溶解腐殖质在云母界面上吸附聚集行为的原子力显微镜观察

腐殖质作为天然颗粒物有机质的主要成分, 其结构形态直接影响有机污染物在天然颗粒物表面上的吸附、解吸以及在环境中的迁移、传输性能等一系列环境行为和过程. 对官厅和天津两种不同来源和组成的腐殖质样品在云母界面上的吸附聚集行为进行了原子力显微镜成像观察. 结果表明, 官厅腐殖质在云母界面上呈不规则链环结构, 链平均宽度为40 nm; 而天津腐殖质则呈致密的球形颗粒, 直径为250~330 nm. 在不同浓度条件下, 两种腐殖质可通过界面自组装形成多孔片层、球形颗粒聚集体、疏松海绵状结构、支链及条带状致密晶态有机质等多种界面聚集体形态. 与天津腐殖质相比, 官厅腐殖质的聚集体结构较疏松, 且结构形态变化更丰富, 这可能与官厅腐殖质中含有较多的极性物质有关. 有萘共吸附条件下官厅腐殖质在云母界面上的支链状结构明显变窄, 呈多孔片层状的局部放大结构变得更加致密, 孔结构趋向减少, 并同时观察到有凝胶团块状结构出现, 表明萘分子与溶解腐殖质分子发生了相互作用, 并使腐殖质分子之间的联系进一步加强, 结合更加紧密. 同时, 腐殖质多孔链环结构的中心有可能作为疏水性吸附区域与萘分子发生相互作用, 从而促进了萘在天然颗粒物界面上的吸附和聚集.     

土壤腐殖质的分析化学研究进展

对土壤腐殖质的分析化学研究进展作了综述。具体包含如下几个方面的内容；土壤腐殖质的组成和结构的研究，土壤腐殖质的起源和形成的研究，土壤腐殖质与土壤中有机，无机物质的相互作用的研究以及有机物料的分解，转化及其对腐殖质影响的研究，同时，对土壤腐殖质的研究中有待进一步用分析化学方法解决的几个问题进行了探讨。     

有机污染物水解速度常数与腐殖质浓度定量关系的建立及验证

水解是有机污染物转化降解的重要途径.天然水体中的腐殖质影响有机化合物的水解速度常数,使之与蒸馏水缓冲系统中的测定值有较大差别.本文推导并验证了腐殖质浓度与水解速度常数的定量关系,测定了腐殖质与有机化合物的缔合系数.     

三维荧光光谱技术在溶解有机质-吸附态砷相互作用中的应用进展

溶解有机质使含砷矿物还原溶解是地下水中砷富集的因素之一,三维荧光光谱技术可以进一步研究溶解有机质在砷迁移过程中的多重作用。本文从溶解有机质的组分、荧光特征指数以及荧光猝灭三个方面综述了三维荧光光谱技术在溶解有机质-砷相互作用中的应用。溶解有机质中的腐殖质组分会与砷形成络合物促进砷向地下水中迁移,还原性醌类充当电子穿梭体,增强了砷在水中的迁移性能。通过荧光指数、腐殖化指数和氧化还原指数可以判断溶解有机质的来源、腐殖化程度以及氧化还原态组分。地表水中砷浓度低,荧光指数高,腐殖化指数较低且以腐殖质物质为主;地下水中砷浓度和腐殖化指数较高,荧光指数低,且腐殖质的醌类部分较少,表明随着水中砷浓度升高,荧光指数成下降趋势,地表水中的腐殖质醌类充当电子穿梭加强了氧化铁的还原和砷迁移作用,促进地表水中的砷向地下水中迁移。砷和溶解有机质会形成砷-溶解有机质络合物,使溶解有机质发生荧光猝灭。pH值和金属离子会影响溶解有机质和砷的络合,但pH值主要影响溶解有机质自身的荧光强度,对砷-溶解有机质络合物的荧光强度影响不大,Ca²⁺能够明显增强溶解有机质-砷的类蛋白荧光。     

三维荧光光谱结合物理和数学分离研究溶解性有机质组成

采用分子排阻色谱和激发/多波段发射荧光检测器,结合三维荧光光谱和平行因子分析,研究了新、老填埋垃圾渗滤液中溶解性有机质( DOM)的组成。实验结果表明,两种渗滤液来源的DOM均含有类蛋白和类腐殖质物质。在新填埋垃圾渗滤液中,类蛋白物质有4种存在形态,包括大分子蛋白质形态、高/低分子量腐殖质结合态和多肽/氨基酸形态;在老填埋垃圾渗滤液DOM中,类蛋白物质只有两种形态,分别为大分子蛋白质形态和腐殖质结合态。相比于分子排阻色谱,三维荧光光谱结合平行因子分析能够分辨出腐殖质和非腐殖质结合态的类蛋白物质,但不能有效区分蛋白质和以多肽/氨基酸形态存在的类蛋白物质。结果表明,三维荧光光谱结合平行因子分析和分子排阻色谱,可以表征DOM中不同形态分布的类蛋白和类腐殖质物质。     

