饮用水消毒与输配过程中卤代硝基甲烷类消毒副产物的生成与转化机制

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基本信息

  • 批准号:
    51408590
  • 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:
    E1001.饮用水工程
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Nitrogenous disinfection by-products (N-DBPs), due to their high genetic toxicity and mutagenic effect, have recently become one of the research hotspots regarding disinfection of drinking water. The proposed study, taking halonitromethanes (HNMs) as the target pollutants, will investigate systematically their formation and further transformation mechanisms during water disinfection as well as in water supply network. First, the impacts of various precursors, disinfectant species, addition sequences, and the presences of bromide and nitrite ions on the formation of HNMs will be examined through batch experiments. Second, this study will evaluate the individual contributions of pipeline biofilm nitrification and degradation and the catalytic and reductive reactions induced by pipeline material, pipeline scale and soluble substances to the formation and transformation of HNMs. Finally, the major influential factors controlling the formation and transformation of HNMs in water supply network will be determined through simulation tests with pipeline reactors. Overall, this study will gain insights into the formation and transformation mechanisms of highly toxic HNMs throughout the whole process of water disinfection and water distribution, and on that basis, propose effective measures for controlling the concentration levels of HNMs at the end of pipeline to ensure the safety of drinking water.
由于含氮消毒副产物的高遗传毒性和致突变特性,近年来已成为饮用水消毒领域研究热点之一。本研究以卤代硝基甲烷(HNMs)为目标污染物,研究饮用水消毒与管网输配过程中HNMs的生成与转化机制:首先,通过批次实验,考察消毒过程中不同前驱物特性、消毒剂形态、投加次序、溴离子与亚硝酸根离子存在等条件下对HNMs生成的影响;其次,分别评估管网生物膜的硝化与降解作用、管材/管垢/溶出物的催化促进与还原作用对HNMs生成与转化的贡献;最后,通过模拟管段反应器运行试验,明确管网输配过程中HNMs生成与转化的主控因子。本项目将全过程解析消毒和输配中高毒性HNMs的生成与转化机制,在此基础上,提出管网末端HNMs浓度的有效调控措施,保障饮用水安全。

结项摘要

卤代硝基甲烷(HNMs)是一类高细胞毒性、遗传毒性的含氮类消毒副产物。在该项目的资助下,系统考察了饮用水消毒与输配环节,HNMs生成的动力学参数、机理、路径与影响因素。首先考察了含胺基、硝基类微污染物在紫外、氯等作用下降解的动力学参数与母体物结构变化规律,初步明确了不同含氮官能团在饮用水消毒过程中的路径、因素及HNMs生成势变化的机制:与单纯氯化相比,紫外/氯可显著加速氯霉素的降解,同时促进了HNMs的生成。HNMs的即时、24h生成势的提升量与作用时间呈正向相关,并对产生的羟基自由基、氯自由基的贡献进行了定量评价。发现紫外光解含硝基类Ranitidine和Nizatidine微污染物时,其HNMs生成势同步下降,紫外光解过程中的脱硝基反应是HNMs生成势下降的关键反应,进而有针对性地提出控制HNMs生成的工艺措施。在输配环节考察了饮用水输配过程中铜管腐蚀产物CuO、Cu2O、Cu2+对DBPs生成的影响,供水管网的不同腐蚀产物对促进溴代消毒副产物(Br-DBPs)生成的机制不同,铜管管垢的金属价态是决定自由溴的歧化方向的关键因素:CuO可促进BrO3−的生成,而Cu2O和Cu2+以促进Br-DBPs的生成为主,且背景水质对铜管腐蚀产物的促进作用影响较大。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Accelerated degradation of iopamidol in iron activated persulfate systems: Roles of complexing agents
铁活化过硫酸盐系统中碘帕醇的加速降解:络合剂的作用
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2017.01.099
  • 发表时间:
    2017-05-15
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Dong, Huiyu;Qiang, Zhimin;Sans, Carme
  • 通讯作者:
    Sans, Carme
Promoted oxidation of diclofenac with ferrate (Fe(VI)): Role of ABTS as the electron shuttle
高铁酸盐 (Fe(VI)) 促进双氯芬酸氧化:ABTS 作为电子穿梭的作用
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2017.04.056
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Dong Huiyu;Qiang Zhimin;Lian Junfeng;Qu Jiuhui
  • 通讯作者:
    Qu Jiuhui
Effects of bromide and iodide on the chlorination of diclofenac: Accelerated chlorination and enhanced formation of disinfection by-products
溴化物和碘化物对双氯芬酸氯化的影响:加速氯化并增强消毒副产物的形成
  • DOI:
    10.1016/j.seppur.2017.09.068
  • 发表时间:
    2018-03-20
  • 期刊:
    SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Dong, Huiyu;Qiang, Zhimin;Luo, Anjie
  • 通讯作者:
    Luo, Anjie
Impacts of water quality on the corrosion of cast iron pipes for water distribution and proposed source water switch strategy
水质对配水铸铁管腐蚀的影响及水源切换策略
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2017.10.065
  • 发表时间:
    2018-02-01
  • 期刊:
    WATER RESEARCH
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Hu, Jun;Dong, Huiyu;Qiang, Zhimin
  • 通讯作者:
    Qiang, Zhimin
Occurrence and removal of antibiotics in ecological and conventional wastewater treatment processes: A field study
生态和传统废水处理过程中抗生素的出现和去除:现场研究
  • DOI:
    10.1016/j.jenvman.2016.04.037
  • 发表时间:
    2016-08-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF ENVIRONMENTAL MANAGEMENT
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Dong, Huiyu;Yuan, Xiangjuan;Qiang, Zhimin
  • 通讯作者:
    Qiang, Zhimin

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  • 通讯作者:
    强志民

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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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