陆源排放影响下水环境中氮污染的微生物消除途径与潜能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51678334
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 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:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

With the development of urbanization and industrialization in China, coastal water environment have been interfered by the land-sourced discharge, of which nitrogen is the primary pollutant. Therefore, the regional sustainable development is impeded. Microbial removal pathways and potential are the most significant mechanism for the nitrogen pollution control and removal in the discharge receiving environment, nevertheless the mechanism is usually ignored in the total pollutants reduction policy-making. The proposed project selects Hangzhou Bay as the research area to study on the microbial removal mechanism of nitrogen pollution in the human-interfered water environment. We plan to use environmental chemical analysis, molecular ecological technologies, and statistical methods to fulfill the following tasks: 1) collect the effluent and sludge samples from land-based sources (i.e. wastewater treatment plants) as well as the seawater and sediment samples from Hangzhou Bay, and analyze the community structures of nitrogen transformation microorganisms, nitrogen transformation activities and rates of these samples; 2) identify the significant impacts of land-sourced discharge on the microbial communities with nitrogen transformation functions as nitrification, denitrification, anammox, and dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) in the bay, and then establish the relationship between the nitrogen transformation microorganisms and environmental factors; and 3) estimate the contribution of the major nitrogen transformation microorganisms to nitrogen pollution elimination in the bay, and further explore the regulatory mechanism of nitrogen pollution elimination in water environment. We will reveal the microbial potential of nitrogen pollution removal in the water environment under land-sourced discharge, and put forward the N-pollutants reduction requirement to land-based sources. The outputs of the project will provide scientific basis for the regional total N-discharge reduction and the bioremediation of eutrophic water environment.
随着我国城镇化和工业化的进程,陆源排放对近岸海域的环境污染愈加严重,尤以氮污染为首,严重制约了区域可持续发展。陆源氮污染物的排放总量控制决策,往往忽略了受纳水环境中氮污染的微生物消除途径与潜能。本项目选择严重富营养化的杭州湾为研究区域,联合使用环境化学分析、分子生态技术及统计学方法,开展水环境中氮污染的微生物消除机制研究。将采集陆地排放源(即废水处理系统)排水和污泥以及杭州湾海水和沉积物,分析样品中氮转化功能微生物的群落结构、氮转化活性及氮转化速率;解析陆源排放对湾内硝化、反硝化、厌氧氨氧化、硝酸盐异化还原到铵等功能菌群的影响,建立氮转化功能菌群与环境因子的相互关系;辨识主要氮转化功能微生物对海湾氮污染消除的贡献,探索水环境中氮污染消除的调控机制。研究将揭示受陆源排放影响下水环境中氮污染消除的潜力,提出陆源氮污染物的减排要求,为区域氮排放总量控制及富营养化水体修复提供科学依据。

