发现汞矿区稻田甲基汞主要来源北大核心CSCD

中科院地化所冯新斌团队,以贵州省万山汞矿区不同污染类型（土法炼汞区和废弃汞矿区）的水稻田为研究对象,对汞矿区水稻田各介质中汞的分布特征、主要来源及污染状况进行了全面系统的研究。相关成果日前发表于《环境污染》、《生物地球科学》。稻田作为一种特殊的湿地生态系统,其间歇性的淹水环境有利于土壤中汞的甲基化作用。因此,     

基于抑制作用的新型葡萄糖氧化酶传感器测定环境污染物汞离子的研究

本文提出了一种基于抑制作用的新型葡萄糖氧化酶生物传感器用于测定环境样品中二价汞离子。其工作原理是汞离子对电极上葡萄糖氧化酶分子的抑制作用引起响应电流的下降而产生一可测定信号。详细探讨了电极的氧化还原反应机理及测试性能。该传感器对汞离子的检出限是0．49ng／mL,抑制率和汞离子浓度的自然对数值在0．49～783．21ng／mL和783．21ng／mL-25．55μg／mL范围内分别呈良好的线性关系。酶电极在抑制后可以完全恢复活性。考察了铅(Ⅱ)、铜(Ⅱ)、镉(Ⅱ)和铬(Ⅲ)离子对汞离子测定的干扰。测定了汞离子在土壤浸出液中的回收率,结果良好。     

金属的生物甲基化作用和环境输送

讨论了生命体与重金属间的相互关系、重金属生物甲基化作用的环境输送及生物富集，评述了重金属的生态危害么及微生物在其环境输送过程中所起的作用。     

石墨烯基生物分子传感器件的第一性原理研究

基于第一性原理模拟, 我们构建了一种具有石墨烯电极的纳米间隙生物分子传感器件的理论模型. 研究发现,当碱基分子胞嘧啶、甲基化胞嘧啶和羟甲基化胞嘧啶分别通过器件时, 器件横向电流的大小差异约有1个数量级, 器件对此类分子具有一定的分辨能力. 分子之间的区分度大小受单链脱氧核糖核酸(DNA)中相邻碱基分子间的相互作用及碱基分子构型的影响. 研究工作表明, 此类石墨烯基分子传感器可准确高效地区分具有不同结构的碱基分子, 为准确定位DNA链中的变异碱基分子提出了一种新的思路.     

DNA胞嘧啶的甲基化与去甲基化进展

DNA胞嘧啶甲基化调控基因的表达以及多种生物功能,如细胞分化。概念上,DNA去甲基化是将已甲基化DNA核苷转化为未修饰核苷,是DNA甲基化的逆向过程。但在生物体内,这是一个涉及多步反应的非常复杂的过程。本综述简要介绍了动植物中DNA胞嘧啶的甲基化与去甲基化的研究现状,并讨论了恶性肿瘤(癌症)、阿尔茨海默氏病、心血管疾病、肺纤维病变和进食障碍等多种疾病中的甲基化与去甲基化异常。     

DNA甲基化检测研究进展

DNA甲基化可以在不改变DNA碱基序列的情况下改变基因活动和功能,影响基因印迹、细胞分化、细胞增殖、染色质重塑、胚胎发育等重要生命活动,是表观遗传的研究重点和热点。为了研究DNA甲基化的分布、状态以及调控机制,越来越多的DNA甲基化分析和检测技术已被开发。本文归纳了近年来的DNA甲基化检测方法,讨论了不同方法的优缺点,为未来深入研究DNA甲基化提供参考。     

环境汞污染

由于特殊的物理化学性质和强的毒性,汞已经成为全球关注的污染物.本文对目前大气汞的来源、汞在大气中的形态分布及在全球大气分布的特点和汞在大气中的迁移转化规律等方面进行了详细地介绍,提出了大气汞研究的展望.评述了近年来水生生态系统汞的生物地球化学循环研究领域的新进展及存在问题,提出了对汞甲基化机理认识的研究要进一步加强的观点.对汞矿开采和混汞法炼金区环境汞污染及对居民健康的危害研究进展进行了详细地评述,指出矿区居民汞暴露的主要途径.最后,本文还总结了目前人体暴露不同形态汞对人体健康影响的最新进展.     

乙腈中β-萘磺酸在汞电极上的电还原机理

用循环伏安法、电化学-ESR现场谱学技术和自洽场分子轨道法(CNDO/2)研究了乙腈中β-萘磺酸在汞电极上的电还原机理。结果表明该反应属ECE模式, 电还原服从直接脱磺酸基团机理, 并有萘自由基中间产物的形成。用分子轨道理论对电还原过程作了解释。     

朱砂中汞的生物可接受性及其吸收与排泄

研究了朱砂中汞的生物可接受性及其在体内的吸收与排泄.采用体外消化透析法测定了朱砂中汞的生物可接受性;计算了大鼠灌胃给予临床剂量(50mg/kg)朱砂后汞的药动学参数;测定了给予临床剂量的朱砂后大鼠粪样中汞的排泄量.结果表明,朱砂中汞的溶出率为0.011%,生物可接受率为0.003 3%.大鼠灌胃给予临床剂量的朱砂后,汞的药动学参数为:最高血药浓度(ρmax)为(6.3±1.3)μg/L,达峰时间(tmax)为(1.3±0.4)h,半衰期(t1/2)为(4.2±0.5)h,血药浓度-时间曲线下面积(AUC)为(54.7±8.7)μg.h.L-1.给予朱砂12h后汞在粪便中排泄量最大,96h后在粪样中仍可检测到少量汞.朱砂中汞的生物可接受性较低,在体内吸收少,滞留时间较长,排泄缓慢,长期服用可在体内蓄积,产生毒性.     

