学术背景 随着全球清洁水资源短缺问题的日益严重，饮用水净化技术的研究变得尤为重要。在饮用水处理过程中，氯化和二氧化氯消毒是常用的方法，虽然它们能够有效杀灭细菌和病毒，但也会产生一些有毒的副产物，如亚氯酸盐（ClO₂⁻）和氯酸盐（ClO₃⁻）。尽管这些化合物的毒性较低，但近年来的研究表明，长期暴露于这些副产物可能与慢性疾病和激素紊乱有关。因此，欧盟最近制定了饮用水中这些化合物的最大允许浓度标准，要求每升水中亚氯酸盐和氯酸盐的浓度不得超过0.25毫克。 目前，现有的技术在处理这些消毒副产物时存在诸多局限性，如复杂的实施和维护、高成本以及耐久性差等问题。因此，开发新的技术来有效去除这些副产物成为了当务之急。金属有机框架（MOFs）作为一种新兴的多孔材料，因其高比表面积、可调控的孔隙结构以及优异的吸...

学术背景 工业大麻（Cannabis sativa L.）因其丰富的次生代谢产物，如大麻素、萜类化合物和类黄酮，在医药和工业领域具有广泛的应用价值。大麻素中的四氢大麻酚（THC）和大麻二酚（CBD）具有显著的药理活性，分别具有精神活性和抗炎、抗焦虑、神经保护等作用。然而，工业大麻的次生代谢产物产量受多种环境因素的影响，传统化学肥料的使用虽然能够提高产量，但可能对环境造成负面影响。因此，寻找一种绿色、高效的替代方法以优化工业大麻的生长和次生代谢产物产量成为研究热点。 近年来，等离子活化水（Plasma-Activated Water, PAW）、褪黑素（Melatonin, MT）和纳米氧化锌（Zinc Oxide Nanoparticles, ZnO-NPs）在植物生长调控和次生代谢产物积累...

学术背景 随着全球人口的快速增长，预计到2050年将达到97亿，粮食安全问题日益严峻。农业生产力受到多种因素的影响，其中害虫对作物的破坏尤为严重。烟草夜蛾（Spodoptera litura）是一种广泛分布于亚洲-太平洋和大洋洲地区的多食性害虫，能够侵害128种植物，包括大豆、棉花、花生、番茄等经济作物。长期以来，农民依赖合成化学农药来控制害虫，但这些农药对非目标生物、人类健康和环境产生了负面影响。此外，害虫对多种农药的抗药性也在不断增加。因此，开发环境友好且可持续的替代品成为迫切需求。植物源农药因其低毒性、快速生物降解性和对天敌的较小影响，被认为是合成化学农药的有力替代品。近年来，基于植物精油（Essential Oils, EOs）的农药因其广谱效力和较低的毒性而受到广泛关注。然而，精油...

学术背景 随着全球人口的持续增长，预计到2050年世界人口将达到100亿，特别是在发展中国家，粮食需求将大幅增加。印度作为世界上人口最多的国家，需要将农作物产量提高50%以满足食品、燃料和其他物品的需求。然而，农民面临着资源有限和专业知识不足的挑战，如何在有限的条件下提高农作物产量成为了一个亟待解决的问题。传统肥料的使用虽然在一定程度上提高了产量，但也带来了过度施肥、环境污染和资源浪费等问题。因此，开发新型高效肥料成为了农业研究的重要方向。 与此同时，能源存储技术也在快速发展，超级电容器作为一种高效的储能设备，因其高功率密度和长循环寿命而备受关注。然而，传统电极材料的性能仍有待提升。纳米材料因其独特的物理化学性质，在农业和能源存储领域展现出巨大的应用潜力。锌铁氧体（ZnFe₂O₄）作为一种尖...

学术背景 随着纳米技术的快速发展，纳米材料在环境修复、生物医学和能源转换等领域的应用潜力日益受到关注。其中，二氧化铈（CeO₂）纳米颗粒因其独特的氧化还原性能、高稳定性和良好的生物相容性，成为研究的热点。然而，传统的化学合成方法往往使用有毒试剂，产生有害副产物，对环境造成负面影响。因此，开发一种环保、可持续的纳米颗粒合成方法成为当前研究的重点。 绿色合成（Green Synthesis）利用植物提取物作为还原剂和封端剂，不仅减少了对有害化学品的依赖，还提高了纳米颗粒的生物相容性。本研究旨在通过绿色合成方法制备CeO₂纳米颗粒，并通过掺杂镉（Cd）和包覆银（Ag）来增强其光催化、催化还原和生物医学性能，探索其在环境修复和生物医学领域的应用潜力。 论文来源 本论文由Pranali S. Para...

