供水管网典型管垢作用下高毒性溴代、碘代消毒副产物的生成机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51878648
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    董慧峪
  • 依托单位：
    中国科学院生态环境研究中心
  • 学科分类：
    E1001.饮用水工程
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Because of their high cytotoxicity and genotoxicity, brominated/iodinated disinfection by-products (Br/I-DBPs) are research hotspots in the field of drinking water disinfection. Aiming to evaluate formation mechanism of Br/I-DBPs in the presence of pipe scale during distribution of drinking water, this study will focus on: Constituent and characterization investigation of typical pipe scale in the distribution system of China for the screening of highly reactive scale; effects of catalytic disproportionation and redox reactions in the presence of pipe scales on the attenuation of disinfectant and formation and transformation of free bromine and free iodine ; the structural and DBPs formation potential variations of natural organic matter induced by the adsorption, complexation, redox and fractionation reactions with different pipe scales; the formation and transformation mechanisms of Br/I-DBPs in simulated pipe section reactor. Then, formation and transformation kinetics model of Br/I-DBPs based on one-dimensional hydraulic flow will be proposed, which will be used to predict the formation species and concentration of Br/I-DBPs and provide effective measures for controlling the formation of Br/I-DBPs at the endpoint of distribution networks. Overall, this study will provide useful insights for evaluation of water quality risk induced by Br/I-DBPs throughout the whole process of water disinfection and distribution.
溴代、碘代消毒副产物（Br/I-DBPs）具有高细胞毒性与遗传毒性，是饮用水消毒领域研究热点之一。本项目聚焦输配过程中典型管垢作用下Br/I-DBPs的生成规律，拟开展：我国供水管网典型管垢的组分与特征调查，筛查出高反应活性的典型管垢；管垢催化歧化、氧化还原等反应影响消毒剂衰减、自由溴、自由碘生成转化的机制研究；管垢吸附、络合、氧化还原、分馏等作用下背景有机物的结构与DBPs生成势变化机制研究；管段反应器模拟输配条件下Br/I-DBPs生成与转化研究。在此基础上，构建基于一维流态DBPs生成转化动力学模型预测管网末端Br/I-DBPs的种类与浓度，并提出相应的消毒工艺控制策略。该课题的实施将有助于全过程评估饮用水消毒与输配中Br/I-DBPs形成的水质风险。

结项摘要

溴代、碘代消毒副产物（Br/I-DBPs）具有高细胞毒性与遗传毒性，是饮用水消毒领域研究热点之一。本项目聚焦输配过程中典型管垢作用下Br/I-DBPs的生成规律，开展了氯化过程中零价铁（ZVI）对溴酸盐的还原作用增强溴代消毒副产物（Br-DBPs）的生成研究，明确了ZVI剂量，pH, 初始溴酸盐和HOCl浓度等在氯化过程中对ZVI还原溴酸盐过程及产生的Br-DBPs的影响 ；完成了铅管主要腐蚀产物PbO2氧化碘化物的动力学、机理及有毒碘消毒副产物的生成研究，预氧化可以将I-转化为IO3-，应进一步研究预氧化过程在I-存在下对Pb还原溶解的影响，以及因此对I-DBPs形成的抑制作用；考察了铜管中CuO催化生物膜胞外聚合物生成消毒副产物对HepG2细胞代谢组学和转录组学的调控研究，CuO的存在不仅促进了氯和溴与EPS的取代反应生成TOX，而且使DBPs的物种从氯代向溴代转化。产率和种类的变化对HepG2细胞生长有明显的抑制作用。完成了复合铁腐蚀产品（Fe/Fe3O4）的催化下过硫酸盐对碘胺醇和莠去津的转化研究。在此基础上，提出相应的消毒工艺控制策略，该课题的实施有助于全过程评估饮用水消毒与输配中Br/I-DBPs形成的水质风险。该项目执行期间，共发表论文24篇，其中SCI论文18篇，中文核心期刊论文6篇，申请发明专利2项，获得省级自然科学三等奖1项，培养博士生、硕士生各3名，全面完成了项目考核目标。

项目成果

期刊论文数量（24）
专著数量（1）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
基于全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOF MS) 技术对长江下游水源水中未知有机物的高通量筛查
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    环境工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张博超;董慧峪;段书乐;吴胜念;王艳;章丽萍;强志民
  • 通讯作者：
    强志民
Removal of disinfection by-product precursors in drinking water treatment processes: Is fluorescence parallel factor analysis a promising indicator?
饮用水处理过程中消毒副产物前体的去除：荧光平行因子分析是一个有前途的指标吗？
  • DOI：
    10.1016/j.jhazmat.2021.126298
  • 发表时间：
    2021-06
  • 期刊：
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Wang Yan;Li Lingfei;Sun Zhe;Dong Huiyu;Yu Jianwei;Qiang Zhimin
  • 通讯作者：
    Qiang Zhimin
Degradation of iodinated disinfection byproducts by VUV/UV process based on a mini-fluidic VUV/UV photoreaction system
基于微型流体 VUV/UV 光反应系统的 VUV/UV 工艺降解碘化消毒副产物
  • DOI：
    10.1016/j.watres.2019.03.056
  • 发表时间：
    2019-07-01
  • 期刊：
    WATER RESEARCH
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    Hu, Jun;Wang, Chen;Qiang, Zhimin
  • 通讯作者：
    Qiang, Zhimin
饮用水消毒工艺对病毒的灭活
  • DOI：
    10.12030/j.cjee.202002138
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    环境工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    董慧峪;李凌菲;刘沛峰;张君枝;强志民
  • 通讯作者：
    强志民
Preparation of green biosorbent using rice hull to preconcentrate, remove and recover heavy metal and other metal elements from water
利用稻壳预浓缩、去除和回收水中重金属等金属元素制备绿色生物吸附剂
  • DOI：
    10.1016/j.chemosphere.2020.127940
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Chemosphere
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Yongbo Dan;Lei Xu;Zhimin Qiang;Huiyu Dong;Honglan Shi
  • 通讯作者：
    Honglan Shi

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    董慧峪
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    --
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    --
  • 作者：
    强志民;董慧峪;吕燕飞;聂亚峰
  • 通讯作者：
    聂亚峰

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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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          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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