全氟化合物在包气带多孔介质气-液界面上的吸附行为特征及影响因素研究

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基本信息

  • 批准号：
    41902247
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    吕颖
  • 依托单位：
    吉林大学
  • 学科分类：
    D0213.水文地质学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The adsorption of the air-water interface of the porous media in vadose zone is one of the main mechanisms leading to the retention and attenuation of high surface-active contaminants in unsaturated porous media. Perfluoroalkyl compounds (PFCs) are a new class of global environmental pollutants with high surface activity, strong stability, environmental persistence and bioaccumulation. Their biological toxicity and pollution level have caused globally wide attention. While, the specific impact of air−water interface adsorption on PFCs transport in unsaturated porous media has not yet been investigated. Therefore, this project intends to measure and revise the air-water interfacial area of natural porous media in the vadose zone, and then deeply explore the adsorption behavior and influencing factors of multi-component PFCs with different carbon chain lengths on the air-water interface of porous media in the vadose zone. And finally evaluate the potential importance of air-water interface adsorption of porous media for the retention and migration of PFCs in the vadose zone. This project can provide an important theoretical basis for in-depth study of the impact of the vadose zone on the potential of pollutant migration.
包气带中多孔介质气-液界面的吸附是影响具有高表面活性的污染物在非饱和多孔介质中保留和衰减的主要机制之一。全氟化合物（Perfluoroalkyl compounds，PFCs）是一类具有高表面活性、极强的稳定性、环境持久性及生物累积性的全球性新型环境污染物，其生物毒性及污染程度已经引起了全球学者的广泛关注。然而，目前关于不同碳链长度PFCs在包气带天然多孔介质气-液界面上的吸附行为特征的研究还尚未展开。由此，本项目拟通过化学反应吸收方法实现包气带天然多孔介质的气-液界面面积的测量及修正，进而探究多组分PFCs共存时不同碳链长度PFCs在包气带中天然多孔介质气-液界面上的吸附行为特征及影响因素，最终评价多孔介质气-液界面吸附对PFCs在包气带中保留和迁移的重要性。本项目可为深入研究包气带对污染物迁移能力的影响提供重要理论依据。

结项摘要

包气带是污染物进入到地下环境的必经途径。在包气带中，气-液界面面积可影响多相流流动，控制界面化学污染物、病原体、胶体的滞留和运移，以及各种传质过程。全氟化合物是一系列具有高表面活性、长期持久性以及生物累积性的全球性新型污染物。调查表明，全世界范围内的土壤、地表水以及地下水中都存在着全氟化合物。. 本项目探究了碳链长度对在饱和和非饱和多孔介质中运移时全氟羧酸 (PFCA) 的滞留和吸附量的影响。短链（C4-C7：PFBA、PFPeA、PFHxA、PFHpA）和长链（C8-C10：PFOA、PFNA、PFDA）PFCAs 被选为具有代表性的同源系列全氟化合物。在饱和和稳定非饱和条件下进行混相驱替运移实验，分别表征固相吸附和气-液界面吸附的大小。对C4-C10 PFCA的表面张力进行测量以表征长短链PFCA的表面活性。运用定量结构/性质关系（QSPR）分析法对溶质分子大小对吸附的影响进行表征。本研究还研究了离子强度、水化学类型和pH值等条件对动态水流条件下全氟化合物滞留和运移的影响。在饱和非不饱和条件下，长链 PFCAs 的运移表现出比短链 PFCAs 更大的延迟。C4-C10 PFCAs在饱和多孔介质中运移时，滞留因子的范围为 1.2 到 2.6。固相吸附系数 (Kd) 的对数与碳链长度和摩尔体积呈双相关，且反映了不同吸附机制对短链和长链 PFCA 的影响。在本研究的不饱和实验条件下，长链 PFCAs 的滞留因子范围为 2.4 至 9.2，而短链 PFCAs 的滞留因子均≤1.7。多孔介质气-液界面吸附（AWIA）是长链 PFCA 的主要滞留来源（≥63%）。相反，对于短链 PFCA，AWIA 对保留的贡献小于固相吸附，贡献范围为仅为 4% 到 40%。从运移实验确定的气-液界面吸附系数 (Kia) 的对数是碳链数和摩尔体积的单调函数，与基于表面张力值的定量结构/性质关系分析一致。本研究中最长链C10 PFCAs的运移受非线性气-液界面吸附的影响，而短链 PFCAs 的运移不受非线性气-液界面吸附的影响。溶液水化学条件对PFAS运移的影响方面，在柱实验中观察到的离子强度变化对气-液界面吸附量的影响与测量的表面张力数据一致。PFAS在非饱和条件下运移时，与离子强度相比，pH 变化的影响不那么显着。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
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会议论文数量（0）
专利数量（0）
Air-water interfacial adsorption of C4-C10 perfluorocarboxylic acids during transport in unsaturated porous media.
C4-C10 全氟羧酸在不饱和多孔介质中传输过程中的空气-水界面吸附
  • DOI：
    10.1016/j.scitotenv.2022.154905
  • 发表时间：
    2022-07-20
  • 期刊：
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Lyu, Ying;Wang, Baohua;Du, Xinqiang;Guo, Bo;Brusseau, Mark L.
  • 通讯作者：
    Brusseau, Mark L.
Ideal versus Nonideal Transport of PFAS in Unsaturated Porous Media.
PFAS 在不饱和多孔介质中的理想与非理想传输
  • DOI：
    10.1016/j.watres.2021.117405
  • 发表时间：
    2021-09-01
  • 期刊：
    Water research
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    Brusseau ML;Guo B;Huang D;Yan N;Lyu Y
  • 通讯作者：
    Lyu Y
The influence of solution chemistry on air-water interfacial adsorption and transport of PFOA in unsaturated porous media.
溶液化学对不饱和多孔介质中PFOA空气-水界面吸附和传输的影响
  • DOI：
    10.1016/j.scitotenv.2020.136744
  • 发表时间：
    2020-04-15
  • 期刊：
    The Science of the total environment
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Lyu Y;Brusseau ML
  • 通讯作者：
    Brusseau ML

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    龙大宏

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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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          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]
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