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Extracellular polymeric substance induces biogenesis of vivianite under inorganic phosphate-free conditions

Journal of Environmental Sciences 2022年第10期34卷 115-124页

作者： Xinrui Hao Jie Tang Xiaoyun Yi Kun Gao Qian Yao Chunhua Feng weilin huang Zhi Dang School of Environment and Energy South China University of TechnologyGuangzhou 510006China The Key Lab of Pollution Control and Ecosystem Restoration in Industry Clusters Ministry of EducationSouth China University of TechnologyGuangzhou 510006China Department of Environmental Science Rutgers UniversityNew BrunswickNJ 08901USA

Vivianite is often found in reducing environments rich in iron and phosphorus from organic debris degradation or phosphorus mineral dissolution. The formation of vivianite is essential to the geochemical cycling of phosphorus and iron elements in natural environments. In this study, extracellular polymeric substances(EPS) were selected as the source of phosphorus. Microcosm experiments were conducted to test the evolution of mineralogy during the reduction of polyferric sulfate flocs(PFS) by Shewanella oneidensis MR-1(S. oneidensis MR-1) at EPS concentrations of 0, 0.03, and 0.3 g/L. Vivianite was found to be the secondary mineral in EPS treatment when there was no phosphate in the media. The EPS DNA served as the phosphorus source and DNA-supplied phosphate could induce the formation of vivianite.EPS impedes PFS aggregation, contains redox proteins and stores electron shuttle, and thus greatly promotes the formation of minerals and enhances the reduction of Fe(Ⅲ). At EPS concentration of 0, 0.03, and 0.3 g/L, the produced HCl-extractable Fe(Ⅱ) was 107.9, 111.0,and 115.2 mg/L, respectively. However, when the microcosms remained unstirred, vivianite can be formed without the addition of EPS. In unstirred systems, the EPS secreted by S. oneidensis MR-1 could agglomerate at some areas, resulting in the formation of vivianite in the proximity of microbial cells. It was found that vivianite can be generated biogenetically by S. oneidensis MR-1 strain and EPS may play a key role in iron reduction and concentrating phosphorus in the oligotrophic ecosystems where quiescent conditions prevail.

关键词： Vivianite Phosphorous Extracellular polymeric substances Polyferric flocs Shewanella oneidensis MR-1

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基于阻尼字典学习的三维地震数据重建

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石油物探 2024年第3期63卷 558-570页

作者：周旸黄炜霖张靖中石化石油物探技术研究院有限公司江苏南京211103 中国石油大学(北京) 油气资源与工程全国重点实验室北京102249

为了降低地震数据采集成本、提高采集效率并保持数据规则和完整,首先,针对随机采集观测系统不规则的问题,提出了观测系统规则投影的技术流程,填补缺失的炮点和检波点信息,然后,在压缩感知的框架下,利用字典学习与稀疏表示进行三维地震... 详细信息

为了降低地震数据采集成本、提高采集效率并保持数据规则和完整,首先,针对随机采集观测系统不规则的问题,提出了观测系统规则投影的技术流程,填补缺失的炮点和检波点信息,然后,在压缩感知的框架下,利用字典学习与稀疏表示进行三维地震数据重建。对提出的字典学习方法,利用批量正交匹配追踪避免直接对矩阵求逆造成的计算量大的问题,利用交替最小二乘代替奇异值分解提高计算效率,同时对稀疏系数进行阻尼约束,避免对噪声的拟合从而得到更好的字典。针对常规时间域字典学习地震数据重建方法存在计算效率低、弱信号保护能力差等问题,在频率域进行地震数据重建,对有效信号所在频带范围进行处理,有效减少计算量、压制噪声、提高重建结果的信噪比,形成了针对地震数据随机采集的观测系统规则投影、地震数据重建技术流程。实际资料应用结果表明,通过规则观测系统投影、地震数据重建有效提升了叠前地震资料品质,获得了较好的成像效果。

关键词：字典学习稀疏表示阻尼约束观测系统规则投影地震数据重建

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Characteristics and distributions of humic acids in two soil profiles of the southwest China Karst area

