二苯甲酮类紫外防晒剂的光化学活性以及对典型有机污染物转化的影响

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21876085
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0604.水污染与控制化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

As a group of emerging contaminants, benzophenone UV filters (BP) have raised great concern to the public and scientific community. Previous studies have mostly focused on their fate and transformation in the environment as well as associated hazardous effects to ecosystems and human health. Little is currently known concerning their photochemistry activity. According to their molecular structures and our preliminary study, it is likely that BPs have photochemistry activity similar as natural organic matter, i.e., they can be irradiated by sunlight to form triplet BPs (3BP*) which react subsequently with dissolved oxygen to generate singlet oxygen (1O2). Both 3BP* and 1O2 are highly reactive and able to attack coexisted organic/inorganic species leading to their transformation/degradation. This study is designed to explore these reactions. A total of 12 commercial BPs will be selected and their photochemistry activity will be examined comprehensively. Quantitative structural-activity relationship (QSAR) will be established to elucidate the insights governing their photochemical activity. Based on these information, kinetics and mechanisms of the transformation of phenylurea herbicides, sulfonamide antibiotics, and estrogens in BP mediated photodegradation process will be examined systematically. The contribution of BP mediated photodegradation to the abiotic transformation of these contaminants in typical surface water conditions will be evaluated. In addition, formation of reactive halogen species due to the oxidation of halides (Cl- and Br-) by the reactive species generated from BPs upon sunlight irradiation will be investigated. Based on this, the transformation of estrogens in the presence of BPs in typical sea water conditions will be modeled and the role of halides will be quantified. Results of this study is of great importance to evaluate the environmental behavior of BPs.
二苯甲酮类紫外防晒剂(BP)是一类新兴污染物,目前对它们的研究主要集中在迁移转化和对生态系统、人体的毒性方面,对它们本身的光化学活性以及由此对共存污染物转化的影响则知之甚少。根据BP分子结构以及申请人前期研究,BP具有和水溶性天然有机质(NOM)类似的光化学活性,它们吸收阳光辐射后可生成激发三重态3BP*,然后和O2反应生成单重态氧(1O2)。这些活性中间体可敏化其它有机、无机物的转化和降解。本研究将系统考察BP的光化学活性和分子结构的相关性,并选择苯脲类除草剂、磺胺类抗生素和雌激素作物典型的污染物,研究它们在BP介导的间接光解中的降解机制,定量淡水环境中BP对它们转化的贡献。其次,本研究还将研究Cl-、Br-在BP介导的光化学过程中的转化,以及由此生成的活性卤中间体对雌激素转化的影响,构建海水中雌激素在BP介导的光化学反应中的降解动力学模型。本研究的结果将为评价BP的环境行为提供依据。

结项摘要

项目系统研究了一系列具有苯酮结构的新污染物,包括二苯甲酮防晒剂(BP)、喹诺酮抗生素(FQ)、酮洛芬(KTF)的环境光化学活性,以及对共存有机污染物转化的影响。结果表明,苯酮结构赋予了这些分子类似于天然有机质(NOM)的光化学活性,可有效吸收长波紫外光(UV-A,320-400 nm),生成激发三重态,后者和O2反应,生成单重态氧(1O2)。其中,诺氟沙星(NORF)和氧氟沙星(OFLO)的三重激发态(3FQ*)可有效促进苯脲除草剂、磺胺抗生素和对乙酰氨基酚的降解。3NORF*和3OFLO*的氧化还原电位分别为1.47和1.54V,它们与异丙隆的二级反应速率常数高达6.07×109 M-1s-1和1.51×1010 M-1s-1。3FQ*和苯脲除草剂的主要反应机制是单电子氧化。然而,NOM可还原苯脲单电子氧化的产物,因此对FQ敏化降解苯脲除草剂产生了抑制作用。Brˉ的存在会加速FQs光敏化降解对乙酰氨基酚。这主要归功于3FQ*氧化Brˉ生成Br•,后者可以快速与对乙酰氨基酚反应。当Brˉ浓度为3 mM时,对乙酰氨基酚在NORF和OFLO溶液中的光解速率分别提高了113.5%和56.3%。这的注意的是,在光解的过程中,FQ母体分子并不稳定,也发生了直接光解,但是溶液的光化学活性并没有随着母体的降解而消失。高分辨质谱分析表明,FQs的主要光解途径是脱氟和哌嗪部分的氧化,其核心苯酮结构仍然保持完整。因此,FQs的光解产物在很大程度上继承了母体的光化学活性。KTF和2,4-二羟基二苯甲酮(BP1)本身光敏化能力较弱,但光照后溶液光照后光化学活性显著增强。分析发现KTF光解后生成了3-乙基-α-羟基二苯甲酮(EtOH-BP)、3-乙基-α-氢过氧二苯甲酮(EtOOH-BP)、3-乙酰基二苯甲酮(AcBP)和3-乙基二苯甲酮(EtBP)四种产物。通过纳秒激光闪光光解(LFP)获得的瞬态吸收光谱证实了EtBP和AcBP可被激发生成三重态,其寿命分别为28和2.4 µs,具有很强的光敏活性。BP1光解生成了具有苯酮结构的2-[(2E)-1-氧-1,2-二氢萘-2-亚烷基]乙酸等产物,也具有很高的光化学活性,可以促进其它共存污染物的降解。本研究的结果将为评价苯酮结构的新污染物的环境行为提供依据。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Self-Accelerated Photodegradation of 2,4-Dihydroxybenzophenone in Water: Formation of Photoactive Products and Implications for the Transformation of Coexisting Organic Contaminants
水中 2,4-二羟基二苯甲酮的自加速光降解:光活性产物的形成及其对共存有机污染物转化的影响
  • DOI:
    10.1021/acsestwater.2c00041
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    ACS ES&T Water
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Teng Zhang;Yuefei Ji;Jean-Marc Chovelon;Junhe Lu
  • 通讯作者:
    Junhe Lu
Aquatic photolysis of 2,4-dichloro-6-nitrophenol—the toxic nitrated byproduct of 2,4-dichlorophenol
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  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2021.132986
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Yunong Li;Hao Qin;Lixiao Wang;Junhe Lu;Jean-Marc Chovelon;Quansuo Zhou;Yuefei Ji
  • 通讯作者:
    Yuefei Ji
Aqueous photodecomposition of the emerging brominated flame retardant tetrabromobisphenol S (TBBPS)
新兴溴化阻燃剂四溴双酚 S (TBBPS) 的水相光分解
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2020.116406
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL POLLUTION
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Xu Haiyan;Li Yueyue;Lu Jiaxin;Lu Junhe;Zhou Lei;Chovelon Jean-Marc;Ji Yuefei
  • 通讯作者:
    Ji Yuefei
Degradation of iohexol by Co2 activated peroxymonosulfate oxidation: Kinetics, reaction pathways, and formation of iodinated byproducts
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Zhao Hengxuan;Ji Yuefei;Kong Deyang;Lu Junhe;Yin Xiaoming;Zhou Quansuo
  • 通讯作者:
    Zhou Quansuo
Nitrite-mediated photodegradation of sulfonamides and formation of nitrated products
亚硝酸盐介导的磺酰胺光降解和硝化产物的形成
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2021.130968
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    CHEMOSPHERE
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Gao Xu;Lu Junhe;Ji Yuefei;Chen Jing;Yin Xiaoming;Zhou Quansuo
  • 通讯作者:
    Zhou Quansuo

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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    季跃飞

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氮元素在硫酸根自由基氧化过程中的转化和硝基副产物生成的研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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