大分子物质的质谱研究

1. 利用解吸化学电离质谱(DCI-MS)，研究了C_(60)与烷基甲醚和伯醇自身化学电离(self-CI)产物之间的气相离子-分子反应，观察到加成离子[C_(60)C_2H_5O]~+和质子化分子[C_(60)H]~+是C_(60)与烷基甲醚等离子体反应的主要产物；相反，没有检测到C_(60)与伯醇离子体系形成的相应加成产物。利用AM1半经验方法对[C_(60)C_2H_5O]~+的十四种可能结构进行了计算。结果表明最稳定的加成产物是[3+2]环加成产物，并提出了该加成产物的形成途径。2. 使用同样方法研究了C_(60)与丙烯酸甲酯离子体系发生的气相离子-分子反应，观察到加成离子[C_(60)C_3H_3O]~+和质子化分子[C_(60)H]~+为主要产物。利用AM1半经验方法对[C_(60)C_3H_3O]~+的八种可能结构进行了计算，结果表明三种环加成产物为最稳定结构。3. 合成了一系列L7和σ因子肽片段，并利用基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)、电喷雾质谱(ESI-MS)和圆二色(CD)对高效液相色谱(HPLC)提纯的合成肽进行了表征。4. 利用ESI-MS研究了L7和σ合成肽与蛋白质G和蛋白质A的复合物，发现了该复合物产生的最佳条件及其稳定性；并结合亲和色谱，证明了L7和σ合成肽与蛋白质G或蛋白质A形成的复合物是具有特异性的非共价复合物。5. 通过竞争酶联免疫吸附实验（ELISA）、亲和色谱和MALDI-MS的联用，发现L7和σ肽与IgG的Fc片断在蛋白质G和蛋白质A的结合位置不同。6. 利用鸡多克隆抗L7抗体通过免疫键合印迹法发现L7和σ肽之间没有交叉反应性。

介孔材料的合成、性能以及应用

自从1992年美孚公司成功地研究开发出介孔材料M41S后，由于其具有不同寻常的结构特点-比较均一的孔径（2-50nm）而且连续可调、较高的比表面积、较大的孔体积、孔的长程有序性以及较好的热稳定性等，具有巨大的潜在应用价值，立即引起了全世界的关注。目前，世界各国的研究主要集中在研究介孔材料的特性、形成机理、介孔材料形貌、结构和孔径的控制、新一代介孔材料的研究开发、介孔材料的改性以及介孔材料的应用等方面。本论文主要在介孔材料的合成、性能以及应用方面开展了研究。选用头尾都是憎水的三嵌段共聚物为模板制备出具有三维无序虫状孔道的介孔材料和以有孔氧化铝膜为模板制备了形态可控的介孔材料，即具有介孔结构高有序纳米管。采用一步法合成了介孔Ag／silica和Y2O3：Eu／silica材料，采用基底受限法制备了银和Y2O3：Eu纳米粒子，同时研究了Ag／silic。作为催化剂时催化性能。（1）在酸性条件下，利用头尾都是憎水的三嵌段共聚物SBS为模板、TEOS为硅源，分别选用丁酮和甲苯作选择性溶剂，通过微乳技术制备出具有三维无序虫状孔道的介孔硅材料。我们通过在SBS胶束溶液中加入TEOS／水的油水混合乳液使SBS胶束与TEOS／水混合乳液之间形成一个界面，从而使TEOS这个界面上完全水解而且生成的小分子硅齐聚物包附在SBS胶束的外表面。经过加热则使TEOS凝聚同时形成具有介孔结构的SBS／硅材料。最后，通过锻烧以移除SBS，从而得到介孔硅材料。在选用甲苯作溶剂，研究发现随着SBS用量的增加或形成胶束温度的升高比表面积、孔体积和孔径等都相应减小。因此，这两个参数可以方便地调节介孔材料的孔径、表面积和孔体积等，进而更好地控制介孔材料的性能。所制备介孔材料的壁厚与SBS用量和形成胶束温度无关，且均超过IOnm，因而材料具有较好的热稳定性，这有利于其进一步在催化剂、吸附和分离等领域应用。（2）以有孔的氧化铝膜为模板制备了具有介孔结构高有序纳米管，即在加热条件下将P123一TEOS薄膜通过毛细力引入有孔的氧化铝膜孔内，同时根据优先润湿机理使P123一TEOS组分润湿氧化铝孔的内壁并同时伴随嵌段共聚物胶束的重排、TEOS组分的凝聚收缩，随后通过烧结手段除去嵌段共聚物、通过溶解手段除去氧化铝模板，这样便在硅基底上得到了形态可控的介孔材料即有序排列的具有介孔结构的纳米管。在一定时间范围内，退火时间对纳米管的形成和生长高度有一定的影响。纳米管垂直于硅基底且纳米管套内的介孔以六方形式排列在整个纳米管套同时介孔孔道相互平行，所制备的纳米管能保持受限在氧化铝模板时的尺寸而且稳定地粘附在硅基底上。（3）在酸性条件下，采用一步法即在模板剂（P123）形成胶束之后，加入硝酸银或氧化铺和氧化忆混合物同P123胶束形成新的复合体，随后加入硅源（TEOS）以包附在复合体的外表面，从而形成具有介孔相的复合物，通过热处理我们分别制备了高有序的具有二维六方结构的介孔Ag／silica和Y203：Eu／silica材料，其中金属银或YZO3：Eu纳米粒子分散在有序的介孔孔道内。二者的比表面积、孔体积和孔径分别为786m2／g、1．22cm3／g、6．Znm和791m2／g、0．95cm3／g、3．snm。另外，我们采用基底受限法，利用旋涂法分别使介孔Ag／silica和YZO3：E记silica材料分散在硅基底上，通过溶解法除去硅墙后便得到了没有聚集的且具有狭窄粒径分布的金属银（2．5-5．snm）和姚03：Eu（1．5-3．onm）纳米粒子。原子力显微镜（AFM）证实所得到的纳米粒子呈现良好的分散状态，具有狭窄的粒径分布而且粒子尺寸都小于其介孔材料孔径。（4）分别用一步法制备的介孔Ag／SBA－－15材料和金属银作为甲醇氧化制备甲醛反应的催化剂，利用甲醇转化率表示催化剂活性、甲醛和二氧化碳产率表示催化剂选择性来研究二者催化性能。由于具有高的比表面积（786扩／g）、较大的孔体积（1．22cm3／g）、较大的孔径（6．2nm）、狭窄的孔径分布和有序的介孔孔洞等特性，在反应温度473K-723K范围内，同本体银作催化剂相比尽管银仅占体系总重量的0．94wt％，介孔Ag／silic。材料却显示出极高的催化活性和催化选择性。

