电子垃圾拆解区甲基硅氧烷溴代产物的排放机理及其在土壤中的转化行为研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21876189
  • 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:
    B0602.环境分析化学
  • 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

Recently, environmental behavior of methylsiloxanes has attracted increasing attention. Due to their usage in printed circuit boards (PCBs) as encapsulating and insulating agents, methylsiloxanes may be brominated by free bromine (arising from brominated flame retardants in PCBs) during e-waste thermo-treatment. As brominated organic compounds were always more toxic than their parent compounds, generation/emission of brominated methylsiloxanes attributed to e-waste dismantling and their environmental fates deserve dedicated attention. However, relative studies were scarce. During one pre-research in 2017, brominated methylsiloxanes were found in soil samples from an e-waste dismantling industrial park located in Zhejiang Province. Following the pre-research, the current project will systematically analyze dust and soil samples from e-waste dismantling areas located in Taizhou City, Zhejiang Province and Xinle City, Hebei Province, and then select typical brominated methylsiloxanes contaminated areas; combining with simulated experiments, investigate the emission characteristics and influencing factors (temperature, time, oxygen and metal content) of brominated methylsiloxanes emission during PCBs thermo-treatment ; by comprehensively analyzing intimidate products, illuminate specific differences on hydrolysis/rearrangement of homologues and isomers of brominated methylsiloxanes in soils; The current project will provide a preliminary understanding of resources and environmental behavior of brominated methylsiloxanes, and contribute to establishing potential control and abatement strategies for these compounds in e-waste dismantling.
近年来,甲基硅氧烷的环境行为引起了科研人员的关注。甲基硅氧烷应用于电路板的封装材料和绝缘漆中,其在废旧电路板热处理过程中可能与溴系阻燃剂产生的游离溴发生溴代反应。鉴于溴代有机物的生物毒性通常高于母体,电子垃圾拆解过程中溴代甲基硅氧烷的排放和环境行为需要引起重视,然而目前缺乏相关研究。在2017年的预研中,项目申请人在浙江某电子垃圾拆解工业园土壤中检出溴代甲基硅氧烷。在此基础上,本项目将考察浙江台州和河北新乐多个电子垃圾拆解工业园的灰尘/土壤样本,从而筛选溴代甲基硅氧烷污染的典型区域;结合模拟实验,揭示典型区域电路板热拆解中溴代甲基硅氧烷的排放特征及影响因素(温度、时间、氧气和金属含量);基于全面分析中间产物,阐明区域土壤中溴代甲基硅氧烷同系物和异构体在水解/重排反应中的差异性机制。该项目有助于深入了解溴代甲基硅氧烷污染来源和环境归趋,为电子垃圾拆解中此类化合物的控制和消减策略提供科学依据。

结项摘要

本项目系统研究了电子垃圾拆解地甲基硅氧烷及其溴化产物的来源和归趋。在电子垃圾热拆解实验中,除挥发性甲基硅氧烷 (D4、D5 和 D6)以外,通过 Q-TOF GC/MS 检测技术还发现了甲基硅氧烷溴代产物的生成,即D3D(CH2Br)、D4D(CH2Br)和 D5D(CH2Br)。总体而言, 甲基硅氧烷和溴代甲基硅氧烷分别在 300-400°C 和 400-500°C 时排放速率最快, 占其总排放量的 35-51%和 39-82%。在电子垃圾拆解地土壤样品中 D4-D6 的浓度比对照区域的土壤高出 3 个数量级,拆解地土壤样品中都检测到了 D3D(CH2Br)—D5D(CH2Br),浓度<LOD-70.3 ng/g dw (df = 23-77%),而在对照区域中未检出。模拟实验表明,土壤中溴代甲基硅氧烷的水解(9.0-378 d)和挥发(8.5-1007 d)半衰期比其母体甲基硅氧烷长 1.6-5.0 倍,表明硅氧烷溴代产物的环境持久性明显强于其母体。在溴代硅氧烷研究的基础上,进一步拓展特殊支链硅氧烷的环境归趋研究。首次发现油田采油废水中氯离子在电化学处理工艺产出活性氯进而诱导甲基硅氧烷生成一/二氯代产物,转化率0.2-28%,单氯代产物在土壤中的降解和挥发半衰期比母体长 1.1—2.4 倍,二氯代产物的降解速率比单氯代产物的慢 1.12—4.66 倍。揭示了污水/渗滤液中苯基和乙烯基等改性硅氧烷支链的氧化、加成等特异性反应途径,为有机硅化学品的污染控制和风险评估提供重要基础数据。本项目为有机硅化学品的污染控制和风险评估提供重要基础数据。 项目标注 SCI 论文 10篇,发表于ES&T、Water Research、Environment International 等知名期刊。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Cyclic phenylmethylsiloxane oligomers in municipal landfills and their elimination mechanisms in leachate treatment processes
城市垃圾填埋场中环状苯基甲基硅氧烷低聚物及其在渗滤液处理过程中的消除机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Environmental Science & Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Lin Xu;Shihe Xu;Zichun Huang;Xiaoling Xiang;Yaqi Cai
  • 通讯作者:
    Yaqi Cai
Occurrence and fate of chlorinated methylsiloxanes in surrounding aqueous systems of Shengli oilffeld, China
胜利油田周边水体系中氯化甲基硅氧烷的赋存与归趋
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    Journal of Environmental Sciences
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Nannan Liu;Jie Zhang;Xudan He;Lin Xu;Yaqi Cai
  • 通讯作者:
    Yaqi Cai
Review of recent findings on occurrence and fates of siloxanes in environmental compartments
环境区划中硅氧烷的出现和归宿的最新发现综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Ecotoxicology and Environmental Safety
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Xiaoling Xiang;Nannan Liu;Lin Xu;Yaqi Cai
  • 通讯作者:
    Yaqi Cai
Temporal and spatial variation, input ffuxes and risk assessment of cyclic methylsiloxanes in Rivers-Bohai Sea System
河流-渤海水系环状甲基硅氧烷时空变化、输入通量及风险评估
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Ecotoxicology and Environmental Safety
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Nannan Liu;Xuesheng Zhao;Lin Xu;Yaqi Cai
  • 通讯作者:
    Yaqi Cai
Chlorinated-Methylsiloxanes in Shengli Oilfield: Their Generation in Oil-Production Wastewater Treatment Plant and Presence in the Surrounding Soils
胜利油田氯化甲基硅氧烷:采油废水处理厂中的生成及其在周围土壤中的存在
  • DOI:
    10.1021/acs.est.8b06993
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Environmental Science & Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Xu Lin;Xu Shihe;Zhang Qiaoli;Zhang Shengxiao;Tian Yong;Zhao Zongshan;Cai Yaqi
  • 通讯作者:
    Cai Yaqi

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油田区域甲基硅氧烷的污染源解析及其在土壤和水体中的迁移转化研究
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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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