抗生素消毒副产物的分析检测及毒性效应研究进展

由于抗生素的大量使用和持续排放,其环境污染水平逐年升高,个别抗生素在地表水中浓度接近300 ng/L,在饮用水原水中浓度超过200 ng/L.在饮用水消毒过程中,抗生素会与消毒剂反应生成不同种类的消毒副产物(DBPs),其中一些副产物具有较高的致癌性和急性毒性.饮用水中的抗生素DBPs可危害人体健康,是环境健康科学研究...     

中红外和近红外数据融合的香型风格判别

烤烟香型的判别一直是烟草行业的关注焦点。利用中红外和近红外光谱对189份不同香型的烟叶进行分析。分别从中红外谱图数据中提取21个特征波数处以及近红外谱图数据中13个特征波数处的吸光值作为影响因素。通过主成分分析方法分别对选取的中红外、近红外数据进行烟叶清香型、中间香型和浓香型三种香型风格的定性分析。结果表明基于中红外和近红外数据PCA投影图中三种香型混淆严重,区分界面不清晰。随后,将中红外、近红外数据进行融合,将提取的34个特征波数处的吸光值同时代入主成分分析, 得到基于中红外和近红外融合数据的PCA投影图。该投影图可以将不同香型的烟叶明显地区分出来。随后利用后退法和遗传算法对中红外和近红外融合后的34个吸光度值进行变量选择,后退法选择出了24个变量,遗传算法选择出了19个变量。对比34,24和19个变量的烟叶三种香型风格的主成分投影图,遗传算法虽然选择了比较少的变量,但其仍然可以将烟叶进行准确的分类。利用遗传算法对中红外和近红外融合后数据进行变量选择,剔除对烟叶香型分类影响小的因素。最后,利用支持向量机建立烟叶清香型、中间香型和浓香型分类判别模型。该模型的建模结果准确率为92.72%,其中清香型、中间香型和浓香型的准确率分别为93.75%,92.11%和91.84%。内部交叉验证留一法结果准确率为88.74%,其中清香型、中间香型和浓香型的准确率分别为90.63%,86.84%和87.76%。对未知样本预报结果的准确率为86.84%,其中清香型、中间香型和浓香型的准确率分别为88.24%,85.71%和85.71%。无论是建模结果、留一法结果和预报结果其准确率都大于85%。研究结果表明中红外和近红外数据融合可以提供更多的特征信息,利用这些信息可以建立烟叶香型风格的分类判别模型,为烟叶香型风格快速鉴别提供帮助。     

精确计算化学键解离能的ONIOM-G3B3方法及其在抗氧化剂研究中的应用

通过对179个有机化合物C—H,N—H,O—H键离解能的理论计算,系统评估了高精度组合从头算方法(ONIOM-G3B3)和密度泛函理论方法(B3LYP)在预测键离解能上的可靠性.研究发现ONIOM-G3B3方法可以准确预测各类有机化合物的键解离能,精度达到5.9 kJ/mol.运用ONIOM-G3B3方法成功预测了两类重要的天然抗氧化剂维生素E族和茶多酚族的键解离能,并进一步讨论了抗氧化活性、自由基清除机理及其构效关系.     

第一性原理方法预测水相核酸碱基及其代谢物的氧化还原电动势

氧化还原电动势是了解核酸中电荷/电子转移过程以及设计具有新型氧化还原活性的碱基类化合物的重要参数. 本文对82个芳香化合物的氧化还原电动势进行理论预测, 通过计算值和实验值的比较发现: 气相采用B3LYP/6-311++G(2df,2p)//B3LYP/6-31+G(d)方法, 液相采用HF-COSMORS/UAHF方法, 对运用HF- CPCM/UAHF方法在水相重新优化的构型计算溶剂化能, 能有效预测芳香化合物水相氧化还原电动势, 该理论方法计算的绝对均方根误差(RMSD)为0.124 V. 运用该理论方法成功预测了属于芳香化合物的核酸碱基及其代谢物的水相氧化还原电动势. 根据预测结果, 讨论了核酸中电荷/电子转移过程以及结构改变对设计具有新型氧化还原活性的核酸碱基类化合物的影响. 本文为设计具有氧化还原活性的新型核酸碱基类化合物提供了一种理论方法.     

密度泛函研究细梗胡枝子提取物中新型抗氧化剂的分子结构和活性氧清除机理

采用密度泛函方法研究了从细梗胡枝子中提取的三种新型抗氧化剂的分子结构和活性氧清除机理．研究发现优化后的最优分子构型中都含有分子内氢键,与用二级微扰方法得到的结果一致．根据预测的气相和水相抗氧化剂的键解离能、电离势,以及三种重要活性氧的电子亲和势和氢原子亲和势,详细讨论了三种抗氧化剂的活性氧清除机理并发现其抗氧化活性和实验结果一致.     