新型有机锗化合物的合成、抗癌活性及其与DNA的相互作用研究

有机锗化合物具有广谱抗癌活性和低毒副作用，有关它们的合成、生物活性及应用研究引起了医药界和化学界的兴趣。但由于未注重有机基团的相关性，忽略了分子整体对抗癌作用的影响，至今尚未出现临床应用的高效低毒的有机绪抗癌新药，分子结构与抗癌活性关系及抗癌作用机理仍不清楚。因此，继续合成新型且具有结构可比性的有机锗抗癌活性化合物，研究药物与生物大分子DNA的相互作用、揭示有机锗化合物的结构与抗癌作用关系，具有重要的理论意义和应用价值。为此，本论文就以下几个方面开展了研究工作。1、合成了4种有机锗二元杂环化合物一有机锗喳琳醋和有机锗蔡酚醋化合物。根据它们的光谱性质讨论了其结构特征，该类化合物具有与Ge-132类似的空间结构，即具有-Ge-O-Ge-O-聚合网络大环结构。由于保留了有机锗倍半氧化物的基本结构，同时引入了能够与DNA有强烈相互作用的蔡酚和喳琳基团，可能会产生协同效应，使新化合物具有较强的抗癌活性和较好的选择性。2、在保留有机锗倍半氧化物的基本结构的基础上，引入了本身具有抗癌活性和光谱学性质，并且能够与DNA有相互作用的葱、葱醒、菲、荀、荀酮等三环有机基团，合成了16种未见报道的有机锗三元杂环化合物。以葱环为代表的杂环化合物，例如氮杂葱醌及氮杂葱并吡唑类化合物，作为重要的抗癌活性化合物，引起了药学界的极大兴趣。我们合成的新化合物，既保留了有机锗倍半氧化物的基本结构，又引入了葱环类化合物，进而使新化合物具有较强的抗癌活性和选择识别性。3、选择了8个药物小分子，分别应用UV-Vis、热变性（Melting）、荧光光I新型有机锗化合物的合成、抗癌活性及其与DNA的相互作用研究谱变化、粘度测定等方法，研究它们与3种DNA，即小牛胸腺DNA（CT－DNA）和2种人I合成的寡聚核昔酸［22一merspoly（dA·d劝和22一merspoly（dG·dC）］的相互作用。发现与DNA作用后，这些化合物的紫外吸收光谱均发生减色效应和红移现象，它们能使3种DNA的热变性温度（几）升高，粘度增加，说明化合物是以插入方式与DNA结合的。应用荧光滴定方法，求得了新化合物与DNA的结合常数，场在1护一105M一l范围内，属中等强度结合。进一步研究发现它们是以1：2（小分子／碱基对）的计量比与DNA碱基结合的。4、2种有机锗菲醋化合物（G一1、G一2）与DNA结合后，紫外吸收光谱产生减色效应和兰移现象以及荧光淬灭，对DNA的粘度基本无影响，它们是以沟槽结合方式与DNA发生作用的。发现G-1和G-2不仅能够增加三链DNA-Polv（dA·ZdT油的稳定性，并且能够促进Poly（dA．ZdT）22的形成。这一结果说明，某些结构的有机锗化合物可能以这种作用机理发挥抗癌作用，同时可以作为潜在的三链DNA稳定剂。5、研究了部分新合成的有机锗化合物（GK－1，GK-2，GN-1，GN-2，EK-1，EK-2，D-1，D-2，G-，G-2）对PC一3M和K562癌细胞的作用。GK-1，GK-2能够显著抑"制PC一3M细胞的增值，而且对细胞形态也产生了严重影响，显示了明显的细胞毒作用。流式细胞实验结果表明EK类化合物对PC-3M细胞周期有很大影响，发现对细胞增值的抑制作用发生在S期，即细胞内DNA合成期，细胞实验的结果也进一步验证了药物与DNA相互作用的事实。GN-1，GN-2，EK-1，EK-2，D-1，D-2，G-和G一2对K562细胞表现了较强的抑制作用，尤其GN-1和GN-2，效果更为明显，说明分子内有机锗链和其它基团的协向作用增强了整体化合物的生物学作用。6、有机锗二元杂环化合物与DNA的结合常数和体外抗癌活性明显高于有机锗三元杂环化合物，结合强度和抗癌活性之间呈现线形相关性。有机链中甲基的存在不利于有机锗二元杂环化合物与DNA的作用，同时降低了抗癌活性，而同样甲基的存在有利于有机锗三元杂环化合物与DNA的相互作用和抗癌功能的发挥。

