吴清平[1]1999年在《抗干扰微生物数量快速测定机理研究》文中提出微生物数量测定是微生物分析检测学的重要研究内容，也是食品、饮料及医药工业产品中重要的限量检测指标。目前国内外在微生物数量检测中主要存在三大主要问题：抗干扰性差、灵敏度低和速度慢。针对上述这些问题，在抗干扰机理研究中，建立了通过苯甲酸降解菌产生的苯环双加氧酶降解样品中的苯甲酸和化学方法屏蔽防腐剂的防腐性能，从而使防腐剂失去作用的两种消除防腐剂对微生物检测干扰的有效方法，其中化学方法比微生物酶法更直接、方便和迅速。进一步的研究还发现，通过合适的中和还原剂中和分解样品中的消毒剂和臭氧、并使中和还原产物无害化，可有效地消除消毒剂和臭氧对微生物检测的严重干扰。 按照抗干扰机理，设计、摸索并建立的抗防腐剂指数和抗消毒剂指数及其数学模型，确定了防腐剂解抑剂抗防腐剂干扰能力和消毒剂解抑剂抗消毒剂干扰能力的评价体系。在此评价体系中，把抗防腐剂指数控制在81.1-94.5之间和把抗消毒剂指数控制在12.0-24.5之间，可分别较好地消除防腐剂或消毒剂对微生物检测的严重干扰。防腐剂解抑剂Ⅲ的抗防腐剂指数为92.34，消毒剂解抑剂Ⅰ的抗消毒剂指数为12.0，它们对细菌和真菌生长无抑制作用，加入培养基后，在灭菌前后和一年的保存期内，都能维持其原来各自的抗防腐剂指数及抗消毒剂指数基本不变，把防腐剂解抑剂Ⅲ和消毒剂解抑剂Ⅰ分别加入经改良和优化的普通培养基后，分别制得抗防腐剂型和抗消毒剂型系列培养基。根据抗消毒剂干扰机理研究，亦由此制得抗臭氧型系列培养基。 抗干扰微生物灵敏检测机理研究表明，取大样本采用抗干扰微生物培养基可以消除干扰物质对微生物检测的严重影响，大大提高检测的灵敏度。采用研究中建立的抗干扰大样倾注平板法、液体大样法及最近似数法与抗干扰微生物培养基有机结合，形成的抗干扰灵敏检测技术，在检测中与采用普通培养基的常规检测手段相比，在检测含有防腐剂、消毒剂或臭氧的样品时，抗干扰微生物灵敏检测技术可提高样品中细菌和真菌的检出率5-100倍。 在生物发光法细胞ATP释放机理探索中，根据微生物细胞壁的结构特
李贞[2]2012年在《基于纳米复合材料的电化学传感器检测堆肥中酚类物质及木质素功能基因研究》文中研究说明堆肥法是目前有机固体废物资源化的一种有效处理方法。在堆肥系统中,各种有机固体废物中含有不少酚类污染物,微生物降解多环芳烃的过程中还会产生对苯二酚和邻苯二酚两种中间产物。木质素是一种堆肥过程中大量存在且难以降解的芳香族化合物,锰过氧化物酶(MnP)和纤维二糖脱氢酶(CDH)在微生物降解木质素的过程中其中起了关键性作用。电化学生物传感器以其操作简单、选响应快速、选择性好、灵敏度高、成本低廉等特点在环境、生物、医药及食品工程等领域受到广泛关注。将纳米材料独特的导电性、催化活性及生物相容性与生物分子高度的催化能力和特异性识别能力结合起来,构建功能化的复合电极界面,为堆肥环境中污染物及其功能基因的分析检测提供了一个新的技术平台,对堆肥过程控制及环境监测具有十分重要的意义。本文以堆肥环境体系为研究对象,探讨了基于碳纳米管、石墨烯、金、铂等纳米复合材料的制备及功能化方法,合成并表征了多种水溶性纳米材料,研究了它们的电化学性质并将其应用于生物传感界面的修饰。通过酶、核酸探针等生物分子在电极上的固定,构建了一系列基于水溶性纳米复合材料修饰的生物传感器,用于堆肥环境中对苯二酚、邻苯二酚及锰过氧化物酶和纤维二糖脱氢酶功能基因的高灵敏检测。利用硼氢化钠化学还原及L-半胱氨酸共价结合的方法制备出一种水溶性石墨烯-纳米铂复合材料,构建出一种新型电化学传感器用于堆肥系统中的对苯二酚和邻苯二酚的同时检测。该纳米复合物具有良好的水溶性和生物相容性,可明显增大电极的有效比表面积、导电性能及催化活性。采用差分脉冲伏安法将其用于堆肥浸出液中对苯二酚和邻苯二酚的同时检测,检测下限分别为2.0×10-8M和1.0×10-8M。该传感器特异性好,稳定性强,灵敏度高,且不易受系统中其他物质的干扰,能快速实现酚类污染物的实时在线监测。制备了一种基于水溶性碳纳米管/L-赖氨酸/纳米金共同修饰的漆酶生物传感器用于对苯二酚和邻苯二酚两种物质的高灵敏测定。将L-赖氨酸通过电沉积的方法聚合在纳米金修饰后的玻碳电极上,滴涂刚果红功能化的碳纳米管水溶液,利用戊二醛交联的方法将漆酶固定。此固定化方法能很好地保持漆酶的生物活性,使得电极的催化能力大大提高,碳纳米管及纳米金均能明显提高电极的导电性、比表面积等电化学特性。该传感器制作简单,响应快速,灵敏度高,选择性好,检测下限达到了1.0×10-8M和1.0×10-9M,可用于各种环境中酚类污染物的实时监测。采用聚合酶链式反应扩增及限制性内切酶技术与基因传感技术相结合,研制出种基于辣根过氧化物酶和漆酶共同标记的生物传感器,用于锰过氧化物酶和纤维二糖脱氢酶编码基因的同时检测。利用目标链与巯基修饰的捕获探针及双酶标记的响应探针间夹心式杂交将其固定在电极表面,通过双酶信号放大来实现目标基因的快速检测。