模拟水泥窑热工制度下溴代二恶英的生成规律

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51778592
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    杨玉飞
  • 依托单位：
    中国环境科学研究院
  • 学科分类：
    E1006.固废资源转化与安全处置
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

It is urgent to reveal and reduce the polybrominated dibenzo-dioxins and furans (PBBD/Fs) formation feature and mode during co-processing substances containing brominated flame retardants (BFRs) using cement kiln. Currently, research on the formation of PBBD/Fs in cement kiln thermal system is very limited. The polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) were selected as typical BFRs. The law of thermal decomposition of PBDEs and their product formation characteristics were analyzed by thermogravimetric-infrared combined technology and high temperature tube furnace, and the key factors which impact the PBDD/Fs formation were also identified. Based on thermal environment (including temperature, atmosphere, reaction time, etc.) of solid wastes feed point and the migration trajectories of material and gas after solid wastes were feed into kiln, the methods and parameters of simulating cement kiln processing soil content PBDEs test by multi-stage high temperature tube were determined. Gas and solid phase materials (including residues) were collected in test and the PBDEs decomposition products, PBDD/Fs homologues and amounts in materials were analyzed to study the formation characteristics and formation patterns of PBDD/Fs in the high, medium and low temperature regions of cement kiln co-processing soil containing BFRs. It is of great practical significance to control the discharge of PBDD/Fs from cement kiln co-processing substance containing BFRs and to enrich the theory of PBDD/Fs formation of BFRs from thermal process.
水泥窑协同处置含溴代阻燃剂（BFRs）会增加溴代二恶英（PBDD/Fs）排放，亟需在探明该过程PBDD/Fs生成规律的基础上控制其产生。项目以多溴联苯醚（PBDEs）为典型BFRs，利用热重-红外联用技术和高温管式炉模拟处置试验，解析水泥窑协同处置过程PBDEs热分解规律及产物特征，识别该过程影响PBDD/Fs生成的关键因子。以含PBDEs土壤为对象，依据协同处置工程中废物三个进料口及入窑后物料和气体运移轨迹的复杂热环境（气、固逆流，经过低、中和高温区），设定多段高温管式炉模拟处置试验的方法和参数，收集、分析气相和固相物质中PBDEs分解产物及PBDD/Fs的组成和量，研究水泥窑协同处置含BFRs物质中不同入窑方式下PBDD/Fs的生成特征和模式。对水泥窑窑协同处置含BFRs物质过程PBDD/Fs的减排有重要实践价值，丰富和补充了含BFRs物质热过程PBDD/Fs生成理论。

结项摘要

水泥窑共处置是固废处置的重要方式，其环境安全性倍受关注。水泥窑共处置含溴物质，尤其是含溴代阻燃剂（十溴二苯醚BDE209）的土壤，会产生溴代二噁英/呋喃（PBDD/Fs），存在潜在的环境风险。研究二噁英的生成规律和机理是水泥窑二噁英减排和技术推广的关键问题。因此，项目通过模拟水泥窑热工制度，结合量子化学方法，开展了水泥窑热工制度下PBDD/Fs的生成规律研究，解析和揭示PBDD/Fs由于PBDEs热分解的生成规律和机理。本项目研究结果对控制二噁英生成具有重要意义。依托本项目，共发表科技论文7篇，其中SCI收录论文6篇，获环境保护科学技术奖二等奖1项，培养的3为博士生获得博士学位、4位硕士生获硕士学位，项目负责人晋升为研究员。取得的研究成果如下：.（1）PBDEs、无机溴化物（HBr、Br2）和PBDD/Fs为BDE209热分解的关键产物。PBDEs同类物中BDE209的含量占80-90%，九溴、八溴、七溴的含量依次减小，BDE209在水泥窑环境下存下逐级脱溴反应；（2）双因素交互作用对BDE209热分解具有重要影响，尤其是对PBDD/Fs生成的影响显著。温度与氧气含量的交互作用显著影响2,3,7,8-PBDD/Fs的生成（p<0.0001），当温度为675℃、氧气含量为10%时，PBDD/Fs产生量呈现局部最高值；（3）水泥窑的不同进料口PBDEs释放情况存在差异。温度较高的进料口2（分解炉）产物中 PBDEs 的释放量小于进料口 1（预热器），但无机溴化物相反；（4）2,3,7,8-PBDD/Fs与PBDEs相关性强（r=0.42），表明2,3,7,8-PBDD/Fs更可能来源于以PBDEs为前驱体的合成反应；（5）自由基式前驱体合成路线是PBDD/Fs的重要生成模式。PBDEs的一个邻位C-Br键断裂形成苯基自由基类物种，然后再/氧化环化，是生成PBDD/Fs的重要步骤；（6）水泥窑不同区域PBDD/Fs的生成机理不同。分解炉PBDD/Fs生成有三个主要反应过程，依次为苯基自由基类物种的氧化/闭环反应、氧气与PBDEs邻位溴的置换反应、高溴代PBDD/Fs的脱溴反应。然而，相较于水泥窑预分解炉上部，预热器区域温度较低，生成PBDD/Fs的主要反应为：苯基自由基类物种的氧化/闭环反应。.项目研究形成的水泥窑不同区域PBDD/Fs的生成规律和机理，为水泥窑控制二噁英

