基于分子水平的华北典型区域大气气溶胶棕碳化学组成及光学特性研究

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基本信息

  • 批准号：
    41905108
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    李杏茹
  • 依托单位：
    首都师范大学
  • 学科分类：
    D0506.大气化学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Brown carbon (BrC) is a class of organic carbon with chromophore in its molecular composition. It also affects human health due to the toxicity of certain species. However, due to its multiple sources, complex compositions and various spatial-temporal distributions, as well as the scarcity of effective detection methods, it is still difficult to quantitatively evaluate and estimate the environmental effects of BrC. In this study, HPLC, UV-Vis spectrophotometer and high resolution mass spectrometry associated with different mass spectrometry ionization techniques are combined to establish a set of effective technique in determination of BrC in atmospheric particulate matter during the typical pollution process in urban and background area of North China. The types of BrC chromophore, carbon skeleton structure and size distribution are analyzed, and the relationship between BrC composition and light absorption properties will be investigated. Combined with principal components and emission sources of BrC in North China, we will provide accurate data sets of BrC types and related physical and chemical properties for Regional Climate Modeling and health effects assessment.
棕碳（BrC）是分子组成中含有发色团的一类有机碳，可通过对紫外-可见光的强烈吸收影响大气辐射平衡；也因其某些物种的毒性而影响人类健康。但因其来源、组成和时空分布十分复杂，又缺乏基础的定量分析检测方法研究，因而对BrC的环境健康效应仍难以定量评价和预估。本研究拟采用高效液相色谱预分离、紫外吸收和高分辨质谱检测相结合，并配以不同的质谱电离技术，建立一套适用于我国华北典型城市和背景区域污染过程大气颗粒物中BrC的观测方法；剖析华北区BrC发色官能团种类、碳骨架结构和粒径分布特征，并量化其与吸光特性的关系；确定BrC主成分并进行源解析，认知华北区BrC 主要排放源及其对区域颗粒物BrC的贡献量。为区域气候模式模拟及健康效应研究，提供准确的BrC种类及相关理化特性数据集。

结项摘要

棕碳（BrC）是分子组成中含有发色团的一类有机碳，可通过对紫外-可见光的强烈吸收影响大气辐射平衡；也因其某些物种的毒性而影响人类健康。但因其来源、组成和时空分布十分复杂，又缺乏基础的定量分析检测方法研究，因而对BrC的环境健康效应仍难以定量评价和预估。因此，从分子水平研究棕碳的化学组成，研究不同官能团的吸光特性及吸光能力，对准确评估棕碳的辐射强迫和气候变化具有重要意义。本项目利用UPLC-DAD-Q-TOF MS获取的高分辨质谱碎片信息，结合开源数据库，以母离子精确质量数、母离子精确同位素分布和碎片离子精确质量数这三种定性信息，共注释了173个高度可信的棕碳化合物结构，并筛选出响应值较高的两类成分，建立了快速定性定量方法，并将该方法应用于在华北典型区域采集的大气细粒子样品中，定量分析了华北不同区域大气颗粒物中棕碳化合物的污染特征、光学性质及对棕碳吸光度的贡献特征。结合颗粒物其他化学成分，对棕碳的来源进行解析，发现化石燃料燃烧，生物质燃烧及二次转化是棕碳的重要来源。该研究将对拓宽有机气溶胶识别范围、重构有机气溶胶消光贡献及全球气候模型参数修正奠定坚实的理论基础和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
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专利数量（0）
Light absorption properties of brown carbon (BrC) in autumn and winter in Beijing: Composition, formation and contribution of nitrated aromatic compounds
北京秋冬季棕碳（BrC）的光吸收特性：硝化芳香族化合物的组成、形成和贡献
  • DOI：
    10.1016/j.atmosenv.2020.117289
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Elsevier
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Xingru Li;Yang Yang;Shui-Qiao Liu;Qing Zhao;Gehui Wang;Xun Wang
  • 通讯作者：
    Xun Wang
Spatiotemporal variations and source apportionment of metals in atmospheric particulate matter in Beijing and its surrounding areas
北京及周边地区大气颗粒物金属时空变化及来源解析
  • DOI：
    10.1016/j.apr.2021.101213
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Atmospheric Pollution Research
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Wenkai Lei;Lan Zhang;Jing Xu;Zirui Liu;Jinyuan Xin;Xingru Li;Wenji Zhao
  • 通讯作者：
    Wenji Zhao
Composition and sources of brown carbon aerosols in megacity Beijing during the winter of 2016
2016年冬季特大城市北京棕碳气溶胶的成分及来源
  • DOI：
    10.1016/j.atmosres.2021.105773
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Elsevier
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Xingru Li;Qing Zhao;Yang Yang;Zhengyu Zhao;Zirui Liu;Tianxue Wen;Bo Hu;Xun Wang;Lili Wang;Gehui Wang
  • 通讯作者：
    Gehui Wang
Light absorption properties of black and brown carbon in winter over the North China Plain: Impacts of regional biomass burning
华北平原冬季黑碳和棕碳的光吸收特性：区域生物质燃烧的影响
  • DOI：
    10.1016/j.atmosenv.2022.119100
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Elsevier
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Xingru Li;Ningning Sun;Qionghua Jin;Zhengyu Zhao;Lili Wang;Qinglu Wang;Xin Gu;Yuxia Li
  • 通讯作者：
    Yuxia Li
Low-molecular-weight carbonyl volatile organic compounds on the North China Plain
华北平原低分子羰基挥发性有机物
  • DOI：
    10.1016/j.atmosenv.2022.119000
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Atmospheric Environment
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Yu Huang;Xingru Li;Xi Chen;Wenjing Wang;Yinghong Wang;Zirui Liu;Guiqian Tang
  • 通讯作者：
    Guiqian Tang

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其他文献

保定市大气颗粒物中含碳组分粒径分布
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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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