基于有机小分子的汞离子荧光探针研究进展

汞具有很强的生物毒性,会对人类的健康和环境造成极大危害.荧光探针具有高灵敏度、高选择性、可实时监测等优点,近年来在汞离子检测中广泛应用.由于小分子具有结构多样性、重复性好、易修饰、感应机制清晰等优点,目前许多检测汞离子的有机小分子荧光探针也已经被开发出来.根据探针与汞离子反应机制的不同,将其分为基于配位型反应和基于断键型反应两类,重点综述了近五年来用于检测汞离子的有机小分子荧光探针的研究进展.展望未来,利用特征性反应开发“Turn On”型的反应性探针,将是检测汞离子的有机小分子荧光探针研究中的重点方向.     

过氧化氢还原高锰酸钾冷原子吸收法测定水中汞

冷原子吸收法是目前较灵敏的测定环境水样中汞的方法。经硫酸-高锰酸钾消解后的水样,应选择理想的还原剂,既可还原过剩高锰酸钾(KMnO_4),又能保证汞在测定前不提前释放而造成结果偏低。现多用盐酸羟胺(NH_2OH·HCl),由于产生的氯气对汞蒸气测定有干扰,须放置30min,又NH_2OH·HCl对汞离子(Hg~(2+))也有还原作用,易导致汞的挥发,得即时测定而无法保存。本试验用过氧化氢(H_2O_2)替代NH_2OH·HCl还原过剩KMnO_4,同时过量加入使分析液处于酸性氧化体系内,避免汞在测定前被还原而挥发损失,还可延长测定时间,适宜大批环境样品的测定。     

微生物电化学系统电子中介体

电化学活性微生物与电极之间的胞外电子传递在微生物电化学系统(microbial electrochemical systems,MESs)产能、生物修复等功能的实现中起着关键作用.目前,研究者对微生物胞外电子传递机理了解有限,限制了MESs的应用.相比于需要微生物功能蛋白与电极接触才能发生的直接电子传递,间接电子传递可通过具有可逆氧化还原活性的电子中介体(electron transfer mediators,ETMs)实现电子的传递,从而有效提高微生物胞外电子传递效率.在间接电子转移过程中,ETMs起着中间电子受体和中间电子供体的作用,即被还原后可将电子传递给最终电子受体并被重新还原;理论上每个ETMs分子可以循环数千次,因此ETMs对特定环境下终端氧化物(如铁离子)的循环有着极其显著的作用.本文系统总结了MESs中ETMs及间接电子传递机制近年来的研究进展,并且在此基础上探讨了ETMs在MESs中的研究趋势,以期推动MESs在生物修复、能源生产方面的实际应用.     

基于甲基化核酸内切酶的甲基转移酶活性的电化学检测研究

由DNA甲基转移酶(DNMT1)催化的DNA甲基化在许多生物过程中起重要作用,包括基因转录,基因组印记和细胞分化~([1])。本文利用特异性酶切法成功开发了一种有效的测定DNMT1的电化学方法。首先,将硫醇修饰的双链DNA(dsDNA)自组装固定在金电极上,随后DNMT1识别dsDNA半甲基化序列并实现完全甲基化,最后通过甲基化特异性限制酶(BSSHⅡ)剪切,未发生完全甲基化的碱基序列将被剪切并移除电极表面。利用差分脉冲伏安法(DPV)分别测定剪切前后的亚甲基蓝(MB)还原电流。在最佳优化条件下,该方法线性范围为0.5 nM～50 nM,检测限为0.5 nM。这种方法可以简单有效地检测DNA甲基化和DNMT1活性,在DNA甲基化快速检测和基因毒理分析方面具有一定的实际意义。     

一种量子化学组合方法及其应用于汞对硫酸气溶胶形成影响的研究

本工作建立了一种量子化学的组合方法并应用于研究在硫和汞复合污染地区, 汞及其化合物是否会参与和驱动硫酸气溶胶形成. 该方法采用Molclus Genmer模块生成数以百万计的巨量团簇初始结构, 用自洽紧束缚GFN2-xTB方法预优化, 再用B3PW91-D3(BJ) DFT方法重新优化, 结合能经ωB97M-D3(BJ)校正后计算出团簇的热力学函数, 以其生成过程Gibbs自由能变大小排序, 获得团簇稳定序列及其对应的结合能和热力学函数. 然后用该方法研究了汞及其化合物、硫酸和水生成的8种团簇模型共计240万个结构, 结果表明HgSO₄, HgO等汞的极性化合物以及Hg₂²⁺和 Hg²⁺能够促进硫酸气溶胶的形成, 而Hg以及无极性的HgCl₂和Hg₂Cl₂对硫酸气溶胶成核的影响较小. 这一结论对硫、汞复合污染环境下, 硫酸气溶胶成核机制探讨提供了有价值的预测.     