在最优实验条件下,采用计时电流法得到的还原电流与MnP和CDH两种目标基因浓度的常用对数值成良好的线性相关性,检测下限分别为6.2×10-12M和3.0×10-11。该生物传感器选择性好,精密度高,稳定性和可重复性好,为污染物生物降解过程中微生物功能基因的协同作用机理分析提供了很好的技术支持。研制了一种基于纳米金/多壁碳纳米管/1,5-萘二胺复合膜修饰的生物传感器用于纤维二糖脱氢酶功能基因的快速检测。1,5-萘二胺导电聚合膜带有大量自由氨基,有利于羧基化碳纳米管在电极表面的固定。经刚果红共价修饰后的碳纳米管导电性能好,水溶性也大大增强,为纳米金提供了一定的结合位点,增强了DNA分子在电极表面的固定量,提高了生物催化反应活性。将复合膜修饰后的电极通过扫描电镜、循环伏安法及交流阻抗法进行了表征。该传感器的灵敏度高,特异性好,操作简便,成本低,检测下限达到了1.2×10-16M,可应用于生命科学、临床医学以及环境污染控制系统中实时在线监测。开发出一种基于纳米金/多壁碳纳米管/石墨烯共同修饰的基因生物传感器用于锰过氧化物酶功能基因的超灵敏检测。L-半胱氨酸和刚果红分别对石墨烯和碳纳米管进行功能化修饰,得到一种水溶性较好、导电性能优越、生物相容性好的纳米复合材料。为纳米金的电化学沉积提供了良好的载体条件,明显增大了电极的比表面积,同时也提高了DNA分子在电极表面的固载量。通过扫描电镜、透射电镜、红外光谱扫描等方法对材料的形态和结构进行了表征。在最优实验条件下,采用计时电流法得到的还原电流与MnP目标基因浓度的常用对数值呈良好的线性相关性,检测下限达到了2.0×10-17M。该基因传感器的灵敏度极高,选择性和稳定性好,制备方法简单,成本低,可对环境中其他特定核苷酸序列进行快速灵敏检测。
王玮[3]2017年在《水平潜流人工湿地强化脱氮的技术及其机制研究》文中研究说明当前我国水体氮素污染形势十分严峻,由于传统水处理工艺的脱氮效率不高以及大量含氮农田退水排入水体,导致河流、水库、湖泊等水体严重富营养化,生态服务功能下降。人工湿地作为一种低成本、生态化的治理技术,被广泛应用于污废水的脱氮治理。人工湿地中氮素的去除主要依靠微生物的硝化-反硝化作用。本研究从影响人工湿地硝化-反硝化作用的主要因素入手,通过构建新型喷淋增氧系统和反硝化排气系统,改善了人工湿地内氧环境不佳抑制硝化反应的情况,同时研究了不同碳源添加方式对人工湿地系统脱氮效率的影响,提升反硝化脱氮中碳源的供应水平。此外,将微生物固定化技术引入人工湿地,以解决人工湿地内部由于微生物数量和活性不足所引起的硝化作用不完全问题,从而强化系统的脱氮效率。主要研究工作及成果如下:(1)外加碳源和反硝化排气管强化水平潜流人工湿地脱氮效果及机理研究。研究选取4种不同湿地植物和4种不同处理方式,考察植物碳源的释放情况,研究表明,在利用5%稀硫酸处理条件下,水葫芦(Eichhornia crassipes)的COD释放量最大可以达到368.6 mg.L~(-1)。同时考察了2种不同的碳源添加方式:外加碳源通过进水添加和外加碳源通过反硝化排气管添加,对湿地系统脱氮效率的影响,研究表明,通过反硝化排气管外加碳源的系统对NO_3~--N的去除效果最好,出水NO_3~--N去除率达到93.56%、TN去除率达到86.70%,外加的碳源作为电子供体,参与氧化还原反应,通过改变系统的氧化还原电位,使得体系内呈现高还原性环境,促进无机氮形态的转变,从而有利于反硝化作用的进行,提高系统的脱氮效率。此外,研究了反硝化排气管的存在对系统脱氮效率的影响,由亨利定律可知,反硝化排气管通过减小N_2和N_2O气体的分压,从而减小气体摩尔分数溶解度,有助于系统排出反硝化过程产生的N_2和N_2O,促进水中反硝化化学平衡向正反应方向移动,从而保障反硝化作用的顺畅进行,有利于NO_3~--N的去除。(2)新型喷淋增氧系统强化水平潜流人工湿地脱氮效果及机理研究。研究通过构建一组自动增氧系统,以进水喷淋增氧的方式,改善湿地的溶解氧环境。结果表明:喷淋布水的方式,可增加进水与大气接触的时间和面积,通过形成空气中的水雾滴增加了氧气溶于水的速率和数量,富氧进水有利于增强人工湿地硝化脱氮的能力。喷淋增氧系统开放的人工湿地中NH_4~+-N出水浓度明显低于喷淋增氧系统关闭的系统,说明了喷淋增氧系统的开放可以提高人工湿地系统内DO浓度,有利于硝化作用的顺畅进行,从而加速废水中NH_4~+-N的去除。(3)喷淋增氧水平潜流人工湿地微生物群落结构和空间变化研究。研究考察了喷淋增氧系统开放的条件下,水平潜流人工湿地系统内沿程微生物的群落结构和数量变化。研究表明,喷淋增氧系统开放的人工湿地系统上层氨化细菌的数量高于下层,上层氨化细菌数量约为7.92×10~6-4.29×10~7 MPN.g~(-1),上层硝酸盐细菌数量沿水流方向呈现递增规律,靠近出水区域的硝酸盐细菌数量最多,约为6.33×10~4MPN.g~(-1),下层反硝化细菌数量比上层高出一个数量级,并且下层前端靠近进水区域部分反硝化细菌数量最多,约为3.92×10~7 MPN.g~(-1)。亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌数量的增加,有利于硝化反应的发生从而提高系统NH_4~+-N的去除效率,反硝化细菌数量的增加则有利于反硝化反应的顺畅进行从而保障NO_3~--N的高效去除。(4)固定化硝化细菌最佳包埋条件研究。研究考察载体材料中添加剂和交联剂对固定化颗粒成球难易性、机械强度和传质性能的影响,结果表明:利用10%的聚乙烯醇(PVA)和2.0%的海藻酸钠(SA)混合溶液作为载体包埋剂,交联剂为2.0%的CaCl_2-硼酸溶液,此时制备的固定化硝化细菌小球对NH_4~+-N、COD的去除效果最佳,制备的小球成型状况良好,机械机械强度高、传质性能良好。(5)固定化硝化细菌降解条件的优化研究。研究通过改变温度、p H、DO和固定化小球的用量,来探究固定化硝化细菌最适宜的降解条件,从而为固定化硝化细菌应用到人工湿地奠定理论基础。研究表明,固定化硝化细菌最适宜的降解条件是:实验温度为30°C,p H为8.5,DO浓度为4.0 mg.L~(-1),小球用量为60 g.L~(-1),此时固定化硝化细菌小球对NH_4~+-N的去除效果最佳。在实际应用过程中,将温度控制在25-35°C,p H值控制在7.0-8.5,DO浓度控制在4.0 mg.L~(-1)左右,都可以保持较好的NH_4~+-N去除效果。(6)固定化硝化细菌强化水平潜流人工湿地脱氮效果及机理研究。投加固定化硝化细菌小球的人工湿地系统在三组进水COD/N的情况下NH_4~+-N、TN的去除效果均好于对照组。当进水COD/N比值为9:1时,投加固定化小球的人工湿地系统TN去除效率达到最佳为65.27%。外加固定化硝化细菌小球通过人为的增加人工湿地系统内硝化细菌的数量,促进硝化作用的顺畅进行,从而显著提高人工湿地系统的NH_4~+-N去除效率,同时配合以不同进水COD/N比值,保障了反硝化作用有充足的碳源供给,使得反硝化作用顺畅进行,通过高效的硝化-反硝化作用,促进系统内TN的去除。(7)本研究构建的新型喷淋增氧系统,通过形成空气中的水雾滴增加了氧气溶于水的速率和数量,富氧进水有利于硝化作用的进行,提高人工湿地系统的NH_4~+-N去除效果。而固定化硝化细菌技术的应用,则是通过强化人工湿地系统内微生物数量和活性,从而增强人工湿地硝化脱氮的能力。此外,反硝化排气系统的构建,通过减小N_2和N_2O气体的分压,有助于系统排出反硝化过程产生的N_2和N_2O,促进水中反硝化化学平衡右移,从而保障反硝化作用的顺畅进行。而外加的植物碳源,则是保障反硝化作用有充足的电子供体,从而有利于NO_3~--N的去除强化人工湿地反硝化脱氮的能力。
刘涛[4]2013年在《基于亚硝化的全程自养脱氮工艺（CANON）效能及微生物特征研究》文中研究表明基于亚硝化的全程自养脱氮工艺（CANON）相比于传统的硝化/反硝化脱氮工艺具有诸多明显的优势，然而，目前对该工艺的研究成果和实践经验主要集中于低负荷、高氨氮浓度、高温废水的处理上；针对常温、低氨氮基质浓度的城市生活污水的处理方面存在若干亟待解决的问题，其中最为关键的问题在于如何在常温、低氨氮基质环境中快速启动并获取稳定、高效的脱氮性能。因此，本课题以温度和进水基质浓度作为两个重点考察因素，以实验室规模的数个CANON反应装置为研究对象，首次将宏观工艺运行性能和微观生物学特征两个方面相结合，研究了CANON反应器的启动策略和脱氮性能，并对CANON系统内的功能微生物在生理生化、形态特征、空间分布、种群数量、群落特征及遗传学等方面的特征进行了研究，以期加强对CANON工艺的机理及微生物动态变化规律的认知，并基于微生物研究结果指导并优化工艺运行，从而为CANON工艺应用于城市生活污水的脱氮处理提供技术支持。CANON工艺中的功能微生物为AOB和anammox菌，通过二者的协同作用实现氮素的去除。本文对不同工艺运行条件下的若干CANON反应装置内的微生物特征进行研究，结果表明不同的CANON系统在生物膜形态、功能微生物的空间分布、种属特征等方面具有共性：首先，火山岩填料表面的微生物以直径为0.2~1.0μm的球形及椭球形菌为主，易成簇生长。然而，生物膜在较强的水力剪切作用下容易受损，从而影响CANON的脱氮效能。其次，CANON内部的功能微生物彼此共生，并未呈现出分布在生物膜外层是AOB而内部是anammox菌的特征；第三，参与亚硝化作用的主要功能菌为亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas），参与厌氧氨氧化作用的主要功能菌为待定布罗卡地菌属（Candidatus Brocadia），且AOB的生物多样性明显高于anammox菌，这种生物多样性保证了CANON系统一定的抗冲击能力；第四，CANON系统中还存在希瓦氏菌属（Shewanella）、假单胞菌属（Pseudomonas）、依格纳季氏菌属（Ignatzschineria）、脱氯单胞菌属（Dechloromonas）等，它们与AOB和anammox菌共同构成CANON系统内的微生物群落；最后，利用特定的AOB选择性培养基，从CANON反应器中筛选出4个AOB菌株。