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地方高校环境生物类共享平台安全建设与开放管理探索

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实验室研究与探索 2024年

作者：倪敏潘杨刘文如秦宏兵唐毅苏州科技大学江苏省环境科学与工程重点实验室苏州科技大学环境科学与工程学院

为了提高地方高校环境生物类平台建设与管理的专业性、安全性和共享成效,全面梳理了环境生物类平台的使用需求、建设体系、培训模式、开放管理策略,研究发现存在“功能分区不合理、安全管理不精细、培训机制不健全、开放共享成效不佳”... 详细信息

为了提高地方高校环境生物类平台建设与管理的专业性、安全性和共享成效,全面梳理了环境生物类平台的使用需求、建设体系、培训模式、开放管理策略,研究发现存在“功能分区不合理、安全管理不精细、培训机制不健全、开放共享成效不佳”等问题。提出引入“分区构建、分级管理、智能辅助、协同共促”的管理模式。2019～2023年间因误操作引发的设备故障率逐年下降,安全事故为零,培训研究生人数增加166%、使用人数增加165%、预约次数增加393%、测试样品数增加321%、使用机时增加119%、发表SCI文章数增加100%。经过5年实践,实现平台高效运转,并推动高水平论文发表和实验新方法开发,为环境科学研究提供有力保障和支撑。

关键词：环境类生物共享平台安全管理建设体系培训模式开放共享

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产红青霉菌对脲醛树脂的降解机制研究

山西农业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：郭仕伟向阳仝迎芳刘亚青郭建峰白玉洁高焕秦旭巍王芳山西省高分子复合材料工程技术研究中心纳米功能复合材料山西省重点实验室中北大学化学与化工学院

[目的]每年有30多万吨脲醛用做树脂、粘合剂和绝缘材料，由于其降解持久性，此类物质废弃后对环境造成广泛的损害。本研究以产红青霉菌（Penicillium rubens 23229）为对象，研究其对脲醛树脂（UF）的降解过程和降解酶的性质。[方法]用X... 详细信息

[目的]每年有30多万吨脲醛用做树脂、粘合剂和绝缘材料，由于其降解持久性，此类物质废弃后对环境造成广泛的损害。本研究以产红青霉菌（Penicillium rubens 23229）为对象，研究其对脲醛树脂（UF）的降解过程和降解酶的性质。[方法]用X-射线衍射（XRD）和失重率评价P. rubens 23229及其酶的降解能力，通过液相-质谱联用（LCMS）分析降解过程中间代谢产物，应用凝胶色谱柱对降解酶进行纯化。[结果]P. rubens 23229作用于UF,30 d后，材料失重率（降解率）为35%，结晶度由26.21%提升至29.44%，经计算得出，降解的35%包括UF结晶区7%，非结晶区28%；从菌种和脲醛共培养液中得到P. rubens 23229脲醛降解粗酶液，其最适作用温度为50℃，最适pH为4.0,LC-MS结果表明该粗酶液在降解过程中，首先将高分子UF主链降解，形成四甲基五脲、三甲基四脲等短链中间代谢物，然后进一步分解中间代谢产物为二氧化碳以及甲醛等终产物，降解作用位点包括脲醛主链中亚甲基与尿素间的C-N、酰胺键等。进一步对比了P. rubens 23229粗酶液与商业脲酶、蛋白酶对UF的降解能力，发现蛋白酶几乎无降解效果，脲酶有一定降解能力，但显著低于P. rubens 23229粗酶液。粗酶经纯化后降解效率提高28倍，凝胶渗透色谱（GPC）显示出分子量为6.89 kd和220.83 kd的2个峰，对应前面降解过程分析，说明降解过程包含主链降解酶和中间代谢物降解酶至少2种酶的复合体系共同发挥作用。[结论]P. rubens 23229脲醛降解酶由主链降解酶和中间代谢物降解酶共同组成，其中包含脲酶作用类似的酶，但降解主链的酶与已有蛋白酶作用方式不同，其具体的组成与性质有待于进一步研究。本研究对UF的生物降解具有一定的参考价值。