吖啶红-罗丹明B荧光共振能量转移法测定汞

研究了吖啶红(供体)和罗丹明B(受体)之间荧光共振能量转移的最佳条件,建立了荧光共振能量转移猝灭法测定污水和废旧电池中痕量汞的方法。室温中,采用十六烷基三甲基溴化胺(CTMAB),在pH=7.0条件下,吖啶红与罗丹明B之间能产生有效的共振能量转移,汞离子的加入能使体系中罗丹明B荧光峰强猝灭从而测定汞的含量。汞离子浓度在0.05～2.5μg/mL范围内与罗丹明B荧光强度变化ΔF呈现良好线性关系(r=0.9997),检出限(3σ/K)为0.95ng/mL,加标回收率98.0%～104.5%。该方法可用于污水和废旧电池中痕量汞的测定。     

300 MW燃煤电厂ESP和WFGD对烟气汞的脱除特性

采用燃煤电厂汞形态浓度取样测试OHM标准方法,对一座300 MW燃煤电厂静电除尘器(ESP)和湿法脱硫装置(WFGD)前后烟气进行了等速取样.使用美国Leeman Labs Hydra AA全自动汞分析仪检测烟气中的汞形态浓度.采集了固体样品,包括入炉煤、底渣、ESP电场灰、脱硫剂石灰石、脱硫产物石膏等,使用意大利Milestone公司生产的DMA80全自动汞分析仪检测固体样品中的汞浓度.计算锅炉系统的汞质量平衡,获得了ESP和WFGD前后烟气的汞形态浓度和分布规律,分析讨论了影响烟气汞形态转化的各种影响因素.结果表明,燃煤烟气中气态单质汞Hg⁰和气态氧化汞Hg²⁺占到总汞量的95%.煤渣中的汞可忽略不计;ESP对颗粒态汞Hg^p的脱除效率达到95%以上,但是对Hg⁰和Hg²⁺脱除率不高.ESP对烟气总汞Hg^T脱除效率为12.77%~17.38%;WFGD对Hg²⁺的脱除率达到79.93%~90.53%,但是对Hg⁰没有脱除效果,其含量不仅没有下降反而有少量上升,说明有部分Hg²⁺在WFGD中被还原成Hg⁰.WFGD对Hg^T脱除效率为9.68%~29.36%;该电厂现有污染控制设备ESP+WFGD可以脱除全部的Hg^p和大部分Hg²⁺,但是由于部分Hg²⁺的还原使得Hg^T的脱除效率在25.38%~38.38%.综合来看,该燃煤电厂的污染物控制设备在进行除尘和脱硫的同时,对汞的脱除率并不高,与燃煤中的氯含量较低有关.     

土壤样品中汞的形态分析研究进展

土壤中汞的活性及其生物有效性因其赋存形态不同而存在差异,汞赋存形态分析已成为环境科学领域研究的热点之一。归纳总结了近年来土壤环境中汞赋存形态分类、样品预处理技术和汞形态分析技术研究进展,指出了未来的发展方向。     

基于过渡金属有机配合物的汞荧光传感器研究进展

汞广泛存在于各类环境中,全球发展了较多类型的汞荧光分子传感器。相比有机传感器而言,过渡金属有机配合物具有立体结构丰富,水溶性好,Stokes位移大,选择性强和灵敏性高,发光寿命长以及生物毒性小等优点。而基于过渡金属有机配合物的金属有机框架材料(MOFs),还具有可调的孔径结构和丰富的官能团种类,有着广泛的应用前景。介绍了部分近年来报道的应用于汞荧光分析传感的过渡金属配合物,通过对其中亮点工作的详述,展示当前该技术的研究水平以及存在的问题,并提出了未来发展方向。     

发现汞矿区稻田甲基汞主要来源

正中科院地化所冯新斌团队,以贵州省万山汞矿区不同污染类型(土法炼汞区和废弃汞矿区)的水稻田为研究对象,对汞矿区水稻田各介质中汞的分布特征、主要来源及污染状况进行了全面系统的研究。相关成果日前发表于《环境污染》、《生物地球科学》。稻田作为一种特殊的湿地生态系统,其间歇性的淹水环境有利于土壤中汞的甲基化作用。因此,     

金属和非金属元素的甲基化行为其在环境化学研究中的意义

甲基化过程是许多金属元素与生物地球化学循环的重要途径,目前已知多种金属,非金属元素在自然界中均匀甲在化反应过程,在前人工作的基础上,本文对甲基化供体以及甲化反应的机理进行了论述,并对其在环境化学研究中的意义进行了讨论。