AOB的成功筛选为今后的微生物富集培养、固定化及基因工程的应用提供了理论基础。本文考察了不同温度对CANON的影响，研究表明：高温（30℃）和室温（16~23℃）条件下系统的总氮去除负荷分别为2.21kg N/(m3·d)和1.00kgN/(m3·d)。微生物试验表明：在常温下AOB和anammox菌的数量明显下降，而NOB数量有所增加，总细菌和AOB的群落多样性在常温条件下也略有降低，菌胶团的体积和间距变大，这些可能是造成反应器在常温条件下脱氮能力下降的主要原因。而温度对功能微生物的空间分布以及anammox菌的群落结构无显著影响。基于微生物学研究结果，笔者提出了可以通过补充CANON污泥、设置污泥截留装置、间歇曝气等方式提高常温下CANON的脱氮性能。除温度外，进水氨氮浓度也是影响CANON运行效果的另一重要因素。研究表明：常温下CANON在较低氨氮浓度时（NH_4~+-N>200mg/L）能够实现稳定的运行；当氨氮浓度降至100mg/L时，系统仍具有一定的脱氮性能，但此时生物膜被破坏，生物量流失严重，微生物菌团的间距增大，结构松散，且多以单细胞方式存在。在整个降基质运行过程中，AOB群落结构变化明显而anammox菌群落结构保持稳定。此外，系统内部总细菌和AOB数量随基质浓度的降低而减少，Nitrospira数量显著增加，anammox菌数量略有减少，而Nitrobacter很少检测到。基于微生物试验结果，本文提出了在常温、低基质浓度条件下，可以通过改用软性或者半软性填料、增设反冲洗、降低曝气、投加适量的亚硝态氮等途径来提高系统的脱氮性能。基于上述试验结果，本文在常温低氨氮条件下，通过接种污水处理厂（A~2/O工艺）曝气池回流污泥，经过好氧/间歇曝气/限氧三个阶段，在很短的时期内（180天）首次成功启动了CANON工艺，总氮去除负荷可达1.10kg N/(m~3·d)。相比于完全限氧方式，采用间歇曝气有利于维持系统内AOB和anammox的平衡关系，从而大大缩短了CANON的启动周期。在启动的全过程中Nitrobacter没有完全被淘汰，其群落结构变化明显，而AOB和anammox菌的群落结构相对稳定。为了使得CANON工艺发挥更好的脱氮效能，本文又进行了微生物优化控制方面的研究，结果表明：CANON滤层不同高度处微生物分布差异明显，在滤层下方微生物数量较多，易成簇生长，AOB的群落多样性很高，具有更强的脱氮能力和抗冲击负荷。为了使得功能微生物的沿程分布更为合理，建议定期改变进水方向，对不同滤层处进行均匀曝气或者对滤料进行重新排布；其次，常温条件下的生物膜厚度远未达到其理论最佳厚度值，因此，增加常温下的生物膜厚度或者适当降低系统内的DO浓度能够有效提高系统的脱氮效能。
张慧[5]2008年在《防治棉花黄萎病微生物有机肥的研制及其生物效应》文中研究说明棉花黄萎病是棉花产生连作障碍的主要病害之一,其病原菌为土壤习居菌大丽轮枝菌Verticillium dahliae Kleb(Vd),该病害的防治方法已成为棉花生产的研究热点。生物防治是目前研究克服土传病害的重要途径之一。本文从棉花黄萎病拮抗菌株的分离、筛选入手,从黄萎病重病棉田采集健康植株根际土壤中,通过平板对峙法,分离到600余株土壤细菌,并从中筛选到50余株具有拮抗能力的菌株,其中8株菌株均能显著抑制Vd生长,抑菌率大于70%;通过复筛,其中HJ-5,DF-15,DF-14三株菌株的抑菌率大于30%,并通过平板抗性试验表明三者之间无拮抗现象,所以选用HJ-5,DF-15,DF-14三株拮抗菌制备拮抗菌复合菌悬液进行盆栽试验。盆栽试验的结果表明,单独施用拮抗菌复合液或有机肥的处理干重差异显著,并显著高于CK,施用拮抗菌复合液与有机肥的混合物(微生物有机肥)处理的棉花株高、茎粗和干重显著高于CK,显著促进棉花苗期的生长。拮抗菌复合液和有机肥单独施用或共同施用对棉花苗期黄萎病均有防治效果,两者共同施用(即做成微生物有机肥)防治效果高达57%。从测定各处理间根际土壤微生物数量可以看出,拮抗菌复合液和有机肥单独施用或共同施用的处理真菌数量较CK都有减少,细菌和放线菌数量有显著增加,其中,细菌数量分别为CK的4.94～9.06倍、3.56～5.89倍、7.33～13.44倍;拮抗菌复合液或有机肥单独施用的处理放线菌数量较CK均有显著增加,分别为CK的2.44～4.81倍、3.15～5.89倍;两者共同施用的处理大丽轮枝菌菌核数量较单独接种病原菌处理下降34%。变性梯度凝胶电泳(DGGE)法研究棉花根际土壤微生物区系,结果表明,两者单独施用或共同施用后都能增加DGGE条带的数量;这表明土壤中加入拮抗菌复合液或有机肥后,提高了土壤微生物多样性。相似性分析说明两者单独施用或共同施用后都能促进土壤细菌特征性菌群的形成,改变土壤微生物群落结构特征。
