改性粘土矿物与沉水植物协同的湖泊沉积物控磷机制研究

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基本信息

  • 批准号：
    51709254
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    张义
  • 依托单位：
    中国科学院水生生物研究所
  • 学科分类：
    E1007.环境污染治理与修复
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Endogenous sediment phosphorus pollution has become main obstacle of effective teatment of eutrophic lakes, which urgently need to be solved. Centering on the key scientific and technical problems of endogenous sediment phosphorus pollution, combining the morphological characteristics of sediment phosphorus, taking synergistic effect of physical and chemical adsorption and phytoremediation as key point, the project screens and develops environment friendly modified clay mineral, investigates the degradation rate, reaction mechanism and kinetic process of modified clay mineral treating sediment phosphorus in all fractions. The research combines the technologies of modified clay mineral adsorption and submerged macrophyte remediation, explores the kinds, dosage, proportion of modified clay mineral and other factors on enhancing effect of various physiological ecology indexes in submerged macrophyte growth process, and then develop in-situ synergistic technology of modified clay mineral and submerged macrophyte treating sediment phosphorus in eutrophic lakes, optimize the reaction process conditions of the synergistic technology, and reveal the mechanisms of the synergistic effect, in order to realize the efficient removal of phosphorus from sediment in eutrophic lakes. The research has great theoretical and practice significance in giving full play to the synergistic effect of modified clay mineral and submerged macrophyte, and effectively control endogenous phosphorus pollution in eutrophic lakes.
富营养化湖泊内源沉积物磷污染问题已成为制约有效治理富营养化湖泊的主要障碍之一，亟待解决。本项目围绕富营养化湖泊内源沉积物磷污染的关键性科学和技术问题，结合沉积物磷的形态特征，以物化吸附和植物修复协同作用控制沉积物磷为切入点，筛选研制环境友好型改性粘土矿物材料，探索基于改性粘土矿物物化吸附处理沉积物各形态磷的吸附率、反应机理和动力学过程，构建相应的动力学模型；将改性粘土矿物吸附和沉水植物修复沉积物磷相结合，研究改性粘土矿物种类、剂量、配比等因素对沉水植物生长过程中生理生态各项指标的促进效应，研发改性粘土矿物与沉水植物协同的富营养化湖泊沉积物磷原位控制技术，优化协同控制技术的工艺条件，揭示改性粘土矿物与沉水植物对沉积物各形态磷的协同去除机制，以期实现富营养化湖泊沉积物高效脱磷。该研究对充分发挥粘土矿物和沉水植物协同作用、有效控制富营养化湖泊内源磷污染问题有重要的理论和实际意义。

结项摘要

磷是水体富营养化过程的关键性影响因子之一。随着我国对污染排放控制及水体恢复管理力度的加大，外源磷的输入得到一定控制，内源磷释放所造成的二次污染将成为水体富营养化的重要来源。.本研究以浙江省杭州西湖沉积物磷为研究对象，选用赤泥基多孔陶瓷滤球(PCFM)和通过多种改性方法筛选制备出的新型改性膨润土颗粒作为环境友好型吸附材料，并将PCFM和改性膨润土两种材料吸附处理沉积物磷工艺与沉水植物修复沉积物技术相结合，研发出吸附-生物修复富营养化湖泊沉积物磷联合技术。讨论了影响沉积物磷释放的环境因子，研究了PCFM和改性膨润土在动态和静态条件下对沉积物各形态磷的吸附作用，最后将高效吸附材料和沉水植物处理沉积物磷技术相结合，研究了高效吸附剂吸附和沉水植物联合作用对沉积物各形态磷的处理效果。主要结论如下：.(1) 上覆水本底磷含量、溶解氧、光照、pH、温度和扰动都是影响沉积物磷向上覆水释放的重要因素。.(2) PCFM投加量，吸附时间，上层水pH值和环境温度是影响PCFM吸附沉积物磷的主要因素，吸附前和吸附后PCFM的矿物组成与化学组成都没有发生明显的变化，说明PCFM对沉积物磷主要发生物理吸附。.(3) 膨润土颗粒投加量，吸附时间，上层水pH值和环境温度是影响膨润土对沉积物磷吸附的主要因素。10% Na2CO3溶液和450℃高温焙烧复合改性为膨润土最佳改性方法。.(4) 苦草组对沉积物各形态磷去除量随时间的变化逐渐增大。苦草与陶瓷滤球在对沉积物磷的去除过程中，可能存在有益于去除沉积物磷的相互促进的作用。种植苦草组比仅有PCFM对各形态磷的去除量得到进一步增加；. 由不同改性膨润土厚度与沉水植物苦草联合对沉积物磷去除结果可见，厚度1cm 改性膨润土+苦草对对沉积物各形态磷的去除效果最好。其联合作用效果优于改性膨润土和苦草单独作用之和。苦草与膨润土在对沉积物磷的去除过程中，可能存在有益于去除沉积物磷的相互促进的作用。

项目成果

期刊论文数量（20）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（6）
Remediation effect of Cr (VI)-contaminated soil by secondary pyrolysis oil-based drilling cuttings ash
二次热解油基钻屑灰修复Cr(VI)污染土壤的效果
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2020.125473
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Hang Yang;Siyu Huang;Yi Zhang;Boxun Zhou;Sanjrani Manzoor Ahmed;Huamin Liu;Yaowen Liu;Yong He;Shibin Xia
  • 通讯作者：
    Shibin Xia
纳米光催化剂处理难降解性有机物的研究进展
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    化工新型材料
  • 影响因子：
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  • 作者：
    杨晓龙;张义;刘子森;夏世斌;吴振斌
  • 通讯作者：
    吴振斌
改性膨润土对杭州西湖沉积物各形态磷的吸附性能
  • DOI：
    10.13671/j.hjkxxb.2017.0515
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    环境科学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘子森;张义;贺锋;刘碧云;周巧红;蔺庆伟;曾磊;吴振斌
  • 通讯作者：
    吴振斌
The promotion effects of silicate mineral maifanite on the growth of submerged macrophytes Hydrilla verticillata
硅酸盐矿物麦饭石对沉水植物黑藻生长的促进作用
  • DOI：
    10.1016/j.envpol.2020.115380
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Environmental Pollution
  • 影响因子：
    8.9
  • 作者：
    Yunli Liu;Fan Han;Guoliang Bai;Lingwei Kong;Zisen Liu;Chuan Wang;Biyun Liu;Feng He;Zhenbin Wu;Yi Zhang
  • 通讯作者：
    Yi Zhang
硅酸盐矿物麦饭石对沉水植物生理生态的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    水生生物学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    韩帆;刘子森;严攀;贺锋;孙健;张义;吴振斌
  • 通讯作者：
    吴振斌

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    2012
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  • 作者：
    吴昊;王得祥;黄青平;张义;宋彬
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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]
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          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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