植物叶面微观结构与化学对其吸附大气颗粒物的作用机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41571457
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0711.污染物环境行为与效应
  • 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

Plants can play an important role in the reduction of particulate matter pollution. The properties of leaf surfaces are the most crucial factors in controlling the removal of airborne particles by plants. The mature leaves of 24 common plants selected and their replicas will be continuously gathered during the sampling period under the urban atmospheric background pollution in Beijing. The replication of leaf surfaces is a two-step molding process, in which a negative replica of a template is generated using a polyvinylsiloxane dental wax and a positive replica is made with a liquid epoxy resin. Physicochemical characteristics of particles on leaf surfaces and on replica surfaces and their dynamic changes, characterization parameters of the microstructures of leaf surfaces, adhesion and surface energy of leaf surfaces, chemical composition and crystal structures of epicuticular waxes can be obtained using the advanced instruments, including field emission scanning electron microscopy, white light scanning interferometry, atomic force microscope, optical contact angle measuring device, gas chromatography - mass spectrometry, X-ray diffraction, transmission electron microscopy and scanning tunneling microscope. The key characterization parameters of the microstructures of leaf surfaces for the adsorption of leaf surfaces to airborne particles and the mode of acting forces between leaf surfaces and particles will be determined, and then the mechanisms of the coupled effects of microstructures and chemistry of leaf surfaces on airborne particles collection by plant leaves will be expounded. The replicas of leaf surfaces from different plants have the same chemical properties, so the adsorption of replicas surfaces to airborne particles only maps the effect of the microstructures of leaf surfaces to airborne particles collection by plants. The research results have important significances to reveal the mechanism of the removal of airborne particles by plants and the micro-mechanism of action of deposit surfaces in the theory of dry deposition, to improve a variety of application models and to provide the foundation for the selection of green plants.
植物在降低大气颗粒物污染方面发挥着重要作用。叶面特性是植物去除大气颗粒物最重要的内在控制因素。本项目拟在北京市城市大气污染背景下,以24种常见植物为对象,利用扫描电子显微镜、表面形貌仪、原子力显微镜、接触角测量仪、气相色谱-质谱联用仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描探针显微镜等仪器分析手段,获取叶面和叶面复制品附着颗粒物理化特征及其动态变化、叶面微观结构的表征参数、叶面粘附力与表面能数据和叶表皮蜡质化学组成与晶体结构信息,以确定叶面微观结构对其吸附大气颗粒物作用的关键表征参数和叶面与附着颗粒物之间的作用力模式,进而阐明叶面微观结构与化学对其吸附大气颗粒物的耦合作用机理。不同植物叶面复制品具有相同的化学特性,其表面吸附特征的差异仅映射叶面微观结构的作用。研究结果对揭示植物去除大气颗粒物机理和干沉降机制中沉积表面微观作用机理有重要意义,且有助于改进各种应用模型,亦为绿化植物种选取提供依据。

结项摘要

植物在降低大气颗粒物污染方面发挥着重要作用。叶面特性是植物去除大气颗粒物最重要的内在控制因素。然而,植物叶面吸附大气颗粒物的机理仍不清楚。本项目对24种测试植物叶面微观结构的形貌进行了表征,并利用ArcGIS软件对其三维数据进行了分析,结合叶面附着颗粒物的动态监测结果,确定1~2µm尺度微观结构的密度是叶面吸附大气颗粒物能力的关键表征参数。分析了测试植物叶面蜡质化学成分。选择碳黑、石墨、还原石墨烯、氧化石墨烯等四种元素碳颗粒物和两种代表叶面蜡质的化合物,利用光谱学(红外光谱和拉曼光谱)和X射线衍射的方法,开展碳颗粒物与叶面蜡质相互作用的模式研究,结果揭示,元素碳颗粒物与蜡质分子之间能够形成C-H…π型氢键,并且在与伦敦色散力的耦合作用下,两者之间存在较大的相互吸引力。此外,这种相互作用能够导致蜡质晶体结构向水分能够通过的无定形结构转变,因此,在现实中,碳黑颗粒物能够导致植物失去更多水分。本研究在研究思路和方法上能够为研究其它类型大气颗粒物与叶面蜡质相互作用提供重要借鉴,同时,为园林绿化树种选择和城市大气颗粒物污染防治提供重要的科学依据。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Molecular Adsorption Mechanism of Elemental Carbon Particles on Leaf Surface
单质碳颗粒在叶面的分子吸附机理
  • DOI:
    10.1021/acs.est.7b06088
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Environmental Science & Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Wang Lei;Gong Huili;Peng Nian;Zhang Jin Z.
  • 通讯作者:
    Zhang Jin Z.

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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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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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