关键词：脲醛树脂 P. rubens 23229 脲醛降解酶生物降解

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镍基单晶高温合金涡轮叶片薄壁效应研究进展

稀有金属材料与工程 2024年第5期53卷 1486-1492页

作者：许瀚元黄太文艾诚苗琳琨张军刘林西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 长安大学材料科学与工程学院陕西西安710064

镍基单晶高温合金具有优异的高温综合性能,是航空发动机涡轮叶片和导向叶片等部件的首选材料,承受高温度和高应力的严苛服役环境。目前,高冷效叶片的结构设计中采用多种复杂冷却结构以提高其承温能力,其中以层板冷却和双层壁冷却为代表... 详细信息

镍基单晶高温合金具有优异的高温综合性能,是航空发动机涡轮叶片和导向叶片等部件的首选材料,承受高温度和高应力的严苛服役环境。目前,高冷效叶片的结构设计中采用多种复杂冷却结构以提高其承温能力,其中以层板冷却和双层壁冷却为代表的微型冷却结构是其主流发展方向。但由于这类复杂涡轮叶片中存在超薄壁结构,已成为叶片制造的关键点和难点。本文综述了镍基单晶高温合金薄壁结构的发展趋势,分析了薄壁受限空间的缺陷产生及枝晶生长规律,阐述了薄壁结构对力学性能的影响,展望了先进涡轮叶片的制备及其组织控制的发展趋势。

关键词：镍基单晶高温合金涡轮叶片薄壁效应力学性能枝晶生长

复合功能材料原位修复氯代烃污染地下水的长效性研究

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南京大学学报(自然科学) 2024年第4期 683-691页

作者：刘翠翠唐卫杰张满成王水郭红岩江苏省环境科学研究院江苏省环境工程重点实验室江苏省土壤与地下水污染防控工程研究中心土壤环境与污染修复重点实验室中国科学院南京土壤研究所污染控制与资源化研究国家重点实验室南京大学环境学院

针对我国地下水氯代烃污染问题，以椰壳生物炭和零价铁为主要原材料，研制了一种具有生物活性的复合功能材料，并在江苏某氯代烃污染地下水场地开展了中试研究.现场监测数据显示，复合功能材料可持续缓释碳源和铁源，能够实现脱氯降解... 详细信息

针对我国地下水氯代烃污染问题，以椰壳生物炭和零价铁为主要原材料，研制了一种具有生物活性的复合功能材料，并在江苏某氯代烃污染地下水场地开展了中试研究.现场监测数据显示，复合功能材料可持续缓释碳源和铁源，能够实现脱氯降解菌驯化生长.通过16S rRNA基因测序发现，可渗透反应墙（Permeable Reactive Barrier,PRB）运行1140天时，复合功能材料中脱氯降解菌的相对丰度（1.9%～8.3%）高于初始PRB材料（0.5%）. PRB运行1140天后，复合功能材料的表面形态仍保持稳定.在2000天的运行周期内，PRB对不同氯代烃污染物的去除率为13.7%～100%.复合功能材料可通过吸附、铁还原和微生物降解复合机制高效去除地下水中的氯代烃.研究可为氯代烃污染地下水原位修复提供重要技术支撑.

关键词：复合功能材料可渗透反应墙地下水氯代烃

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一体式短程反硝化-厌氧氨氧化工艺研究进展

工业水处理 2024年第5期44卷 14-23页

作者：陈浩杨玉婷刘文如沈耀良苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009 城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室江苏苏州215009 江苏省水处理技术与材料协同创新中心江苏苏州215009

短程反硝化具有稳定的亚硝态氮积累能力,这为厌氧氨氧化的应用带来曙光。相对于分段式短程反硝化-厌氧氨氧化(PD-A),一体式PD-A布局更紧凑、操作更方便。首先介绍了短程反硝化与厌氧氨氧化的脱氮机理;接着从悬浮污泥、生物膜、颗粒污泥... 详细信息

