微生物胞外电子传递为核心的废水生物强化处理新方法

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基本信息

  • 批准号：
    51538012
  • 项目类别：
    重点项目
  • 资助金额：
    260.0万
  • 负责人：
    穆杨
  • 依托单位：
    中国科学技术大学
  • 学科分类：
    E10.环境工程
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The extracellular electron transfer (EET) ability of the electrochemically active bacteria (EAB) and its reduction function are highly important for geochemical cycle of many elements, environment remediation and wastewater treatment. In this project we are planning to focus on the EET manipulation of the EAB through different approaches as well as its application on enhanced biological wastewater treatment. The effect of redox mediators, nanomaterials and bacterial intracellular metabolism on the EET process of the EAB and their EET acceleration mechanisms will be firstly investigated. Then the key EET pathways of the EAB related to pollutant removal and their regulation mechanisms will be elucidated through experiments and modelling. Furthermore, the coupled system between the EET of the EBA and (photo)electrocatalysis process will be developed in order to effectively degrade the pollutants and the pollutant removal mechanisms in the coupled system will be studied. Additionally, the influence of additional electron sources on the EET process of the EBA as well as its mechanisms for improving pollutant removal will be further explored. Based on the above results, this project will finally evaluate the feasibility of treating real wastewaters through the enhanced EET-based systems. The results from this project are expected to provide theoretical fundamentals and technical support for performance improvement of biological wastewater treatment process.
微生物胞外电子转移和还原能力在多种元素的地球化学循环、环境修复和废水处理方面具有重要的意义。项目拟开展对微生物胞外电子传递机制的调控及其在废水强化生物处理的研究工作。通过媒介、材料和代谢等调控微生物的胞外电子传递，阐明胞外电子传递的增强机制；确定废水中污染物降解过程中起关键作用的胞外电子传递途径，通过调控微生物的胞外电子传递实现废水的生物强化处理；在此基础上，耦合光/电催化等手段，实现废水中难降解污染物的高效去除；通过外加电子源形成新的胞外电子传递途径，进一步提高污染物的降解效率；在以上研究的基础上，探讨微生物胞外电子传递及其强化新模式处理实际废水的可行性，为实现废水生物处理系统的效能提升提供科学依据和技术支撑。

结项摘要

电活性微生物胞外电子传递能力在多种元素的地球化学循环、环境修复和废水处理方面具有重要的意义。深入研究环境中电活性微生物的胞外电子传递机制，并探索其在废水生物处理中的应用非常必要。本项目以强化废水生物处理为目标，揭示了电活性微生物胞外电子传递降解污染物的同位素分馏等分子机制，发现了电活性微生物降解有毒污染物的NfnB等胞内新途径，阐明了电活性微生物胞外降解污染物的胞内外调控原理并建立了相应的基因、功能材料和环境条件等调控方法，构建了电活性微生物胞外电子传递耦合光/电催化等强化污染物降解新技术，发展了基于电活性微生物胞外电子传递的UASB-BES等废水处理新工艺，为废水生物处理系统的效能提升提供了重要的科学依据和技术支撑。研究成果在国际SCI源刊物上发表论文88篇，其中中科院1/2区论文占比约80%，包括6篇Environmental Science & Technology、3篇Environmental Science & Technology Letters、6篇Water Research、1篇Progress in Energy and Combustion Science (IF = 28.937)；授权中国发明专利7项，申请中国发明专利4 项；已培养5名博士和6名硕士毕业生。

项目成果

期刊论文数量（81）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（9）
Precipitation of organic arsenic compounds and their degradation products during struvite formation
鸟粪石形成过程中有机砷化合物及其降解产物的沉淀
  • DOI：
    10.1016/j.jhazmat.2016.05.057
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Lin Jin-Biao;Yuan Shoujun;Wang Wei;Hu Zhen-Hu;Yu Han-Qing
  • 通讯作者：
    Yu Han-Qing
Bioelectrochemical decolorization of a reactive diazo dye: Kinetics, optimization with a response surface methodology, and proposed degradation pathway
活性重氮染料的生物电化学脱色：动力学、响应面方法优化以及提出的降解途径
  • DOI：
    10.1016/j.bioelechem.2019.02.008
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Bioelectrochemistry
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Yang Hou Yun;Liu Jing;Wang Yi Xuan;He Chuan Shu;Zhang Li Shan;Mu Yang;Li Wei Hua
  • 通讯作者：
    Li Wei Hua
Insights into short- and long-term effects of loading nickel nanoparticles on anaerobic digestion with flocculent sludge
深入了解负载镍纳米粒子对絮状污泥厌氧消化的短期和长期影响
  • DOI：
    10.1039/c9en00628a
  • 发表时间：
    2019-09
  • 期刊：
    Environmental Science-Nano
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    He Chuan Shu;Ding Rong Rong;Wang Yi Ran;Li Qi;Wang Yi Xuan;Mu Yang
  • 通讯作者：
    Mu Yang
Highly selective hydrogenation of CO2 into formic acid on a nano-Ni catalyst at ambient temperature: Process, mechanisms and catalyst stability
室温下纳米镍催化剂上 CO2 高选择性加氢生成甲酸：过程、机理和催化剂稳定性
  • DOI：
    10.1016/j.jcou.2017.03.012
  • 发表时间：
    2017-05
  • 期刊：
    Journal of CO2 Utilization
  • 影响因子：
    7.7
  • 作者：
    He Chuan Shu;Gong Li;Zhang Jie;He Pan Pan;Mu Yang
  • 通讯作者：
    Mu Yang
Isolation and characterization of a chlorate-reducing bacterium Ochrobactrum anthropi XM-1
氯酸盐还原菌 Ochrobactrum anthropi XM-1 的分离和表征
  • DOI：
    10.1016/j.jhazmat.2019.120873
  • 发表时间：
    2019-12-15
  • 期刊：
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Chen, Han-Wen;Xu, Meng;Liu, Dong-Feng
  • 通讯作者：
    Liu, Dong-Feng

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新鲜周期宫内外妊娠相关指标的比较
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  • 作者：
    范玮;穆杨;严宇;陈巍
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    陈巍

其他文献

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穆杨的其他基金

废水处理与资源化
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2020
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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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