基于ESI-TOF-MS的结合态铝团簇形态解析及转化机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21677017
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    冯成洪
  • 依托单位：
    北京师范大学
  • 学科分类：
    B0604.水污染与控制化学
  • 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

Owing to the lack of speciation analysis method for low concentration Al cluster, the existing speciation and the transformation mechanism of Al137+ and other hydrolyzed Al clusters in flocculants are not clear after they complex with inorganic or organic ligands in water treatment processes. As a newly introduced Al cluster speciation analytic method, Electrospray Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry (ESI-TOF-MS) has high potentiality but was not used to solve the problem, and the unclear technique mechanism is the primary bottle neck. Therefore, based on our previous researches-the ESI-TOF-MS analytic method of the hydrolyzed aluminum clusters, this study will investigate the analysis theory, principle, method and application mode of inorganically and organically bound Al clusters, and thus put forward the qualitative and quantitative analytic technology of ESI-TOF-MS. With the new technology, this research further explore the transformation processes and mechanism of the inorganically and organically bound Al clusters, and reveal the influence mechanism of coexisting inorganic or organic ligands and some other factors. This study can help understanding the residual aluminum speciation in tap water and revising the standards of residual aluminum in drinking water in future, and also will provide theoretical basis and technical support to ensure the drinking water safety of Beijing 2022 Olympic Winter Games.
受低浓度铝团簇形态解析技术不足的限制，Al137+等水解团簇随聚合铝絮凝剂投加入水后与无机、有机配体离子的结合形态及其转化机理尚不清楚。而电喷雾飞行时间质谱（ESI-TOF-MS）作为铝形态分析的新引入技术，有较高应用潜力但对此研究几近空白，相关铝谱解析技术原理不清是主要瓶颈。为此，本研究基于前期研究成果-水解态铝团簇形态ESI-TOF-MS解析方法，探讨无机、有机结合态铝团簇形态ESI-TOF-MS解析原理、原则、方法和应用模式，改进提出结合态铝团簇形态ESI-TOF-MS定性及定量解析技术；并以此新型技术为主要研究手段，探讨结合态铝团簇形态结构转化过程与机理，揭示共存无机、有机配体等因子影响机制，以期为认识自来水中铝形态残余特征，进一步修订饮用水铝残余标准，保障2022北京冬奥会饮用水安全提供理论依据和技术支撑。

结项摘要

本课题主要研究了无机和有机离子共存下铝团簇形态电喷雾质谱铝谱解析理论方法以及在ESI雾化、模拟配水和实际水处理过程中铝团簇形态的转化过程机理。取得以下代表性成果：（1）从方法学研究角度优化提出了无机、有机结合态铝团簇形态ESI-MS解析原理、原则、方法和定性和定量解析模式；（2）基于ESI-MS技术实现跟踪分析铝团簇在混凝过程中的形态转化过程（尤其是微界面促发下单体铝向Al13的转化）；（3）首次系统阐述多水源供水条件下水源-水厂-管网-水龙头水中溶解态、结合态铝团簇形态残留特征及主要影响因素；（4）基于铝团簇形态ESI-MS铝谱解析阐释典型铝团簇形态的河蚬毒性效应。研究成果为进一步开展无机和有机结合态铝团簇形态表征技术研究提供参考，同时为饮用水中铝团簇形态的残余控制提供理论支撑。相关研究成果发表SCI学术论文9篇，拟出版专著1部（题目：聚合氯化铝絮凝残余过程与毒性效应，合同已签），公示发明专利1项，发表中文核心期刊论文1篇（已接收，环境化学）。发表的9篇学术论文均为SCI top期刊文章，其中一篇发表在环境领域旗舰刊物Water Research上，一篇发表在Environmental Science：Nano（IF=7.701）并被选做期刊封面。同时，受该期刊邀请，该期刊对本课题研究成果也进行了特别介绍和报道。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
The identification of Al nanoclusters by electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS)
电喷雾电离质谱 (ESI-MS) 鉴定 Al 纳米团簇
  • DOI：
    10.1016/j.scitotenv.2020.142154
  • 发表时间：
    2021-02-01
  • 期刊：
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Tian, Chenhao;Feng, Chenghong;Wang, Qixuan
  • 通讯作者：
    Wang, Qixuan
A novel understanding of residual nano-Al-13 formation and degradation during coagulation and flocculation: a proof based on ESI-TOF-MS
对混凝和絮凝过程中残留纳米 Al-13 形成和降解的新认识：基于 ESI-TOF-MS 的证明
  • DOI：
    10.1039/c8en00921j
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Environmental Science-Nano
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Tian Chenhao;Wu Yuehan;Wei Mingzhi;Feng Chenghong
  • 通讯作者：
    Feng Chenghong
Impact of water source mixture and population changes on the Al residue in megalopolitan drinking water
水源结构和人口变化对大城市饮用水中铝残留的影响
  • DOI：
    10.1016/j.watres.2020.116335
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Water Research
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    Chenhao Tian;Chenghong Feng;Lei Chen;Qixuan Wang
  • 通讯作者：
    Qixuan Wang
Heavy metal partitioning of suspended particulate matter-water and sediment-water in the Yangtze Estuary
长江口悬浮颗粒物-水和沉积物-水的重金属分配
  • DOI：
    10.1016/j.chemosphere.2017.07.075
  • 发表时间：
    2017-10-01
  • 期刊：
    CHEMOSPHERE
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Feng, Chenghong;Guo, Xiaoyu;Shen, Zhenyao
  • 通讯作者：
    Shen, Zhenyao
Oxidative stress and histological changes in Corbicula fluminea exposed to nano-Al13 and monomeric Al coagulants
纳米Al-13和单体Al凝固剂作用下河蚬的氧化应激和组织学变化
  • DOI：
    10.1039/c9en00320g
  • 发表时间：
    2019-09-01
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL SCIENCE-NANO
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Wu，Yuehan;Gu，Erxue;Feng，Chenghong
  • 通讯作者：
    Feng，Chenghong

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我国直辖市畜禽养殖排放类固醇激素特征及其潜在污染风险
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  • 通讯作者：
    汤鸿霄
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  • 发表时间：
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  • 通讯作者：
    林建德

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冯成洪的其他基金

改进铝谱解析-电喷雾质谱法对Al(III)水解团簇形态及转化机制的研究
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    21007004
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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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