研究背景 全球气候变化，尤其是全球变暖，对全球碳循环施加了巨大压力。海洋作为重要的碳汇，吸收了大量的二氧化碳（CO₂），导致海水酸化，进而对依赖碳酸盐矿物的海洋生物产生不利影响。沿海湿地，如潮间带盐沼（sabkhas）、红树林和盐水湖入口，是重要的蓝碳（blue carbon）储存地，具有显著的气候学意义。蓝碳是指从大气和海洋中吸收并储存的碳，其储存能力和机制受到多种物理、地球化学和生态因素的影响，包括溶解碳的上涌、碳酸盐矿物的矿化以及沉积物中微生物的碳循环。 卡塔尔半岛的沿海地区具有独特的地球化学特征，为研究蓝碳储存提供了理想的研究场所。然而，卡塔尔沿海沉积物中碳储存与有机质（OM）降解和微生物活动之间的关系尚未得到充分研究。因此，本研究旨在通过生物和地球化学工具，探讨卡塔尔三个独特沿海地...

碘（Iodine, I）是一种对人类健康和环境具有重要意义的微量元素。它是人体甲状腺激素（如甲状腺素T4和三碘甲状腺原氨酸T3）的主要成分，直接影响甲状腺功能。然而，全球约有19亿人受到碘缺乏症（Iodine Deficiency Disorder, IDD）的影响，症状包括甲状腺肿大（Goiter）和克汀病（Cretinism）。虽然通过食盐加碘和食品强化可以有效预防IDD，但过量摄入碘也会导致甲状腺功能亢进或减退。此外，放射性碘同位素（如131I和129I）对人类健康构成严重威胁，尤其是在核事故或核武器生产过程中释放的放射性碘，可能引发甲状腺癌等疾病。 在自然界中，碘主要以碘酸盐（Iodate, IO3-）、碘化物（Iodide, I-）和有机碘（Organic Iodine, Org-...

铀（Uranium, U）是一种在环境中广泛存在的放射性元素，主要以其六价（U(VI)）和四价（U(IV))两种氧化态存在。在氧化条件下，U(VI)是主要的稳定形式，而在还原条件下，U(VI)可以被还原为U(IV)。这一还原过程可以通过非生物途径（如含铁或硫化物的矿物）或生物途径（如细菌）实现。特别是，Shewanella属的细菌能够通过细胞色素c（c-type cytochromes）将电子传递给金属和放射性核素，如U(VI)。尽管细胞内电子传递机制已被广泛研究，但电子如何传递到外部电子受体（如U(VI)）的过程仍不清楚。 MtrC是一种位于Shewanella细菌外膜表面的十血红素（decaheme）c型细胞色素，能够将电子传递给U(VI)。然而，MtrC与U(VI)之间的电子传递机制，...

钼（Molybdenum, Mo）是海洋中含量最丰富的微量金属之一，其在不同氧化还原条件下的行为差异使其成为古海洋氧化还原条件的有效指示剂。特别是在缺氧和硫化的环境中，钼的形态和行为与其在氧化环境中的表现截然不同。然而，钼在硫化环境中的固存机制尚未完全明确。此前的研究提出，硫酸盐还原细菌（Sulfate-Reducing Bacteria, SRB）可能通过主动摄取和还原钼，或通过其细胞表面诱导铁（Fe）独立的钼络合和还原来促进钼的固存。然而，这些生物途径的具体机制及其相对贡献仍存在不确定性。因此，本研究旨在通过系统的实验，探讨钼（VI）物种（如钼酸根 MoO₄²⁻ 或硫代钼酸根 MoS₄²⁻）、二价铁（Fe²⁺）和 SRB 之间的相互作用，重点关注导致钼还原沉淀的条件组合，以揭示钼在硫化环...

硒（Selenium）是一种重要的微量元素，广泛存在于自然界中，参与多种生物代谢过程。然而，硒的浓度过高时，会对人类、动物和环境造成严重的毒性影响。工业活动，尤其是燃煤发电厂的煤炭燃烧，是地下水硒污染的主要来源之一。燃煤过程中产生的飞灰（fly ash）在处置过程中，硒会通过渗滤进入地下水，导致水体污染。硒的毒性形式主要是其氧化态，如硒酸盐（selenate, Se(VI)）和亚硒酸盐（selenite, Se(IV)），这些化合物在水中溶解度较高，容易被生物吸收，进而对生态系统和人类健康构成威胁。 为了应对这一问题，研究人员探索了多种修复技术，其中微生物修复（microbial remediation）因其成本效益高、环境友好等优势，成为近年来研究的热点。微生物修复利用天然微生物群落的代谢...