LLDPE接枝新型表面活性剂共聚物的制备及其结构、性能与应用的基础研究

合成三个系列的新型表面活性剂，制备了三个系列的聚乙烯接枝共聚物。第一系列的表面活性剂是将Tween8O、span80，聚氧乙烯肉桂醇醚，PEO（400），PEO（1000），PEO（2000）OCOC1’7H35和PEO（6000）-OCOC17H35引入双键而使其功能化，然后接枝到聚乙烯分子链上，表面活性剂的引入改变了聚乙烯的表面性能，使其亲水性增加。前三者为商品防雾滴剂，实验发现防雾滴剂的聚乙烯接枝共聚物膜的防雾滴性不如物理共混法制备的聚乙烯防雾滴膜的效果好。接枝聚乙烯共聚物LLDPE-g-PEO和LLDPE-g-PEO-sterate，由于结构差别，共聚物表面组成不同。前者随着支链长度的增加，支链柔性降低，共聚物表面氧的富集量趋于减少；而后者由于疏水基硬脂酸中碳链的存在，随着支链的增加，共聚物表面氧的富集量增加。LLDPE-g-PEO（400）和LLDPE-g-PEO（1000）的等温结晶速率都比空白聚乙烯的快。由于PEO与聚乙烯不相容，支链PEo在接枝共聚物中起异相成核剂的作用，使结晶速率加快。LLDPE-g-PEO（2000）-stearate的等温结晶速率与聚乙烯的接近，但比空白聚乙烯的略慢。这是由于支链末端硬脂酸碳链是柔性的疏水链，且与聚乙烯有较好的相容性，在本体聚乙烯非晶区中活动性较强，带动聚氧乙烯支链向相同的方向运动，使支链在聚乙烯中分散且伸展，对聚乙烯分子起惰性稀释剂的作用而导致结晶速率降低；但聚氧乙烯（2000）又具有结晶性，在本体聚乙烯中起异相成核剂的作用，使聚乙烯结晶速率加快，这两种作用消长的结果，使LLDPE-g-PEO（2000）-stearte接枝共聚物的结晶速率接近聚乙烯，但比聚乙烯的结晶速率略慢。LLDPE-g-PEO（6000）-stearate接枝共聚物的结晶速率比聚乙烯的快，这是由于聚氧乙烯（6000）的结晶性较强，活动性较强的硬脂酸基团很难使其伸展，其晶粒在本体聚乙烯中主要起异相成核剂的作用，导致其结晶速率比聚乙烯的快。为了弄清表面活性剂接枝到大分子链上的作用机理，特设计第二、第三系列的表面活性剂。第二系列的新型表面活性剂是I、II、III、IV和V，以及含有不饱和键的表面活性剂A-I、A-II和A-III。这些表面活性剂是以聚乙二醇、乙二醇、1，6-己二醇和1，10-癸二醇为主要的起始原料制得的。实验结果发现这些表面活性剂的表面张力随着疏水链长度的增加而增加。以A-I、A-II和A-II作为接枝单体，将其成功接枝到聚乙烯分子链上，从而改善了聚乙烯的表面性能。 由FTIR确定了其接枝率。由DSc对其等温结晶行为的研究发现：接枝链在本体聚合物中起异相成核剂的作用，加速了结晶过程，但没有改变聚乙烯晶格结构（WXA）。随着接枝链中的疏水链长度的增加，等温结晶速率加快。在低剪切速率时，空白聚乙烯具有牛顿流体的特性，而接枝聚乙烯表现出非牛顿流体行为。接枝聚合物在低剪切速率具有剪切变稠、高剪切速率时剪切变稀的现象。第三系列的新型表面活性剂是含氟和聚氧乙烯的特种表面活性剂：productIII（600-4600）。以FTIR和1HNMR表征其结构。以productIII（600-4600）为接枝单体，成功制得含氟接枝聚乙烯共聚物，亲水性表面活性剂的引入，同样改变了聚乙烯的表面性能。当PEO分子量较低时，含氟接枝聚乙烯共聚物的表面极性随着接枝链的分子量增加，极性增加，在ProductIII（1500）时，达到最大值，分子量继续增加，极性反而降低。这是由于支链结晶增加而影响分子链的迁移。含氟接枝聚乙烯共聚物的等温结晶速率比空白LLDPE的高，而且接枝共聚物的结晶速率随着支链分子量的增加而加快。这是由于含氟聚氧乙烯的接枝链在结晶体系中起成核剂的作用，使结晶过程加速。由于接枝率低，接枝链在接枝共聚物起异相成核剂的作用，虽然加速了结晶速率，但没有破坏聚乙烯晶格。

西藏红拉雪山自然保护区黑白仰鼻猴 Rhinopithecus bieti 的生态与行为研究，中国及其邻近地区兽类动物地理区划数量分析

从 2002 年11 月至2005 年4 月，在西藏红拉雪山自然保护区（98°20' ~ 98°59'E，28°48' ~ 29°40'N）对小昌都黑白仰鼻猴（Rhinopithecus bieti）群（98°35'00" ~ 98°40'00"E，29°14'24" ~ 29°16'42"N）（210 只左右）的生境及其利用形式、食 性、活动时间分配、过夜树及过夜地选择、雄－婴照料和繁殖季节作了重点研究， 并对保护区内的猴群分布、种群数量、保护状态以及潜在的威胁因素等作了一般 性的考查研究。 红拉雪山自然保护区存在3 个黑白仰鼻猴群，数量至少有300 只。从北到南 分别是执娜群、小昌都群和米拉卡群，其中执娜群（29°22'，98°28'），是黑白仰 鼻猴最北分布群。猴群栖息范围中，人类的经济活动频繁。由于活动范围位于或 接近藏传佛教的神山，小昌都和执娜猴群保护最好，这两群之间存在生境走廊。 米拉卡猴群保护状态较差，主要是偷猎现象还没有杜绝。对过去20 年的农牧业 统计资料及藏族风俗习惯和民族传统综合分析发现：在红拉雪山自然保护区，尽 管人类经济活动频繁，但猴群与人类和谐共存是可能的。 小昌都猴群全年白天用49％的时间取食，20％的时间移动，18％的时间休 息，13％的时间作其他的活动。在6-8 月，猴群日间表现出明显的三个取食高峰， 两个休息高峰。在11-1 月，猴群有两个取食高峰，一个休息高峰，或者休息高 峰根本不明显（12 月）。尽管环境温度和食物组成等也会影响时间预算，但造成 这种现象的主要原因可能是白天长度的季节性变化。 小昌都猴群年家域为21.25 km2，且主要在3800 – 4250 米的针叶林中活动。 食物好的季节，猴群日移动距离长，日活动范围大；食物差的季节，则相反。秋 －冬季（10-12 月）由于取食川滇高山栎（Quercus aquifolioides），活动的海拔高 度高于其它季节；冬季（1-4 月）活动范围最低。猴群并不避免在人类间伐过的 次生针叶林中活动。小生境的使用强度与在此生境中过夜的次数有关。 小昌都猴群的食物以松萝为主。全年的食物组成：用单筒望远镜观察，松萝 82.1％，芽和叶12.1%，花、果实或种子占1.1%，无脊椎动物占0.6%，树皮、 树根、树胶，草等占4.2%；接近猴群用肉眼或双筒望远镜观察，松萝50.8％， 芽和叶28.5%，花、果实或种子占7.1%，无脊椎动物占6.5%，树皮、树根、树胶，草等占7.1%。根据动物在不同林层分布百分比整合后得到接近真实的食物 构成：松萝75.4％，芽和叶15.7%，花、果实或种子占2.9%，无脊椎动物占2.4%， 树皮、树根、树胶，草等占3.9%。猴群在夏季（6-8 月）会下地翻开小石块，取 食无脊椎动物。冬季（1-4 月）会取食至少6 种树皮和2-3 种干草。 基于避免捕食、安全、舒适、体温调节的考虑，小昌都猴群选择高大、底枝 高、底枝长以及层数多的树过夜，并在背风、阳坡和海拔低的过夜地过夜。在过 夜地的选择中，存在着阳坡和海拔高度的权衡决策。 小昌都猴群个体不同林层的分布：77.5％在树上，6.0％在灌丛，16.5％在地 上。成年雄猴和青年猴倾向于在地上活动。在地上活动时又倾向于移动，休息和 其他活动少。获得高质量的食物和避免被捕食是出现这种格局的原因。 在小昌都猴群中，婴猴受到雄猴照料时间百分比（percent time of infant care, PTIC）为17.2±3.3，其中身体接触（BC）、接近（IP）和监护（G）照料的时 间百分比分别为0.6±0.5、5.8±1.2 和10.8±3.8。G 照料的最低值和最高值分别 在8 月和3 月。雌猴总PTIC 为69.3±6.9，其中BC、IP 和G 的时间分别为42.0 ±8.6、21.6±5.3 和5.7±3.8。最低BC 和最高G 照料同时出现在3 月。对雄猴， （1）总PTIC 在能量压力高的季节明显高于能量压力低的季节；（2）G 照料PTIC 在能量压力高的季节也要比能量压力低的季节高；（3）BC 和IP 照料在两个季节 之间没有区别。对于雌猴，（1）总PTIC 在高能量压力季节要比低能量压力季节 低；（2）G 照料在高能量压力季节要比低能量压力季节高，而BC 照料在高能量 压力季节要比低能量压力季节低；（3）IP 照料在两个季节之间没有区别。这种 高强度的雄婴照料，特别是托儿所的照料方式，是由这种环境下过高的能量压力 所引起的。 小昌都群为严格季节性出生且出生季节在2 月初到3 月中旬之间，时间跨度 45 天，属脉冲型。这种格局是光周期、温度、食物等环境因子综合调控的结果。 综合以上结果我们认为小昌都群的行为和生态特点，除具备疣猴一般特点 外，还具有地点特殊性，是自然环境如光照、温度、食物供给季节变化和生物环 境如捕食压和人类活动相互作用的结果，或者可以看成是能量摄入和损耗之间以 及它们和安全之间的权衡结果，体现了猴群对极端环境的适应。

