照明提升城市夜间安全与活力,是城市建设的重要因素.但近年来夜间照明的迅速蔓延,改变了城市自然环境的光周期与光分布范围,造成光污染生态风险.其中,趋光昆虫受到的胁迫尤为显著,城市绿地昆虫种类与数量急剧下降,进而通过级联效应,引发城市绿地生态系统失衡问题.昆虫是典型的生态指示种和光敏动物,明确昆虫的光谱趋性差异,筛选出对昆虫趋光性友好的光谱,可为生态光源的研发提供依据,从而降低城市照明的生态风险.已有研究较多采用实验室内实验箱的设置方法,探究某一特定昆虫属种的趋光行为,尚缺乏对特定生境下的昆虫群落和典型昆虫目的光谱趋性研究.因此,研究在天津市津南区天津大学北洋园校区绿地系统开展野外人工光诱捕昆虫实验,以野外诱捕昆虫的种类与数量为判定依据,分析各光谱的昆虫趋性差异.野外诱虫实验以7种窄光带光谱(单色光)为研究对象,采用相对评价法,设置趋光昆虫最敏感的紫外光(Ultraviolet,369 nm)为对照组.结果表明,天津城市绿地生境中,4类典型趋光昆虫为双翅目(61.1％)、半翅目(19.7％)、鞘翅目(11.1％)、鳞翅目(5.7％)类,占诱捕总量的97.6％;对照紫外光(Ultraviolet,369 nm),4种典型昆虫总体的趋性敏感光谱排序及趋性概率为:远红色光(Far Red,740 nm)0.5％＜深红色光(Deep Red,660 nm)2.0％＜橘红色光(Red Orange,627 nm)9.0％＜青色光(Cyan,500 nm)22.8％＜绿色光(Green,519 nm)22.9％＜蓝紫色光(Royal Blue,447 nm)27.6％＜蓝色光(Blue,478 nm)40.1％;绝对生态光谱为红光,相对生态光谱为青色光(Cyan,500 nm)和蓝紫色光(Royal Blue,447 nm).在全面推进入与自然和谐共生的现代化建设阶段,研究将有助于生态光源的开发、生态保护和城市光生态建设的提升.

在全球中波紫外辐射(UVB)增加的背景下,土壤有机碳(SOC)矿化速率增强是多数陆地生态系统正在经历的重要生态学过程.铁氧化物可以通过吸附或共沉淀作用,影响土壤有机碳的稳定性,在调节碳循环过程起到重要作用.以历山舜王坪亚高山草甸东南坡与西北坡表层土壤为对象,通过为期50 d的室内培养实验,研究铁添加对土壤有机碳光降解的影响机制.结果表明:不同坡向亚高山草甸表层SOC矿化特征不相同,西北坡的SOC累积矿化量和矿化速率均显著高于东南坡,主要是因为西北坡土壤中非晶形铁(Feo-p)含量显著低于东南坡,对SOC保护力较弱;在UVB辐射下,表层土壤有机碳发生了光降解作用,促进了 土壤有机碳的矿化.UVB辐射下西北坡的矿化量以及矿化速率增加幅度(即光引发作用)显著高于东南坡;外源添加铁抑制了土壤有机碳矿化,显著降低了土壤碳的累积矿化量和矿化效率,也显著了降低土壤碳的光降解;在未来UVB辐射持续增强下,西北坡向土壤有机碳有较强的光降解潜力,外源添加铁可以在一定程度上缓解表层土壤有机碳光降解作用.本文可为气候变化背景下深入理解亚高山草甸表层土壤有机碳固持机制提供理论依据.

目的 观察一种新型深紫外线发光二极管(UVC LED)消毒模块对自来水的消毒效果.方法 在实验室条件下,在脱氯自来水中加入大肠埃希菌制备染菌水样,依据2002年版《消毒技术规范》和《生活饮用水消毒剂和消毒设备卫生安全评价规范》,采用滤膜法对UVC LED消毒模块相关性能及其对水样消毒效果进行观察.结果 该消毒模块在辐照距离1 cm时的辐照强度最高,达到8132 μW/cm2;随着距离增大,辐照强度显著下降;对染菌水样消毒试验中,在出水流速为3 L/min时,经2个串联消毒模块辐照作用,大肠埃希菌量下降至0 cfu/100mL,表明此条件下消毒模块对流动水样消毒质量合格.结论 该UVC LED消毒模块适合近距离消毒,对小流速的流动水具有良好的杀菌效果.

