生产95 dtex/36 f PTT/PET外并列复合POY,生产稳定性好,满卷率高,纤维断裂强度为1.86 cN/dtex,断裂伸长率为131.2%,产品质量指标达到优等品要求。

关键词：聚对苯二甲酸乙二酯纤维聚对苯二甲酸丙二酯纤维并列型复合纤维预取向纤维生产工艺

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微生物对绿脱石中有机质利用的研究

矿物岩石地球化学通报 2015年第2期34卷 301-309页

作者：汪丹董海良中国地质大学(北京)生物地质与环境地质国家重点实验室北京100083 Department of Geology and Environmental Earth Science Miami University

为了探索黏土矿物中含有的有机质能否被微生物利用以及微生物利用的效率,本文选取富三价铁的黏土矿物绿脱石NAu-2为还原对象,嗜热菌Thermus scotoductus SA-01,以及常温菌Shewanella putrefaciens CN-32为异化铁还原菌,分别在没有外加... 详细信息

为了探索黏土矿物中含有的有机质能否被微生物利用以及微生物利用的效率,本文选取富三价铁的黏土矿物绿脱石NAu-2为还原对象,嗜热菌Thermus scotoductus SA-01,以及常温菌Shewanella putrefaciens CN-32为异化铁还原菌,分别在没有外加碳源的情况下对NAu-2结构铁进行还原。实验选取化学方法来测试Fe3+还原程度与还原速率,利用X射线粉晶衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱分析仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)对黏土矿物还原产物进行矿物学表征,利用总碳/氮分析仪测试黏土矿物释放出来的溶解碳总量以及高效液相色谱仪来分析不同有机组分的含量。实验结果表明相对于常温菌CN-32,嗜热菌SA-01可以有效利用绿脱石中含有的微量有机质作为碳源。由此可知,黏土矿物经微生物作用后发生还原溶解,其吸附的有机质会随着溶解程度的升高不断释放到周围环境中;黏土矿物含有的有机质组分成分复杂,在不同温度环境下释放出来的有机质速率与种类有所不同。

关键词：绿脱石铁还原有机质 Thermus scotoductus SA-01 Shewanella putrefaciens CN-32

PTT/ECDP并列复合纤维的制备及性能研究

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合成纤维 2023年第7期52卷 29-32页

作者：董海良浙江恒逸石化研究院有限公司浙江杭州310000

采用聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和低温易染阳离子聚酯(ECDP)为原料,通过熔融纺丝制备了PTT/ECDP并列复合纤维,研究了牵伸倍数、热定形温度、热处理温度对复合纤维力学性能和卷曲性能的影响。结果表明:随牵伸倍数的增大,复合纤维的卷曲... 详细信息

采用聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和低温易染阳离子聚酯(ECDP)为原料,通过熔融纺丝制备了PTT/ECDP并列复合纤维,研究了牵伸倍数、热定形温度、热处理温度对复合纤维力学性能和卷曲性能的影响。结果表明:随牵伸倍数的增大,复合纤维的卷曲性能提高;随热定形温度的升高,复合纤维的力学性能下降,卷曲性能提高;随热处理温度的降低,复合纤维的卷曲性能提高。最后,复合纤维经圆机织造后,进行阳离子染色处理,织物在98℃染色就可以达到良好的染色效果。

关键词： PTT ECDP 并列复合纤维热处理卷曲