结项摘要

本项目选取我国近海富营养化最为严重的海域之一——杭州湾为研究区域,结合环境理化分析、分子生物学技术及数理统计分析,系统解析了海湾内氮转化微生物丰度及活性的分布特征及关键影响因子;开展实验室微宇宙模拟实验,探讨了富营养条件下近海沉积物微生物群落的结构及氮转化功能对石油污染的响应特征。主要研究结论有:.(1)解析杭州湾沉积物氮转化微生物丰度的时空分布特征及其影响因素。结果显示,各功能基因存在不同的时空分布特征。时间尺度上,nirS基因丰度先升高后下降,nirK基因和nosZ基因丰度保持相对稳定,nrfA基因丰度先下降后升高,而hzo基因丰度存在较大幅度波动;空间尺度上,nirS和nirK基因丰度存在北部沿岸高于中部地区的趋势,hzo基因空间分布情况随年际变化波动,其他基因则不存在明显的空间分布规律。.(2)解析杭州湾沉积物反硝化速率的空间分布特征及其影响因素。结果显示,杭州湾无机氮脱除以反硝化作用为主;杭州湾沉积物潜在反硝化速率呈湾内向湾外递增、中部高于北岸的空间分布特征;反硝化速率与海水盐度和pH呈显著正相关,与海水硝酸盐浓度及沉积物C/N呈显著负相关,与反硝化功能基因nirS、nosZ及16S rRNA基因也呈显著正相关。.(3)阐明石油污染对近岸海域沉积物微生物群落结构的影响规律。结果显示,杭州湾石油烃类有机物是反硝化作用的重要碳源;与相对清洁的低污染区域相比,长期受陆源污染排放干扰、富营养化严重的近岸海域其微生物群落对石油污染更加敏感,石油污染加速了该地区微生物群落结构的演替过程。.(4)探究石油污染对近岸海域沉积物微生物氮转化功能的影响。结果显示,石油污染促进了反硝化等硝酸盐还原过程,增加了N2O的释放,抑制了硝化过程;同时还削弱了微生物氮循环功能基因之间的联系,且对高污染区的削弱作用更加明显,可能会影响富营养化海区的氮平衡。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Sediment bacterial community structures and their predicted functions implied the impacts from natural processes and anthropogenic activities in coastal area
沉积物细菌群落结构及其预测功能揭示了沿海地区自然过程和人类活动的影响
  • DOI:
    10.1016/j.marpolbul.2018.04.052
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Marine Pollution Bulletin
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Zhiguo Su;Tianjiao Dai;Yushi Tang;Yile Tao;Bei Huang;Qinglin Mu;Donghui Wen
  • 通讯作者:
    Donghui Wen
A~(2)/O生活污水处理系统中抗生素抗性基因的分布及去除
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢辉;包樱钰;李菲菲;温东辉;陈吕军
  • 通讯作者:
    陈吕军
抗生素抗性基因在两级废水处理系统中的分布和去除
  • DOI:
    10.13227/j.hjkx.201801262
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李奥林;陈吕军;张衍;代天娇;田金平;刘锐;温东辉
  • 通讯作者:
    温东辉
Dynamics of coastal bacterial community average ribosomal RNA operon copy number reflect its response and sensitivity to ammonium and phosphate
沿海细菌群落平均核糖体RNA操纵子拷贝数的动态反映了其对铵和磷酸盐的反应和敏感性
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2020.113971
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Tianjiao Dai;Yanan Zhao;Daliang Ning;Bei Huang;Qinglin Mu;Yunfeng Yang;Donghui Wen
  • 通讯作者:
    Donghui Wen
Occurrence and distribution of antibiotic resistance genes in the sediments of drinking water sources, urban rivers, and coastal areas in Zhuhai, China
珠海市饮用水源地、城市河流及沿海地区沉积物中抗生素抗性基因的存在与分布
  • DOI:
    10.1007/s11356-018-2664-0
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Aolin Li;Lujun Chen;Yan Zhang;Yile Tao;Hui Xie;Si Li;Weiling Sun;Jianguo Pan;Zhidong He;Chaoan Mai;Yingying Fan;Huanchao Xian;Zebin Zhang;Donghui Wen
  • 通讯作者:
    Donghui Wen

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其他文献

抗生素抗性基因在生活及工业混合废水处理系统中的分布和去除
  • DOI:
    10.7524/aje.1673-5897.20190307004
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生态毒理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚鹏城;陈嘉瑜;张永明;温东辉;陈吕军
  • 通讯作者:
    陈吕军
A~(2)/O生活污水处理系统中抗生素抗性基因的分布及去除
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢辉;包樱钰;李菲菲;温东辉;陈吕军
  • 通讯作者:
    陈吕军
酸热氧化修饰合成 MnOx/GAC 催 化臭氧氧化降解邻氯酚
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    迟彤彤;徐冉云;李菲菲;陈吕军
  • 通讯作者:
    陈吕军
焦化废水A2/O处理过程中的组成和毒性变化规律
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    生态毒理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘聪;陈吕军;朱小彪;马德华
  • 通讯作者:
    马德华
两座污水处理系统中细胞态和游离态抗生素抗性基因的丰度特征
  • DOI:
    10.13227/j.hjkx.201612257
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张衍;陈吕军;谢辉;李奥林;代天娇
  • 通讯作者:
    代天娇

其他文献

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陈吕军的其他基金

工业园区污碳协同脱钩发展路径研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
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    面上项目
染料废水中AOX和常规污染物的协同去除技术和机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目
化工园区物质能量代谢动态演化过程及其优化调控研究
  • 批准号:
    41471468
  • 批准年份:
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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