碳纳米管与微生物共代谢降解典型新关注微污染物的耦合作用机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51478446
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    88.0万
  • 负责人：
    穆杨
  • 依托单位：
    中国科学技术大学
  • 学科分类：
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Emerging micro-pollutants can pose direct or potential threats to aquatic ecosystem and human health, and recently microbial co-metabolism technology has been paid more attentions for the removal of these emerging micro-pollutants. The limiting factors for this micro-metabolism process majorly include the reaction drive force due to very low concentration of emerging micro-pollutants in water and the extracellular electron transfer ability of microorganisms. Regarding these two issues, in this project we are planning to introduce carbon nanotubes (CNTs) into the microbial co-metabolism system in order to enhance the removal of emerging micro-pollutants. The coupling mechanisms of CNTs on the microbial co-metabolism process will be investigated including enrichment of micro-pollutants and acceleration of microbial extracellular electron transfer. The degradation pathways and kinetics of emerging micro-pollutants as well as the evolvement of microbial community will also be studied. A structured mechanism model will be developed to better understanding the coupling process between CNTs and the microbial co-metabolism. Additionally, various functional modification methodologies of CNTs will be investigated to explore the possibility of manipulate this coupling process and further enhance the removal of emerging micro-pollutants. The results from this project are expected to provide theoretical fundamentals and technical support for the applictions of microbial co-metabolism especially on the removal of emerging micro-pollutants.
水环境中的新关注微污染物对水生生物和人类健康构成了直接或潜在的威胁，利用微生物共代谢法去除新关注微污染物引起了较为广泛的关注。然而，由于新关注微污染物浓度非常低，导致共代谢关键酶转化污染物的反应推动力不足。另外，提高微生物的胞外电子传递能力被认为在强化微污染物共代谢降解方面具有重要的作用。针对这两个问题，本项目拟向微生物共代谢体系中引入碳纳米管介质，分析碳纳米管富集典型新关注微污染物的特性，解析其参与电子传递过程从而提高目标污染物降解的微观作用模式，研究碳纳米管对共代谢降解途径及降解动力学的影响，揭示共代谢微生物群落结构组成的变化规律，综合分析碳纳米管与共代谢反应的耦合作用机制，在此基础上构建机理性模型并建立新关注微污染物的强化去除方法。该项目的研究结果将为提高微生物共代谢体系中新关注微污染物的去除效率提供新的思路和理论依据。

结项摘要

针对水环境中微生物去除有机污染物效率低的问题，本项目以碳纳米材料作为关键介质，明晰了碳纳米材料对有机污染物硝基苯化学还原转化的作用机理，阐明了碳纳米材料石墨烯和生物炭材料耦合厌氧微生物降解有毒有机污染物硝基苯的强化机制，建立了碳纳米材料强化生物或化学还原降解有机污染物偶氮染料的构效关系，发展了碳纳米材料改性强化降解有机污染物的调控新方法，解析了N元素掺杂碳材料加快电活性微生物胞外电子传递强化有机污染物去除的机理。项目的研究结果为微生物体系中有机污染物的高效去除提供了较为重要的理论依据。该项目实施4年以来，相关研究成果已经在Environmental Science & Technology Letters、Water Research等国际SCI源刊物上发表论文22篇；授权中国发明专利2项，申请中国发明专利4项；培养了2名博士和2名硕士毕业生，另有 1 名博士生和1 名硕士生即将毕业。

项目成果

期刊论文数量（22）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（6）
Comprehensive comparison of bacterial communities in a membrane-free bioelectrochemical system for removing different mononitrophenols from wastewater
无膜生物电化学去除废水中不同单硝基酚系统中细菌群落的综合比较
  • DOI：
    10.1016/j.biortech.2016.06.005
  • 发表时间：
    2016-09-01
  • 期刊：
    BIORESOURCE TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Jiang, Xinbai;Shen, Jinyou;Wang, Lianjun
  • 通讯作者：
    Wang, Lianjun
Removal of halogenated emerging contaminants from water by nitrogen-doped graphene decorated with palladium nanoparticles: Experimental investigation and theoretical analysis
钯纳米颗粒修饰的氮掺杂石墨烯去除水中卤化新兴污染物：实验研究和理论分析
  • DOI：
    10.1016/j.watres.2016.04.024
  • 发表时间：
    2016-07-01
  • 期刊：
    WATER RESEARCH
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    Li, Lei;Gong, Li;Yu, Han-Qing
  • 通讯作者：
    Yu, Han-Qing
Hydrodynamics of an electrochemical membrane bioreactor.
电化学膜生物反应器的流体动力学
  • DOI：
    10.1038/srep10387
  • 发表时间：
    2015-05-22
  • 期刊：
    Scientific reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Wang YZ;Wang YK;He CS;Yang HY;Sheng GP;Shen JY;Mu Y;Yu HQ
  • 通讯作者：
    Yu HQ
Highly selective hydrogenation of CO2 into formic acid on a nano-Ni catalyst at ambient temperature: Process, mechanisms and catalyst stability
室温下纳米镍催化剂上 CO2 高选择性加氢生成甲酸：过程、机理和催化剂稳定性
  • DOI：
    10.1016/j.jcou.2017.03.012
  • 发表时间：
    2017-05
  • 期刊：
    Journal of CO2 Utilization
  • 影响因子：
    7.7
  • 作者：
    He Chuan Shu;Gong Li;Zhang Jie;He Pan Pan;Mu Yang
  • 通讯作者：
    Mu Yang
Efficient nitro reduction and dechlorination of 2,4-dinitrochlorobenzene through the integration of bioelectrochemical system into upflow anaerobic sludge blanket: A comprehensive study
通过将生物电化学系统集成到上流式厌氧污泥床中有效硝基还原和脱氯 2,4-二硝基氯苯：综合研究
  • DOI：
    10.1016/j.watres.2015.10.023
  • 发表时间：
    2016-01-01
  • 期刊：
    WATER RESEARCH
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    Jiang, Xinbai;Shen, Jinyou;Wang, Lianjun
  • 通讯作者：
    Wang, Lianjun

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  • 作者：
    范玮;穆杨;严宇;陈巍
  • 通讯作者：
    陈巍

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废水处理与资源化
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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

        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]
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