沉积物不同还原性条件下石油烃的降解及重金属的转化

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51608531
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1007.环境污染治理与修复
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The co-occurrence of petroleum hydrocarbons and heavy metals are commonly existed in sediments. So far, the biodegradation behaviors of petroleum hydrocarbons during sediment bioremediations have not yet well understood due to the complexity of hundreds to thousands fractions of petroleum hydrocarbons, the anaerobic conditions of sediment environments, as well as the heterogeneity of sediments. Besides, investigations on the effects of bioremediations under various reducing conditions on the heavy metals are still very limited. The proposed study attempts to investigate the biodegradation behaviors of petroleum hydrocarbons under denitrifying condition, Fe(III)-reducing and sulfate-reducing conditions, as well as methanogenic condition. The biodegradation efficiencies, preferential degradation patterns and degradation kinetics of different petroleum hydrocarbon fractions will be analyzed. The microbial community structure and diversity, and the activation pathways of different petroleum hydrocarbon fractions will also be determined in order to explore the involved mechanisms of different biodegradation behaviors of petroleum hydrocarbons under various reducing conditions. Meanwhile, the transformation of heavy metal speciation distribution, the changes of heavy metal mobility and bioavailability under various reducing conditions will be systematically investigated, and the effects of such heavy metal transformation on the aquatic/sediment environments will be studied in a long run. Based on the above results, the interactions between petroleum hydrocarbon degradation and heavy metal transformation under various reducing conditions will be explored. The outcomes obtained from the proposed research will assist in revealing underlying mechanisms of the degradation and transformation behaviors of various contaminants in a combined polluted environment. And in real practice, this study may provide useful technical data for determining suitable bioremediation strategies to effectively decontaminate petroleum hydrocarbons from sediments with simultaneously minimizing the potential adverse influence of the co-presented heavy metal on the environment.
石油烃和重金属所造成的复合污染普遍存在于水体沉积物当中。由于石油烃的复杂性、沉积物的厌氧环境及本身较复杂的非匀质体系,目前对于沉积物中石油烃的降解行为仍然缺乏系统的认识。而不同还原性条件下的生物修复过程对沉积物中重金属的影响也鲜有报道。本项目拟通过对反硝化、三价铁还原、硫酸盐还原以及产甲烷等条件下不同组分石油烃的降解效率、优先降解模式及降解动力学特征等研究揭示石油烃在沉积物中的厌氧降解行为,并结合微生物种群结构及多样性和石油烃降解初始活化方式的分析探讨石油烃不同还原性条件下降解行为的产生机制。同时还将系统分析不同还原性条件下重金属形态、迁移性及生物可利用性的转化及其对环境的长期效应,并探讨这一过程中石油烃降解与重金属转化的交互作用。其研究结果将有助于更好地理解复合污染条件下各类污染物的降解和转化规律;在工程实践中也能够更加有效地对污染场地开展生物修复并全面评估修复过程对环境造成的潜在影响。