杨征[6]2015年在《基于氧杂蒽及其衍生物的多信号功能分子探针的设计合成及识别应用研究》文中指出近年来,荧光分子探针以其优良的特异识别性能、较高的检测灵敏度、较宽的动态响应范围、准确快速的实时响应、清晰明确的可视性响应以及良好的环境和生物相容性在分子间识别行为的表达以及复杂环境体系和生命体系的信息表达方面具有举足轻重的地位,已成为现代环境科学、材料科学、食品科学、信息科学、药理及生理学、细胞生物学和分子遗传学等领域不可或缺的重要技术手段,具有极其广阔的应用前景。当前荧光探针领域的研究正趋于机理深入化和功能多样化,探针的设计也更加倾向于环境和生命科学领域的实际应用性。这其中,以罗丹明和荧光素为代表的氧杂蒽衍生物螺环隐色体以其优良的光学性能广泛且的应用于构筑新型功能荧光探针分子,相关的研究新突破不断涌现。本文在大量文献总结和课题组相关研究工作的基础上,分别以氧杂蒽酰肼衍生物和氧杂蒽酰氯衍生物为结构基点,设计合成两类结构新颖、性能优异的氧杂蒽基荧光探针。本文的研究内容主要包括：1.介绍荧光及其相关参数,综述近年来基于氧杂蒽及其衍生物的荧光探针在金属阳离子、pH、常见阴离子、活性氧物质、活性氮物质、硫醇、酶活性物质、蛋白质和核酸等识别检测方面的研究进展。2.以罗丹明B酰肼为结构基点,设计合成了9种新型的含有肉桂醛-Schiff碱功能团的探针1a-li,对其结构进行化学表征,系统研究探针对Cu2+的识别检测性能和分子中不同取代基对探针光学性能的影响,探索识别机理及探针在人宫颈癌细胞、小鼠成纤维细胞和微生物-胞外聚合物-矿物聚集体中对Cu2+的检测。3.基于Hg2+的亲硫特性,以罗丹明B硫酰肼为结构基点,设计合成了9种新型的含有肉桂醛-Schiff碱功能团的探针2a-2i,对其结构进行化学表征,同样系统研究探针对Hg2+的识别检测性能以及取代基对探针光学性能的影响,探索其识别机理及其在小鼠成纤维细胞中对Hg2+的检测。4.以罗丹明B酰氯为结构基点,设计合成了3种含有苯肼功能团的五元螺环BJA-BJC,通过X-射线单晶衍射和二维核磁共振光谱对其五元和六元螺环同分异构体加以区分；系统研究探针光学性能、识别机理及其在小鼠成纤维细胞中对Cu2+的检测和荧光显微成像。5.以罗丹明B酰氯为结构基点,设计合成了3种新型的含有肼基苯并噻唑功能团的六元螺环JA-JC,通过X-射线单晶衍射和二维核磁共振光谱对其五元和六元螺环同分异构体进行加以区分；系统研究探针对Hg2+的识别检测性能以及六元螺环探针光学性能优势；探索探针的识别机理及其在人宫颈癌细胞、小鼠成纤维细胞和微生物-胞外聚合物-矿物聚集体中对Hg2+的检测。
殷堃[7]2016年在《新型光学生物传感方法的构建及其在环境检测中的应用》文中研究表明光学生物传感方法因其出色的特异性以及优良的生物相容性等诸多优点,广泛应用于环境污染分析和生物分析等领域。在本文中,我们专注于开发具有优良光学响应的智能生物材料以及基于生物材料的光学化学反应来构建新颖的光学生物传感方法用于典型环境污染物的分析。这些生物传感方法拥有出色的光学响应性能,可以把对目标物的识别过程转化为简单易读的光学信号,进而实现对目标物的检测。本文的详细内容如下:1.基于荧光铁载体特异性检测铜离子。在铜离子的存在下,荧光铁载体的荧光会因为电荷转移以及铜离子的重金属效应而发生猝灭。在0.2-10μM的铜离子的浓度范围内,荧光铁载体的荧光猝灭率和铜离子的浓度有着良好的线性关系(R=0.997),检出限为50 nM。该光学生物传感方法成功地用于饮用水、海水和生物加标样品中铜离子的检测,并与传统的电感耦合等离子体质谱方法获得的数据相吻合。因此,构建的光学生物传感方法可以简单、特异性地检测实际样品中的铜离子。2.基于荧光铁载体检测呋喃唑酮。呋喃唑酮上的硝基官能团是一个强吸电子基团,可诱导电子转移而作为一种荧光猝灭剂。呋喃唑酮分子可能比较容易进入到荧光铁载体分子结构的空腔中,进而高效猝灭荧光铁载体的荧光。在EDTA的掩蔽下,该体系可以有效避免铜离子的干扰。基于此,构建了检测呋喃唑酮的光学生物传感方法,该生物传感方法可以在1分钟内完成对呋喃唑酮的检测。在2-160μM的呋喃唑酮的浓度范围内,荧光铁载体的荧光猝灭率和呋喃唑酮的浓度有着良好的线性关系(R=0.997),检出限为0.5μM。该工作开发了第一个检测呋喃唑酮的荧光生物传感方法。该荧光生物传感方法可以快速灵敏的检测加标环境水体样品中的呋喃唑酮。3.基于催化氧化半胱氨酸特异性检测二价铜离子。在特定条件下,半胱氨酸可以与2,4-二硝基氯苯发生亲核反应并生成黄色产物。在氧气的存在下,二价铜离子可以特异性地催化氧化半胱氨酸生成胱氨酸,进而阻止了上述反应的发生。因此,黄色产物吸光度的降低可以反映溶液中二价铜离子的浓度。基于此,构建了一个检测二价铜离子的光学生物传感方法。在0.8-10nm二价铜离子的浓度范围内,黄色产物吸光度的降低和二价铜离子的浓度有着良好的线性关系(r=0.996)。检出限为0.5nm。该生物传感方法成功地用于饮用水、海水和生物样品中铜离子的检测,并与传统的电感耦合等离子体质谱获得的数据相吻合。