光谱法比较喜树碱与溶菌酶、过氧化氢酶的相互作用

采用紫外可见吸收、红外、荧光等多种光谱学方法研究了抗癌药物喜树碱和溶菌酶及过氧化氢酶两种蛋白之间的相互作用,结果表明,喜树碱与之均形成基态复合物并引起蛋白内源荧光猝灭。通过计算确定了喜树碱和蛋白相互作用的结合常数、结合位点数、主要作用力类型以及与蛋白中色氨酸的结合距离。喜树碱对过氧化氢酶具有较高的结合能力,这主要是由于喜树碱不仅与过氧化氢酶中的色氨酸存在相互作用,也与酶中的酪氨酸及血红素产生相互作用。喜树碱的存在可引起蛋白构象发生变化,使α-螺旋二级结构减少。     

长期规律耕作土壤腐殖质的高分辨核磁共振研究

利用高分辨核磁共振波谱技术对来自长期规律耕作土壤中的腐殖质进行研究，根据所测核磁共振谱粗略探讨了土壤腐殖质的化学基团组成，及不同耕作模式对土壤腐殖质化学基团构成的影响，及部分土壤腐殖质化学基团之间的偶联关系。     

土壤/沉积物吸附有机污染物机理研究的进展

有机污染物与土壤、沉积和以及地表水中悬浮物（如腐殖质）之间的相互作用——吸咐与解吸是决定它们环境行为最重要的因素之一。自60年代末期以来,经各国科学院们的共同努力,该项工作取得了一些非常重要的研究成果,本文将对该领域的研究现状进行评述,并对其未来可能的发展方向提出自己的见解。     

近边X射线吸收精细结构光谱法研究土壤腐殖质组分含碳官能团组成及磷酸根影响

应用同步辐射近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)光谱技术研究了土壤腐殖质各组分(富里酸、胡敏酸及胡敏素等)的含碳官能团组成信息,并通过分析PO43-存在条件下胡敏酸、胡敏素的官能团组成变化特征,探讨了PO43-与土壤腐殖质之间的微观作用机制。结果表明,土壤腐殖质不同组分的官能团分布具有类似的光谱特征,但组成比例存在明显差异。随着腐殖质组分的酸不溶性增加,胡敏酸、胡敏素疏水性脂肪基官能团比例显著高于富里酸,芳构化程度也明显增加,而亲水性羧基官能团比例趋于降低;PO43-通过静电作用、取代反应可以选择性释放胡敏酸中部分小分子羧基官能团,从而改变胡敏酸官能团的组成特征。此研究结果对于应用NEXAFS研究有机碳官能团形态、结构及理解PO43-在土壤微界面上的反应机制具有重要意义。     

蛋白质相互作用: 界面分析, 结合自由能计算与相互作用设计

蛋白质相互作用在生命活动中起着重要作用. 研究蛋白质间相互作用的本质有助于了解生命活动中这些基本单元的作用. 本文主要综述了近期蛋白质相互作用研究的进展, 包括蛋白质相互作用界面的基本性质, 蛋白质结合自由能的计算方法, 不同相互作用在蛋白质结合/解离中的角色和差异, 以及上述知识在蛋白质相互作用设计中的应用. 蛋白质相互作用界面的特性, 例如界面大小、保守性以及结构的动态性质, 使得具有生物功能的蛋白质相互作用界面区别于非特异性的晶体堆积界面. 生物功能界面的一个重要结构特征是界面上存在着关键残基以及相对独立的相互作用模块. 利用多种方法, 如MM-PBSA、统计平均势以及不同的相互作用自由能模型, 可以在不同的精度上计算蛋白质相互作用自由能. 利用蛋白质相互作用界面的特点, 从不同的角度进行蛋白质相互作用对的设计与改造, 近年来已经有了不少成功的例子, 但还存在着很大的挑战. 我们认为在今后的蛋白质相互作用设计中, 考虑各种因素对蛋白质结合与解离的动力学过程的影响将有助于提高人类控制蛋白质相互作用的能力.     

Automated Fluorometric Determination of Humic Substances in Natural Water

Abstract

A procedure for automating the analysis of humic substances in natural fresh water samples is described. Thirty samples are analysed per hour in a working range of 0.5 mg/l to 20 mg/l. Significant interferences observed in other methods are eliminated.     

腐植酸类物质应用研究进展

腐植酸作为一种资源广泛存在于自然界中,它是影响环境生态平衡的重要因素,也是潜在的、可大力开发和综合利用的有机资源.腐植酸类物质具有多种活性官能团,具有酸性、亲水性、界面活性、阳离子交换能力、络合作用及吸附分散能力.本文对腐植酸进行了分类,综述了其应用领域以及腐植酸类物质应用中存在的问题和应用前景.     