背景 视网膜色素变性是先天性盲的重要原因之一,由于视网膜色素变性患者视杆细胞为原发性变性,因此无法了解视细胞变性的机制和过程.研究发现Leber先天性黑矇(LCA)自发突变小鼠具有与视网膜色素变性类似的自然过程,有助于深入探讨视网膜色素变性的发病机制及确定疾病基因治疗靶点.目的研究视网膜色素变性模型LCA自发突变小鼠视网膜短波长敏感的视锥细胞自然变性过程. 方法 按出生后天数(P)取P14、P21、P35、P90的遗传性视网膜疾病LCA的自发突变动物模型Rpe65rd12(B6[A]-Rpe65 rd1 2/J,rd12)小鼠各5只,同时选择鼠龄匹配的野生型C57BL/6J(B6)小鼠作为对照.采用RolandQ450SC UV视觉电生理检测仪行小鼠视网膜电图(ERG)检查,采用单次白色发光二极管(LED)闪光刺激记录总视锥细胞反应,刺激强度分别为1.00 cds/m2和1.96 cds/m2;采用紫外光闪光刺激记录短波长紫外光(UV)敏感的视锥细胞反应,刺激波长为(363±6)nm,刺激强度分别为2.0 mWs/m2和3.0 mWs/m2.ERG记录后次日处死小鼠并制备视网膜铺片,分别采用FITC荧光标记的花生凝集素(FITC-PNA)和Cy3荧光染色法检测2个组不同鼠龄小鼠视网膜中总视锥细胞和UV敏感的视锥细胞的分布和数量变化. 结果 P14 rd12小鼠明适应ERG反应为负波型,各波潜伏期延长,UV敏感的视锥细胞ERG各波记录不到.P21 rd12小鼠视锥细胞ERG b波振幅较野生型B6小鼠下降了约75％,b波潜伏期为(102.80±11.39)ms,较B6小鼠的(43.40±5.60) ms明显延长,差异有统计学意义(t=-8.106,P=0.001);P21、P35和P90野生型B6小鼠UV敏感的视锥细胞ERG b波振幅分别为(59.60±36.00)、(82.40±12.22)和(68.43±17.63) μV,P21、P35和P90 rd12小鼠UV敏感的视锥细胞反应均记录不到.免疫荧光检测显示,P14野生型B6小鼠视网膜视锥细胞较多,呈绿色荧光,大量的视蛋白主要分布在视网膜腹部鼻侧象限UV敏感的视锥细胞中,呈红色荧光,P14、P21、P35 rd12小鼠视网膜中视锥细胞逐渐减少,绿色荧光逐渐减弱,UV敏感的视锥细胞呈散在表达.结论 rd12小鼠出生后早期即出现视锥细胞的数量减少和功能异常,短波长敏感的视锥细胞的丢失和功能异常更早于中长波长的视锥细胞.

目的 探讨负载于多孔海绵上银掺杂二氧化钛(Ag-二.氧化钛)可见光光催化剂对盐酸四环素(TCH)的降解特性.方法 以小型内循环流化床反应装置研究在不同光源(LED灯、紫外光灯和氙灯)、催化剂投加量(1.0～2.5 g/L)、TCH初始浓度(25～100 mg/L)和溶液初始pH值(3～11)时,负载型Ag-二氧化钛可见光催化反应在3h内对TCH降解性能的影响.结果 在不同光源条件下,TCH的降解呈表观一级反应,且表观速率常数在LED灯(42W)为光源时最大.在优化的光催化反应条件(盐酸四环素初始浓度为50 mg/L,pH 5.2,催化剂投加量为2g/L)下,负载Ag-二氧化钛对TCH的去除率高达92.1％.结论 在本实验条件下,负载型Ag-二氧化钛于可见光下光催化处理抗生素类废水具有较好的降解效果,值得进一步深入讨论.

抗生素的滥用导致了环境中抗性基因的产生,抗性基因一旦形成便难以控制和消除.目前,抗性基因在水环境中普遍检出,传播扩散迅速,污染形势严重,对生态系统和人体健康构成了巨大威胁.本文综述了国内外关于去除水环境中抗性基因的技术进展,重点讨论了消毒技术(含紫外消毒和加氯消毒)、高级氧化技术(包括Fenton氧化、光催化氧化和臭氧氧化)和人工湿地技术对水中抗性基因的去除效果,指出了各技术的应用优势和限制,分析了存在的问题与解决措施,为今后这一方向的深入研究和实践应用提供科学依据和参考.