RCE photodiodes at wavelength band of 1.06 μm

Resonant cavity enhancement (RCE) typed optical detector and modulator which operating at wavelength band of 1.06 μm is reported. The peak quantum efficiency of detector is reasonably high as 50% without bias, and the photocurrent contrast ratio of modulator is 3.6 times at -3.5 V as compared to 0 V. The incident angle dependence of RCE device's photoelectric response is investigated carefully.

GexSi（1-x）/Si（100）应变超晶格高分辨电镜研究

国家教委基金

辽河干流底质微生物群落结构及芘降解菌研究

辽宁省是以石油化工、煤炭化工和钢铁工业为主的重工业基地。辽河流域近年来经济发展迅速，城市化水平不断提高，但由于产业结构的不合理和污染治理水平的相对滞后，致使辽河流域水体污染严重。对辽河流域水体污染状况、污染物化学与生物学的相互作用、微生物群落结构与功能的关系开展调查研究，对开展污染水体的生物生态修复具有重要的指导意义。 本论文选取辽河流域干流8个水文监测站点的不同时期（丰水期和平水期）底质为研究对象，调查了有机污染物（总油TPHs）和有毒污染物（多环芳烃PAHs）污染程度以及主要来源；采用变性梯度凝胶电泳（DGGE）和磷脂脂肪酸（PLFA）两种分析方法，对其微生物群落结构及多样性进行了分析；并以13C标记的菲和芘为代谢底物，以PLFA为生物标记物，采用气相色谱-稳定同位素比率质谱（GC-c-IRMS）分析技术，鉴定了底质样品中参与菲和芘代谢的主要微生物类群；并利用不同的吸附性载体进行了芘降解菌的富集和筛选。 研究结果表明： 1）平水期总石油烃污染比丰水期严重，TPH 含量分别在276.1～560.6mg/kg（平水期）和157.9～462.2mg/kg（丰水期）之间，辽河入海口TPH污染最重；PAHs含量分别在124.1～270.4ug/kg（平水期）和93.5～209.1ug/kg（丰水期）之间；主要来源于石油类污染物和化石燃料的热解，汽车尾气的污染等。 2) 采用DGGE和PLFA两种方法分析微生物群落结构得到基本一致的结果。微生物多样性与总石油烃含量、总多环芳烃含量无显著相关性，多样性指数是多种污染物和环境因子综合影响的结果。 3) 稳定同位素代谢示踪实验表明，底质中存在菲和芘的降解菌群；参与菲和芘降解的微生物均以G-细菌为主，真菌次之；G+细菌和放线菌也参与代谢；参与菲和芘代谢的菌群有一定的相似性。 4) 利用不同吸附性载体从污染底质样品中筛选到6株降解菌。

