生物炭/铁质粘土矿物介导洞庭湖表层沉积物多氯代二苯并二噁英/呋喃（PCDD/Fs）脱氯降解的机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    51809019
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    周璐
  • 依托单位：
    长沙理工大学
  • 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 surface sediment of Dongting Lake has become a high risk area for the exposure of recalcitrant polychlorinated dibenzo-p-dioxins/furans (PCDD/Fs) pollutant, which poses a potential threat to human dietary safety and ecosystems. The use of biochar as an electron shuttle to mediate the in-situ degradation of halogenated organics in sediments is a new type of pollution control technology developed in recent years. However, little research has been conducted on the degradation mechanism and bioavailability evaluation of PCDD/Fs in actual restoration systems. The project aims to prepare biochar/iron-clay minerals composites with the best performance. Based on the electron shuttle angle, the enhanced effect of iron-clay mineral loading on the biodegradation activity of biochar was investigated. Considering the contamination of PCDD/Fs in the surface sediments of Dongting Lake, the project prepares to establish a preferred method for the restoration of PCDD/Fs contaminated sediments by biochar/iron-clay minerals, and to reveal the mechanism of PCDD/Fs migration and transformation during the restoration process, and to systemly evaluate the potential ecological risk of PCDD/Fs in the restored sediments. Comprehensive analysis of the bio-chemical coupling dechlorination mechanism of PCDD/Fs by biochar/iron-clay minerals in order to provide theoretical guidance and technical support for pollution control and remediation of recalcitrant halogenated organics in the sediments.
洞庭湖表层沉积物已成为难降解有机物多氯代二苯并二噁英/呋喃（PCDD/Fs）暴露的高风险区域，对人类饮食安全和生态系统造成潜在威胁。采用生物炭作为电子穿梭体介导沉积物中卤代有机物原位降解是近年来发展的新型污染治理技术，而针对实际修复体系中PCDD/Fs的降解行为机制和生物有效性评价的研究尚少。本项目旨在制备最佳性能的生物炭/铁质粘土矿物复合材料，基于电子穿梭角度探讨铁质粘土矿物负载对生物炭降解活性的强化效应；针对洞庭湖表层沉积物PCDD/Fs污染状况，建立生物炭/铁质粘土矿物介导PCDD/Fs污染沉积物修复的优选方法，在此基础上揭示实际修复过程中PCDD/Fs的迁移转化行为，综合评价修复沉积物中PCDD/Fs的潜在生态风险；全面解析生物炭/铁质粘土矿物介导表层沉积物PCDD/Fs脱氯降解的微生物-化学耦合机制，以期为沉积物中难降解卤代有机物的污染控制与修复技术提供理论指导和技术支撑。

结项摘要

平衡优化生物炭的电子穿梭性能是生物炭材料应用于卤代有机物污染沉积物修复研究的首要环节。本项目针对洞庭湖沉积物实际PCDD/Fs污染状况，优化制备出电子穿梭性能优越、稳定性良好、低成本和环境友好等优点的负载型生物炭功能材料，使其在污染物还原降解修复中具有广阔的应用前景。项目研究表明洞庭湖PCDD/Fs毒性当量值最高达8.8 pg I-TEQ·g-1，已严重超出最低风险阈值，而负载型生物炭功能材料对于PCDD/Fs毒性当量抑制率可达87.5%以上。本项目基于电子穿梭角度探讨铁质粘土矿物或零价纳米铁镍负载对生物炭降解活性的强化效应，并通过Box-Behnken响应面法建立了负载型生物炭功能材料介导沉积物修复的优选方法，在此基础上证实负载型生物炭功能材料可有效降低污染物在多介质中的迁移性并增强沉积物对于污染物的固定化作用。同时，本项目全面解析了负载型生物炭功能材料介导表层沉积物PCDD/Fs脱氯降解的电子传递机制，研究成果为固相介质中难降解卤代有机物的污染控制与修复技术提供理论指导和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量（10）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
Degradation of oxytetracycline by magnetic MOFs heterojunction photocatalyst with persulfate: high stability and wide range
过硫酸盐磁性MOFs异质结光催化剂降解土霉素：稳定性高、范围广
  • DOI：
    10.1007/s11356-021-17971-9
  • 发表时间：
    2021-09
  • 期刊：
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Zhuo Zhang;Chunyan Du;Yin Zhang;Guanlong Yu;Ying Xiong;Lu Zhou;Yuanyuan Liu;Tianying Chi;Guoliang Wang;Yihai Su;Yinchu Lv;Hao Zhu
  • 通讯作者：
    Hao Zhu
Construction of Z-scheme g-CN4 / MnO2 /GO ternary photocatalyst with enhanced photodegradation ability of tetracycline hydrochloride under visible light radiation
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  • DOI：
    10.1016/j.envres.2021.111427
  • 发表时间：
    2021-06-09
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL RESEARCH
  • 影响因子：
    8.3
  • 作者：
    Du, Chunyan;Zhang, Zhuo;Wang, Shitao
  • 通讯作者：
    Wang, Shitao
Efficient removal of hexavalent chromium through adsorption-reduction-adsorption pathway by iron-clay biochar composite prepared from Populus nigra
黑杨制备的铁-粘土生物炭复合材料通过吸附-还原-吸附途径高效去除六价铬
  • DOI：
    10.1016/j.seppur.2021.120386
  • 发表时间：
    2021-12
  • 期刊：
    Separation and Purification Technology
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    Lu Zhou;Tianying Chi;Yaoyu Zhou;Jundong Lv;Hong Chen;Shiquan Sun;Xiaofang Zhu;Haipeng Wu;Xi Hu
  • 通讯作者：
    Xi Hu
Mechanisms underlying the photocatalytic degradation pathway of ciprofloxacin with heterogeneous TiO2
异质 TiO2 光催化降解环丙沙星途径的机制
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2019.122366
  • 发表时间：
    2020-01-15
  • 期刊：
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Hu, Xi;Hu, Xinjiang;Ning, Ziqi
  • 通讯作者：
    Ning, Ziqi
Nanoscale zerovalent iron, carbon nanotubes and biochar facilitated the phytoremediation of cadmium contaminated sediments by changing cadmium fractions, sediments properties and bacterial community structure
纳米零价铁、碳纳米管和生物炭通过改变镉成分、沉积物特性和细菌群落结构，促进镉污染沉积物的植物修复
  • DOI：
    10.1016/j.ecoenv.2020.111510
  • 发表时间：
    2021-01-15
  • 期刊：
    ECOTOXICOLOGY AND ENVIRONMENTAL SAFETY
  • 影响因子：
    6.8
  • 作者：
    Gong, Xiaomin;Huang, Danlian;Xiao, Zhihua
  • 通讯作者：
    Xiao, Zhihua

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  • 通讯作者：
    叶德泳

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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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