短程反硝化具有稳定的亚硝态氮积累能力,这为厌氧氨氧化的应用带来曙光。相对于分段式短程反硝化-厌氧氨氧化(PD-A),一体式PD-A布局更紧凑、操作更方便。首先介绍了短程反硝化与厌氧氨氧化的脱氮机理;接着从悬浮污泥、生物膜、颗粒污泥、细胞固定系统下阐述一体式PD-A的启动方式和工艺形式,发现一体式PD-A中的空间结构不仅利于功能菌的保留还有利于衍生工艺的开发;随后从碳源、进水基质、pH等方面总结PD-A的影响因素,并介绍强化PD-A的方法;最后概括PD-A及其衍生工艺的应用进展、并探讨发展方向,发现一体式PD-A在城市污水脱氮处理以及资源化利用方面具有广阔的前景,符合我国“双碳”目标发展要求。

关键词：短程反硝化厌氧氨氧化一体式工艺应用

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自发气调包装对鲜食竹笋采后贮藏品质和木质化的影响

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广东农业科学 2024年第2期51卷 152-162页

作者：罗政傅红光戴凡炜王玲陈飞平叶明强戚英伟陈于陇广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所/农业农村部功能食品重点实验室/广东省农产品加工重点实验室广东广州510610 揭阳市青源农业种养基地有限公司广东揭阳515555

【目的】鲜食竹笋是未经漂烫杀青、腌制的竹笋产品,具有鲜脆的口感和清爽的风味。但鲜竹笋呼吸旺盛,极易失水萎蔫,难以保鲜,影响其销售。自发气调包装可通过调节内环境的气体成分降低包装果蔬的呼吸强度,研究气调包装处理对鲜食竹笋采... 详细信息

【目的】鲜食竹笋是未经漂烫杀青、腌制的竹笋产品,具有鲜脆的口感和清爽的风味。但鲜竹笋呼吸旺盛,极易失水萎蔫,难以保鲜,影响其销售。自发气调包装可通过调节内环境的气体成分降低包装果蔬的呼吸强度,研究气调包装处理对鲜食竹笋采后贮藏品质和木质化的影响,为鲜食竹笋的保鲜包装选择提供参考。【方法】采用自发气调保鲜袋(厚度20μm,O_(2)渗透率11643 cm^(3)/m^(2)·d·atm,水蒸气透过率62.586 g/m^(2)·d)包装剥壳鲜竹笋,以尼龙袋抽真空包装为对照,将包装鲜竹笋贮藏于冷库(4±1℃),研究其贮藏期间的品质变化和木质化程度差异。【结果】与传统真空保鲜工艺相比,自发气调包装通过竹笋本身的呼吸作用和膜材料的气体透过性使得袋内形成低O_(2)、低CO_(2)(O_(2)环境,能够显著降低鲜竹笋在贮藏期间的呼吸强度,峰值呼吸强度仅为真空处理的46.93%。贮藏21d时,气调包装显著抑制竹笋的褐变及膜脂过氧化发生,竹笋芯部亮度较采收时仅下降6.17%,而真空包装竹笋下降17.74%,真空包装竹笋的丙二醛含量是气调包装内的2.93倍。在木质化方面,两种包装下竹笋的木质化速度在贮藏14 d时开始上升,真空包装下竹笋木质化关键酶(苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶、肉桂醇脱氢酶)的活性均达到峰值,木质化加剧;而气调包装内竹笋的相关酶活性未出现高峰,酶活性缓慢上升,延缓了竹笋的木质化,可保持竹笋口感鲜脆;在贮藏21 d时,气调包装竹笋木质素含量仅为真空包装竹笋的84.99%,有效延长鲜食竹笋的保鲜期。【结论】自发气调包装袋内低O_(2)、低CO_(2)的气体环境有利于鲜食竹笋的贮藏,竹笋品质和营养成分含量明显优于真空包装处理,应用于鲜食竹笋保鲜具有较好的市场应有前景。

关键词：竹笋气调包装真空包装木质化无氧呼吸褐变

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构筑可持续生物炭修饰钨酸铋复合光催化剂实现基于增强电荷转移效应的高效水净化

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 169-184页

作者：周恒张蕊岳彩燕吴旭严琼王昊张衡马天翼贵州大学精细化工研发中心生物质资源综合利用国家地方联合工程实验室绿色农药与农业生物工程教育部重点实验室绿色农药全国重点实验室贵州贵阳550025 沈阳药科大学制药工程学院辽宁沈阳110036 皇家墨尔本理工大学澳大利亚墨尔本