结项摘要

随着人口的快速增长和经济社会发展,越来越多的石油烃类有机污染物被不断地释放到周围的环境中,给生态系统及人类健康带来了严峻的威胁。河道沉积物是石油烃类有机污染物进入环境中后的主要“储存库”和“二次污染源”。在沉积物环境中,微生物降解是有机污染物去除的主要途径。然而由于有机污染物组分及沉积物环境条件的复杂多样,导致对沉积物环境中有机污染物的降解行为、关键微生物等降解机制的认识仍然不够充分,制约了沉积物环境中有机污染的微生物修复技术发展与应用。因而,本研究首先利用室内培养实验从有机污染物的降解行为和关键微生物两个角度系统地研究了沉积物环境中有机污染物微生物降解机制。进一步地,基于沉积物环境中有机污染物降解行为的微生物调控机制,探索了针对复合污染沉积物的多项生物修复技术,主要结果和结论如下:反硝化和三价铁还原条件下有利于短链正构烷烃和低分子量多环芳烃的降解;产甲烷条件下有利于长链正构烷烃和高分子量多环芳烃的降解。进一步发现羧化作用是正构烷烃在反硝化条件下主要的初始活化方式;加延胡索酸作用是正构烷烃在硫酸盐还原条件下主要的初始活化方式;此外还发现不同还原性条件对重金属的形态转化起到显著影响。利用稳定性同位素标记技术鉴定了菲的主要降解菌。共鉴定出9株降解菌参与了反硝化和三价铁还原条件下菲的降解,其中反硝化条件为Sphingobium属、Desulfitobacterium属和Azoarcus属;三价铁还原条件下为Desulfatiglans属和Deltaproteobacteria纲。反硝化强化微生物燃料电池技术在高效同步降解多种多环芳烃的同时,可以有效去除沉积物中还原性硫化物并产生电能。添加硝酸根的处理组中还原性硫化物的含量的去除率高达94%。反硝化强化微生物燃料电池技术对菲、芘、苯并芘等多环芳烃组分的去除率最高,分别为93%、80%、69%。反硝化强化微生物燃料产生的电压最高,达到341 mV。论文研究结果可为进一步认识沉积物环境中有机污染物的环境行为、环境风险以及制定相关修复措施提供理论依据和数据支撑。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Surfactant-enhanced biodegradation of crude oil by mixed bacterial consortium in contaminated soil
污染土壤中混合菌群对原油的表面活性剂强化生物降解
  • DOI:
    10.1007/s11356-018-1604-3
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Xu Ruiwei;Zhang Zhen;Wang Liping;Yin Ningning;Zhan Xiaohui
  • 通讯作者:
    Zhan Xiaohui
Biodegradation of petroleum hydrocarbons and changes in microbial community structure in sediment under nitrate-, ferric-, sulfate-reducing and methanogenic conditions
硝酸盐、铁、硫酸盐还原和产甲烷条件下石油烃的生物降解和沉积物中微生物群落结构的变化
  • DOI:
    10.1016/j.jenvman.2019.109425
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Environmental Management
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Kun Zhang;Zheng Hu;Feifan Zeng;Xingjian Yang;Jinjin Wang;Ran Jing;Huanni Zhang;Yongtao Li;Zhen Zhang
  • 通讯作者:
    Zhen Zhang
Coagulation of low temperature and low turbidity water: Adjusting basicity of polyaluminum chloride (PAC) and using chitosan as coagulant aid
低温低浊水混凝:调节聚合氯化铝(PAC)碱度,以壳聚糖为助凝剂
  • DOI:
    10.1016/j.seppur.2018.05.051
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Separation and Purification Technology
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Zhen Zhang;Ran Jing;Shuran He;Jin Qian;Kun Zhang;Guilin Ma;Xing Chang;Mingkuan Zhang;Yongtao Li
  • 通讯作者:
    Yongtao Li
Bioremediation of PAHs contaminated river sediment by an integrated approach with sequential injection of co-substrate and electron acceptor): Lab-scale study
通过顺序注射共底物和电子受体的综合方法对多环芳烃污染的河流沉积物进行生物修复:实验室规模研究
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2017.06.063
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Tongzhou Liu;Zhen Zhang;Wenyi Dong;Xiaojing Wu;Hongjie Wang
  • 通讯作者:
    Hongjie Wang

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

Modified Equivalent-Area Method for Calculating Factors of Safety against Deep-Seated Failure of Embankments over Deep-Mixed Foundations
计算深层混合地基路堤深层破坏安全系数的修正当量面积法
  • DOI:
    10.1061/(asce)gm.1943-5622.0001592
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF GEOMECHANICS
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    张振;肖彦;韩杰;叶观宝;王萌
  • 通讯作者:
    王萌
北黄海盆地中侏罗世-早白垩世构造体制转换期的古气候演化及元素地球化学响应
  • DOI:
    10.3799/dqkx.2020.232
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    地球科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于海田;许中杰;程日辉;王嘹亮;高丹;胡小强;张振
  • 通讯作者:
    张振
中空多壳层结构在电磁波领域中的应用
  • DOI:
    10.7503/cjcu20200754
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高等学校化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张振;毛丹;杨梅;于然波
  • 通讯作者:
    于然波
马尾松稳定碳同位素(δ~(13)C)的地理变异及其对水热因子的响应
  • DOI:
    10.13287/j.1001-9332.201906.007
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张振;金国庆;周志春;丰忠平;孙林山
  • 通讯作者:
    孙林山
下扬子区上石炭统船山组碳酸盐台地层序与相对海平面变化控制:以句容剖面为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    地学前缘
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张振;程日辉;许中杰;李双林
  • 通讯作者:
    李双林

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

张振的其他基金

原位功能化沼渣碳黑与灰分磷协同强化猪场沼液养分回收效能及机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    57 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码