再生水回灌地下水过程中极性卤代消毒副产物在土壤中迁移转化机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51808031
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 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

During groundwater recharge with reclaimed water, halogenated disinfection byproducts (X-DBPs) of high carcinogenicity and mutagenicity are generated threating groundwater security. Current research is focus on regulated volatile or semi-volatile X-DBPs based on gas chromatography analytical method. However, research on emerging polar halogenated DBPs (PX-DBPs) which are 3-4 magnitude more toxic than regulated X-DBPs is rare. This study aims to characterize the PX-DBPs in reclaimed water with advanced treatment. Those typical PX-DBPs of relatively high toxicity containing typical functional groups (i.e. benzoquinone, phenolic and pyrrole, etc.) are selected as model compounds to 1) investigate the sorption and desorption of PX-DBPs on soil and its mechanism underlying through kinetics and thermodynamics study, and setup QSAR model to establish the relationship between sorption coefficient with PX-DBPs and soil physicochemical properties and environmental factors; 2) investigate the biodegradation of PX-DBPs and its mechanism by soil microorganism and the impact of soil microorganism, redox condition and the structures of PX-DBPs on its biodegradation through PX-DBPs degradation kinetics study; 3) adopt artificial neural network algorithm in computer science to analyze the coupled mechanism of adsorption and biodegradation and to predict its environmental behavior in soil. The results of this research will provide the safety of reclaimed water reuse as well as risk assessment, control and management of micropollutants in groundwater with solid support theoretically.
再生水回灌地下水过程中,氯消毒产生的强致癌和致畸性卤代消毒副产物(X-DBPs)可对地下水安全造成威胁。目前,相关研究专注于基于GC分析的挥发和半挥发性常规X-DBPs,而对毒性可达常规物质3-4个数量级的新兴极性X-DBPs(PX-DBPs)却鲜有关注。本研究拟采用UPLC-MS/MS方法,表征深度处理再生水中PX-DBPs赋存状态,选取典型强毒性PX-DBPs(含苯醌、苯酚和吡咯等基团)为模型物质:1)研究其在土壤中吸附解吸动力学和热力学,明确吸附影响因素,建立吸附与物质和土壤理化性质及环境因素之间关系的QSAR模型;2)研究其在土壤中降解动力学,明确微生物、氧化还原条件和物质结构对降解的影响及降解规律,探讨降解机制;3)引入计算机人工神经网络算法,解析吸附和降解耦合作用机制,并实现其在土壤中环境行为预测。本研究成果将为再生水安全利用及地下水中微污染物的风险评估和管控提供理论支持。

结项摘要

再生水回灌地下水过程中,氯消毒产生的强致癌和致畸性卤代消毒副产物(X-DBPs)可对地下水安全造成威胁。目前,相关研究专注于基于GC分析的挥发和半挥发性常规X-DBPs,而对毒性可达常规物质3-4个数量级的新兴极性X-DBPs(PX-DBPs)却鲜有关注。本研究调研了北京市内十大再生水厂再生水处理工艺,选取了四个典型再生水处理工艺水厂的出水作为研究对象,采用超高效液相色谱-串联质谱方法,分析和鉴别了再生水出水中生成的PX-DBPs。采集了北京、哈尔滨、安阳和杭州河道包气带土壤,选取了典型PX-DBPs(包括2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、2,4-二溴苯酚(2,4-DBP)和2,4,6-三溴苯酚(TBP))作为研究对象,研究了其在不同土壤中的吸附解吸动力学、热力学及影响因素,探究了土壤理化性质(包括土壤有机质含量、CEC、颗粒组成等)、环境因素(包括温度、pH 和离子强度等)和PX-DPBs 理化性质对其吸附解吸的影响,建立了吸附系数与土壤性质和环境因素之间回归方程。典型PX-DBPs在不同土壤中的生物降解规律研究表明,PX-DBPs降解动力学符合一级反应,不同土壤对TBP的降解速率与土壤中的有机质含量相关。北京土壤中不同PX-DBPs的生物降解研究发现,PX-DBPs降解速率可能与其结构和毒性相关。此外,本研究搭建了土柱系统,模拟PX-DBPs在再生水回灌过程中在土水系统中的迁移转化,研究了TBP在不同时间、不同深度土壤中的迁移和降解,建立了土柱中TBP衰减浓度与迁移深度之间的关系。本研究成果将为再生水安全利用及地下水中微污染物的风险评估和管控提供理论支持。

项目成果

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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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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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