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Acta Geochimica 2016年第1期35卷 85-94页

作者： Liangang Ma Baohua Xiao Xinyue Di weilin huang Shijie Wang State Key Laboratory of Environmental Geochemistry Institute of Geochemistry Chinese Academy of SciencesGuiyang 550002 China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Department of Environmental Sciences Rutgers UniversityNew Brunswick NJ 08901 USA

Characteristics and distributions of humic acid(HA) and soil organic matter(SOM) in a yellow soil profile and a limestone soil profile of the southwest China Karst area were systematically investigated to reveal their evolutions in different soils of the study area. The results showed that characteristics and distribution of SOM along the two soil profiles were notably different. Total organic carbon(TOC) contents of soil samples decreased just slightly along the limestone soil profile but sharply along the yellow soil profile. TOCs of the limestone soils were significantly higher than those of the corresponding yellow soils, and C/N ratios of SOMs showed a similar variation trend to that of TOCs, indicating that SOM can be better conserved in the limestone soil than in the yellow soil. The soil humic acids were exhaustively extracted and further fractionated according to their apparent molecular weights using ultrafiltration techniques to explore underlying conservation mechanisms. The result showed that C/N ratios of HAs from different limestone soil layers were relatively stable and that large molecular HA fractions predominated the bulk HA of the top soil, indicating that HA in the limestone profile was protected while bio and chemical degradations were retarded. Combined with organic elements contents and mineral contents of two soils, weconcluded that high calcium contents in limestone soils may play a key role in SOM conservation by forming complexation compounds with HAs or/and enclosing SOMs with hypergene CaCO_3 precipitation.

关键词：西南喀斯特地区土壤剖面腐殖酸特征和石灰岩土壤石灰石土壤保护机制 SOM

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Effects of Cd on reductive transformation of lepidocrocite by Shewanella oneidensis MR-1

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Acta Geochimica 2017年第3期36卷 479-481页

作者： Chaolei Yuan Fangbai Li Rui Han Tongxu Liu Weimin Sun weilin huang Guangdong Key Laboratory of Integrated Agro-environmental Pollution Control and Management Guangdong Institute of Eco-environmental Science and Technology Guangzhou 510650 China Department of Environmental Sciences Rutgers UniversityNew Brunswick NJ 08901 USA

We investigated the reduction of lepidocrocite(γ-FeOOH) by Shewanella oneidensis MR-1 in the presence and absence of Cd. The results showed that Cd^(2+) retarded microbial reduction of γ-Fe OOH and avoided formation of magnetite. The inhibitory effect on γ-Fe OOH transformation may not result from Cd^(2+) toxicity to the bacterium; it rather was probably due to competitive adsorption between Cd^(2+) and Fe^(2+) on γ-Fe OOH as its surface reduction catalyzed by adsorbed Fe^(2+) was eliminated by adsorption of Cd^(2+).

关键词：微生物还原纤铁矿无镉转化 FeOOH 毒害作用抑制作用 cd

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微塑料在水体中的光氧化动力学特性

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环境科学学报 2023年第9期43卷 121-129页

作者：熊瑜刘思佳黄梓晴杨琛 weilin huang 党志华南理工大学环境与能源学院广州510006 工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室广州510006 Department of Environmental Sciences Rutgers UniversityThe State University of New JerseyNew BrunswickNJ 08901

环境中微塑料对动物、植物甚至人类具有潜在的毒性和生态风险,它们在环境中如何氧化降解对人们评估环境中微塑料的生态风险具有重大意义.本研究以环境中常见的微塑料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)为对象,用主波... 详细信息

