固定化混菌联合体同步去除复合污染地下水中硝酸盐和铬(VI)的性能及机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21876159
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0604.水污染与控制化学
  • 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

The nitrate and chromium(VI) compound contamination in groundwater has represented a serious threat to water security and public health. Traditional microorganism in situ remediation methods existed lots of problems, such as low microbial density, easy to lose, poor metabolic activity, and difficult to control the denitrification and chromium reduction process. In this project, heterotrophic denitrification and chromium reduction hybrid microbiome were embedded in the polymer structure of the carrier, which can slowly and continuously release microorganisms to simultaneously remove nitrate and chromium (VI). By the analysis of the kind and type of the intermediate products, end products and microbial morphologies during the denitrification and chromium reduction process, the competition and/or cooperation relationship between microbial flora in simultaneous removal of nitrogen and chromium process is illustrated. By detecting the protein components and coding gene fragments of the key denitrifying and chromium reduction enzymes, the electron transfer mechanism is explained and the reaction process mechanism model is constructed. By evaluating the physical and chemical indicators of the bioreactor performance, the related adjustment mechanism of simultaneous removal of nitrate and chromium(VI) from groundwater by an immobilized mixed bacterial consortium is established. With the study of this project, a new approach for treatment of nitrate and chromium(VI) compound pollution in groundwater will be provided. With the study of this project, the theoretical foundation for utilization of an immobilized mixed bacterial consortium in the combined treatment of nitrate and chromium(VI) in groundwater will be established, which will play a positive role in the research for groundwater pollution treatment techniques.
地下水硝酸盐和铬(VI)复合污染严重威胁居民饮水安全和身体健康。传统微生物原位修复方法存在微生物密度低、容易流失、代谢活性差、反硝化和铬还原过程不易受到控制等问题。本项目将异养反硝化及铬还原混合微生物菌群包埋于载体的高分子结构中,使其缓慢连续释放微生物以同步去除硝酸盐和铬(VI);通过反硝化及铬还原过程中间产物、终产物及微生物形态学分析,解析同步脱氮除铬过程中微生物菌群之间的竞争/协同作用关系;通过反硝化和铬还原关键酶的蛋白组分及编码基因片段分析,阐释微生物同步脱氮除铬过程的电子传递机制,构建反应过程机理模型;以理化指标评估生物反应器同步脱氮除铬运行性能,建立固定化混菌联合体同步去除地下水中硝酸盐和铬(VI)工艺的调控机制。该研究将为固定化混菌联合体在地下水硝酸盐和铬(VI)复合污染处理中的应用奠定理论基础,对推动地下水污染处理工艺研究产生积极作用。

结项摘要

地下水硝酸盐和铬(VI)复合污染严重威胁居民饮水安全和身体健康。传统微生物原位修复方法存在微生物密度低、容易流失、代谢活性差、反硝化和铬还原过程不易受到控制等问题。本项目将异养反硝化及铬还原混合微生物菌群包埋于载体的高分子结构中,使其缓慢连续释放微生物以同步去除硝酸盐和铬(VI);通过反硝化及铬还原过程中间产物、终产物及微生物形态学分析,解析同步脱氮除铬过程中微生物菌群之间的竞争/协同作用关系;通过反硝化和铬还原关键酶的蛋白组分及编码基因片段分析,阐释微生物同步脱氮除铬过程的电子传递机制,构建反应过程机理模型;以理化指标评估生物反应器同步脱氮除铬运行性能,建立了固定化混菌联合体同步去除地下水中硝酸盐和铬(VI)工艺的调控机制。研究结果发现:(1)硝酸盐的存在有利于微生物还原Cr(VI)过程,且其与硝酸盐浓度成正比,能达到50%最大生物活性的硝酸盐氮浓度为78.22 mg/L;(2)Cr(VI)的存在抑制微生物的反硝化性能,Cr(VI)浓度越高,抑制作用越强,Cr(VI)对微生物活性50%的抑制浓度(IC50)为17.06 mg/L;(3)微生物还原硝酸盐的模型中随机模型最优,而反竞争模型最符合Cr(VI)生物还原,在硝酸盐和Cr(VI)复合降解动力学中表现出典型的非竞争性抑制特性;(4)硝酸盐和Cr(VI)的引入显著降低群落丰富度和多样性,同时富集相应功能微生物,尤其对于Cr(VI),微生物表现出高度的选择性,反硝化和Cr(VI)还原能量代谢通路和功能基因的富集有利于微生物的脱氮除铬,同时CAT和SOD2等抗氧化基因的富集提高了微生物对Cr(VI)毒性的抵抗能力。该研究将为固定化混菌联合体在地下水硝酸盐和铬(VI)复合污染处理中的应用奠定理论基础,对推动地下水污染处理工艺研究产生积极作用。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The mechanism of nitrate-Cr(VI) reduction mediated by microbial under different initial pHs
不同初始pH下微生物介导的硝酸铬(VI)还原机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Yutian Hu;Nan Chen;Tong Liu;Chuanping Feng;Linlin Ma;Si Chen;Miao Li
  • 通讯作者:
    Miao Li
Chromium(VI) bioreduction behavior and microbial revolution by phosphorus minerals in continuous flow experiment
连续流实验中磷矿物对铬(VI)的生物还原行为和微生物革命
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2020.123847
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Bioresource Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Linlin Ma;Nan Chen;Chuanping Feng
  • 通讯作者:
    Chuanping Feng
Iron oxide minerals promote simultaneous bio-reduction of Cr(VI) and nitrate: Implications for understanding natural attenuation
氧化铁矿物促进 Cr(VI) 和硝酸盐的同时生物还原:对理解自然衰减的影响
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2021.147396
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Yutian Hu;Tong Liu;Nan Chen;Chuanping Feng
  • 通讯作者:
    Chuanping Feng
Synchronous microbial V(V) reduction and denitrification using corn straw as the sole carbon source
以玉米秸秆为唯一碳源同步微生物V(V)还原反硝化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Science of the total environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Wang Haishuang;Chen Nan;Feng Chuanping;Deng Yang
  • 通讯作者:
    Deng Yang
Simultaneous bio-reduction of nitrate and Cr(VI) by mechanical milling activated corn straw
机械研磨活化玉米秸秆同时生物还原硝酸盐和六价铬
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2022.128258
  • 发表时间:
    2022-01-29
  • 期刊:
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Hu, Yutian;Liu, Tong;Guo, Huaming
  • 通讯作者:
    Guo, Huaming

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  • DOI:
    10.11715/rskxjs.r201505018
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    燃烧科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王思文;宋崇林;陈男;吕刚;宋金瓯;汪晓伟;高俊华
  • 通讯作者:
    高俊华
Atom force microscopy analysis of the morphology ,attractive force, adhesive force and Young’s modulus of diesel in-cylinder soot particles
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  • DOI:
    10.1016/j.combustflame.2015.09.025
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Combustion and Flame
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    陈男;宋崇林;吕刚;宋金瓯;高俊华;张仲荣
  • 通讯作者:
    张仲荣

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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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