目的:研制一种模块化三维灌注培养系统,解决目前培养系统结构复杂、难消毒、易污染的问题.方法:该系统主要由生物反应器模块、氧合模块、动力模块以及换液模块构成,各模块壳体通过3D打印制作.其中生物反应器模块主体为80 ml蓝口瓶,装载培养基及细胞支架复合物.氧合模块装载膜肺、空气过滤器、气泡过滤器等,为培养系统的核心组件.动力模块由蠕动泵和空气泵组成,为培养基及气体提供动力.换液模块中装有深紫外LED灯,可进行消毒和更换培养基.结果:通过该系统进行大鼠脾脏脱细胞支架培养,细胞与支架黏附紧密、生长状态良好,且未发生污染.结论:该系统具有结构合理、易消毒、污染少、制作成本低、稳定性高、易于扩展且操作简单的优点,可很方便地进行基于脱细胞支架的三维灌注培养,值得推广应用.

目的 观察一种便携深紫外LED装置对军用水壶内饮水中指标微生物杀灭效果,为单兵饮水消毒提供一种快速安全方法.方法 采用细菌定量检测方法,对某紫外LED装置消毒军用水壶内饮用水的效果进行观察.结果 该紫外LED装置采用280 nm波长紫外线作为杀菌因子,输出功率为5 mW,距离2.5 cm垂直辐照强度为150μW/cm2.安装深紫外LED装置的军用水壶内装有1L水样,静置状态下启动消毒8min不能将水中的大肠杆菌全部杀灭;摇动状态下启动消毒3 min,可以将水壶内水中大肠杆菌全部杀灭.随水壶中水量减少或作用时间延长,均可提高杀菌效果.结论 深紫外LED装置能有效灭杀军用水壶水中大肠杆菌,但受水量和水的动静状态影响,有待进一步研究完善.

背景 短波紫外线(ultraviolet C,UVC)是一种常用的治疗皮肤创面的物理因子.随着深紫外发光二极管(LED)的出现,UVC的临床应用范围得到极大的拓展.然而,目前仍未确定LED光源产生的254 nm UVC是否可以促进皮肤愈合.目的 观察254 nm LED-UVC对SD大鼠背部皮肤伤口愈合的影响.方法 取雄性SD大鼠32只,建立大鼠背部皮肤创伤模型,每只大鼠沿脊柱两侧各做1个直径为8 mm的圆形伤口,右侧伤口即刻给予254 nm UVC垂直创面5 mm照射1次,共计40 s,35 mJ/cm2;左侧伤口自然愈合.观察两组创面愈合情况,计算创面愈合率,观察组织形态学结构,测定血小板内皮细胞黏附分子(CD31)和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)含量.结果 建模后第7天,实验组创面愈合率为85.58％±5.37％,大于对照组的愈合率80.02％±7.38％(P<0.05).实验组在建模后第14天CD31(+)细胞OD值为2.64±0.63,高于对照组的1.91±0.72(P<0.05).实验组1 d、4 d、7 d、14 d时肉芽组织VEGF含量分别为对照组的1.55倍、1.57倍、1.38倍和1.62倍(P均<0.05).结论 LED-254 nm UVC照射可以提高SD大鼠背部皮肤伤口肉芽组织VEGF含量,促进血管内皮细胞增生,提高创面愈合质量和速度,是一种促进创面愈合的方法.

目的 测试一款新型紫外发光二极管(LED)设备对载体上测试菌的杀灭能力,对其可能影响消毒效果的因素进行深入分析.方法 以金黄色葡萄球菌滴染载体作为研究对象,经紫外LED在各参数条件下照射作用,采用载体定量杀菌试验测定其消毒效果.结果 紫外LED随着辐照距离增加,光强度与消毒效果均呈明显的下降趋势,以10 cm照射2～3 s,对光滑玻片上测试菌杀灭对数值＞3.0,延长至60 cm杀灭对数值下降为2.84,将辐照时间延长至5s又可达到消毒效果.不同载体分析表明LED紫外对玻片和不锈钢片等清洁光滑表面消毒效果较好,对纸张也有一定的消毒效果,而布片消毒效果较差.低温环境下紫外LED消毒能力有所下降,需近距离直接照射方可达到一定消毒效果.结论 紫外LED在短距离直接照射于光滑表面,可达到良好的消毒效果,但多种影响因素的存在对其现场应用的可靠性和规范性提出了挑战.