近年来,全球环境问题日趋严峻,水体中的农药污染愈发严重,亟待解决.光催化作为一种绿色高效的技术,在环境修复领域具有较高的应用价值.然而,光生载流子的快速复合和电荷利用效率低是制约光催化效率的关键问题.生物炭(BC)是一种新兴的碳... 详细信息

近年来,全球环境问题日趋严峻,水体中的农药污染愈发严重,亟待解决.光催化作为一种绿色高效的技术,在环境修复领域具有较高的应用价值.然而,光生载流子的快速复合和电荷利用效率低是制约光催化效率的关键问题.生物炭(BC)是一种新兴的碳质材料,来源于可持续利用的生物质废物,因其出色的吸附能力在污染物去除方面备受关注.因此,设计并开发功能化改性的BC基复合光催化剂,有望快速修复农药污染,推动高效、可持续的光催化污水净化技术的发展.本文首先以木屑生物质为原料,在厌氧条件下热解制备了不同氮含量掺杂的BC(Nx-BC,x代表尿素与BC的质量比).然后,以乙二醇为溶剂,将Nx-BC与Bi2WO6前驱体溶液混合,通过溶剂热反应制备一系列Bi2WO6/氮掺杂BC复合材料(BWO/Nx-BC),并用于可见光照射下光催化降解毒死蜱(CPs)农药.X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和傅里叶红外光谱等结果表明,成功制备了BWO/Nx-BC复合材料.紫外-可见漫反射光谱结果表明,BWO/Nx-BC能有效吸收可见光,结合X射线光电子能谱分析,确定了其导带和价带位置.特别是,氮掺杂后的BWO/N3-BC在电子导电性提高的同时,还保持了良好的吸附性能,有效避免了光生载流子的重组.通过光致发光光谱、时间分辨光致发光光谱、光电流强度曲线和电化学阻抗曲线研究了光催化剂的载流子分离和重组行为.结果表明,BWO/N3-BC表现出较好的光催化降解效率,仅需0.5 h即可降解99.0%的CPs,其降解速率分别是纯BWO和纯N3-BC的2.91倍和12.13倍.BWO/N3-BC复合材料在8次循环使用后仍保持稳定.同时,考虑到真实水体环境的复杂性,本文还系统地探讨了不同操作参数对光催化降解活性的影响.自由基清除实验和电子顺磁共振结果表明,该反应的关键活性物质有•O_(2)^(-)、•OH和h^(+),其中•O_(2)^(-)是最主要的活性物质,并结合实验结果推测了BWO/N3-BC吸附-光降解的协同增效机制.利用高效液相色谱-质谱技术研究了CPs的降解中间体,提出了三种可能的降解途径,并对每种途径进行了详细分析.最后,通过生态毒性试验(大肠杆菌的培养)和毒性评估软件工具对CPs及其中间体的潜在生态毒性进行了系统评估.综上所述,本文通过直接煅烧辅助溶剂热法成功制备了BC基光催化剂,并揭示了其促进CPs光降解的机理,这为环境可持续的光催化循环经济提供了参考,也为光催化技术与废弃生物质高值利用相结合,实现环境修复开辟了新思路.

关键词：光催化生物炭 Bi_(2)WO_(6) 毒死蜱毒性评价

若尔盖湿地土壤及水体重金属分布特征及健康风险评价

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西南民族大学学报（自然科学版） 2024年第3期50卷 247-258页

作者：唐亮施天宇景连东杨胜韬刘佳青藏高原污染控制化学与环境功能材料国家民委重点实验室四川成都610041 西南民族大学化学与环境学院四川成都610041

若尔盖湿地属典型的高寒湿地生态系统,是我国青藏高原生态屏障的重要组成部分.青藏高原地区重金属监测多集中在青藏高原西南部,针对若尔盖湿地重金属分布特征、污染来源及潜在人体健康风险尚未完全清楚.于2022年7月采集湿地土壤(退化湿... 详细信息

