藻类毒性非蛋白氨基酸在饮用水消毒过程中的转化规律与N-DBPs生成机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51878257
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    周石庆
  • 依托单位：
    湖南大学
  • 学科分类：
    E1001.饮用水工程
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Non-protein amino acids (NPAAs) are produced by cyanobacteria in eutrophicated waters. Because of their neurotoxins and ubiquitous occurrences in aqueous environments, NPPAs are receiving increasing attention. However, the transformation of NPPAs, formation and control of chlorinated nitrogenous disinfection by-products (N-DBPs) in disinfection processes of drinking water treatment are still limited. In this proposal, we plan to establish the comprehensive analytical methods for free and bound NPPAs, and investigate the form transformation and pollution characteristics. The qualitative analysis technology based on solid-phase extraction, nuclear magnetic resonance spectroscopy, and high-resolution mass spectrometry will be developed, and used to identify the derivatives of NPPAs in the single disinfection and combined disinfection processes. Then, the mechanisms and formation pathways from NPPAs to organic chloramines and chlorinated N-DBPs during disinfection processes will be investigated and a kinetic model of multi-step reactions will be built. Furthermore, based on the biological toxicity and stability of the derivatives of NPPAs, the comprehensive strategies for control of both NPAAs and chlorinated N-DBPs will be proposed. These studies in the proposal could provide theoretical and technical support for the control of toxicity and disinfection by-products, so as to improve the safety of drinking water supply.
富营养化水源中蓝藻产生的非蛋白氨基酸，因其具有神经毒性且在各类水环境中广泛检出而备受关注，然而毒性非蛋白氨基酸在饮用水消毒过程中的转化规律及其含氮消毒副产物（N-DBPs）生成机制和控制技术仍缺乏深入研究。本项目拟建立游离态和结合态毒性非蛋白氨基酸的综合定量分析方法，揭示其在饮用水处理过程中的形态变化及污染规律；开发固相萃取-核磁共振波谱-高分辨率质谱定性分析技术，识别和鉴定单一消毒和组合消毒工艺中产生的非蛋白氨基酸衍生产物；明确饮用水消毒过程中非蛋白氨基酸-有机氯胺-氯代N-DBPs反应机理与形成路径，建立多步反应模型；结合生物毒性评价与衍生产物稳定性研究，提出有效可行的非蛋白氨基酸及其氯代N-DBPs控制方案。研究成果可为饮用水中毒性非蛋白氨基酸风险管理、消毒副产物综合控制提供理论依据和技术支持，对保障饮用水安全具有重要意义。

结项摘要

富营养化水源中蓝藻产生的非蛋白氨基酸，因其具有神经毒性且在各类水环境中广泛检出而备受关注，系统研究毒性非蛋白氨基酸在饮用水消毒过程中的转化规律及其消毒副产物生成机制和控制技术至关重要。本项目以藻源非蛋白氨基酸定量分析、消毒副产物生成与转化机制及综合控制为基础，建立了非蛋白氨基酸的综合定量分析技术，解析了非蛋白氨基酸在氯（胺）和组合消毒过程中的消毒副产物生成机制及影响因素，明确了非蛋白氨基酸-有机氯胺-氯代消毒副产物的反应机理与形成路径，遴选了适合含藻水处理的预氧化及消毒工艺，提出了预氧化-常规处理-组合消毒/多点加氯多级屏障工艺流程，为毒性非蛋白氨基酸及消毒副产物综合控制提供技术支撑，对保障饮用水安全具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量（16）
专著数量（0）
科研奖励数量（2）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Non-negligible risk of chloropicrin formation during chlorination with the UV/persulfate pretreatment process in the presence of low concentrations of nitrite
在存在低浓度亚硝酸盐的情况下，使用紫外线/过硫酸盐预处理工艺进行氯化时，氯化苦形成的风险不可忽略
  • DOI：
    10.1016/j.watres.2019.115194
  • 发表时间：
    2020-01-01
  • 期刊：
    WATER RESEARCH
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    Bu, Lingjun;Sun, Julong;Crittenden, John C.
  • 通讯作者：
    Crittenden, John C.
Comparison of diatrizoate degradation by UV/chlorine and UV/chloramine processes: Kinetic mechanisms and iodinated disinfection byproducts formation
紫外线/氯和紫外线/氯胺过程降解泛影酸盐的比较：动力学机制和碘化消毒副产物的形成
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2019.121972
  • 发表时间：
    2019-11
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Yangtao Wu;Shumin Zhu;Weiqiu Zhang;Lingjun Bu;Shiqing Zhou
  • 通讯作者：
    Shiqing Zhou
Nitrogen conversion from ammonia to trichloronitromethane: Potential risk during UV/chlorine process
氮气从氨转化为三氯硝基甲烷：紫外线/氯过程中的潜在风险
  • DOI：
    10.1016/j.watres.2020.115508
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Water Research
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    Shiqing Zhou;Yangtao Wu;Shumin Zhu;Julong Sun;Lingjun Bu;Dionysios D. Dionysiou
  • 通讯作者：
    Dionysios D. Dionysiou
Degradation of β-N-methylamino-l-alanine (BMAA) by UV/peracetic acid system: Influencing factors, degradation mechanism and DBP formation
UV/过乙酸系统降解β-N-甲氨基-l-丙氨酸 (BMAA)：影响因素、降解机制和 DBP 形成
  • DOI：
    10.1016/j.chemosphere.2022.136083
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Chemosphere
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Shiqing Zhou;Jiamin Huang;Lingjun Bu;Guangchao Li;Shumin Zhu
  • 通讯作者：
    Shumin Zhu
Elimination of 13-N-methylamino-L-alanine (BMAA) during UV/chlorine process: Influence factors, transformation pathway and DBP formation
紫外线/氯过程中 13-N-甲氨基-L-丙氨酸 (BMAA) 的消除：影响因素、转化途径和 DBP 形成
  • DOI：
    10.1016/j.chemosphere.2021.131426
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Chemosphere
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Julong Sun;Shiqing Zhou;Da Sheng;Nan Li;Jue Wang;Changbo Jiang
  • 通讯作者：
    Changbo Jiang

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其他文献

藻源性内毒素在铜绿微囊藻灭活过程中的释放
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    中国环境科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    卜令君;周石庆;施周;王涛;衣启航;孙聚龙
  • 通讯作者：
    孙聚龙

其他文献

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周石庆的其他基金

学术交流类：环境工程青年论坛
  • 批准号：
    52342001
  • 批准年份：
    2023
  • 资助金额：
    10 万元
  • 项目类别：
    专项基金项目
高藻水处理过程中藻源内毒素的释放机制、聚集行为和控制方法研究
  • 批准号：
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  • 批准年份：
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  • 资助金额：
    20.0 万元
  • 项目类别：
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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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