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镉全细胞微生物传感器研究进展

环境化学 2024年第4期43卷 1085-1095页

作者：汤文瑶郭瑛瑛向玉萍刘艳伟梁勇阴永光蔡勇江汉大学环境与健康学院武汉430056 中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室北京100085 中国科学院生态环境研究中心环境纳米技术与健康效应实验室北京100085 美国迈阿密弗罗里达大学化学与生物化学系迈阿密33199

镉全细胞微生物传感器(cadmium whole-cell biosensors,Cd-WCBs)以微生物为载体,利用微生物的调节元件组成模块化基因回路,以实现镉生物有效性的简单、经济和高通量检测.本文概述了基于转录因子和酶生物传感器构建的非特异性Cd-WCBs,以... 详细信息

镉全细胞微生物传感器(cadmium whole-cell biosensors,Cd-WCBs)以微生物为载体,利用微生物的调节元件组成模块化基因回路,以实现镉生物有效性的简单、经济和高通量检测.本文概述了基于转录因子和酶生物传感器构建的非特异性Cd-WCBs,以及基于转录因子和荧光共振能量转移构建的特异性Cd-WCBs.本文还总结了Cd-WCBs的基本优化策略,主要包括对识别蛋白进行定向改造或定向进化、利用反馈调控优化基因回路以及改造底盘细胞的金属调控系统.目前,Cd-WCBs已经用于不同环境介质中镉的生物有效性检测,但是其在实际环境中细胞活性,和检测性能仍有待提高.本研究指出未来可通过开发和改造底盘生物来提高传感器的环境适应能力,利用多种合成生物学手段进一步提高传感器的检测灵敏度和特异性.

关键词：镉全细胞生物传感器生物有效性环境检测特异性灵敏度识别元件报告元件

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机器学习辅助光谱分析技术在环境微/纳塑料研究中的应用

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中国无机分析化学 2024年

作者：李艳吴欣宜王全龙巩一潮黎刚阴永光裴志国宋茂勇谭志强张庆华中国科学院大学资源与环境学院国科大杭州高等研究院环境学院邢台学院化学工程与生物技术学院中国科学院生态环境研究中心环境纳米技术与健康效应实验室中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室

微/纳塑料在环境中广泛存在，威胁着全球生态系统的平衡和稳定，因此有必要确定和评估微/纳塑料的环境赋存特征、环境行为和效应以及生态毒性效应。然而微/纳塑料具有的低浓度、小尺寸及容易吸附其他物质等特点，为其在复杂环境基质中... 详细信息

微/纳塑料在环境中广泛存在，威胁着全球生态系统的平衡和稳定，因此有必要确定和评估微/纳塑料的环境赋存特征、环境行为和效应以及生态毒性效应。然而微/纳塑料具有的低浓度、小尺寸及容易吸附其他物质等特点，为其在复杂环境基质中的分析带来了巨大挑战。大多数分析方法在提供环境样本中微/纳塑料的定性定量信息方面存在成本高、准确性差、时间效率低等问题，而具有无损、高效、操作方便等优点的光谱分析技术可以弥补这些方法的不足。但采集的微/纳塑料光谱信号可能会受到环境样本中复杂成分的背景噪声干扰，亟需采用智能化手段提高分析的准确性和效率。机器学习具有强大的数据处理和自动化分析能力，准确性高、应用性广，适用于复杂光谱数据的分类和解析，将机器学习与光谱分析技术相结合有望成为微/纳塑料分析的可靠方法。首先对常用的机器学习辅助光谱分析技术进行综述，然后系统性地讨论了机器学习辅助光谱分析技术在微/纳塑料的环境赋存特征、环境行为和效应、生态毒理效应等研究中的应用，最后对该技术的发展前景进行了总结和展望。机器学习辅助光谱分析技术有望为环境中微/纳塑料的生态环境健康风险评估和污染防治提供重要数据支持。

关键词：微/纳塑料光谱分析技术机器学习环境赋存特征环境行为和效应生态毒理效应

基因工程菌在石油污染修复中的研究进展与前景

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环境化学 2024年第1期43卷 14-26页

作者：宫兆波郭瑛瑛张燕萍杨永霞赵增义刘艳伟史斌毕磊阴永光宋茂勇中国石油新疆油田分公司实验检测研究院克拉玛依834000 新疆维吾尔自治区油气田环保节能工程研究中心克拉玛依834000 中国科学院生态环境研究中心环境纳米技术与健康效应实验室北京100085 中国石油新疆油田分公司质量安全环保处克拉玛依834000

构建基因工程菌(genetically engineered microorganisms,GEMs)是石油污染生物修复的重要发展方向.目前,通过基因编辑、过表达和定向进化等手段改造微生物的石油污染物降解和调控途径,可以提高微生物的环境适应能力和污染物降解能力,用... 详细信息

构建基因工程菌(genetically engineered microorganisms,GEMs)是石油污染生物修复的重要发展方向.目前,通过基因编辑、过表达和定向进化等手段改造微生物的石油污染物降解和调控途径,可以提高微生物的环境适应能力和污染物降解能力,用于石油污染物的生物降解和监测.本文概述了石油污染物降解基因工程菌的主要构建策略,包括选择和改造宿主菌、改造与优化石油污染物关键酶和代谢通路、开发微生物全细胞传感器和构建基因工程菌的自毁程序.此外,基因工程菌也可用于石油污染的酶修复、微生物菌群修复和细菌-植物联合修复.随着系统生物学和合成生物学在降解微生物中的应用,基因工程菌在石油污染修复中展现出良好的研究和应用前景.