若尔盖湿地属典型的高寒湿地生态系统,是我国青藏高原生态屏障的重要组成部分.青藏高原地区重金属监测多集中在青藏高原西南部,针对若尔盖湿地重金属分布特征、污染来源及潜在人体健康风险尚未完全清楚.于2022年7月采集湿地土壤(退化湿地和未退化湿地)及地表水水样,分别对4种重金属(Cr、As、Cd和Pd)进行分析,阐述其浓度分布特征,并进行人体健康风险评估.结果表明:Cr、As、Cd和Pd在未退化湿地和退化湿地的浓度(mg􀅰kg-1)分别为6.23~26.19、2.06~45.00、0.01~0.63和1.32~10.87,7.56~23.56、5.10~21.87、0.01~0.43和2.16~11.13.参照《土壤环境质量——农用地土壤污染风险管控标准》,Cr、Pd、Cd和As达标率为100%、88%、94.4%、80%;地表水中Cd未检出,Cr、As和Pd浓度(μg·L-1)分别为0.04~1.14、0.15~23.77和0.01~0.94,符合国家地表水质量Ⅰ类标准.参照美国环保署(USEPA)和国际辐射防护委员(ICRP)标准,若尔盖湿地土壤总非致癌风险指数(HI)均小于1;总致癌风险(TCR)范围为2.53×10^(-6)~1.20×10^(-4),均在可接受致癌健康风险水平10-6~10-4数量级范围内;地表水中总健康风险指数(R)为1.97×10^(-6)~2.01×10^(-4),人体最大可接受风险水平为5.0×10^(-5),其中,21.4%地表水样品超过健康风险水平.As是导致健康风险的主导因子.研究结果可补充若尔盖地区环境背景值的基础数据库,为该地污染防治及环境质量改善提供一定的数据支撑.

关键词：若尔盖湿地重金属污染人体健康风险评价

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菠萝叶基原生质体分离与瞬时转化体系的建立

西北农林科技大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 81-88,98页

作者：贺涵阳习鹏赵婉欣邵雪花杨凤玺刘传和广东省农业科学院果树研究所农业农村部南亚热带果树生物学与遗传资源利用重点实验室广东省热带亚热带果树研究重点实验室广东广州510640 广东省农业科学院环境园艺研究所广东省园林花卉种质创新综合利用实验室广东广州510640

【目的】研究菠萝叶基原生质体的高效分离方法,并对制备的原生质体进行瞬时转化,为利用菠萝原生质体进行菠萝基因功能研究提供技术支持。【方法】以‘巴厘’菠萝(Ananas comosus,‘Comtede Paris’)幼嫩叶片的叶基为材料,采用3因素3水... 详细信息

【目的】研究菠萝叶基原生质体的高效分离方法,并对制备的原生质体进行瞬时转化,为利用菠萝原生质体进行菠萝基因功能研究提供技术支持。【方法】以‘巴厘’菠萝(Ananas comosus,‘Comtede Paris’)幼嫩叶片的叶基为材料,采用3因素3水平正交试验L _(9)(3^(3))分析纤维素酶质量浓度(6,12,20 g/L)、离析酶质量浓度(3,6,9 g/L)和甘露醇浓度(0.4,0.5,0.6 mol/L)对分离原生质体产量与活力的影响;同时,利用单因素试验(设置酶解时间2,4,6 h)筛选制备原生质体的最适酶解时间,确定分离菠萝叶基原生质体的最适条件;在最适条件下制备原生质体,采用聚乙二醇(PEG)介导法转化质粒,建立菠萝原生质体瞬时转化体系。【结果】L 9(33)正交试验结果显示,不同处理分离的原生质体产量为1.01×10^(6)~1.93×10^(6)g^(-1),纤维素酶质量浓度是决定原生质体产量的关键因素;原生质体活力为65.55%~87.00%,甘露醇浓度对原生质体活力的贡献最大。最适酶解条件为:菠萝叶基在含12 g/L纤维素酶、6 g/L离析酶、0.6 mol/L甘露醇的酶液中避光酶解4 h,产量可达1.96×10^(6)g^(-1),活力为85.54%。菠萝叶基原生质体通过PEG介导法转化pAN580-WRKY75质粒后,可在激光共聚焦显微镜下观察到核内的绿色荧光信号。【结论】确定了菠萝叶基原生质体的最适分离条件与瞬时转化方法,建立了适用于菠萝基因功能分析的原生质体瞬时表达体系。

关键词：菠萝叶基原生质体瞬时转化绿色荧光蛋白