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工程纳米颗粒生物负荷量的机器学习预测模型 被引量：1
1
作者 徐淑君 李瑞香 +5 位作者 伍天翔 朱朗辰 蒲宇杰 杨静媛 陈景文 李雪花 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3406-3415,共10页
工程纳米颗粒(ENPs)在生物体内的动态浓度即负荷量(BB),是评估ENPs生物积累的基础参数.大多数研究都通过实验手段来测定BB,其过程繁琐复杂.构建BB预测模型成为代替动物实验的有效途径.现有预测模型涵盖的ENPs以及生物种类较少,而且是基... 工程纳米颗粒(ENPs)在生物体内的动态浓度即负荷量(BB),是评估ENPs生物积累的基础参数.大多数研究都通过实验手段来测定BB,其过程繁琐复杂.构建BB预测模型成为代替动物实验的有效途径.现有预测模型涵盖的ENPs以及生物种类较少,而且是基于生物整体的BB数据构建的,很难用于预测关键组织器官的负荷情况.了解ENPs在生物体内的分布,以及在关键靶器官中的积累尤为重要.本研究通过文献挖掘,构建了涵盖17种ENPs以及23种水生生物的BB数据集(n=1303),采用5种机器学习算法构建模型,并结合SHAP方法解析了不同特征对lgBB的影响.结果表明,非线性模型要优于线性模型,极端梯度提升(XGBoost)模型的效果最佳(R_(adj-train)^(2)=0.971,Q_(test)^(2)=0.909,Q210-CV=0.887).通过模型特征重要性分析,发现ENPs的本征特性(密度、粒径、电负性、分子量)、暴露参数(暴露浓度、暴露时间)、生物种类以及组织器官类型是影响ENPs负荷量的关键因素.其中,密度是影响ENPs负荷量的首要本征特征,负荷量会随着材料密度的增加而减少.本研究通过增加数据集中生物种类,扩大了模型应用域,实现特定暴露时间和暴露浓度下ENPs负荷量的预测,并将预测结果精准到组织器官水平(脑、脾脏、肌肉等),为ENPs生物积累的研究提供了有效方法. 展开更多
关键词 工程纳米颗粒 生物积累 负荷量 组织器官 机器学习.
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强化泡沫排液下浮选富集和回收工程纳米颗粒 被引量：3
2
作者 胡楠 陈林 +2 位作者 李会珍 张思瑶 张志军 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期485-492,共8页
鉴于水体中工程纳米颗粒(ENP)的环境毒性与潜在价值,高效富集/回收ENP是其资源化处理的重要课题。为了突破浮选ENP中富集程度低且后续分离难度大的技术瓶颈,本文基于强化泡沫排液建立了富集/回收ENP的浮选法。以TiO_(2)纳米颗粒(TNP)为... 鉴于水体中工程纳米颗粒(ENP)的环境毒性与潜在价值,高效富集/回收ENP是其资源化处理的重要课题。为了突破浮选ENP中富集程度低且后续分离难度大的技术瓶颈,本文基于强化泡沫排液建立了富集/回收ENP的浮选法。以TiO_(2)纳米颗粒(TNP)为研究对象、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为捕收剂和起泡剂,构筑了正八边形中空棱台(RHP)构件强化泡沫排液,分别从持液率、气泡直径和富集比等方面探讨了RHP强化排液的效果,分析了其机理。实验结果表明,在RHP构件安装于泡沫相中部、pH9.0、CTAB浓度100mg/L和气速250mL/min的条件下,TNP的富集比和回收率分别达到48.3±2.4和98.2%±4.9%;与不添加RHP相比,浮选过程中持液率降低了72.1%,TNP富集比升高了68.9%。综上,本文开发的浮选法为有效治理ENP水污染提供了重要的理论指导和技术支持。 展开更多
关键词 泡沫浮选 工程纳米颗粒 泡沫排液 二氧化钛 富集比