抗菌不锈钢抗菌性能和机理初步研究

由于近年来有害微生物的肆虐和人们防病抗菌意识的增强，社会对各种新型抗菌材料的需求越来越迫切。抗菌不锈钢是一种兼具良好机械和抗菌性能的新型功能材料，具有广泛的应用前景。开发和推广抗菌不锈钢，具有重要的经济和社会意义。 本文以中科院金属研究所研制的两种抗菌不锈钢为研究对象，对其抗菌性能和抗菌机理进行了研究，以期为抗菌不锈钢的深入研发和推广提供理论依据。 本文获得了如下主要结论： 1．采用覆膜法研究了抗菌不锈钢的抗菌广谱性，铁素体和奥氏体抗菌不锈钢对供试的17株菌（除产气肠杆菌外），均显示了较强的杀灭作用，证明其具有抗菌广谱性。两种材料对非孢子（或芽孢）产生菌的杀灭作用强于孢子（或芽孢）产生菌。但是，两种材料对产气肠杆菌均无杀灭作用。 2．考察了铁素体和奥氏体的杀菌率随时间和菌浓度的变化情况。两种材料分别在作用3h时和9h时，对菌体浓度为1×107CFU/mL的大肠杆菌（ATCC25922）的杀菌率均达到99.5%。对菌体浓度≤1×107CFU/mL的大肠杆菌在24h内均可全部杀灭。 3．随打磨次数的增加，抗菌率没有变化，表明打磨不影响铁素体和奥氏体抗菌不锈钢的抗菌性能；抗菌率不受温度的影响，0～37℃之间，未观察到抗菌率受温度变化的明显影响。 4．从抗菌不锈钢中溶出的铜在杀菌过程中可能起重要作用。铁素体和奥氏体抗菌不锈钢与添加了终浓度为1mmol/L的EDTA的菌液作用后，杀菌率分别降为46.8%和38.8%，因为EDTA络合了溶液中的金属离子，间接表明铜离子在杀菌过程中起重要作用。 5．两种抗菌不锈钢中O2-的产生速率分别为0.117 nmol•min-1•g-1和0.107nmol•min-1•g-1，显著高于普通不锈钢（0.062 nmol•min-1•g-1）。细胞膜不饱和脂肪酸过氧化的终产物丙二醛含量分别为1.96 nmol/g和1.93 nmol/g。显著高于普通对照的1.08 nmol/g，表明存在脂肪酸被氧化的现象。这些结果为抗菌过程中存在O2-的氧化杀菌作用提供了间接证据。 6．通过透射电镜和原子力显微镜观察，与抗菌不锈钢作用后的细胞外形多发生变化，细胞壁和细胞膜破裂，细胞内容物漏出，有的菌体完全溶解为碎片，显示两种不锈钢对细胞膜和细胞壁形态的显著影响。随作用时间延长，菌液中钾离子浓度亦显著升高，在3h时，分别达到2.57mg/L和2.79mg/L（普通对照为1.61mg/L）。 7．在巯基氧化实验中，添加终浓度为5 mmol/L的L-cys，作用8h，铁素体的抗菌率降为11.1%,薄层层析结果显示，半胱氨酸可能被氧化成胱氨酸，表明抗菌不锈钢可能对还原性酶具有氧化作用。 8．提取与抗菌不锈钢作用后菌的DNA，凝胶电泳观察并未出现smear现象。表明在本实验条件下尚不能检测到抗菌不锈钢对细菌遗传物质的氧化切割作用。 关键词： 抗菌材料 抗菌不锈钢 抗菌性能 抗菌机理 O2-

大兴安岭冻土湿地泥炭有机碳矿化对气候变化因子的潜在响应

大兴安岭地区是我国地带性多年冻土和冻土湿地的主要分布区，近30年来，大兴安岭地区整体增温显著，气候变化的幅度加大，加之人类活动的频繁，冻土退化严重，冻土湿地出现了原有湿地萎缩和新生湿地扩张的现象。目前，对大兴安岭多年冻土湿地的研究还非常有限，且定性的研究较多，定量的研究极少，多数研究集中于冻土湿地的分布，冻土与湿地之间的机理探讨及描述多年冻土退化对湿地产生的影响等方面。 本论文通过室内培养实验，分析不同温度和湿度梯度及冻融作用下，大兴安岭不同多年冻土区湿地两层泥炭有机碳的矿化状况。结合回归模型，分析大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化对不同温度和湿度的响应，探讨在气候预案下，大兴安岭多年冻土湿地对气候变化的潜在响应。获得的主要结论如下： （1）大兴安岭多年冻土湿地存在着碳储层，其不同的冻土湿地区由于自然条件、融深等因素的不同，碳储层的厚度也存在着差异。多年冻土湿地含碳量和含氮量都很高，有机碳含量随剖面深度的增加有降低的趋势，泥炭全氮的含量随剖面深度变化复杂，这与湿地土壤形成的气候条件、微地貌和植被类型等有关。大兴安岭连续多年冻土区泥炭，C/N比要高于不连续多年冻土区湿地，并且有机碳含量与全氮含量存在着很好的耦合关系。 （2）大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化随温度的升高而升高，在培养温度5-20℃下，总的泥炭有机碳矿化量变化范围为18.55~112.91 mg g-1。虽然连续多年冻土区湿地泥炭有机碳矿化率和矿化量都要高于不连续多年冻土区湿地，但经过温度敏感性系数Q10分析，大兴安岭不连续多年冻土区湿地泥炭矿化对温度的响应更显著。从一元动力学方程分析结果来看，大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳的矿化对15℃响应更显著。 （3）土壤湿度对大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化产生一定的影响，泥炭总矿化量出现了先随湿度的增加而增加，达到最适宜值后降低的趋势。从本论文的实验设置来看，大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化的最适宜湿度为60%WHC。利用二元回归模型很好地反映了湿度对大兴安岭多年冻土湿地泥炭矿化的影响，模型推测大兴安岭连续多年冻土区湿地泥炭有机碳矿化的最优湿度为10-20cm层63%WHC，20-30cm层65%WHC；不连续多年冻土区湿地有机碳矿化的最优湿度为10-20cm层65%WHC，20-30cm层59%WHC。 （4）大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化受温度和湿度的影响显著，其之间的交互作用同样显著。连续多年冻土区湿地有机碳矿化量要高于不连续多年冻土区湿地，这与其含有更高的有机碳和全氮有关。温度和湿度对泥炭有机碳矿化的影响可以用二元二次回归方程很好的表示（P<0.001），通过回归方程和方差分析，结果表明温度和湿度对大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化都非常重要。 （5）通过培养实验结果显示，虽然温度仍是影响大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化的主要因子，但随冻融作用处理次数的增加，冻土湿地泥炭有机碳矿化量和温度敏感性系数Q10值有增加的趋势，这意味着冻融作用对大兴安岭多年冻土湿地泥炭矿化产生了不小的影响。虽然冻融作用对大兴安岭多年冻土湿地的影响并不是很大，但大兴安岭处于寒温带，在气候变暖下，冻融过程的频率将加高，冻融作用对大兴安岭多年冻土湿地的影响不容忽视。 （6）大兴安岭地区近30年气候变化趋势分析表明，年均温增长显著，年降水量变化幅度大。在气候变化下，对于不连续多年冻土区，多年冻土不断的退缩及最终的消失，会使冻土湿地萎缩和消失，原有的典型的贫营养的泥炭藓沼泽湿地可能演化为富营养的苔草沼泽湿地或灌丛沼泽湿地，对于大片连续多年冻土区，冻土湿地的变化更加复杂，出现的湿地类型会更多。通过线性气候预案下的大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化分析，结果显示大兴安岭多年冻土湿地对气候变化响应显著，特别是对于变湿的环境。气候变化下，大兴安岭多年冻土湿地泥炭存在着潜在的分解，多年冻土湿地与气候变化之间存在着正反馈机制。 目前研究表明，大兴安岭地区对气候变化特别敏感，对大兴安岭冻土湿地的研究既填补了国内研究的空白，又对全球的碳循环研究提供了数据支持，并且加深了对冻土湿地生态过程的了解。