环境中微塑料对动物、植物甚至人类具有潜在的毒性和生态风险,它们在环境中如何氧化降解对人们评估环境中微塑料的生态风险具有重大意义.本研究以环境中常见的微塑料聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)为对象,用主波长为352 nm(UVA)的紫外灯作为模拟光源进行光氧化实验,探究微塑料的光氧化动力学过程及影响.结果发现:暴露在水环境中的微塑料紫外光照射后,其表面会逐渐被氧化并产生大量的含氧官能团.微塑料在海水中的羰基指数(CI)值显著高于在纯水中,且不同类型的微塑料之间存在差异.微塑料在海水中的光氧化速率显著快于纯水,速率常数与盐度呈显著正相关,这可能与海水中无机离子的光敏作用加速微塑料表面氧化反应有关.4种微塑料在不同水环境中的光氧化速率存在差异性,PP和PVC光氧化析出的TOC浓度显著高于PS.微塑料在水体中的光氧化包含两个阶段:前期发生在微塑料表面的初级光氧化反应和后期同时存在的氧化产物在水中的后续光氧化反应.本研究初步考察了微塑料的光氧化动力过程,推测了微塑料在水环境中光照氧化的动力学机制,为水环境中微塑料的风险评估提供参考.

关键词：微塑料紫外光氧化

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Heterogeneous electrolyte membranes enabling double-side stable interfaces for solid lithium batteries

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Journal of Energy Chemistry 2021年第9期30卷 162-168页

作者： Shuang Mu weilin huang Wuhui Sun Ning Zhao Mengyang Jia Zhijie Bi Xiangxin Guo College of Physics Qingdao UniversityQingdao 266071ShandongChina

The solid polymer electrolyte(SPE) is one of the most promising candidates for building solid lithium batteries with high energy density and safety due to its advantages of flexibility and light-weight.However,the conventional monolayered electrolytes usually exhibit unstable contacts with either high-voltage cathodes or Li-metal anodes during cell operation.Herein,heterogeneous dual-layered electrolyte membranes(HDEMs) consisting of the specific functional polymer matrixes united with the designed solid ceramic fillers are constructed to address the crucial issues of interfacial instability.The electrolyte layers composed of the high-conductivity and oxidation-resistance polyacrylonitrile(PAN) combined with Li_(0.33)La_(0.557)TiO_(3) nanofibers are in contact with the high-voltage cathodes,achieving the compatible interface between the cathodes and the electrolytes.Meanwhile,the electrolyte layers composed of the highstability and dendrite-resistance polyethylene oxide(PEO) with Li_(6.4)La_(3) Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12) nanoparticles are in contact with the Li-metal anodes,aiming to suppress the dendrite growth,as well as avoid the passivation between the PAN and the Li-metal.Consequently,the solid LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O2‖Li full cells based on the designed HDEMs show the good rate and cycling performance,i.***.the discharge capacity of 170.1 mAh g^(-1) with a capacity retention of 78.2% after 100 cycles at 0.1 C and 30℃.The results provide an effective strategy to construct the heterogeneous electrolyte membranes with double-side stable electrode/-electrolyte interfaces for the high-voltage and dendrite-free solid lithium batteries.

关键词： Solid electrolytes High-voltage cathodes Dendrite suppression Solid lithium batteries

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三氯苯、二甲苯在土壤有机质中的等温吸附

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中国环境科学 2003年第4期23卷 371-375页

作者：陈迪云 weilin huang 广州大学环境科学系广东广州510405 School of Environmental Science Engineering and Policy Drexel University Philadephia USA

采用完全混合一步平衡反应实验方法,选择三氯苯和二甲苯作为HOCs的探针,研究它们在土壤以及从土壤中分离出的胡敏酸、胡敏素等土壤有机质(SOMs)中的等温平衡吸附行为,探讨非线性吸附的机制.结果表明,憎水有机物(HOCs)在水、土壤体系中... 详细信息

采用完全混合一步平衡反应实验方法,选择三氯苯和二甲苯作为HOCs的探针,研究它们在土壤以及从土壤中分离出的胡敏酸、胡敏素等土壤有机质(SOMs)中的等温平衡吸附行为,探讨非线性吸附的机制.结果表明,憎水有机物(HOCs)在水、土壤体系中的吸附行为主要受到SOMs的控制,松散的胡敏酸表现出相对线性的吸附行为(n=0.845～0.867),而聚集的胡敏素和'黑炭'组分则表现出非线性吸附(n=0.634～0.860),并具有很强的亲和性(logKF=0.109～1.321). HOCs在土壤中的非线性吸附主要是它们在聚结的土壤有机质表面吸附的结果.

