静电辅助氢键对环境中PPCPs吸附行为的影响及作用机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41703093
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0707.环境地球化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Pharmaceuticals and personal care products (PPCPs), a class of emerging ionizable organic contaminants,continuously appeared in the natural environment have caused global concerns due to their potential risks to the public health and environment. Previous researches have indicated that PPCPs could be effectively adsorbed by carbon-based adsorbents and controlled their risk. But researchers generally ignored the key problem that how negatively charged PPCPs could be efficiently adsorbed on the negatively charged sorbent surfaces. Our previous work pioneering pointed out that adsorption of weak organic acids to O-enriched carbon nanotubes is enhanced by formation of exceptionally strong hydrogen bonds at the surface, known as negative charge-assisted hydrogen bonds (CAHB), a subset of the low-barrier H-bond. But for homonuclear/heteronuclear properties of CAHB, compared the strength with ordinary hydrogen bonds and its contribution in the environmental behaviors of PPCPs are all unknown. Therefore, in this study, several different kinds of PPCPs will be selected to comparative research the role and contribution of CAHB in the adsorption of PPCPs by typical carbon-based adsorbents (carbon nanotubes and biochar) and mineral oxides. Model compounds will be selected to establish homonuclear/heteronuclear CAHB adsorption system, and the strength of homonuclear hydrogen bond, heteronuclear hydrogen bond and ordinary hydrogen bond will be compared by different experiments, such as competitive adsorption experiments, pH condition experiments. Especially, on the basis of the D2O isotope tracer experiment, using ATR-FTIR and NMR to provide molecular level evidence for CAHB. This work will get new insight into the environmental fate of PPCPs and their risk, and also provide theoretical support for development of efficient and selective removal materials and technology for PPCPs control in the environment.
药品及个人护理品(PPCPs)因被广泛使用而不断进入环境,对人类健康和生态安全的潜在危害日趋明显。碳基吸附剂可以很有效吸附PPCPs从而控制其风险,不过带负电有机分子如何在表面带负电吸附剂上高效吸附,目前仍缺乏深入认识。申请人前期研究指出,静电辅助氢键(charge-assisted H-bond, CAHB)在碳纳米管吸附有机弱酸中的显著作用,但对CAHB的同核/异核属性、作用强度及其在PPCPs吸附中的贡献均未知。本研究将对比CAHB在两种典型碳基吸附剂和矿物吸附PPCPs中的作用及贡献,利用模型化合物,构建同核/异核CAHB作用体系;通过竞争吸附、pH条件试验等,识别不同类型氢键的强弱;特别是在D2O同位素示踪试验的基础上,用ATR-FTIR和NMR获取CAHB在分子层面的成键证据,为PPCPs的环境风险评价提供新视角,也为开发高效选择性去除PPCPs的控制材料和技术提供理论支持。

结项摘要

药品及个人护理品(PPCPs)因被广泛使用而不断进入环境,对人类健康和生态安全的潜在危害日趋明显。碳基吸附剂可以很有效吸附PPCPs从而控制其风险,不过带负电有机分子如何在表面带负电吸附剂上高效吸附,还缺乏深入认识。申请人前期研究指出,静电辅助氢键(charge-assisted H-bond, CAHB)在碳纳米管吸附有机弱酸中的显著作用,但对CAHB的同核/异核属性、作用强度及其在PPCPs吸附中的贡献均未知。本研究对比了CAHB在两种典型碳基吸附剂和矿物吸附PPCPs中的作用及贡献,利用模型化合物,构建同核/异核CAHB作用体系;通过竞争吸附、pH条件试验等,识别了不同类型氢键的强弱;特别是在D2O同位素示踪试验的基础上,用ATR-FTIR和NMR获取CAHB在分子层面的成键直观证据。通过本项目,项目负责人共发表学术论文3篇,其中在Journal of Hazardous Materials和Science of the Total Environment环境类TOP期刊SCI论文两篇,在《中国环境科学》发表EI论文一篇,这些研究结果为PPCPs的环境风险评价提供新视角,也为开发高效选择性去除PPCPs的控制材料和技术提供理论支持。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Adsorption, desorption and coadsorption behaviors of sulfamerazine, Pb (II) and benzoic acid on carbon nanotubes and nano-silica
磺胺甲基嘧啶、Pb(II)和苯甲酸在碳纳米管和纳米二氧化硅上的吸附、解吸和共吸附行为
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.139685
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Jinlong Zhang;Jieru Zhai;Hao Zheng;Xiaoyun Li;Yuru Wang;Xiaoping Li;Baoshan Xing
  • 通讯作者:
    Baoshan Xing
A key role of inner-cation-π interaction in adsorption of Pb(II) on carbon nanotubes: experimental and DFT studies
内阳离子-γ相互作用在碳纳米管吸附 Pb(II) 中的关键作用:实验和 DFT 研究
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2021.125187
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Jinlong Zhang;Tao Li;Xiaoyun Li;Yifan Liu;Nana Li;Yue Wang;Xiaoping Li
  • 通讯作者:
    Xiaoping Li
邻苯二甲酸和苯甲酸在功能化碳纳米管上的吸附行为
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张金龙;李霄云;包万鸿;王玉如;李小平
  • 通讯作者:
    李小平

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其他文献

西安市不同功能区土壤重金属含量及生态健康风险评价
  • DOI:
    10.19336/j.cnki.trtb.2018.01.23
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    土壤通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘梦梅;王利军;王丽;张文娟;史兴民;卢新卫;李小平;李霄云
  • 通讯作者:
    李霄云

其他文献

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李霄云的其他基金

火成炭介导的光老化微塑料对土壤中农药关键环境过程的影响机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
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    57 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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