秸秆腐殖化对铅/镉在黄土分形组分界面异质性吸附的非生物调控机制

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基本信息

  • 批准号：
    21407103
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    范春辉
  • 依托单位：
    陕西科技大学
  • 学科分类：
    B0605.土壤污染与修复化学
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Straw incorporation is regarded as an important approach for straw recycling in the “twelfth five-year plan” of China, and the investigation of released humification component from straw on the transformation behavior of heavy metals has attracted much more attention these years. The co-contaminated loess by lead and cadmium is applied in the research as the experimental samples to reveal the controlling mechanism of adsorption/complexation on loess component interface in the humification process. The litter bag method is used to indicate the releasing and transformation properties of the humification component, including humic acid (HA), fulvic acid (FA) and dissolved organic matter (DOM). The selective extraction methodology (SEM) and response surface methodology (RSM) are involved to optimize the separation process of loess component of clay minerals, organo-mineral complex, HA/FA, DOM, manganese oxides and manganese/iron-manganese oxides, and the products are analyzed with spectral instruments. The adsorption/complexation mechanism of lead and cadmium on loess component in humification system is described with adsorption experiment, modeling illustration and instrumental measurement. The achievements are valuable to reveal the interface combination nature of heavy metals and soil system with continuous input of exogenous organic matter, and significant for contaminated soil remediation and related subjects development.
秸秆还田是国家“十二五”期间秸秆资源化利用的重要导向，秸秆腐殖化产物对土壤重金属迁移转化行为的调控作用是值得关注的关键问题。本项目以铅/镉复合污染黄土为研究对象，围绕秸秆腐殖化过程对重金属/黄土组分界面吸附/络合行为调控机制这一科学问题展开研究。采用尼龙网袋法和光谱技术跟踪识别秸秆腐殖化产物（胡敏酸、富里酸和可溶性有机质）的生成特性和转化规律；引入选择性萃取分离法和响应曲面法优化黄土主要组分（粘土矿物、有机无机复合体、胡敏酸/富里酸、可溶性有机质、锰/铁锰氧化物）的提取过程并进行产物性质表征；结合吸附实验、模型验证和仪器检测手段揭示腐殖化体系铅/镉/黄土组分吸附/络合行为差异的内在机制。本项目对于深入明确外源有机质连续输入条件下重金属/土壤体系的结合本质具有重要意义，相关成果有利于拓宽土壤污染化学精细化研究的切入面并促进学科交叉和发展。

结项摘要

有机质共存条件下重金属/土壤组分结合行为和转化机制研究具有重要的理论意义和现实意义。系统分析黄土理化性质并对秸秆腐殖化产物进行表征，探讨不同操作条件对腐殖化产物的微观影响。借鉴SSSA、SSSC和IHSS推荐的方法分离粘土矿物、有机无机复合体和铁锰结核三种黄土主要组分，对提取产物进行全面识别鉴定。采用等温线和动力学模型探讨三种分离产物与铅/镉的结合行为，研究反应条件对实验结果的影响。利用修正型Stern-Volumer方程揭示铅/镉与溶解性有机质的配位过程，Gibbs-Heimhaltr方程分析反应热动力学特性，Tessier连续提取法研究铅/镉的形态转化及与溶解性有机质的响应关系。以黄土区金盏菊根际圈土壤溶解性有机质为实测样本，综合多种光谱或波谱表征手段，包括SEM、FT-IR、XRD、ICP-OES、NMR、Raman、UV-Vis、XRF、3D-EEMs等，明确溶解性有机质与铅/镉的结合行为及对反应过程的调控机制。本研究为揭示有机质干扰下黄土铅/镉迁移转化行为机制提供了关键信息，有助于污染黄土修复技术的理论完善和升级改造。项目资助已发表学术论文11篇（其中SCI收录9篇）；授权国家发明专利4项；获各级各类奖项3项；参加学术会议(或进修)4次；培养硕士研究生3名（全部取得硕士学位）。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（3）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
金盏菊根际圈黄土溶解性有机质对Pb/Cd赋存形态原位调控机制的光谱学证据
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    范春辉;徐慧荟;张颖超
  • 通讯作者：
    张颖超
温度和铅离子对秸秆腐殖化溶解性有机质三维荧光光谱的干扰效应
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    范春辉;张颖超;王家宏
  • 通讯作者：
    王家宏
泾渭河交汇区域平水期水体和表层沉积物溶解性有机质的光谱性质
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    范春辉;常敏;张颖超
  • 通讯作者：
    张颖超
Adsorption of lead on organo-mineral complexes isolated from loess in Northwestern China
中国西北黄土有机矿物复合物对铅的吸附
  • DOI：
    10.1016/j.gexplo.2016.02.012
  • 发表时间：
    2017-05
  • 期刊：
    Journal of Geochemical Exploration
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Fan Chunhui;Du Bo;Zhang Yingchao;Ding Shaolan;Gao Yalin;Chang Min
  • 通讯作者：
    Chang Min
应用ICP-OES法同步测定场地修复植物金盏菊体内铅/镉的方法体系
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    陕西科技大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    范春辉;高雅琳;杜波;董婉清;赖苗
  • 通讯作者：
    赖苗

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其他文献

西北旱田黄土对Pb(Ⅱ)和氯吡硫磷复合污染的共吸附机制研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    范春辉;张颖超;王家宏
  • 通讯作者：
    王家宏
秸秆还田对旱田黄土可溶性有机质三维荧光光谱的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    范春辉;张颖超;贺磊;王家宏
  • 通讯作者：
    王家宏
欠驱动余度机械臂的动态自重构
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    机械工程学报.41(4)：158-162,167，2005.(EI)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    何广平*;杨泽勇;范春辉;陆震
  • 通讯作者：
    陆震
以光谱技术对旱田黄土复合污染的异位柱淋洗修复研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    光谱学与光谱分析
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    --
  • 作者：
    范春辉;张颖超;王晓娜;王家宏
  • 通讯作者：
    王家宏
西北旱作农田黄土指纹图谱的光谱学鉴定
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    范春辉;贺磊;张颖超;王家宏;马宏瑞
  • 通讯作者：
    马宏瑞

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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