关键词：憎水有机物土壤有机质吸附

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基于线粒体氧化应激损伤探究异钩藤碱对小鼠肝纤维化的保护作用

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齐齐哈尔医学院学报 2024年第7期45卷 601-607页

作者：胡霞李淳余雯靖黄维琳李先伟安徽中医药高等专科学校基础教学部安徽芜湖241000 皖南医学院药学院药理学教研室安徽芜湖241002

目的探讨异钩藤碱(IHY)对四氯化碳(CCl_(4))诱导的小鼠肝纤维化(HF)的影响及其潜在机制。方法 C57BL/6小鼠随机分对照(CON)组、CCl_(4)组、IHY 20 mg/kg组和IHY 40 mg/kg组,每组各10只。20%CCl_(4)橄榄油溶液(0.05 ml/10 g)灌胃8周制... 详细信息

目的探讨异钩藤碱(IHY)对四氯化碳(CCl_(4))诱导的小鼠肝纤维化(HF)的影响及其潜在机制。方法 C57BL/6小鼠随机分对照(CON)组、CCl_(4)组、IHY 20 mg/kg组和IHY 40 mg/kg组,每组各10只。20%CCl_(4)橄榄油溶液(0.05 ml/10 g)灌胃8周制备肝纤维化模型,造模后第5周开始每天连续灌胃给予IHY治疗4周。白蛋白(ALB)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天门冬氨酸氨基转移酶(AST)水平分别采用溴甲酚绿法、丙氨酸底物法及天门冬氨酸底物法检测。ELISA检测白细胞介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)及转化生长因子-β1(TGF-β1)的水平。HE和Masson染色观察肝组织病理变化及胶原沉积情况。透射电镜观察肺组织线粒体结构。免疫组化检测肝组织Ⅰ型胶原(COL1A1)和基质金属蛋白酶2(MMP2)的表达。比色法检测肝组织丙二醛(MDA)及4-羟基壬烯醛(4-HNE)含量。制备肝组织单细胞悬液,使用DCFH-DA探针检测细胞内活性氧(ROS)水平。Western blot法检测IL-6、TNF-α、TGF-β1、8-氧鸟嘌呤DNA糖基化酶1(OGG1)及沉默信号调节因子3(SIRT3)的蛋白水平。结果与CON组相比,CCl_(4)组肝组织结构紊乱,肝细胞样结节再生,中央静脉周围可见炎症细胞浸润和大量蓝色胶原纤维沉积;COL1A1和MMP2蛋白表达明显升高;肝功能明显下降;炎症因子IL-6、TNF-α和TGF-β1水平明显升高;ROS、MDA及4-HNE水平明显增加,OGG1和SIRT3的表达明显降低,线粒体损伤明显加剧。与CCl_(4)组相比,IHY连续给药4周后,小鼠肝组织病理损伤明显减轻,胶原沉积明显减少,COL1A1和MMP2蛋白表达显著降低;肝功能明显改善;炎症因子IL-6、TNF-α和TGF-β1水平明显降低;ROS、MDA及4-HNE的水平也明显下降,OGG1和SIRT3的表达明显增加,线粒体损伤明显减轻。结论 IHY具有抗肝纤维化作用,其机制可能与其抗氧化,减轻线粒体氧化应激损伤,抑制炎症反应有关。

关键词：异钩藤碱肝纤维化线粒体氧化应激小鼠

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纳米塑料在水环境中的光老化过程与胶体稳定性

纳米塑料在水环境中的光老化过程与胶体稳定性

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第四届全国（海洋）环境微塑料污染与管控学术研讨会

作者：陈澄宇杨琛党志柳彦俊黄梓晴 weilin huang 华南农业大学资源环境学院广东省农业农村污染治理与环境安全重点实验室华南理工大学环境与能源学院 Department of Environmental Sciences Rutgers The State University of New Jersey