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生物脱氮中工程纳米颗粒的毒害作用及减毒措施的研究进展 被引量：2
3
作者 张漫漫 何腾霞 +2 位作者 丁晨雨 陈梦苹 吴启凤 《生物技术通报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期227-236,共10页
氮化合物在生命代谢过程中扮演着重要的角色,但过多的无机氮会导致水体恶化进而影响人类健康,生物脱氮技术可高效去除环境中的无机氮且不引起二次污染。随着工程纳米颗粒在生活中的广泛应用,导致其大量释放到土壤及水体中,极大地阻碍了... 氮化合物在生命代谢过程中扮演着重要的角色,但过多的无机氮会导致水体恶化进而影响人类健康,生物脱氮技术可高效去除环境中的无机氮且不引起二次污染。随着工程纳米颗粒在生活中的广泛应用,导致其大量释放到土壤及水体中,极大地阻碍了废水处理中的生物脱氮过程,因此,微生物脱氮过程中工程纳米颗粒的毒害作用及减毒措施成了近年来的研究热点。阐述了工程纳米颗粒进入水环境的方式,系统分析了工程纳米颗粒对废水处理系统和生物脱氮过程的影响,详细说明了工程纳米颗粒对脱氮微生物的毒害作用、脱氮微生物的抵御机制及减毒措施,并对未来的研究趋势进行了展望。旨为提高工程纳米颗粒存在条件下的脱氮效率具有重要的理论指导意义,同时,可促进工程纳米颗粒对耐冷异养硝化和好氧反硝化菌的毒害及应激机制研究。 展开更多
关键词 工程纳米颗粒 生物脱氮 毒害作用 解毒措施
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工程纳米氧化锌暴露下的土壤微生物生态弹性评价
4
作者 朱超 丁泽 +4 位作者 陶坤 蒙芷芊 和苗 赵诣 南康康 《陕西科技大学学报》 北大核心 2025年第3期28-37,共10页
纳米氧化锌(ZnO)作为一种重要的纳米材料,被广泛应用于工业和日常产品中,导致其在环境中的暴露水平和累积量显著提升,亟需系统评估其生态风险.本研究通过ZnO工程纳米颗粒(ZnO-ENs)的急性(200 mg/L,7天)和不同水平下(0、10、100、500 mg/... 纳米氧化锌(ZnO)作为一种重要的纳米材料,被广泛应用于工业和日常产品中,导致其在环境中的暴露水平和累积量显著提升,亟需系统评估其生态风险.本研究通过ZnO工程纳米颗粒(ZnO-ENs)的急性(200 mg/L,7天)和不同水平下(0、10、100、500 mg/kg)慢性(30天、90天、120天)暴露实验,评估ZnO-ENs对土壤微生物的中长期影响及生态弹性.研究发现,在急性暴露下,混合培养物的总蛋白含量、总抗氧化能力(T-AOC)和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于纯培养物(p<0.05),这表明微生物群落的多样性是其生态弹性的基础.碳代谢指纹图谱分析显示,ZnO-ENs的影响呈浓度和时间依赖性,10 mg/kg暴露对微生物代谢活性影响不显著.100 mg/kg暴露在短期内显著抑制代谢活性,但在长期暴露下表现出一定恢复性,体现了部分生态弹性.高浓度暴露(500 mg/kg)则导致更显著和持续的影响.16S rDNA测序结果表明,ZnO-ENs短期暴露刺激厚壁菌门、放线菌门和变形菌门丰度增加,而长期暴露则抑制其生长,并导致新分类单元出现,包括Ignavibacteriae门、迷踪菌门(Elusimicrobia)和绿菌门(Chlorobi).总体而言,低浓度ZnO-ENs暴露下的土壤微生物群落在中长期暴露下表现出较好的生态弹性.中等浓度暴露下观察到部分功能的恢复,但高浓度长期暴露则对微生物代谢功能和群落结构产生持续的显著影响,未表现出生态弹性特征. 展开更多
关键词 氧化锌工程纳米颗粒 土壤微生物 碳代谢指纹图谱 生态弹性
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