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Chemical industrial kilns used for co-processing of hazardous waste: Low environmental risks of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)
协同处置危险废物的化工窑炉：多环芳烃（PAHs）环境风险低
  • DOI：
    10.1016/j.jece.2020.104312
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    Journal of Environmental Chemical Engineering
  • 影响因子：
    7.7
  • 作者：
    Xuebing Li;Li;Yuying Du;Meijia Liu;Qifei Huang;Jinzhong Yang;Lianghua Tang;Dahai Yan
  • 通讯作者：
    Dahai Yan
Polychlorinated naphthalene emissions to the atmosphere from typical secondary aluminum smelting plants in southwestern China: concentrations, characterization, and risk evaluation
中国西南地区典型再生铝冶炼厂向大气中排放的多氯化萘：浓度、特征和风险评估
  • DOI：
    10.1007/s11356-019-04744-8
  • 发表时间：
    2019-03
  • 期刊：
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Fang Yanyan;Nie Zhiqiang;Yang Jinzhong;Die Qingqi;He Jie;Yu Hongjin;Zhou Qi;Huang Qifei
  • 通讯作者：
    Huang Qifei
Pathways and influential factors study on the formation of PBDD/Fs during co-processing BDE-209 in cement kiln simulation system
水泥窑模拟系统共处置BDE-209过程中PBDD/Fs的形成途径及影响因素研究
  • DOI：
    10.1016/j.ecoenv.2020.110246
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Ecotoxicology and Environmental Safety
  • 影响因子：
    6.8
  • 作者：
    Yang Jinzhong;Yu Haibin;Xie Zhen;Yang Yufei;Zheng Xiaoyan;Zhang Jingxing;Huang Qifei;Wen Tao;Wang Jianyuan
  • 通讯作者：
    Wang Jianyuan
Occurrence of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons in typical used mineral oil from China: implications for risk management
中国典型使用矿物油中重金属和多环芳烃的存在：对风险管理的影响
  • DOI：
    10.1007/s11356-020-09515-4
  • 发表时间：
    2020-06
  • 期刊：
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Xie Zhen;Yang Jinzhong;Huang Qifei;Yang Yufei
  • 通讯作者：
    Yang Yufei
Concentrations and occupational exposure assessment of polybrominated diphenyl ethers in modern Chinese e-waste dismantling workshops
现代中国电子垃圾拆解车间多溴二苯醚浓度及职业暴露评估
  • DOI：
    10.1016/j.chemosphere.2018.09.130
  • 发表时间：
    2019-01-01
  • 期刊：
    CHEMOSPHERE
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Die, Qingqi;Nie, Zhiqiang;He, Jie
  • 通讯作者：
    He, Jie

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其他文献

水泥窑共处置废物过程中重金属的流向分布
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    杨玉飞
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  • 作者：
    范兴广;杨玉飞;黄启飞
  • 通讯作者：
    黄启飞

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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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          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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