Determination of Organic Compounds,Fulvic Acid,Humic Acid,and Humin in Peat and Sapropel Alkaline Extracts

Black, brown, and light peat and sapropel were analyzed as natural sources of organic and humic substances. These specific substances are applicable in industry, agriculture, the environment, and biomedicine with well-known and novel approaches. Analysis of the organic compounds fulvic acid, humic acid, and humin in different peat and sapropel extracts from Lithuania was performed in this study. The dominant organic compound was bis(tert-butyldimethylsilyl) carbonate, which varied from 6.90% to 25.68% in peat extracts. The highest mass fraction of malonic acid amide was in the sapropel extract; it varied from 12.44% to 26.84%. Significant amounts of acetohydroxamic, lactic, and glycolic acid derivatives were identified in peat and sapropel extracts. Comparing the two extraction methods, it was concluded that active maceration was more efficient than ultrasound extraction in yielding higher amounts of organic compounds. The highest amounts of fulvic acid (1%) and humic acid and humin (15.3%) were determined in pure brown peat samples. This research on humic substances is useful to characterize the peat of different origins, to develop possible aspects of standardization, and to describe potential of the chemical constituents.     

天然水体中腐殖质的光化学研究进展

本文综述了近年来天然水体中腐殖质的光化学研究进展,重点讨论腐殖质以及相关活性氧的光化学反应机理,并分析了影响腐殖质光解的主要因素,最后,针对水体腐殖质光化学研究中面临的问题,提出了今后的重点研究方向.     

微囊藻毒素在单波长紫外光照射下的光降解动态研究

研究了两种微囊藻毒素在两种紫外光照射下的光降解行为,研究结果表明:UV-C是降解微囊藻毒素较好的光源;光照强度是影响毒素降解重要的因素,其次是温度和酸度;在UV-C的照射下,水体腐殖质对光降解具有抑制作用;微囊藻毒素的光解反应符合准一级动力学模型.同时本工作还按实际环境水体中毒素的含量水平进行了模拟研究,发现紫外光UV-C对环境水体中低含量的微囊藻毒素具有很强的去除能力.为今后发展无毒、高效、经济实用的饮用水处理技术做了有益的探索.     

The Singular Molecular Conformation of Humic Acids in Solution Influences Their Ability to Enhance Root Hydraulic Conductivity and Plant Growth

Some studies have reported that the capacity of humic substances to improve plant growth is dependent on their ability to increase root hydraulic conductivity. It was proposed that this effect is directly related to the structural conformation in solution of these substances. To study this hypothesis, the effects on root hydraulic conductivity and growth of cucumber plants of a sedimentary humic acid and two polymers—polyacrylic acid and polyethylene glycol—presenting a molecular conformation in water solution different from that of the humic acid have been studied. The results show that whereas the humic acid caused an increase in root hydraulic conductivity and plant growth, both the polyacrylic acid and the polyethylene glycol did not modify plant growth and caused a decrease in root hydraulic conductivity. These results can be explained by the different molecular conformation in water solution of the three molecular systems. The relationships between these biological effects and the molecular conformation of the three molecular systems in water solution are discussed.     

Influence of humic substances on sorption and methylation processes of inorganic- and organo-tin species

The influence of humic substances on sorption and methylation processes for inorganic- and organotin species is presented. Four sediment samples from different locations of the Rivers Elbe, Mulde and Spittelwasser, Germany, with different organotin and humic contents were selected to extract the humic and fulvic acids. The various fractions—the original sediment, the humic acid, the fulvic acid and the residual sediment—were analysed for their organotin content. The individual buyltin species show quite different distribution patterns. Monobutyltin is found mostly associated with humic acids. Dibutyltin shows a nonunique behaviour. At low total organotin content, dibutyltin is found bonded to humic and fulvic acids, whereas at high organotin content dibutyltin is distributed more with the residual sediment. Most of the tributyltin remains in the sediment unextracted; only small quantities of it are in the fulvic acid fraction. Tetrabutyltin is only in the humic acid fraction when it binds to humic matter; it mostly remains in the sediment. General observations indicate that ionic butyltin species bind to fulvic acids whereas the non-polar tetrabutyltin is not found in the fulvic acid fractions in any of the samples. The appearance of monomethyl- and dimethyl-tin species in the humic and fulvic acid fractions after the alkaline extraction was surprising. There is a correlation between the humic content of the sample and the formation of methyltin species. Evidence is provided by experiments that humic substances act as methylation agents.     

Selective desorption and analysis of humic substances on suspended particles in river water

The elemental analysis and morphology of individual particles indicate that the dominant suspended particles in river water are kaolin covered with hydrated iron(III) oxide which strongly sorbs humic substances. Suspended particles, about 1 mg, collected from 250 ml of water by centrifugation, are treated with 0.7 ml of 0.1M sodium hydroxide to desorb humic substances. Approximately 60% of copper and 30% of lead on or in suspended particles exist as humic complexes.