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利用QSAR模型探讨分类条件下金属离子性质与酵母吸附容量之间的关系
  • ISSN号:0253-2468
  • 期刊名称:《环境科学学报》
  • 时间:0
  • 分类:X172[环境科学与工程—环境科学]
  • 作者机构:[1]清华大学核能与新能源技术研究院环境技术研究室,北京100084
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.50325824);清华大学基础研究基金项目(No.JC2002054)
作者: 陈灿, 王建龙
中文摘要:

在金属离子分类基础上(按金属离子的软硬性质),以啤酒工业废酵母对10种金属离子(Pb^2+,Ag^2+,cr^2+,cu^2+,zn^2+,cd^2+,co^2+,sr^2+,Ni^2+orCs^+)的Langmuir理论饱和吸附容量qmax为QSAR(Quantitative Structure Activity Relationships)模型的活性参数,以金属离子的22种物理化学性质作为QSAR模型的结构参数,利用QSAR方法建立了分类条件下离子性质与酵母生物吸附容量之间的定量关系,金属的离子性质与吸附容量之间的线性回归分析结果表明,对金属离子进行适当分类可以改善拟合效果,对于含有软离子的金属离子,共价指数Xm^2r,是22种变量中预测效果最好的离子性质,离子的Xm^2r,数值越大,离子与细胞的共价结合程度越高,吸附量越大,对于不含软离子的金属离子,极化力Z^2/r、第一水解常数1logKoH1和电离势IP是qmax预测中最有价值的3个离子结构参数,(似)极化力的多种表征形式Z/r,Z/r^2,Z/AR^2,Z/AR也可以用于预测qmax,但考虑了金属离子的价层电子数、离子有效电荷和离子半径的极化力参数Z^2/r,却难以解释酵母吸附金属离子的亲和力顺序,该研究为预测金属离子的生物吸附容量、研究重金属离子一微生物的相互作用提供了新的思路和方法.

英文摘要:

Based on classification of metal ions ( hard or soft ions ), the relationship between metal ionic characteristics and the biosorption capacity of ions was established using QSAR model. The maximum biosorption capacity (qmax) of Pb^2+ , Ag^2+ , Cr^2+ , Cu^2+ , Zn^2+ , Cd^2+ , Co^2+ , Sr^2+ , Ni^2+ or Cs^+ by the waste biomass of Saccharomyces cerevisiae, determined by the Langmuir isotherm model, was set as activity parameter, and twenty two physiochemical characteristics of metal ions were set as structure parameters in setting up QSAR models. Linear regression analysis showed that classification of metal ions, according to soft or hard ions principle, could improve the relationship. The covalent index Xm^2 r was correlated well to qmax for metal ions containing soft ions. The greater the covalent index value of metal ion was, the greater was potential to form covalent bonds with biological ligands, and the larger was the metal ion biosorption. For metal ions without soft ions, polarizing power Z^2/r or the first hydrolysis constant 1 log Kon 1 or ionization potential IP were the first three valuable structural parameters to predict qmax. The various expressions of (pseudo) polarizing power, Z^2/r, Z/r, Z/r^2 , Z/AR^2 or Z/AR, were also applicable for borderline ions or plus hard ions. However, only Z^+2/r considering electron structure of valence shell electron number did not count for the affinity of metal ions by the biomass. This research provided a new way to predict the biosorption capacity of metal ions and to explore the metal-microbe interactions.

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期刊信息
  • 《环境科学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院生态环境研究中心
  • 主编:汤鸿霄
  • 地址:北京2871信箱
  • 邮编:100085
  • 邮箱:hjkxxb@rcees.ac.cn
  • 电话:010-62941073
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-2468
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1843/X
  • 邮发代号:82-625
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰地学数据库,荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:56074