农田残留地膜源微塑料对土壤中莠去津生物有效性的影响及机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41807486
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0708.生态毒理学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

As a type of emerging pollutants, microplastics are generally considered to have the potential adverse ecological effects by themselves. Meanwhile, there is growing concern over microplastics as carriers for co-existing organic pollutants and may cause new combined pollution. Plastic mulching films and pesticides are widely used in China. However, it is still unclear about the effects of farmland residual microplastics on the environmental fate and bioavailability of co-existing pesticides. Systematic studies will be performed on the sorption and desorption behavior of atrazine on farmland residual mulch derived-microplastics and microplastics-soil mixtures, the uptake process and accumulation level of microplastics and atrazine in different soil systems by earthworms, in order to explore the effect of microplastics on the occurrence state and bioaccumulation of atrazine in farmland. The earthworm subchronic toxicity test under different experimental conditions will also be performed to reveal the toxicity effect of microplastics on earthworms in single and combined pollution with atrazine. This study will help to understand the interaction effects and mechanisms of residual mulch and pesticide combined pollution, and provide scientific support for improving the ecological risk assessment of microplastics in soil.
作为一类新型污染物,微塑料不仅自身被发现具有潜在不良生态效应,其对共存有机污染物的载带作用也可能带来新的复合污染问题。塑料地膜和农药在我国被大量应用。然而,农田微塑料残留对共存农药环境归趋和生物有效性的影响及作用机制仍不清晰。本项目拟以农田残留地膜源微塑料和典型除草剂—莠去津为研究对象,以蚯蚓为模型生物,通过研究莠去津在微塑料及微塑料-土壤复合体系上的吸附/解吸行为与关键控制因素,以及蚯蚓对不同土壤体系中微塑料和莠去津的摄入过程与富集水平,探究微塑料对农田环境中莠去津赋存状态及生物富集的影响机制;并通过不同实验条件下蚯蚓亚慢性毒性测试,从生化、分子和基因水平出发,揭示微塑料与莠去津单一及复合污染对蚯蚓的毒性效应及其微观机制。本项目将有助于深入认识残留地膜与农药复合污染下的交互作用效应与机制,并可为完善土壤环境微塑料的生态风险评估提供科学支撑。

结项摘要

作为一类新型污染物,农田微塑料残留对共存农药环境归趋和生物有效性的影响及作用机制仍不清晰。本项目分别以未老化聚乙烯地膜源微塑料(PE MPs)和田间老化聚乙烯地膜源微塑料(PE-aged MPs)为研究对象,选取莠去津作为土壤中典型的有机污染物,以山东农田棕壤作为受试介质,研究了地膜源微塑料对土壤中莠去津吸附/解吸行为、蚯蚓富集的影响以及地膜源微塑料与莠去津单一及复合污染对蚯蚓的毒性效应。研究结果表明:(1)莠去津在土壤、PE MPs和PE-aged MPs上的吸附过程符合准二级动力学模型;Langmuir模型较Freundlich模型能更好地描述莠去津在土壤、PE MPs和PE-aged MPs上的吸附特性;土壤、PE MPs和PE-aged MPs对莠去津的吸附能力大小顺序为PE-aged MPs>PE MPs>土壤;土壤、PE MPs和PE-aged MPs在模拟消化液中对莠去津的解吸量和解吸率均显著高于CaCl2溶液,且在不同背景溶液中土壤、PE MPs和PE-aged MPs对莠去津的解吸量和解吸率均呈现出PE-aged MPs>PE MPs>土壤的规律;添加地膜源微塑料增加了土壤对莠去津的吸附/解吸能力,且增加程度受添加量和田间老化过程的影响。(2)当富集浓度达到最大值时,PE MPs和PE-aged MPs处理组蚯蚓体内莠去津的浓度较未添加地膜源微塑料的染毒对照组显著升高,且不同处理组Metaphire guillelmi体内莠去津的浓度高于Eisenia fetida体内莠去津的浓度。(3)地膜源微塑料(PE MPs和PE-aged MPs)与莠去津(0.02和2.0 mg·kg-1)单一及复合暴露均能够诱导E. fetida产生氧化胁迫效应,造成DNA损伤,并导致生理相关基因相对表达水平发生显著变化;且大部分复合暴露组,尤其是PE-aged MPs与2.0 mg·kg-1莠去津复合暴露组,E. fetida的综合生物标志物响应指数IBR值(氧化胁迫效应)和Olive尾矩(OTM)值均高于相应的单一暴露组,表明地膜源微塑料与莠去津复合暴露能够增强其对E. fetida的氧化胁迫效应和DNA损伤。本研究可为全面评价土壤环境中微塑料与其他典型农药复合污染的环境风险提供科学依据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The effects of high-density polyethylene and polypropylene microplastics on the soil and earthworm Metaphire guillelmi gut microbiota
高密度聚乙烯和聚丙烯微塑料对土壤和蚯蚓肠道微生物群的影响
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2020.129219
  • 发表时间:
    2021-03-01
  • 期刊:
    CHEMOSPHERE
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Cheng, Yali;Song, Wenhui;Zhu, Lusheng
  • 通讯作者:
    Zhu, Lusheng
Ecotoxicological effects of different size ranges of industrial-grade polyethylene and polypropylene microplastics on earthworms Eisenia fetida
不同尺寸范围的工业级聚乙烯和聚丙烯微塑料对蚯蚓Eisenia fetida的生态毒理学影响
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2021.147007
  • 发表时间:
    2021-04-16
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Li, Bing;Song, Wenhui;Zhu, Lusheng
  • 通讯作者:
    Zhu, Lusheng
The release and earthworm bioaccumulation of endogenous hexabromocyclododecanes (HBCDDs) from expanded polystyrene foam microparticles
发泡聚苯乙烯泡沫微粒内源性六溴环十二烷(HBCDD)的释放和蚯蚓生物富集
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2019.113163
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Li Bing;Lan Zhonghui;Wang Lei;Sun Hongwen;Yao Yiming;Zhang Kai;Zhu Lusheng
  • 通讯作者:
    Zhu Lusheng
Combined effects of mulch film-derived microplastics and atrazine on oxidative stress and gene expression in earthworm (Eisenia fetida)
地膜微塑料和莠去津对蚯蚓(Eisenia fetida)氧化应激和基因表达的联合影响
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.141280
  • 发表时间:
    2020-12-01
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Cheng, Yali;Zhu, Lusheng;Zhang, Kaihua
  • 通讯作者:
    Zhang, Kaihua

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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

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          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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