表面改性纳米零价铁与脱卤菌联合作用机制及其协同降解地下水中三氯乙烯的机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51879100
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1007.环境污染治理与修复
  • 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

Groundwater contamination by trichloroethylene (TCE) has become a globle environmental concern. The combination of nanoscale zero-valent iron (NZVI) technology and microbial remediation technology is emerging as a promising option for the remediation of TCE-contaminated groundwater. However, to date, the previous studies have not reached a consensus in regard to the effect of NZVI on the microbial activity (growth inhibition or stimulation), the efficacy of the combined technology and the underlying mechanisms. Besides, the use of surface-modified NZVI with varying physicochemical properties and the varying groundwater conditions in the engineering application would further add uncertainties to the above mentioned questions. Therefore, this project will systematically study the efficiency and mechanism of the synergistic degradation of TCE with different surface-modified NZVI and dehalogenating bacteria under groundwater conditions. The specific objectives of this project are to: 1) investigate the effects of modified NZVI (i.e., stabilizer-coated NZVI, noble-metal loaded NZVI and sulfide-modified NZVI) on the activity of dehalogenating bacteria and the underlying mechanisms; 2) study the influences of the modified NZVI particles on the TCE dechlorination (dechlorination efficiency, products and pathway) by dehalogenating bacteria and the mechanisms; and 3) investigate the single and interactive influences of various groundwater environmental factors (pH, temperature, ions, natural organic matter and other coexisting microorganisms) on the efficacy of TCE degradation by the combination of NZVI and dehalogenating bacteria. The project is expected to provide theoretical basis and technical support for the engineering application of surface-modified NZVI and dehalogenating bacteria for the remediation of TCE-contaminated groundwater.
三氯乙烯引起的地下水污染已成为一个全球关注的环境问题。纳米零价铁与微生物联合修复技术在三氯乙烯污染治理中应用前景良好。然而,目前国内外对于纳米零价铁的微生物效应(生长抑制/刺激)及其与微生物联合修复技术的效能与机制仍存在争议。此外,工程应用中不同改性纳米零价铁物化特性和水环境条件各异更增加了上述问题的不确定性。为此,本项目将系统研究地下水环境条件下不同改性纳米零价铁与脱卤菌协同降解三氯乙烯的效能与机制。着重探究①不同改性纳米零价铁(稳定剂修饰型、贵金属负载型、表面硫化型)对脱卤菌活性的影响及机制;②改性纳米零价铁对脱卤菌脱氯性能、脱氯产物及脱氯路径的影响及机制;③地下水环境要素(pH、温度、阴阳离子、天然有机物、其它共存微生物等)对改性纳米零价铁与脱卤菌协同降解TCE效能与机制的单一影响和交互影响。项目有望为改性纳米零价铁与脱卤菌联合修复三氯乙烯污染地下水工程应用提供理论依据与技术支撑。

结项摘要

本项目系统考察了纳米零价铁(nZVI)和不同表面改性nZVI(表面硫化型、稳定剂修饰型、贵金属负载型等)的物化特性,及其反应活性和微生物毒性;系统考察了复杂水环境条件(如地下水阴阳离子,天然有机物,不同pH)对其物化特性和反应活性、微生物毒性的影响及其机制;比较分析了nZVI和表面改性nZVI在典型地下水环境老化过程中的物理化学特性演化,及其对反应活性和微生物毒性的影响;考察了表面改性nZVI联合脱卤菌协同降解三氯乙烯 (TCE) 的效能和作用机制。本项目的开展为发展不同改性nZVI及其与脱卤菌联用技术有效应用于TCE污染地下水的原位修复提供了重要理论依据和技术支撑,并有助于加深对不同类型nZVI环境行为的理解,对合理评估环境修复过程中不同类型nZVI潜在的环境安全性和生态系统风险也具有重要的参考意义。基于该项目研究结果,主持人以第一作者/通讯作者发表SCI论文35篇,其中一区论文28篇(包括3篇Water Research(IF=13.4),6篇Chemical Engineering Journal (IF=16.744),6篇Journal of Hazardous Materials (IF=14.224));另外,其中3篇论文多次入选ESI高被引论文;申请5项国家发明专利,已授权2项;获得2019年度教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖二等奖;获得2021年度中国有色金属科技成果奖二等奖;“地下水污染原位修复”项目获得2021年国家自然科学基金-优秀青年科学基金资助。

项目成果

期刊论文数量(38)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Influence of different co-contaminants on trichloroethylene removal by sulfide-modified nanoscale zero-valent iron
不同共污染物对硫化物改性纳米零价铁去除三氯乙烯的影响
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2019.122773
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Bin Wang;Haoran Dong;Long Li;Yaoyao Wang;Qin Ning;Guangming Zeng;Guangming Zeng
  • 通讯作者:
    Guangming Zeng
Activation of Sulfite Via Zero-Valent Iron-Manganese Bimetallic Nanomaterials for Enhanced Sulfamethazine Removal in Aqueous Solution:Key Roles of Fe/Mn Molar Ratio and Solution Ph
通过零价铁锰双金属纳米材料活化亚硫酸盐以增强水溶液中磺胺二甲嗪的去除:Fe/Mn摩尔比和溶液Ph的关键作用
  • DOI:
    10.2139/ssrn.4076116
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Separation and Purification Technology
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Junyang Xiao;Rui Li;Haoran Dong;Yangju Li;Long Li;Shuangjie Xiao;Zilan Jin
  • 通讯作者:
    Zilan Jin
Oxidation of Sulfamethazine by a Novel Cus/Calcium Peroxide/Tetraacetylethylenediamine Process:High Efficiency and Contribution of Oxygen-Centered Radicals
新型铜/过氧化钙/四乙酰乙二胺工艺氧化磺胺二甲嘧啶:高效率和氧中心自由基的贡献
  • DOI:
    10.2139/ssrn.4074327
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Yangju Li;Haoran Dong;Junyang Xiao;Long Li;Dongdong Chu;Xiuzhen Hou;Shuxue Xiang;Qixia Dong
  • 通讯作者:
    Qixia Dong
Electrochemical behaviors of biochar materials during pollutant removal in wastewater: A review
生物炭材料在废水污染物去除过程中的电化学行为:综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Ran Tian;Haoran Dong;Jie Chen;Rui Li;Qianqian Xie;Long Li;Yangju Li;Zilan Jin;Shuangjie Xiao;Junyang Xiao
  • 通讯作者:
    Junyang Xiao
Influence of feedstocks and modification methods on biochar’s capacity to activate hydrogen peroxide for tetracycline removal
原料和改性方法对生物炭激活过氧化氢去除四环素的能力的影响
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2019.121840
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Bioresource Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Yaoyao Wang;Haoran Dong;Long Li;Ran Tian;Jie Chen;Qin Ning;Bin Wang;Lin Tang;Guangming Zeng
  • 通讯作者:
    Guangming Zeng

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其他文献

焦虑环境增加大鼠内侧前额叶皮层LFPs功能连接
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    --
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    2018
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  • 作者:
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    郑旭媛
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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    --
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    夏绪辉
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    --
  • 发表时间:
    2017
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  • 作者:
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    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国中医药现代远程教育
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田燕歌;刘学芳;赵鹏;董浩然;郑万春
  • 通讯作者:
    郑万春

其他文献

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董浩然的其他基金

应用于地下水污染原位修复的修饰型纳米零价铁的胶体稳定性、反应活性和微生物毒性三要素的内在关联机制研究
  • 批准号:
    51409100
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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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

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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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