应用负载型纳米铁去除饮用水中砷的研究

砷是毒性最强的元素之一，水体中砷的污染己经引起人们广泛的关注。我国的新疆、内蒙、山西和台湾等省和地区地下水砷含量严重超标。全球共有5,000多万人遭受高砷饮用水的威胁，其中中国有1,500多万，是饮用水砷污染最严重的国家之一。WHO推荐饮用水砷的最高允许浓度从原来的50 µg•L-1已降至10 µg•L-1。更为严格的砷卫生标准的颁布，对作为饮用水源的地下水中的砷去除工艺提出了更高的要求。吸附法除砷比膜法、混凝法和离子交换法更安全、简便，是砷去除工艺中最有效的方法之一。 首先，本研究通过优化制备条件（包括炭种类的选择、炭的粒径大小、还原剂的浓度及滴定速率、反应温度、铁盐的种类及浓度、分散剂的比例及浓度），制备了负载型纳米铁。考虑到砷的去除效率、工程应用的可行性以及经济性，最优的制备条件如下：选用粒径为20~40目煤质炭，在室温、一定的分散剂比例及浓度，0.2 M KBH4滴速为20 d•min-1时所制备的Fe/炭为82.0 mg•g-1；纳米铁在活性炭孔内呈针状，其直径为30~500 nm，长度为1,000~2,000 nm。绝大多数的铁都负载到活性炭内部，这在处理水时铁不流失很重要。 其次，利用制备的负载型纳米铁作吸附载体，进行了饮用水中As(Ⅴ)的吸附去除实验。研究了该吸附剂对As(Ⅴ)的吸附等温线、动力学以及影响动力学的各种因素（包括As(Ⅴ)的不同初始浓度、吸附剂用量、pH值、共存离子和不同温度）、pH值、共存离子等环境条件对As(Ⅴ)去除的影响；以及吸附剂的再生及再生后的吸附效率等。研究发现在前12 h内吸附较快，72 h时达到了平衡。用Langmuir 吸附等温式估算出As(Ⅴ)的吸附量为12.0 mg•g-1。该吸附剂在pH 6.5， (25±2)℃， As(Ⅴ)初始浓度为2 mg•L-1，吸附剂用量为1.0 g•L-1时，As(Ⅴ)的去除率为75.2%；当把吸附剂的用量增加到1.5 g•L-1时，As(Ⅴ)的去除率可达99.9%以上。吸附剂可以用0.1M的NaOH浸泡12 h后即可再生，再生效率较高。常见的阴离子中PO43-、SiO32-对As(Ⅲ)的去除抑制较大，而SO42-、CO32-、C2O42-等离子对砷的去除影响较小。Fe2+对As(Ⅲ)的吸附抑制作用较大而其它阳离子影响不大。吸附剂可用0.1 M NaOH 有效再生，并且具有良好的机械性能。实验室初步实验数据表明，该吸附剂对饮用水除砷具有较好的应用前景。 第三，利用实验室制备的负载型纳米铁对饮用水中As(Ⅲ)的吸附去除也进行了研究。考察了吸附等温线、动力学以及影响动力学的各种因素、pH值、共存离子等环境条件对As(Ⅲ)去除的影响；以及吸附剂的再生及再生后的吸附效率等。研究发现，该吸附剂在pH 6.5， (25±2)℃， As(Ⅲ)初始浓度为2 mg•L-1，吸附剂用量为1.0 g•L-1时， 对As(Ⅲ)的去除率为99.8%；其吸附容量为1.996mg•g-1。吸附过程中部分As(Ⅲ)被氧化。与As(Ⅴ)的吸附相比，该吸附剂对As(Ⅲ)的效率比较高-而常见的其它除砷吸附剂如载铁纤维棉等，对As(Ⅴ)的效率比As(Ⅲ)高，为有效去除As(Ⅲ)，常常需要专门加上氧化这一过程。 最后，利用负载型纳米铁对饮用水中As(Ⅲ) 的氧化性能进行考察，发现该吸附剂不但能够有效吸附去除饮用水中的砷，而且还能把As(Ⅲ)有效地氧化为As(Ⅴ)。经过对吸附剂的构成组分分析发现，活性炭表面因富含多种官能团而对三价砷的氧化作用最大；其次是纳米铁也能把As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)。