关键词：石油污染物基因工程菌微生物修复合成生物学降解

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共价有机框架在水中二价汞吸附去除中的应用

化学进展 2022年第5期34卷 1017-1025页

作者：李诗宇阴永光史建波江桂斌国科大杭州高等研究院环境学院杭州310000 中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

伴随现代工业的迅速发展,大量含汞化合物通过多种途径进入水环境。二价汞离子(Hg^(2+))是水体中汞的主要存在形态,开发先进的水体Hg^(2+)去除技术对于降低健康风险和保障生态安全至关重要。作为有效的水处理技术之一,吸附法去除水中的Hg... 详细信息

伴随现代工业的迅速发展,大量含汞化合物通过多种途径进入水环境。二价汞离子(Hg^(2+))是水体中汞的主要存在形态,开发先进的水体Hg^(2+)去除技术对于降低健康风险和保障生态安全至关重要。作为有效的水处理技术之一,吸附法去除水中的Hg^(2+)已得到了人们的关注,而寻找性能优异的吸附材料是取得突破的关键。近年来,共价有机框架(Covalent organic frameworks,COFs)凭借其高比表面积、有序的多孔结构和表面易功能化等优势,已被广泛应用于环境修复领域。本文主要综述了COFs在吸附去除水中Hg^(2+)方面的最新进展,探讨COFs的结构设计、功能化合成、水中Hg^(2+)吸附行为、反应机理、环境影响因素以及拓展至规模化应用的潜力,并展望该领域未来发展的新机遇。

关键词：共价有机框架汞功能化合成水处理吸附

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贵州万山汞矿区植物中汞的累积特征

环境化学 2022年第12期41卷 4047-4056页

作者：陶惠陈颖刘艳伟梁勇阴永光蔡勇江汉大学环境与健康研究院武汉430056 中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室北京100085 中国科学院生态环境研究中心环境纳米技术与健康效应实验室北京100085

本研究对采集自贵州万山废弃汞冶炼作坊与废弃汞矿附近的土壤和植物样品进行总汞分析,旨在探究不同种类植物和植物组织中汞的蓄积能力和分布特征.本研究共采集菊科、禾本科和唇形科等植物77种,植物茎叶部分和根部样品共185个.结果表明,... 详细信息

本研究对采集自贵州万山废弃汞冶炼作坊与废弃汞矿附近的土壤和植物样品进行总汞分析,旨在探究不同种类植物和植物组织中汞的蓄积能力和分布特征.本研究共采集菊科、禾本科和唇形科等植物77种,植物茎叶部分和根部样品共185个.结果表明,废弃汞冶炼作坊与废弃汞矿周围土壤汞浓度(1.8–224 mg·kg^(-1))显著高于贵阳市对照点(0.14–0.26 mg·kg^(-1));万山汞矿区采集的植物茎叶部分和根部总汞浓度范围分别为0.07–7.9 mg·kg^(-1)和0.06–28 mg·kg^(-1),显著高于对照点的同种植物茎叶部分和根部样品中总汞浓度(P0.05).通过对同株植物的不同组织进行分析,发现植物茎叶部分和根部累积汞的能力存在差异,二者总汞浓度水平显著相关(R≥0.58,P<0.001),推测其与不同组织中汞的来源不同及植物体内汞转运有关.这些结果表明废弃汞冶炼作坊和废弃汞矿对周边植物的汞累积能力有显著影响,需重视废弃汞矿区的潜在生态风险.

关键词：汞汞矿区土壤植物生物累积

hgcA/B基因介导的汞甲基化分子机制及其应用

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化学进展 2023年第10期35卷 1438-1449页

作者：褚博伟郭瑛瑛胡立刚刘艳伟阴永光蔡勇中国科学院生态环境研究中心环境纳米技术与健康效应实验室北京100085 中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 美国佛罗里达国际大学化学与生物化学系迈阿密33199

作为一种强神经毒性物质,环境中的甲基汞(MeHg)主要由产甲烷菌、硫酸盐还原菌、铁还原菌等厌氧微生物产生,可通过水生食物链积累并作用于人体。汞甲基化基因hgcA/B明确以后,不仅扩大了可探知的汞甲基化微生物范围,也为汞甲基化生物分子... 详细信息