纳米塑料在水体中的凝聚行为是影响其环境迁移和归趋的重要因素,本研究主要关注光照老化、水化学条件以及天然大分子对水环境中的纳米塑料凝聚动力学的影响。研究结果表明,紫外光照使聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs)尺寸减小,这是由于紫外照射... 详细信息

纳米塑料在水体中的凝聚行为是影响其环境迁移和归趋的重要因素,本研究主要关注光照老化、水化学条件以及天然大分子对水环境中的纳米塑料凝聚动力学的影响。研究结果表明,紫外光照使聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs)尺寸减小,这是由于紫外照射产生含氧自由基攻击PSNPs;光老化后PSNPs亲水性增强且表面带有更强负电荷。新鲜PSNPs在水体中具有较强的胶体稳定性且遵循经典DLVO理论;老化PSNPs在单价盐中胶体稳定性提高,在二价盐中其稳定性减弱,这是由于阳离子桥联、静电斥力增强以及Hamaker常数减小的共同作用导致。大分子对PSNPs稳定性的影响取决于大分子及电解质种类:在单价盐体系中,大分子【(海藻酸钠SA)、牛血清蛋白(BSA)以及胞外聚合物(EPS)和腐殖酸(HA)】均抑制PSNPs凝聚;在二价盐体系中大分子均促进PSNPs凝聚,这是由于双电层压缩和桥连作用的共同影响。PSNPs对蛋白质【牛血红蛋白(BHb)、牛血清蛋白(BSA)、I型胶原蛋白(Col I)、牛酪蛋白(CS)和人血清白蛋白(HSA)】具有吸附亲和力并形成蛋白冠,从而改变其稳定性,蛋白质浓度和溶液pH改变蛋白质和PSNPs的性质而影响PSNPs的胶体稳定性。蛋白质影响PSNPs凝聚的主要机制包括DLVO理论力(双电层压缩和范德华引力)以及非DLVO理论力(空间位阻和桥连作用),主导作用力取决于蛋白质构型。以上研究从颗粒间微观作用层面揭示了纳米塑料的凝聚机制,加深对于纳米塑料在天然水体中迁移和转化行为的认识,也为纳米塑料的环境风险评估和管控提供理论基础。

关键词：微纳米塑料水环境胶体稳定性光照老化天然大分子

来源： cnki会议评论

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Degradation kinetics and mechanism of aniline by heat-assisted persulfate oxidation

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Journal of Environmental Sciences 2012年第5期24卷 821-826页

作者： Xiaofang Xie[a] Yongqing Zhang[a][b] weilin huang[c] Shaobing huang[a][b] [a] College of Environmental Science and Engineering and the Key Laboratory of Pollution Control and Ecosystem Restoration in Industry Clusters Ministry of Education South China University of Technology Guangzhou 510006 China [b] Guangdong Provincial Key Laboratory of Environmental Pollution Control and Remediation Technology Guangzhou 510275 China [c] Department of Environmental Sciences Rutgers The State University of New Jersey New Brunswick NJ 08901 USA

Oxidation of aniline by persulfate in aqueous solutions was investigated and the reaction kinetic rates under different temperature, persulfate concentration and pH conditions were examined in batch experiments. The results showed that, the aniline degradation followed pseudo first-order reaction model. Aniline degradation rate increased with increasing temperature or persulfate concentration. In the pH range of 3 to 11, a low aniline degradation rate was obtained at strong acid system （pH 3）, while a high degradation rate was achieved at strong alkalinity （pH 11）. Maximum aniline degradation occurred at pH 7 when the solution was in a weak level of acid and alkalinity （pH 5, 7 and 9）. Produced intermediates during the oxidation process were identified using liquid chromatography-mass spectrometry technology. And nitrobenzene, 4-4’-diaminodiphenyl and 1-hydroxy-1,2-diphenylhydrazine have been identified as the major intermediates of aniline oxidation by persulfate and the degradation mechanism of aniline was also tentatively proposed.

关键词： persulfate oxidation kinetic mechanism aniline

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