固氮植物菌根的普遍性及其联合共生的研究

豆科和非豆科固氮植物不仅能够固定大气中氮素，增加土壤中的氮素营养，而且由于具有较强的抗逆性，是恢复和重建退化农林生态系统的优良先锋树种。但在逆境条件下对固氮植物的固氮能力最经常的限制因子就是磷素供应，而菌根的形成保证了固氮作用对磷素的需求。目前国内外针对固N植物菌根这样联合共生的研究多停留在现象的描述上，对其机理缺乏深入研究。本文针对典型的固氮树种进行联合共生体人工纯培养研究，试图探讨联合共生体之间相互关系及作用机理，为更好地利用固氮植物资源及菌根技术提供理论依据。通过对共生资源的收集、培养及刺槐联合共生体的纯培养研究，得出如下结论：(1)固N植物同时受菌根侵染不仅具有普遍性，更有其生态学意义。在半干旱地区刺槐林下的VA菌主要有摩西球囊霉(Glomus mosseae)、聚丛球囊霉(G. aggregatum)、细凹无梗囊霉(Acaulospora scrobiculata)三种，外生菌根真菌有尖顶地星(Geastrum triplex)、笼头菌(Clathrus sp.)两种，初步证实了刺槐除具根瘤外以同时受VA菌和外生菌根真菌的侵染；在沙棘林下优势种较明显只有一种，即聚丛球囊霉(G. aggregatum)。(2)对外生菌根菌进行了营养条件的选择实验，供试菌种对碳源的利用较为广泛，葡萄糖、果糖为其最适碳源，平均生长量比对照高出4.4倍；供试菌种对有机氮的利用利用机氮，平均生长量比无机氮源高出1.6倍。(3)在人工纯增减条件下，接种的VA菌、外生菌根菌和根瘤菌均成功侵染了刺槐无菌苗，并形成了内生、外生菌根和根瘤，更充分地证实了刺槐与VA菌、外生菌和固N菌之间的联合共生关系。(4)联合共生对刺槐生长、菌根侵染、根瘤菌的结瘤固N能力均有不同程度的促进作用。VA菌根菌中的苏格兰球囊霉(G. caledonium)和外生菌根菌中的毛边华狙伞(H. mesophaseum)是刺槐比较适合的菌根菌；VA菌和外生菌双接种对宿主植物生长有明显的促进作用，混合接种苏格兰球囊霉(G. caledonium) + 毛边华锈伞(H. mesophaseum) + 劣味乳菇(L. insulsus)及混合接种摩西球囊霉(G. mosseae) + 苏格兰球囊霉(G. caledonium) + 毛边华锈伞(H. mesophaseum)的组合效果最好；接种固N菌对菌根菌的影响不明显，而接种菌根菌对刺槐固N能力有明显的促进作用，尤以两种VA菌混接和两种外生菌混接对刺槐根际结瘤量和固N活性的促进作用最为明显；同时接种VA菌、外生菌和固N菌无论是对刺槐生长、结瘤固N还是菌根侵染都有显著的促进作用。其中最佳接种组合是苏格兰球囊霉(G. caledonium) + 毛边华锈伞(H. mesophaseum) + 劣味乳菇(L. insulsus) + 根瘤菌，宿主植物株高、地径、生物量、侧根数分别比对照增加46%、102%、213%、82%，结瘤量、固N活性分别比单接种固N菌增加500%、451%，菌根侵染率高达100%。(5)接种Frankia菌同时配合适度的P肥施用对沙棘的结瘤固N有明显的促进作用。由于沙棘的固N和供N作用，杨树-沙棘混交林中土壤有效态N、P的含量比杨树纯林分别增加36.7%、17.1%。综上所述，本文在刺槐联合共生体人工纯培养实验中得出具有重要意交的结论：从形态解剖上观测到了VA菌、外生菌根菌的侵染特征；定量研究了不同接种方式对刺槐生长、菌根菌的发育状况及结瘤固N能力的影响，选择出了最佳的接种组合。对宿主植物、菌根菌、固N菌之间相互作用及机理进行了初步的探讨。为固N植物联合共生体接种技术提供了理论依据。

植物释放 NO_2 与光照及相关生物化学过程关系的研究

N_2O 是影响全球气候变化的重要温室气体，其源汇估算是深入了解人类活动对环境变化的基础。目前 N_2O 源汇的估算仍有不确实性。大气 N_2O 主要来自生物排放。植物本身作为 N_2O 排放源的发现为 N_2O 源的估算开辟了新的研究领域，为提高 N_2O 源汇估算的精确度提供了可能。植物排放 N_2O 的研究己日益引起科学家的重视。本文采用田间栽种和室内培养实验相结合的研究方法，对植物 N_2O 排放与光照的关系，及相关生物化学过程进行了系统的研究。通过对大豆及叶菜类蔬菜的观测实验，进一步证实了植物释放 N_2O 这一重要植物生物生态现象的存在；对影响植物释放 N_2O 的重要环境因子-光照对 N_2O 排放通量的影响进行了深入的探讨；研究了植物体 N 代谢过程中涉及N_2O 产生过程的硝酸盐还原作用、亚硝酸盐还原作用和植物 N_2O 释放通量之间的关系。部分揭示了植物释放 N_2O 的机理，为植物释放 N_2O 及光调节机理模型的建立提供了必要的实验和理论依据。主要实验结果如下：1）通过对不同光照条件下，不同 N 素营养供给水平大豆N_2O 释放通量 叶片内的硝酸盐、亚硝酸含量的测定，结合使用硝酸盐同化（或异化）还原作用的抑制剂（如 CH_4 或 C_2H_2），对不同培养条件下大豆的 N_2O 释放进行了测定，进一步证明了光照对大豆释放 N_2O的影响，即强光照下大豆 N_2O 的释放较少，弱光照下大豆 N_2O 的释放较多。验证乙炔对大豆植物转化 N_2O 的抑制作用。硝酸盐培养同铵盐培养相比，在不同光照条件下，大豆苗 N_2O 释放明显增加，并有较高硝酸盐积累，光照强度的降低也能导致 NO_3~- 的积累，硝酸盐培养的大豆体内 NO_2~- 含量高于铵盐培养。2）用封闭式箱法和乙炔抑制技术，通过对 200 和 40 μmol·m~(-2)·s~(-1) 光照条件下不同苗龄大豆植株 N_2O 释放通量和叶片硝酸盐还原酶活性及硝酸盐和亚硝酸盐含量的同步测定，研究了不同光照对苗期大豆 N_2O 释放和硝酸盐还原酶活性的影响。首次揭示，在强光照条件下苗期大豆叶片硝酸还原酶活性呈现“V”形变化，在此期间 N_2O 释放通量逐渐增加，两者变化趋势不呈现相关性；在弱光照条件下，同一时期大豆体内硝酸盐还原酶活性与强光照条件下相比较低，而 N_2O 释放通量较高，也呈现逐渐增加趋势，硝酸还原酶活性和 N_2O 释放通量显著相关。强光照条件下大豆叶片硝酸还原酶活性和大豆叶片硝酸盐含量显著相关。两种光照处理下，亚硝酸盐含量均较低。3）利用 3 种不同光照条件处理，对苗期大豆亚硝酸盐还原酶提取液的活性进行了观测，同时结合三种不同处理亚硝酸盐还原酶提取液的 N_2O 释放通量测定，发现不同光照条件对 30-55 天大豆亚硝酸还原酶活性没有明显的影响，三种不同处理酶提取液 N_2O 释放或吸收呈现不同变化，发育时期和亚硝酸还原酶活性对酶提取液 N_2O 释放通量起主要作用；还原剂和三种亚硝酸盐还原提取液 N_2O 释放没有明显相关性。4）通过对除草剂 2，4-D 和溴苯腈处理的大豆 N_2O 释放的观测，首次发现 2，4-D 和溴苯腈处理的大豆 N_2O 释放通量分别是 14.1 和 19.7 ng N_2O g~(-1) fw h~(-1)。2，4-D 和溴苯腈处理的大豆中 N_2O~--N 含量为 8 μmol·m~(-2)·s~(-1)，是对照的 5 倍；除草剂处理的大豆体内 NO_3~--N 与对照相比，没有显著差别，因此推断 NO_3~--N 吸收过程中代谢积累的 NO_2--N 导致所观测的 N_2O 释放，N_2O 有可能是植物代谢过程中 NO_2~--N 植物代谢物反应或是 NO_2~--N 降解的副产物。5）通过对强弱两种光照条件下，高硝酸盐含量叶菜类蔬菜小白菜、菠菜和芹菜的 N_2O 释放的吸收随时间变化的观测，结合叶片中硝酸根、亚硝酸根含量的测定，发现光照强度对菠菜、芹菜、小白菜 N_2O 释放和吸收有影响，总体上表现为弱光照下三种植物 N_2O 释放量较高，强光下很少释放或表现为吸收。在 120 min 的观测中，三种植物释放和吸收曲线没有呈现明显的规则变化。喷洒除草剂 2. 4-D 增加芹菜在黑暗条件下 N_2O 的释放。强光照射与弱光相比三种植物的硝酸根含量均略低，而亚硝酸含量没有明显的差异。6）结合实验结果探讨了植物释放 N_2O 的三种机理：1）N_2O 是逆境条件下植物不正常代谢化学反应的产物的可能；2）植物将土壤中产生 N_2O 传输到大气中；3）N_2O 可能作为植物体硝酸还原代谢产物而被植物释放。综合后三种可能提出了在各种环境因子作用下植物释放 N_2O 的模型，认为植物N_2O 的释放可能是后两种途径共同作用的结果，硝酸盐代谢过程中相关酶的还原起主要作用，随环境条件的不同，三种释放途径的作用强度可能发生改变。