因此,构建的光学生物传感方法可以高灵敏、特异性地检测二价铜离子。4.基于羧酸酯酶e2的表面展示体系特异性吸附和检测汞离子。铜绿假单胞菌pa1作为汞离子耐受菌具有良好的汞离子吸附能力。研究发现该菌株分泌的羧酸酯酶e2也可以有效的吸附汞离子,而且在吸附汞离子后酯酶e2的酶活性会被抑制。因此我们将羧酸酯酶e2表达在大肠杆菌的表面来吸附和检测汞离子。实验结果表明,该表面展示体系可以有效地吸附环境中的汞离子,并可以通过调节ph使体系再生,得以重复利用。此外,该体系也可以有效地对环境加标样品中的汞离子进行检测。因此,该表面展示体系对环境中汞污染的修复与检测有着巨大的应用前景。5.基于近红外比率荧光探针cy-nb来特异性地检测线粒体内半胱氨酸的浓度水平,并用于评估环境生物毒素胁迫下细胞及活体水平上的氧化应激状态,进而反映环境生物毒素。半胱氨酸作为细胞应对氧化应激的重要防御工具之一,它的浓度水平和细胞内的氧化应激状态息息相关。在半胱氨酸的存在下,探针cy-nb的共轭电子体系会发生重排,导致了吸收光谱和荧光光谱的明显变化,进而实现了对半胱氨酸的检测。作为一个近红外比率型荧光探针,cy-nb对线粒体内半胱氨酸的检测不受生物体自发荧光的干扰,因此有着较高的灵敏度。同时探针cy-nb可以在五分钟内实现对半胱氨酸的检测。因此,探针cy-nb可以敏感地检测到氧化胁迫状态下线粒体内半胱氨酸浓度水平的波动。此外探针cy-nb还成功检测到了环境生物毒素刺激下,小鼠腹腔内半胱氨酸浓度水平的变化。因此,探针cy-nb对于检测环境生物毒素导致的氧化胁迫,从而反映环境生物毒素的存在以及进一步探究半胱氨酸生理功能等方面具有广泛的应用前景。6.基于近红外荧光探针cy-des检测己烯雌酚。该探针可以有效地避免海水中可溶性有机物自发荧光的干扰。由于探针cy-des和己烯雌酚分子间的静电作用而发生分子间的集聚,进而探针cy-des的吸收光谱和荧光光谱性质发生了明显的改变。在1-8μM己烯雌酚的浓度范围内,探针Cy-DES光谱性质的改变和己烯雌酚的浓度之间有着良好的线性关系(R=0.999),检出限为0.2μM。该检测方法成功地用于检测海水和生物样品中的己烯雌酚,并和传统的高效液相色谱法获得的数据相吻合。此外,肉眼可以直接通过观察到己烯雌酚存在下探针Cy-DES颜色的变化,因此该分析方法在己烯雌酚的现场检测方面有着巨大的应用前景。
王兵[8]2008年在《油藏内源微生物的选择性激活条件优化及分子生态学研究》文中提出油藏内源微生物比外源微生物更适应油藏的极端环境,具有更高的代谢活性,利用内源微生物采油是目前微生物采油技术领域较为活跃的研究方向。目前内源微生物采油技术(Activation of Stratal Microflora for Enhancement of Oil Recovery,ASMEOR)的研究更多的集中在MEOR(Microbial Enhanced Oil Recovery, MEOR)机理、功能菌的数量变化、代谢产物的初步分析及其对油水理化性质的影响方面,而对于制约油藏环境中采油功能微生物群落生理活动的影响因素、激活过程中群落种属的变化规律及营养成分在运移过程中的吸附规律研究较少。论文共分七章,第一章是文献综述;第二章是内源微生物群落结构分析;第三章是内源微生物激活效果影响因素探讨;第四章是内源微生物室内模拟驱油实验研究;第五章是内源激活营养成分在石英砂上的吸附行为研究;第六章是分子生态学技术在内源微生物群落选择性激活上的应用;第七章是结论。本论文通过研究不同环境与生源要素条件下功能微生物群落的变化,营养成分的静态和动态吸附,变形梯度凝胶电泳( Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)条带数量和亮度的变化及PCR(Polymerase Chain Reaction,PCR)序列分析,采用单次单因子法优选出沾3区块最佳激活剂配方,探讨了影响内源微生物激活效果的潜在因素,揭示了内源微生物营养激活剂的静态和动态吸附规律,并结合分子生态学技术考察了激活过程中菌群结构变化规律。1.内源微生物群落结构分析利用选择性培养基,采用MPN(most probably number,MPN)法和镜检计数法对沾3区块注入水和沾3 X24井产出水的主要内源微生物群落结构进行了分析,结果表明,注入水和产出水中内源菌总体含量及有益菌HOB(Hydrocarbon Oxidating Bacteria, HOB)、MPB(Methane-Producing Bacteria, MPB)、DNB(Denitrifying Bacteria, DNB)浓度较低,而SRB(Sulfate Reducing Bacteria, SRB)浓度则达到102个/mL。可利用微生物间生存竞争关系,通过注入合适的营养物,选择性地激活有益菌,抑制有害菌,提高原油采收率。2.