沉降在空调热交换器上的微生物气溶胶二次污染形成机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21876101
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0607.环境毒理与健康
  • 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

Airborne microbes in the airstream could deposit onto air-conditioning heat exchanger surfaces and have various activities such as metabolic activity and reproduction using other deposited particles or heat exchanger materials as nutrients. Besides the increase of microbial biomass, many other pollutants such as endotoxins, allergens and microbial volatile organic compounds (MVOCs) can be generated from the microbes. These pollutants may be aerosolized or released into an indoor air environment under certain conditions and cause adverse health effects such as sick building syndrome and asthma. However, little is known about the spatial distribution of microbial aerosols after their deposition, as well as the generation process and mechanism of secondary pollutants, not to mention the mechanism of release and diffusion of secondary pollutants into indoor air. In this project, a unique laboratory Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) system is designed and used to systematically investigate the whole transformations of microbial aerosols across the heat exchanger. Firstly, the factors that affect microbial aerosols deposition will be revealed and the spatial distribution of microbial aerosols on the heat exchanger will be obtained. Secondly, based on the spatial distribution, the types and concentrations of pollutants generated by deposited microbial particles inside the heat changer system would be disclosed. Finally, the mechanism of generation, release and diffusion of secondary pollutants would be revealed through the combination of experimental data and model prediction. Moreover, health risks associated with secondary pollution will be also evaluated by combining cell toxicology testing in vitro and aerosol inhalation exposure experiment. The expected results of this project not only provide a more comprehensive theoretical basis and a more reliable investigation method to better understanding the influence mechanisms of HVAC on indoor air quality, but also provide an important reference for source apportionments and optimization control of microorganisms, allergens, endotoxins and MVOCs in indoor air.
微生物气溶胶可在空调热交换器表面沉降并进行代谢、繁殖等活动,一方面增加微生物量,另一方面生成内毒素、过敏原、MVOCs等污染物。这些污染物进入室内空气可引起负面健康问题,如病态建筑综合症、哮喘等。但是关于微生物气溶胶在热交换器上沉降后的空间分布,微生物二次污染物的生成过程与机制、二次污染物释放与扩散的机制尚无清楚的科学认识。本项目通过创建独特的空调通风系统,系统地研究微生物气溶胶在热交换器上的沉降及之后发生的整个过程,获得微生物气溶胶在热交换器上的沉降分布,明确沉降后的微生物生成的二次污染物的种类和浓度,并结合实验研究与模型研究阐明二次污染物的生成、释放和扩散机理。此外,结合体外细胞毒理实验和气溶胶动物吸入暴露实验评估二次污染的健康风险。本项目将为研究空调通风系统对室内空气的影响机制提供更全面的理论依据和研究方法,为室内空气中的微生物、过敏原和MVOCs等的源解析和优化控制提供重要参考。

结项摘要

现代建筑中的空调通风系统不可避免地接触输送到室内环境的空气,可直接影响室内环境和人员健康。当前对微生物气溶胶在空调系统尤其是热交换器表面的沉降及分布规律缺乏研究,而热交换器表面微生物的二次污染物的种类及浓度尚不清楚。为了系统地回答这些科学问题,本研究创建了一套具有独特热交换器的空调系统,揭示了微生物气溶胶在热交换器上的沉降分布特征,并结合实验与模型研究阐明了二次污染物的生成、释放机理。结果表明,空调热交换器表面总颗粒物与微生物气溶胶沉积分布规律并不一致,前者沿气流方向逐排下降,而后者主要分布在热交换器第二排背风面与第三排迎风面。微生物气溶胶在空调热交换器表面后产生的二次污染物包括子代微生物、过敏原和挥发性有机物等,主要与表面微生物沉降量、种类等相关。当热交换器表面形成生物膜后,热交换器下游空气的颗粒物数量有所增加,这主要是由于气流导致了翅片表面子代微生物(粒径主要集中在2-3μm)和真菌过敏原等二次污染物的重悬浮。本研究还发现空调热交换器下游空气暴露的大鼠血液中的白细胞介素6、C反应蛋白水平显著高于暴露在上游空气中的水平,且最大增幅为280%。而且,暴露组大鼠血液中的miR-146a,miR-146a和miR-26a的表达水平显著降低。这些研究结果表明暴露在空调热交换器下游空气期间大鼠体内产生了炎症反应,二次污染物暴露导致了负面健康效应。本项目不仅为研究空调通风系统对室内空气的影响机制提供更全面的理论依据和研究方法,也为室内空气中的微生物、过敏原和MVOCs等的源解析和优化控制提供重要参考。项目总体上很好地完成计划研究内容,在Journal of Hazardous Materials、Environmental Pollution等期刊上发表通讯作者论文3篇,合作文章10篇,发明专利3项,出版论著1本,参加7次国内外学术会议,举办1次国内会议,并培养1名博士生和9名硕士生。在本项目的支持下,项目负责人获得了2项山东省重点研发计划支持(2019GSF107071和2019RKE27003),同时项目负责人被授予中国环境科学学会室内环境与健康分会青委会副主任委员等学术荣誉。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(1)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Inhalable Particle-bound Marine Biotoxins in a Coastal Atmosphere: Concentration Levels, Influencing Factors and Health Risks
沿海大气中可吸入颗粒结合海洋生物毒素:浓度水平、影响因素和健康风险
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2022.128925
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Song Yu;Xuedong Zhou;Peiwen Hu;Haoxuan Chen;Fangxia Shen;Chenglin Yu;He Meng;Yong Zhang;Yan Wu
  • 通讯作者:
    Yan Wu
Release of Inhalable Particles and Viable Microbes to the Air during Packaging Peeling: Emission Profiles and Mechanisms
包装剥离过程中可吸入颗粒和活微生物向空气中的释放:排放曲线和机制
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2021.117338
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Ruining Han;Chenglin Yu;Xuening Tang;Song Yu;Min Song;Fangxia Shen;Pingqing Fu;Wei Hu;Lin Du;Xinfeng Wang;Hartmut Herrmann;Yan Wu
  • 通讯作者:
    Yan Wu
天津市与重庆市大气污染物健康损失经济价值评估与其主导工业因素分析研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    环境污染与防治
  • 影响因子:
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  • 作者:
    胡佩雯;周雪冬;王蒙;石岩;李辉;许益杭;武艳
  • 通讯作者:
    武艳

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鹦鹉热衣原体主要外膜蛋白诱导肉
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    金秀东
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘伟亚;常丽荣;凌薇;高香红;宋一志;陆涛;武艳
  • 通讯作者:
    武艳
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  • DOI:
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  • 通讯作者:
    杨清海
β-淀粉样蛋白对大鼠海马星形胶质细胞N-甲基-D-天冬氨酸受体亚单位表达的影响
  • DOI:
    10.3969/j.issn.0529-1356.2013.02.001
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    解剖学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高香红;宋一志;常丽荣;张亚丽;武艳
  • 通讯作者:
    武艳

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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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