人工湿地中酸性药物原位生物降解行为机制及其耦合脱氮机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51809117
  • 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:
    E1007.环境污染治理与修复
  • 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

The world widely used acid pharmaceutical compounds are raising concerned ecological and environmental risks. Previous study of this program indicated that constructed wetlands (CW) proved to be an efficient way for acid pharmaceutical (APs) removal, however, because of the “black-box effect”, the in-situ biodegradation mechanism and Biogeochemical behavior of APs was not clearly known. This study makes ibuprofen as main objective, and the main study in this program includes: (1) simulated constructed wetland system, by use of compound-specific stable isotope analysis, to evaluate the biodegradation routes and behavior; (2) simulated core systems, according to DNA stable isotope probing, high throughput sequencing as well as proteomics to distinguish the main function microorganisms, genes and enzyme involving in APs removal in terms of molecular mechanism (3) on basis of the second step, take microcosm experiments, to study the relationship of nitrifying and denitrifying organisms for APs removal. By studying the mechanisms of APs removal, it could provide theoretical advice for the application of constructed wetlands used for advanced nitrogen removal and APs degradation.
酸性药物(APs)在全球频繁大量使用造成生态环境负面效应日益凸显,利用人工湿地去除水中此类新型难降解有机物具有独特优势。然而,人工湿地“黑箱效应”使得准确描述APs在其内部的原位生物降解机制成为难点。因此,本研究拟以布洛芬为典型对象, (1)通过人工湿地模拟试验,结合单体同位素技术研究布洛芬在人工湿地中的消减规律、原位生物降解途径及行为;(2)通过模拟柱试验,结合稳定同位素核酸探针技术、高通量测序和蛋白组学等分子生物学技术,分析与识别参与布洛芬代谢/共代谢过程的功能微生物、功能基因和关键酶,从分子水平上揭示其降解机制;(3)在上述研究的基础上进一步通过微宇宙试验,研究布洛芬代谢与脱氮过程间的耦合关系;为揭示人工湿地对布洛芬生物降解机制、实现人工湿地同步脱氮除碳(APs)修复多重污染提供理论支撑。

结项摘要

酸性药物(APs)在全球频繁大量使用造成生态环境负面效应日益凸显,利用人工湿地去除水中此类新型难降解有机物具有独特优势。然而,人工湿地“黑箱效应”使得准确描述APs在其内部的原位生物降解机制成为难点。针对这一问题,本研究开展人工湿地中布洛芬消减规律、原位生物降解途径机理研究,揭示不同碳源条件下布洛芬降解分子机制,筛选最佳去除工艺,从而丰富和完善人工湿地降解酸性药物的理论和技术。主要结果如下:1)建立了五种酸性药物布洛芬(IBP)、萘普生(NPX)、吉非罗齐(GFB)、酮洛芬(KTP)、双氯芬酸(DCF)及其代谢物共12种目标物的液质检测方法;2)筛选VF-HF-SF组合人工湿地作为同步高效净化布洛芬、吉非罗齐和萘普生等复合污染水体的最佳组合工艺;3)水平潜流人工湿地中布洛芬主要代谢产物为2-OH-IBP,并产生少量的1-OH-IBP和COOH-IBP; 2-OH-IBP在湿地内的水平沿程分布呈现先增长后逐渐降低的趋势,布洛芬在进入湿地初期大量降解转化为羧基和羟基布洛芬,之后被继续降解为其他物质;4)布洛芬能够作为人工湿地中唯一碳源被微生物利用,外加碳源能够促进布洛芬的降解,其在湿地内部的降解即有共代谢也有生长代谢;布洛芬共代谢的功能微生物为变形菌门、放线菌门和厚壁菌门微生物;5)不同碳源和脱氮过程对酸性药物去除效果具有影响,人工湿地脱氮过程参与酸性药物的降解。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Evaluation of factors influencing annual occurrence, bioaccumulation, and biomagnification of antibiotics in planktonic food webs of a large subtropical river in South China
华南亚热带大河浮游食物网中抗生素年发生量、生物富集性和生物放大作用影响因素评价
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2019.115302
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Water Research
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Jin-Peng Tang;Sai Wang;Yi-Ping Tai;Nora Fungyee Tam;Lin-Hui Su;Yu-Ming Shi;Bang-Ke Luo;Ran Tao;Yang Yang;Xiao-Meng Zhang
  • 通讯作者:
    Xiao-Meng Zhang
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生活与工业混合废水中重金属对循环混合人工湿地(RSHCW)性能的影响及其去除
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2019.122363
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Zhang Xiaomeng;Wang Tuantuan;Xu Zijia;Zhang Longzhen;Dai Yunv;Tang Xiaoyan;Tao Ran;Li Rui;Yang Yang;Tai Yiping
  • 通讯作者:
    Tai Yiping

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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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