作为一种强神经毒性物质,环境中的甲基汞(MeHg)主要由产甲烷菌、硫酸盐还原菌、铁还原菌等厌氧微生物产生,可通过水生食物链积累并作用于人体。汞甲基化基因hgcA/B明确以后,不仅扩大了可探知的汞甲基化微生物范围,也为汞甲基化生物分子机制的探索提供了新的方向。本文1)概述了hgcA/B及其表达产物HgcA、HgcB的预测结构和生物体内的汞甲基化分子机制,2)讨论了基于hgcA/B的环境汞甲基化研究进展,3)总结了现有hgcA/B研究存在的不足,4)对汞甲基化基因领域的研究方向进行了展望。

关键词：甲基汞汞甲基化基因生物汞甲基化甲基钴胺素 hgcA

大气汞氧化还原过程与机制的计算化学研究进展

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环境化学 2022年第1期41卷 83-93页

作者：李芷薇孙玉贞阴永光梁勇蔡勇持久性有毒污染物环境与健康危害湖北省重点实验室环境与健康研究院江汉大学武汉430056 中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室北京100085

大气中汞的氧化还原反应对于其全球生物地球化学循环起着极其重要的作用,它促进了汞在全球范围内的扩散。汞主要以气态元素汞的形态释放到大气中,并经历复杂的均相和非均相化学反应,被氧化为活性气态汞和颗粒态汞;同时,活性气态汞也可... 详细信息

大气中汞的氧化还原反应对于其全球生物地球化学循环起着极其重要的作用,它促进了汞在全球范围内的扩散。汞主要以气态元素汞的形态释放到大气中,并经历复杂的均相和非均相化学反应,被氧化为活性气态汞和颗粒态汞;同时,活性气态汞也可经过光致还原反应光解生成气态元素汞。计算化学是一种基于理论方法利用计算软件来对化学现象和本质进行解释和预测的方法,现已广泛用于大气汞氧化还原反应机制的研究。本文从计算化学角度出发,综述了大气中常见氧化剂包括O_(3)、·OH、NO_(3)和各种卤素自由基等对气态元素汞的氧化机制的理论研究,包括通过计算氧化产物的键解离能、键长和生成焓等热力学参数来研究反应产物的稳定性;通过计算反应的中间体和过渡态来阐述微观反应机制;通过计算反应速率常数来研究反应进行的快慢等。同时,本文还综述了最新报道的应用高精度量子化学计算方法研究活性气态汞还原为气态元素汞的反应机制,包括活性气态汞的紫外可见吸收光谱、势能面、光解反应速率以及光解反应的分支比等。了解大气汞的氧化还原反应的计算化学研究进展,对于深入了解汞在大气中的迁移转化具有至关重要的作用。

关键词：气态元素汞活性气态汞大气氧化还原计算化学

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毛细管电泳中的毛细管区段灌注及其相关技术

化学通报 2004年第8期67卷 594-598页

作者：阴永光夏之宁重庆大学化学化工学院重庆400044

毛细管区段灌注是一种随手性毛细管电泳、亲和毛细管电泳和胶束电动力色谱 -质谱发展而产生的实验技术 ,由于它能消除采用以上方法时遇到的缓冲溶液对检测的影响 ,因此引起人们的关注。本文对区段灌注技术的原理 ,区段灌注技术在手性毛... 详细信息

毛细管区段灌注是一种随手性毛细管电泳、亲和毛细管电泳和胶束电动力色谱 -质谱发展而产生的实验技术 ,由于它能消除采用以上方法时遇到的缓冲溶液对检测的影响 ,因此引起人们的关注。本文对区段灌注技术的原理 ,区段灌注技术在手性毛细管电泳、亲和毛细管电泳和胶束电动力色谱中的应用 ,以及目前区段灌注技术存在的一些问题进行了评述。本文还对由区段灌注技术发展而来的逆流毛细管电泳、液相预柱毛细管电泳。

关键词：毛细管电泳区段灌注技术手性毛细管电泳亲和毛细管电泳胶束电动力色谱

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有机磷酸酯阻燃剂污染现状与研究进展

化学进展 2010年第10期22卷 1983-1992页

作者：王晓伟刘景富阴永光中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室北京100085

近年来,溴代阻燃剂在世界范围逐步禁用,作为其主要替代产品的有机磷酸酯类阻燃剂的生产与使用均有大幅度增长。因此,有机磷酸酯类物质也被引入环境中,由此所引起的环境问题逐步引起了环境科学工作者的关注,成为新型有机污染物研究的又... 详细信息

近年来,溴代阻燃剂在世界范围逐步禁用,作为其主要替代产品的有机磷酸酯类阻燃剂的生产与使用均有大幅度增长。因此,有机磷酸酯类物质也被引入环境中,由此所引起的环境问题逐步引起了环境科学工作者的关注,成为新型有机污染物研究的又一个热点。本文综述了有机磷酸酯类阻燃剂的研究现状,包括有机磷酸酯类物质的污染现状、毒性以及分析方法,希望对我国开展该类物质的环境研究提供借鉴。

关键词：有机磷阻燃剂有机磷酸酯环境污染毒性分析方法