Understanding and Enhancing PFAS Phytoremediation Mechanisms Using Novel Nanomaterials

使用新型纳米材料了解和增强 PFAS 植物修复机制

基本信息

  • 批准号:
    10388186
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-04-09 至 2026-01-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT Per- worldwide. environment. promising dependent effectiveness novel hypothesize customized water track providing synthesize sulfonic GenX) imaging spectroscopy. At by imaging phytoremediation and thousands project of mobilize processes and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are ubiquitous in the environment and represent a health threat More than 7500 PFAS exist, and all have strong C-F bonds that render them persistent in the Therefore, effective alternatives for clean-up of PFAS are urgently needed. Phytoremediation is a technique for in-situ restoration of contaminated soil. However, plant uptake of PFAS is highly on the length of the fluorinated chain portion of the molecule. As such, phytoremediation has limited for larger PFAS, such as perfluorooctane sulfonic acid (PFOS). We propose to develop custom nanomaterials (NNMs) that facilitate internalization and mobility of PFAS into hemp plants. We that carbon dots (CDs) and ultraporous mesostructured silica nanoparticles (UMNs) to have an increased affinity for PFAS will enhance PFAS uptake and translocation from and soil into hemp plants . The luminescent properties of these novel materials will allow us to visually both PFAS sorption to the particles and nanoparticle movement into and throughout the plants, thus mechanistic information about our phytoremediation system. In Specific Aim 1 we will design, and test the affinity of customized CDs and UMNs for a mixture of two legacy (perfluorooctane acid, PFOS; perfluorooctanoic acid, PFOA) and two new (perfluorobutane sulfonic acid, PFBS; and PFAS. The nanoparticle-PFAS complex will be evaluated by 19 F nuclear magnetic resonance and techniques, while the sorption rate will be measured by liquid chromatography high resolution mass Specific Aim 2 wil test if our NNMs promote phytoremediation in hydroponically-grown plants. the same time, we will use this simplified plant growth system to elucidate the mechanisms of NNM uptake and translocation within plants. We will analyze the uptake and localization of NNMs in plant tissues by and spectroscopy techniques. Specific Aim 3 will test the efficacy of NNM-enhanced in field soils obtained from PFAS-contaminated land. We will quantitatively analyze 25 PFAS evaluate their uptake and translocation, and also apply non-targeted analysis techniques to screen for of PFAS that may be present in the soils and plants tested. The nanomaterials developed in this will advance phytoremediation as an economical and sustainable technique for removing a wide range PFAS from soil. In addition, findings from this project will result in a better understanding of how NNMs contaminants in plant-soil systems, information that can be translated to optimize phytoremediation with other plant species, contaminant classes, and nanomaterials. l
抽象的 每- 全世界。 环境。 有前途的 依赖的 效力 小说 假设 定制 水 追踪 提供 合成 磺酸基 X世代) 成像 光谱学。 在 经过 成像 植物修复 和 数千 项目 的 动员 流程 多氟烷基物质 (PFAS) 在环境中无处不在,对健康构成威胁 存在超过 7500 种 PFAS,并且全部都具有牢固的 C-F 键,使它们能够在环境中持久存在。 因此,迫切需要有效的 PFAS 净化替代方案。植物修复是一种 污染土壤原位修复技术.然而,植物对 PFAS 的吸收非常高 分子氟化链部分的长度。因此,植物修复的作用有限 对于较大的 PFAS,例如全氟辛烷磺酸 (PFOS)。我们建议开发定制 促进 PFAS 内化和移动到大麻植物中的纳米材料(NNM)。我们 碳点(CD)和超孔介观结构二氧化硅纳米颗粒(UMN) 对 PFAS 的亲和力增加将增强 PFAS 的吸收和易位 和土壤变成大麻植物。这些新型材料的发光特性将使我们能够在视觉上 PFAS 对颗粒的吸附以及纳米颗粒进入和遍及植物的运动,因此 有关我们植物修复系统的机械信息。在具体目标 1 中,我们将设计, 并测试定制 CD 和 UMN 对两种传统(全氟辛烷)混合物的亲和力 酸、全氟辛烷磺酸;全氟辛酸,PFOA)和两种新的(全氟丁磺酸,PFBS;和 PFAS。纳米颗粒-PFAS复合物将通过19 F核磁共振进行评估, 技术,而吸附率将通过液相色谱高分辨率质量来测量 具体目标 2 将测试我们的 NNM 是否促进水培植物的植物修复。 同时,我们将利用这个简化的植物生长系统来阐明NNM的吸收机制 以及植物内的易位。我们将通过以下方式分析植物组织中 NNM 的摄取和定位: 和光谱技术。具体目标3将测试NNM增强的功效 从受 PFAS 污染的土地获得的田间土壤中。我们将对 25 种 PFAS 进行定量分析 评估它们的摄取和易位,并应用非靶向分析技术来筛选 测试的土壤和植物中可能存在 PFAS。本次开发的纳米材料 将推动植物修复成为一种经济且可持续的技术,用于去除大范围的 来自土壤的 PFAS。此外,该项目的发现将有助于更好地理解 NNM 如何 植物-土壤系统中的污染物,可转化为优化植物修复的信息 与其他植物物种、污染物类别和纳米材料。 我

项目成果

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