太阳光催化高铁酸盐/过一硫酸盐耦合体系对养殖废水中典型抗生素的脱毒机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41807476
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    公晗
  • 依托单位：
    华南农业大学
  • 学科分类：
    D0711.污染物环境行为与效应
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

As an important source of antibiotics in water bodies, swine wastewater treatment is of great significance for the balance of aquatic ecosystem and the human health. In this project, a novel, green, low-cost, and highly efficient process Solar light/Ferrate/Oxone was developed to target typical antibiotics in swine wastewater, the detoxification mechanism of the reaction system will be explored. Effect of the critical reaction parameters and water quality factors on the removal efficiency and mineralization of the target antibiotics will be investigated to evaluate the stability of the treatment process via the batch static test. The reaction mechanism will be demonstrated through the radical tracing, detection of iron in varied valence states, characterization of the generated nanoparticles and the identification of the degradation intermediates. The detoxification of the target antibiotics will be revealed by the toxicity tests with aquatic organisms. The detoxification mechanism of the coupled system Solar light/Ferrate/Oxone targeting typical antibiotics will be illustrated systematically, thus to provide theoretical foundation and scientific evidences for the control and treatment of antibiotics in swine wastewater.
养殖废水是水环境中抗生素的重要来源。开发高效、安全、低成本、易操作的降解技术去除养殖废水中的抗生素，对维持水生系统的生态平衡和保护人类健康具有重要意义。本项目拟以养殖废水中的典型抗生素为目标污染物，探讨在太阳光催化下，高铁酸盐/过一硫酸盐共存体系对目标抗生素的脱毒机制。采用批量静态实验，厘清相关反应参数与水质因子对耦合体系降解、矿化目标抗生素效率的制约程度，评估反应体系实际应用的有效性与稳定性；通过自由基追踪、离子检测、铁物种分析、降解产物鉴定等方法，阐明耦合体系对目标抗生素的降解机理；在此基础上，基于水生生物毒理实验，评价耦合体系对目标抗生素的脱毒能力，为太阳光催化高铁酸盐/过一硫酸盐耦合降解技术在养殖废水抗生素污染控制中的应用提供理论基础和科学依据。

结项摘要

养殖废水是水环境中抗生素的重要来源。开发高效、安全、低成本、易操作的降解技术去除养殖废水中的抗生素，对维持水生系统的生态平衡和保护人类健康具有重要意义。本项目以养殖废水中的典型抗生素为目标污染物，探讨在太阳光催化下，高铁酸盐/过一硫酸盐共存体系对目标抗生素的脱毒机制。采用批量静态实验，厘清相关反应参数与水质因子对耦合体系降解、矿化目标抗生素效率的制约程度，评估反应体系实际应用的有效性与稳定性；通过自由基追踪、降解产物鉴定等方法，阐明耦合体系对目标抗生素的降解机理；在此基础上，基于水生生物毒理实验，评价耦合体系对目标抗生素的脱毒能力，为太阳光催化高铁酸盐/过一硫酸盐耦合降解技术在养殖废水抗生素污染控制中的应用提供理论基础和科学依据。结果表明，本研究构建的太阳光/高铁酸盐/过一硫酸盐耦合反应体系可以有效降解、矿化养殖废水中的抗生素。光照强度越大、氧化剂剂量越高，抗生素的降解效率越高；腐殖质对抗生素的降解有显著抑制作用；溴离子促进诺氟沙星的降解，而磷酸盐离子、亚硝酸盐离子抑制诺氟沙星的降解。猝灭实验等表明，高铁酸盐在抗生素初始降解中起主导作用，而包括SO4-•和OH•在内的自由基促进了抗生素的持续降解。抗生素磺胺甲恶唑的降解途径包括羟基化、羧化、硝化等；逐步添加氧化剂会改变磺胺甲恶唑的降解途径、减缓磺胺甲恶唑的降解，而逐步添加高铁酸盐更有利于抗生素磺胺甲恶唑的S-N键的裂解，从而提高矿化率。水生生物毒理实验表明，反应体系可对抗生素进行有效脱毒。本项目研究结果表明，太阳光催化高铁酸盐活化过一硫酸盐耦合反应体系在处理水体中的抗生素中具有良好的应用潜力。

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）
A comparative study on phenazone degradation by sulfate radicals based processes
硫酸根基工艺降解非那酮的比较研究
  • DOI：
    10.1016/j.envres.2020.110054
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Environmental Research
  • 影响因子：
    8.3
  • 作者：
    Gong Han;Chu Wei;Gan Lu;Gong He;Lin Jingjun;Wang Qinxing;Lai Wing Yiu;Xu Lijie
  • 通讯作者：
    Xu Lijie
Cooperation of Fe(II) and peroxymonosulfate for enhancement of sulfamethoxazole photodegradation: mechanism study and toxicity elimination.
Fe(II) 与过一硫酸盐协同增强磺胺甲恶唑光降解：机理研究和毒性消除
  • DOI：
    10.1039/d0ra05704e
  • 发表时间：
    2020-09-28
  • 期刊：
    RSC advances
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
  • 通讯作者：
Efficient degradation, mineralization and toxicity reduction of sulfamethoxazole under photo-activation of peroxymonosulfate by ferrate (VI)
高铁酸盐光活化过一硫酸盐对磺胺甲恶唑的高效降解、矿化和减毒 (VI)
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2020.124084
  • 发表时间：
    2020-06
  • 期刊：
    Chemical Engineering Journal
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Gong Han;Chu Wei;Xu Kaihang;Xia Xiongjian;Gong He;Tan Yan;Pu Shengyan
  • 通讯作者：
    Pu Shengyan

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其他文献

石墨烯基材料应用于水污染物治理领域的研究进展
  • DOI：
    10.19869/j.ncm.1007-8827.2019.03.002
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    新型炭材料
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孟亮;孙阳;公晗;王平;乔维川;甘露;徐立杰
  • 通讯作者：
    徐立杰

其他文献

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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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