杉木人工林凋落物分解的研究

杉木是我国特有的速生针叶树种，栽培面积广泛（北纬21°41'－33°41'；东经102°-122°）。我国商品材的近1/4出自杉木人工林。杉木连栽地力衰退，生产力降低，是当前困扰杉木人工林发展的重大生产问题。在水热条件优越的亚热带山地，土壤肥力是影响林木持续保持高生产力的重要因素。因此，加速杉木人工林系统内养分循环是维持系统生产力稳定的关键，而凋落物分解又是养分循环的核心，于是对分解过程的调控便成为关键之关键。本研究的目的在于，探索促进杉木凋落物分解的途径，以增强林木自我培肥土壤的能力，为杉木人工林的可持续发展提供理论依据。研究所采用的实验材料全部来源于湖南省会同县广坪林区的中国科学院会同森林生态实验站。室内缩微模拟实验在英国陆地生态所完成，其它试验均在会同森林生态实验站进行。1. 杉木叶凋落物属难分解的凋落物，其原因是凋落物养分含量较低，尤其是N的含量偏低，为6.0mg.g~(-1)，仅为分解较快的桤木叶凋落物的41.6％；C/N比较高，为134.0，相当于桤木叶凋落物的2.38倍。杉木叶凋落物到第420天时的分解速率为43.3％，而桤木叶凋落物为67.2％。2. 根系凋落物也是杉木人工林生态系统凋落物的重要组分。杉木纯林细根年死亡量为497 kg.hm~(-2).a~(-1)，而火力楠人工纯林为595 kg.hm~(-2).a~(-1)。当火力楠与杉木混交后，细根年死亡量大幅度提高，达1149kg.hm~(-2).a~(-1)。杉木林死细根生物量年动态变化与地上部分生长规律基本一致。杉木细根象地上部分凋落物一样养分贫乏，除Ca以外，N、P、K、Mg分别比火力楠细根低53.0％、131％、595.9％、447.5％，而C/N比值高51.9％。杉木细根的年分解为32.78％，而火力楠为57.70％。因此，杉木纯林中通过细根归还的养分量相对较少，N、P、Ca、K、Mg归还量分别为0.32、0.007、0.58、0.52和0.83kg.hm~(-2)，而混交林中依次为2.59、0.046、1.87、6.06、7.86kg.hm~(-2)，大幅度增加。3. 杉木叶凋落物与阔叶树叶凋落物混合分解时表现出不同的相互作用形式。野外网袋法分解试验的结果表明，桤木与杉木叶凋落物混合分解，失重速率明显加快；火力楠与杉木叶凋落物分别以不同比例混合分解时，失重速率或强或弱得到促进；其它阔叶树并没有促进失重速率。除木荷外，其它阔叶树凋落物都不同程度地促进了Ca的释放。对于P，桤木和红栲，对于K，桤木和刺楸，明显促进了其释放，而其它阔叶树没有对这2种元素的释放产生任何作用。除木荷和樟树外，其它树种叶凋落物明显促进Mg的释放。实验中还发现，促进作用的强弱与阔叶树叶凋落物初始N含量高低有关。室内模拟实验中观察到的木荷叶凋落物明显抑制杉木叶凋落物分解的现象并没有在野外实验中发现。如果仅以凋落物分解过程中促进作用的强弱为标准选择杉木的混交林树种的话，选择这6种阔叶树的优先顺序为桤木、刺楸、红栲、火力楠、樟树、木荷。4. 本研究还用微型渗滤器进行模拟实验发现，投加NO_3-N促进了杉木叶凋落物的分解，在15周的时间分解速率提高2.38个百分点，而投加NH_4-N则未产生任何影响。投加NH_3－N和NH_4－N的负面效应是促进土壤养分的淋失。除Na~+以外，投加NH_4-N使NO_3-N、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的淋失明显增多。投加NO_3－N未明显合任何养分元素淋失增多。