内源微生物激活效果影响因素探讨及室内模拟驱油实验1)通过岩心管实验模拟高温高压油藏条件,考察了玉米浆、葡萄糖和蔗糖分别作为主激活剂时的激活效果:激活5天、10天、15天时总菌密度差别不大;15天内pH值和表面张力的变化趋势大体一致,均表现为先下降后上升继而下降的趋势,反映了油藏内源菌由好氧向厌氧的演变过程;醋酸根是油藏微生物活动及代谢过程的一个标志性产物,实验初期,醋酸根含量随着激活过程的进行而逐渐升高,第10天醋酸根含量达到最高,分别为856.8 ppm,802.5 ppm,768.8 ppm,然后随着激活过程的进行,氧含量逐渐降低,醋酸根逐渐被一些厌氧菌代谢消耗而使醋酸根离子浓度逐渐降低,第15天醋酸根含量降低到289 ppm,274.6 ppm,295.7 ppm;菌群结构分析表明,三个配方均可以较好地激活有益菌群而有效地抑制有害菌群的生长;综合以上各项参数,玉米浆和葡萄糖是较为优良的内源微生物主激活剂成分,从经济学角度讲,玉米浆比葡萄糖更具优势,有利于资源的充分利用,以获得更好的投入产出比。2)采用单次单因子法,通过对激活前后总菌密度、表面张力及醋酸根含量的分析,通过岩心管实验,确定了用于内源微生物激活的最佳玉米浆浓度及硝酸盐含量,结果表明:用于内源激活的最优的玉米浆浓度范围为1%～2%,低浓度时激活效果较差,而1%以上时,营养物浓度对有益菌密度的提升及表面张力降低效果并不明显;0.1%～0.2%含量的硝酸盐即可实现内源微生物的选择性激活,而继续增加硝酸盐含量对激活效果提升作用不大,甚至可能会产生负面影响;就激活效果而言,由于K+对微生物生长的促进作用及强酸弱碱盐NH4NO3引起的pH下降,KNO3要稍优于NaNO3和NH4NO3。3)通过对五种不同条件下激活前后表面张力和菌群结构分析表明:压力和多孔介质会对微生物的生长代谢产生一定的影响,多孔介质的影响较压力要更显著一些。4)室内模拟驱油实验表明,在沾3区块油藏条件下(10 MPa,54℃),利用最佳激活剂配方选择性激活内源微生物15天后可以提高残余油采收率6%以上。3.内源激活营养成分在石英砂上的静态和动态吸附研究为了确定MEOR所用营养成分在地层中的损耗情况,在模拟油藏条件下,分别利用浸泡法和物质平衡法研究了微生物采油常用营养组分(葡萄糖、硝酸钾、磷酸二氢钾)在石英砂上的静态和动态吸附作用。实验结果表明,各营养组分的静态吸附量和其动态滞留量相差不大,三种组分中葡萄糖的静态吸附量和动态滞留量最高,其静态吸附量为0.85mg/g,硝酸钾和磷酸二氢钾的吸附量较小,仅0.1mg/g左右;动态吸附实验中,注入营养液1.5PV时,岩心出口各组分的浓度接近入口浓度,转水驱2PV时,出口浓度接近0,说明动态驱替时吸附作用较弱。4.分子生态学技术在内源微生物群落选择性激活上的应用1)通过对激活前后DGGE条带的数量和亮度变化分析表明,油藏环境中的微生物在种类和数量上并不丰富,激活剂的加入改变了菌群原有的贫营养环境,从而使一些因营养缺乏生长受抑制细菌得以大量繁殖,菌群结构发生变化。高压条件下,条带数量变化趋势与常压下大体一致,但在条带数量和出现的位置上有所差异,高压条件下,DGGE条带数量要少一些,说明高压激活过程中能适应环境的细菌种类较少,且条带数量的增加相比常压具有明显的滞后性;激活后期,条带数量和亮度的变化逐渐趋缓,表明微生物群落生态结构重新调整,达到了新的动态平衡。2)采用DGGE割胶回收DNA测序的方法考察了激活过程中菌群结构的变化情况,实验结果表明:激活后,优势菌的种类有所增加,群落结构也发生了变化。激活前,优势菌是芽孢杆菌,激活剂的加入使变形菌的在种类上得到增加;常压激活和高压激活细菌类群数量变化差异显著。
刘燕[9]2006年在《基于DSP的水分测定电子天平研究》文中研究说明物质的水分含量是决定其物理、化学和生物特性的重要指标,水分含量的准确测定具有重要的社会意义与经济价值。在水分检测领域,测量准确性和测量速度之间的矛盾一直没有解决。针对这一现状,本文提出了一种将红外干燥箱和电子天平相结合,利用DSP作为信息处理单元的水分测定仪;给出了仪器结构和DSP系统的硬件电路设计;研究通过对加热元件的功率控制实现干燥箱的温度控制,采用智能复合控制策略对干燥箱的温度进行实时控制,干燥箱的温度达到105℃的时间可由单纯PID控制的2分钟减少到1分钟,且控制精度高。仿真实验表明,这种新型水分测定仪可望解决传统烘干失重法测量时间长、操作繁琐等问题。全文分为如下几个部分:第1章介绍了水分检测的意义,简要地回顾了现有的水分测定电子天平的研究现状,阐述了本文设计的基于DSP的新型水分测定电子天平的目的和意义。第2章首先介绍了水分测定电子天平的质量称量原理和水分测定原理;然后,选择TMS320LF2407A型号的DSP作为信息处理单元,简要介绍了微处理器的功能,并给出了水分测定电子天平的总体设计及其信息处理单元电路设计;最后,说明了水分测定电子天平的性能指标。第3章首先根据红外干燥箱的特点设计了其测控系统,可实现对红外干燥箱的温度测量与控制;然后给出了温度控制的方法,针对时间最优控制、PID控制和模糊控制各自的特点,设计了一种基于时间最优模糊PID控制方法。仿真实验表明,该智能复合控制方法能够很好的解决红外干燥箱温度控制响应滞后的问题。第4章首先介绍了DSP系统的开发工具;然后在前面介绍的硬件基础上,给出了相应的软件设计。第5章阐述了误差分析与仪器的抗干扰设计。最后,在结论部分,回顾了本文的工作,说明了本文的创新和不足之处,探讨了水分测定电子天平的发展方向。
