生物炭负载零价铁单独及联合微生物修复有机氯农药污染土壤的机制

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基本信息

  • 批准号：
    41571316
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    63.0万
  • 负责人：
    万金忠
  • 依托单位：
    生态环境部南京环境科学研究所
  • 学科分类：
    D0701.环境土壤学
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Site contamination with organochlorine pesticides (OCPs) has been a severe soil environmental problem in China. Biochar-supported zero valent iron (BC/ZVI) composites, which combines the highly reductive reactivity of nano-scaled zero valent iron and the adsorptive capacity as well as soil improvement property of biochar, are expected to be a new environment functional material and play an important role in the remediation of OCPs-contaminated soils. In the present project we choose the synthesized BC/ZVI composites as the remediating reagent, and investigate the adsorption-reductive degradation behaviors of OCPs in the soil-water systems as a function of BC/ZVI addition. The effect of BC/ZVI composites on the degradation of OCPs by soil microbial, and the response mechanism of OCPs degradation bacteria are clarified to deeply reveal the process and mechanism of chemical and enhanced microbial (indigenous and exogenous specific degradation bacteria) degradation of OCPs by BC/ZVI composites. The influence of BC/ZVI treatment on the soil ecological fuction will be finally explored from perspectives of dynamic changes of the microbial ecological strucutre and soil biological toxicity. The project is supposed to provide theoretical basis and technical support for the application of BC/ZVI in the remediation and ecological restoration of OCPs-contaminated soils.
我国由有机氯农药（organochlorine pesticides, OCPs）造成的场地土壤污染问题极为突出。生物炭负载零价铁复合材料兼具了纳米零价铁的高还原活性及生物炭的吸附性和环境改良功效，有望成为一种新型的环境功能材料，在OCPs污染土壤的修复中发挥重要作用。本项目拟以制备的生物炭负载零价铁复合材料为修复剂，研究复合材料添加后土壤-水体系中OCPs的吸附-还原降解行为；探明复合材料对土壤微生物降解OCPs过程的影响，以及复合材料作用下土壤微生物降解OCPs的响应机制，深入揭示复合材料还原降解并强化土著和特异性降解菌修复OCPs污染土壤的机制；最后从微生物生态结构和土壤生物毒性动态变化的角度，探讨复合材料处理对土壤生态功能的影响。本项目研究成果可为生物炭负载零价铁复合材料在OCPs污染土壤修复及生态恢复中的应用提供理论依据和技术支撑。

结项摘要

我国由有机氯农药造成的场地土壤污染问题极为突出。生物炭负载零价铁（BC/nZVI）作为一种新型的环境功能材料，在土壤修复研究中得到了较多关注。其与微生物修复的联合，能充分发挥纳米零价铁的高还原活性及生物炭的吸附性和环境改良功效。本项目以制备的多种BC/nZVI为修复剂，以模拟和实际有机氯农药污染土壤为对象，开展BC/nZVI联合微生物（包括土著和特异降解菌）修复有机氯农药污染土壤研究。主要研究内容及结果如下：.（1）BC/nZVI对水相和土壤-水体系中的六六六和滴滴涕有较好的降解去除效果，影响复合材料效果的因素包括生物炭原材料、制备温度、Fe/BC质量比、体系pH等；以700℃花生壳生物炭为载体效果最佳，复合材料投加量为5%时，对土壤中γ-六六六和α-六六六的效果达到96.5%及82.6%。.（2）考察了培养84d后，nZVI、花生壳BC、BC/nZVI复合材料的添加对土壤环境中的α-HCH及γ-HCH降解的影响。nZVI降解效果优于其他实验组，0.5%和1%复合材料组效果稍高于不灭菌的对照组。.（3）BC/nZVI的添加显著提高了特异降解菌株鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas sp）对多种有机氯农药（六六六、滴滴涕、氯丹、灭蚁灵）的降解，且联合组明显优于其他组（BC/nZVI、微生物组及空白组）。三组材料添加促进了土壤脲酶活性，抑制了多酚氧化酶和蔗糖酶活性。土壤中总污染物残留量与脲酶、过氧化氢酶活性显著相关。.（4）高通量16s测序表明，BC/nZVI的添加减少了土壤中微生物物种数，微生物、复合材料联合微生物则增加了土壤中微生物物种数。宏基因测序结果表明，修复材料添加提高了微生物群落的功能多样性，总体趋势为BC/nZVI+微生物组>微生物组>空白组。修复后，土壤微生物群落的物种组成数与物种丰富度依次为：BC/nZVI+微生物组>微生物组>空白组，修复材料促进了微生物群落的物种多样性。.本课题研究成果可为BC/nZVI复合材料在OCPs污染土壤修复及生态恢复中的应用提供理论依据和技术方法。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Remediation of Organochlorine Pesticide-Contaminated Soils by Surfactant-Enhanced Washing Combined with Activated Carbon Selective Adsorption
表面活性剂强化冲洗结合活性炭选择性吸附修复有机氯农药污染土壤
  • DOI：
    10.1016/s1002-0160(17)60328-x
  • 发表时间：
    2019-06-01
  • 期刊：
    PEDOSPHERE
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Zhang Shengtian;He Yue;Lu Xiaohua
  • 通讯作者：
    Lu Xiaohua
Calcined Eggshell Waste for Mitigating Soil Antibiotic-Resistant Bacteria/Antibiotic Resistance Gene Dissemination and Accumulation in Bell Pepper
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子：
    6.1
  • 作者：
    Ye Mao;Sun Mingming;Feng Yanfang;Li Xu;Schwab Arthur P;Wan Jinzhong;Liu Manqiang;Tian Da;Liu Kuan;Wu Jun;Jiang Xin
  • 通讯作者：
    Jiang Xin
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  • DOI：
    10.1007/s11368-015-1291-3
  • 发表时间：
    2016-03
  • 期刊：
    Journal of Soils and Sediments
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Ye Mao;Sun Mingming;Wan Jinzhong;Zhao Yu;Xie Shanni;Tian Da;Hu Feng;Li Huixin;Zong Lianggang;Kengara Fredrick Orori;Xin Jiang
  • 通讯作者：
    Xin Jiang
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017-02
  • 期刊：
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Zhou Yan;Wang Fenghe;Wan Jinzhong;He Jian;Li Qun;Chen Qiang;Gao Jay;Lin Yusuo;Zhang Shengtian
  • 通讯作者：
    Zhang Shengtian
生物炭负载纳米零价铁材料的制备及还原降解性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    朱丽珺

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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

        graph TD
          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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