生物质腐殖化制备的有机质对水中有机污染物的非线性吸附机制及规律研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21777138
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0604.水污染与控制化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Nonlinear sorption of organic compounds by soil organic matter (SOM) is an key distribution behavior between soils and water, controlling the fate, transfer, transport, bioavailability and eco-environmental risks of these organic contaminants. The nonlinear sorption behavior is governed by SOM characteristics and compound properties. SOM investigated in the most previous studies regarding sorption of organic contaminants were extracted from soils using base solution. These extracted SOM are very complex because they are the mixture originated from various biomass including plants and animal remains with different humification degrees, resulting in that the effects and mechanisms of SOM characteristics on nonlinear sorption is still unclear yet. Therefore, in this study, we will prepare organic matter with different humification degrees from single biomass such as straw, sawdust, bamboo chips, activated sludge, lignin, and cellulose under various hydrothermal conditions. We will identify the characteristics of these organic matter, and, investigate the sorption-desorption and competitive behaviors of PAHs, nitrobenzenes and phenols by these organic matter. With these experiments and the expected results, we hope to find correlations and effect mechanisms of SOM characteristics on nonlinear sorption for better understanding of the nonlinear sorption behavior of organic compounds by SOM. These information will be helpful for predicting the fate, transfer, transport, bioavailability and eco-environmental risks of organic contaminants in soil environment.
土壤有机质对有机物的非线性吸附行为是有机污染物在土壤中累积储存的主要机制,决定着它们在土壤环境中的迁移、转化及生物可利用性等环境归宿及生物生态效应。由于现有研究从土壤中通过碱提取的有机质是不同生物质前驱物在不同腐殖化条件和不同腐殖化程度下形成的混合物,其结构组成性质十分复杂,导致有机质结构组成性质对有机物非线性吸附的影响及机制方面的研究至今仍然没有明确的结论。因此,本项目拟用秸秆、木屑、竹屑、活性污泥、木质素、纤维素等生物质前驱体水热制备不同程度腐殖化的有机质,通过研究PAHs、硝基苯类、酚类等典型有机物在它们上的吸附-脱附行为及竞争吸附行为,分析生物质前驱体及腐殖化程度不同导致的有机质结构性质差异,从而探明有机质组成结构性质对有机物非线性吸附的影响及机制规律,提高人们对有机污染物非线性吸附行为本质的认识。研究结果将为预测评估有机污染物在环境中的迁移、转化、归宿和环境风险提供理论基础。

结项摘要

土壤有机质对有机物的非线性吸附行为是有机污染物在土壤中累积储存的主要机制,决定着它们在土壤环境中的迁移、转化及生物可利用性等环境归宿及生物生态效应。本项目研究了秸秆、木屑、竹屑、活性污泥、木质素、纤维素等生物质前驱体制备的不同程度腐殖化程度有机质对 PAHs、硝基苯类、酚类等20多种典型有机物的非线性吸附-脱附行为及竞争吸附行为,建立了非线性吸附容量及吸附作用力与有机质结构性质、有机污染物物理化学性质间的定量线性关系规律和预测模型,分析了有机质组成结构性质对有机物非线性吸附的影响及机制规律,并深入开展了模拟有机质非线性吸附研究和生物质制备生物炭非线性吸附的比较研究,证实了非线性分配是有机质对有机污染物非线性吸附的主导机制的观点,探明了非线性分配吸附机理特征,发展了非线性分配吸附理论体系,提高了学界对有机污染物非线性吸附行为本质的认识并丰富了吸附理论。此外,对非线性吸附理论及预测模型指导下的有机污染土壤修复技术开发和有机污染物环境迁移行为评估预测进行了探索研究。研究结果将有助于预测评估有机污染物在环境中的迁移、转化、分布、传输、生物可利用性、归宿和环境风险,并可为开发或选择有效的有机污染土壤修复技术提供理论基础,已发表SCI论文16篇,培养毕业博士生3人、硕士生6人,项目负责人2021年入选了国家万人计划科技创新领军人才。

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)
Re-recognizing micro locations of nanoscale zero-valent iron in biochar using C-TEM technique.
利用 C-TEM 技术重新识别生物炭中纳米级零价铁的微观位置
  • DOI:
    10.1038/s41598-021-84685-w
  • 发表时间:
    2021-03-03
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Yang K;Xu J;Zhang M;Lin D
  • 通讯作者:
    Lin D
Octanol-water partition coefficient (logKow) dependent movement and time lagging of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from emission sources to lake sediments: A case study of Taihu Lake, China
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  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2021.117709
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Wang Weiwei;Qu Xiaolei;Lin Daohui;Yang Kun
  • 通讯作者:
    Yang Kun
Nonlinear sorption of phenols and anilines by organobentonites: Nonlinear partition and space limitation for partitioning
有机膨润土对苯酚和苯胺的非线性吸附:非线性分配和分配的空间限制
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.139609
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Wu Wenhao;Lan Yuan;Zeng Yaxiong;Lin Daohui;Yang Kun
  • 通讯作者:
    Yang Kun
Correlations and prediction of adsorption capacity and affinity of aromatic compounds on activated carbons
芳香族化合物在活性炭上的吸附能力和亲和力的相关性和预测
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2019.135457
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Wu Wenhao;Miao Gangfen;Yan Xinxin;Xing Baoshan;Yang Kun
  • 通讯作者:
    Yang Kun
Correlations and adsorption mechanisms of aromatic compounds on biochars produced from various biomass at 700 °C
700℃下各种生物质制备的生物炭上芳香族化合物的相关性及吸附机制
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2017.10.035
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Yang Kun;Jiang Yuan;Yang Jingjing;Lin Daohui
  • 通讯作者:
    Lin Daohui

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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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