根际环境中生物炭吸附态氯苯的生物强化降解机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41301240
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0709.基础土壤学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Chlorobenzenes (CBs), which are ubiquitous in environment, are typical chlorinated persistent organic pollutants. Bioremediation is the most effective, environmental friendly technology to remove CBs from soil. Based on the previous research that biochar could effectively sorb CBs in soil, this study sought to use a two-steps method – biochar sorption followed by ryegrass rhizosphere degradation – to thoroughly remove CBs from soil, find out the effects of ryegrass root exudates on the sorption of CBs to biochar and the desorption of sorbed CBs form biochar,demonstrate the transform mechanism of sorbed CBs by activated microorganisms stimulated by root exudates and the effect of microbial activity on the changes of surface properties of biochar,and elucidate the collaborative mechanism of ryegrass and degrading bacteria in enhancing the degradation of sorbed CBs and the colonization behavior of the degrading bacteria in rhizosphere environment. Based on these research contents, this study will elucidate the rhizo-effect and regulation mechanism of enhanced degradation of biochar sorbed CBs by ryegrass and microorganisms in rhizosphere and will supply theoretical basis and technical support for in-situ bioremediation of volatile organic compounds contaminated soil.
氯苯(CBs)是环境中普遍存在的典型氯代持久性有机污染物,生物修复是去除土壤中CBs的最有效、最彻底的环境友好型修复方法。本项目在前期生物炭高效吸附土壤中CBs的研究基础之上,拟通过生物炭吸附-黑麦草根际活化降解两步法来实现对土壤中CBs的彻底降解,探明黑麦草主要根系分泌物对生物炭吸附CBs的影响机制以及对吸附态CBs解吸再释放的作用机理;在明确土壤微生物活性和关键酶活性的基础上,阐明根系分泌物驱动下土壤微生物对吸附态CBs的转化机制和对生物炭表面性质变化的影响机制;揭示黑麦草与高效降解菌强化吸附态CBs降解的协同机制并探讨降解菌在根际环境中的定殖行为;在此基础之上综合阐释土壤根际环境中黑麦草-微生物强化生物炭吸附态CBs高效降解的根际效应与调控机理。研究结果将为CBs类挥发性有机物污染土壤的原位生物修复提供理论依据和技术支撑。

结项摘要

本研究以生物炭吸附固定—黑麦草根际活化降解两步法为研究思路,通过研究不同制备温度的小麦秸秆生物炭对氯苯的吸附过程,阐明了生物炭对氯苯的吸附固定机制;研究了胁迫条件下黑麦草根系分泌物的组成及浓度的生理生态响应;通过研究草酸作用下生物炭对氯苯的吸附过程以及生物炭吸附态氯苯解吸过程,揭示草酸对生物炭吸附氯苯的影响机制及草酸对吸附态氯苯的活化效果;利用根箱微宇宙实验,阐明土壤中吸附态氯苯在根际微域中的时空分异和根际降解机理。得出的主要结论如下:小麦秸秆炭可快速高效地吸附氯苯,假二级动力学方程能更好地拟合秸秆炭对氯苯的吸附动力学过程;随着制备温度的升高,生物炭对氯苯的吸附等温曲线由线性变为非线性,吸附机理则由以分配作用为主过渡到分配作用与表面吸附共同作用。不同浓度氯苯胁迫条件下,黑麦草根系总糖分泌量无显著性差异,高浓度氯苯促进低分子量有机酸的分泌,根系分泌的有机酸中草酸分泌量最大,且随着胁迫浓度升高呈上升趋势。草酸抑制了生物炭对氯苯的吸附,促进生物炭吸附态氯苯的解吸,其主要机理在于草酸促进了生物炭中可溶性有机碳的溶出。黑麦草根部对氯苯的累积要显著高于地上部分,但土壤中添加生物炭显著降低了氯苯在黑麦草根部富集。种植黑麦草显著促进了生物炭吸附态氯苯的消解。在离根表不同距离时氯苯的消减存在空间差异,在离根表2mm的近根际微域中,生物炭吸附态氯苯消解最快。通过高通量测序结果表明,在近根际微域中土壤细菌群落结构多样性较低,但一些微生物菌属丰度显著提高,并且与氯苯消解显著相关。黑麦草根系比生物炭对微生物群落结构相似性影响更大。本研究结果证实了利用生物炭吸附固定-植物根际活化降解有机污染物的可行性,为有机污染土壤原位生物修复提供理论依据和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Does powder and granular activated carbon perform equally in immobilizing chlorobenzenes in soil?
粉末和颗粒活性炭在固定土壤中的氯苯方面效果相同吗?
  • DOI:
    10.1039/c4em00486h
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Environmental Science: Processes & Impacts
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xinglun Yang;Chenggang Gu;Mao Ye;Xin Jiang
  • 通讯作者:
    Xin Jiang
Does soil amendment affect the assessment of bioavailability of pentachlorobenzene using hydroxypropyl-?-cyclodextrin extraction method?
土壤改良剂是否影响羟丙基环糊精提取法评价五氯苯的生物利用度?
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    CLEAN - Soil, Air, Water
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Song Yang;Wang Fang;Bian Yongrong;Jiang Xin
  • 通讯作者:
    Jiang Xin
信号分子N-酰基高丝氨酸内酯分析方法研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    土壤学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柳广霞;刘总堂;蒋新;王芳
  • 通讯作者:
    王芳
小麦秸秆生物炭对高氯代苯的吸附过程与机制研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    土壤学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋 洋;王 芳;卞永荣;蒋 新
  • 通讯作者:
    蒋 新
土壤提取液中酰基高丝氨酸内酯的气相色谱-质谱检测方法优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    土壤学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    柳广霞;蒋新;P. Schmitt-Kopplin;王芳
  • 通讯作者:
    王芳

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其他文献

冈底斯中东部底垫-俯冲转换带附近地壳上地幔结构远震P波层析成像研究
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    宿和平
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国药师
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  • 作者:
    马艺溢;王福蕾;宋洋
  • 通讯作者:
    宋洋
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘冬峰;林绍生;陈巍;朱祝军;宋洋;郭秀珠;李发勇
  • 通讯作者:
    李发勇
断裂两盘井水位同震响应特征对比分析——以北京八宝山断裂带中段大灰厂两观测井为例
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  • 发表时间:
    2016
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林绍生;刘冬峰;宋洋;张枝碧;郭秀珠;黄品湖;徐文荣;陈巍
  • 通讯作者:
    陈巍

其他文献

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土壤中微塑料生态冠的形成机制及其环境效应研究
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生物炭作用下土壤中根系-微生物互作与多环芳烃降解过程的耦合机制
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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

        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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