魏霞[10]2013年在《转crylAb/c基因水稻对根际土壤微生物生态的影响研究》文中研究说明随着转基因作物的商业化,其安全性评价已成为研究热点,对土壤生态系统的研究也越来越受到广泛重视,其中土壤微生物是土壤生态系统重要组成成分,对土壤微生物的研究是对转基因作物生态安全评价的重要内容。本试验以转Bt基因水稻“华恢1号”和受体对照“明恢63恢”为材料,采用传统技术和现代技术相结合的方法对根际土壤理化性质、土壤酶活性,及其微生物进行研究,旨在为华恢1号对环境安全性评价提供理论依据。主要结果如下：(1)通过对明恢63和华恢1号2011和2012两年10个时期根际土壤的pH值、有机质、速效磷、速效钾和碱解氮含量单因素方差分析,结果显示：pH值有显著差异的为分蘖前期(2012)；有机质含量呈现显著差异的为孕穗期(2012)；速效磷含量呈现显著性差异的为孕穗期(2011),采收后(2011)、和分蘖前期(2012)；速效钾含量呈现显著差异的为采收后(2012)；碱解氮含量呈现显著性差异的为成熟期(2011),分蘖后期(2012)和采收后(2012)。而其他调查时期均无显著性差异,这些出现显著性差异的时期没有统计学规律。(2)通过对明恢63和华恢1号2012根际土壤的脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性测定单因素方差分析,结果显示：明恢63和华恢1号根际土壤脲酶活性呈现显著差异的为分蘖前期和采收后；土壤蔗糖酶活性呈现显著差异的为采收后期；酸性磷酸酶活性呈现显著性差异的为分蘖前期和成熟期；碱性磷酸酶活性呈现显著差异的为分蘖前期和成熟期。其他调查时期均无显著性差异。(3)通过对明恢63和华恢1号2011和2012两年10个时期根际土壤的细菌、真菌、放线菌数量和2012年固氮菌的数量测定结果进行单因素方差分析,结果显示：明恢63和华恢1号根际土壤细菌数量呈现显著差异的为分蘖后期(2011),孕穗期(2011),采收后(2011),成熟期(2012)和采收后(2012)；真菌数量呈现显著差异的为分蘖前期(2011)和分蘖后期(2011)；放线菌数量呈现显著性差异的为孕穗期(2011),采收后(2011)和分蘖前期(2012)；2012年固氮菌数量呈现显著差异的为分蘖前期。其他调查时期均无显著性差异,出现显著性差异的时期没有统计学规律。(4)利用Biolog-Eco方法对2012年明恢63和华恢1号根际土壤微生物群落功能多样性进行研究,结果显示两者在AWCD(孕穗期、成熟期、采收后)、Shannon丰富度指数(分蘖后期、孕穗期、成熟期和采收后)、Simpson优势度指数(采收后)及其Mcintosh均匀度指数(成熟期)均存在显著性差异,其他时期无显著性差异。而利用PCA方法分析发现各时期均无显著差异；利用PLFA方法对2012年明恢63和华恢1号根际土壤微生物结构多样性进行研究,结果显示两者在PLFAs(分蘖前期、分蘖后期和成熟期)、细菌/真菌(分蘖后期和采收后)及其G+/G-(孕穗期)存在显著性差异,其它时期均无显著性差异,通过PCA主成分分析发现各时期无明显差异。
参考文献：
[1]. 抗干扰微生物数量快速测定机理研究[D]. 吴清平. 华南理工大学. 1999
[2]. 基于纳米复合材料的电化学传感器检测堆肥中酚类物质及木质素功能基因研究[D]. 李贞. 湖南大学. 2012
[3]. 水平潜流人工湿地强化脱氮的技术及其机制研究[D]. 王玮. 东华大学. 2017
[4]. 基于亚硝化的全程自养脱氮工艺（CANON）效能及微生物特征研究[D]. 刘涛. 哈尔滨工业大学. 2013
[5]. 防治棉花黄萎病微生物有机肥的研制及其生物效应[D]. 张慧. 南京农业大学. 2008
[6]. 基于氧杂蒽及其衍生物的多信号功能分子探针的设计合成及识别应用研究[D]. 杨征. 西北大学. 2015
[7]. 新型光学生物传感方法的构建及其在环境检测中的应用[D]. 殷堃. 中国科学院烟台海岸带研究所. 2016
[8]. 油藏内源微生物的选择性激活条件优化及分子生态学研究[D]. 王兵. 中国海洋大学. 2008
[9]. 基于DSP的水分测定电子天平研究[D]. 刘燕. 湖南大学. 2006
[10]. 转crylAb/c基因水稻对根际土壤微生物生态的影响研究[D]. 魏霞. 华中农业大学. 2013
标签：生物学论文; 微生物论文; 荧光猝灭论文; 基因探针论文; 荧光材料论文; 荧光分析法论文; 荧光检测论文; 细菌结构论文; 科普论文;