DNA脱碱基位点的检测与应用

脱碱基位点是一种常见的DNA损伤,源于N-糖苷键断裂而使碱基脱落。辐射、烷基化试剂和一些抗癌药物等可能会造成碱基脱落,因此脱碱基位点作为标志性损伤能够帮助疾病早期筛查、药物毒副作用评价、环境污染物毒性评价等。目前已有不同的检测方法用于脱碱基位点的定量、定性分析,包括32P后标记法、LC-MS、ELISA及化学探针检测法等。另一方面,由于脱碱基位点在双链DNA内形成疏水空腔,能够结合小分子,使得脱碱基位点作为结合位点被用于小分子检测、构建适配体传感器及SNP检测。本文简要概述目前为止对DNA脱碱基位点的化学探针检测法研究进展以及含有脱碱基位点DNA的应用研究进展,并展望其发展趋势。     

密度泛函研究细梗胡枝子提取物中新型抗氧化剂的分子结构和活性氧清除机理

The molecular structure and radical scavenging activity of three novel antioxidants from Lespedeza Virgata, lespedezavirgatol, lespedezavirgatal, and lespedezacoumestan, have been studied using density functional theory with the B3LYP and BhandHLYP methods. The optimized geometries of neutral, radical cation, radical and anion forms were obtained at the B3LYP/6-31G(d) level, in which it was found that all the most stable conformations contain intramolecular hydrogen bonds. The same results were obtained from the MP2 method. The homolytic O-H bond dissociation enthalpy and the adiabatic ionization potential of neutral and anion forms for the three new antioxidants and adiabatic electron affinity and H-atom affinity for hydroxyl radical, superoxide anion radical, and hydrogen peroxide radical were determined both in gas phase and in aqueous solution using IEF-PCM and CPCM model with UAHF or Bondi cavity. The antioxidant activities and reactive oxygen species scavenging mechanisms were then discussed, and the results obtained from different methods are consistent. Furthermore, the antioxidant activities are consistent with the experimental findings of the compounds under investigation.     

羟基自由基和鸟嘌呤-胞嘧啶碱基对反应的密度泛函理论研究

为了解决年龄衰老、基因突变和癌症等问题, 理解DNA的氧化损伤机理非常重要. 本文利用密度泛函方法和极化连续介质模型在液相条件下研究了羟基自由基夺取鸟嘌呤-胞嘧啶(GC)碱基对上5 个氢原子的反应机理. 研究结果表明, 所有的脱氢反应路径都是放热过程, 热力学上五个脱氢反应路径形成自由基的稳定性顺序是(H2b-GC)^·>(GC-H4b)^·>(GC-H6)^·>(GC-H5)^·~(H8-GC)^·, 其中H2b反应路径的能量变化最大, 说明该反应平衡时的转化率最高. 动力学上, 相对于反应复合物的局部反应能垒大小顺序是H2b     

浙江地区抗生素残留的环境分布特征及来源分析

近年来在天然水体、土壤、动植物及其排泄物中都检测到了抗生素的存在,抗生素在环境中的残留已经引起广泛关注。本文调研和梳理了2011~2019年间针对浙江地区各种环境介质中抗生素残留状况的相关研究工作,对浙江地区废水、地表水、地下水、土壤和养殖畜禽粪便等环境介质中抗生素残留的主要种类、污染水平和分布特征进行了分析总结,并对抗生素残留的可能来源进行了分析。结果显示,浙江地区环境中抗生素残留的主要种类为四环素类、磺胺类、氟喹诺酮和氯霉素类。杭州、金华、嘉兴等地的畜禽养殖废水中检测出较高浓度抗生素,最高至994 μg·L^-1;畜禽粪便中达到了66.62 mg·kg^-1,为浙江地区环境中抗生素污染的主要来源之一。制药废水中的抗生素浓度更是达到了5.7 mg·L^-1,这些废水虽然经过污水处理厂处理,但在部分处理过的废水中仍能检出抗生素,浓度最高达88 μg·L^-1,并被直接排入天然水体。水产养殖区域中残留的抗生素也会不经处理直接进入地表水中,导致地表水污染,浙江地表水中抗生素浓度最高为508.7 ng·L^-1,但是大部分流域小于100 ng·L^-1。迄今为止,尚未在千岛湖、丽水石塘水库、衢州江山碗窑水库和东西苕溪等饮用水水源地中检测到抗生素,但舟山地区饮用水源中抗生素浓度达到了55 ng·L^-1。虽然地表水中抗生素残留水平相对较低,由于这些水体用于水产养殖、畜禽饮水及农田灌溉,使得环境中的抗生素流入畜禽及农作物中,最终可能导致食品污染。因此,未来工作中需要对浙江各地区进行抗生素环境残留的全面、持续调查,结合浙江地区地域特征及经济发展特色,加强环境中抗生素迁移转化规律的研究,并及时开展抗生素环境污染对生态系统和人体健康效应的研究。