土壤结合态农药的生物可利用性与潜在毒性

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21437004
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    350.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B06.环境化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Pesticides are a large group of important environmental pollutants that are characterized by large usage, high toxicity and thus extensive impact on the environment. Pesticides exist in soils in both aqueous-phase dissolved and soil-bound residues. Existing theory asserts that only aqueous-phase pesticides are bioavailable and therefore possess toxic effects. We hypothesize that soil-bound pesticide residues are also bioavailable to some extent and hence potentially toxic to living organisms. This hypothesis will be tested in this project across the pesticide-soil-water-biota interfaces by determining the bioavailability of bound pesticide residues, pesticide transformation pathways, and pesticide potential toxicity. To this objective, four pesticides differing in physicochemical properties and four soils of different compositions are selected to be used. The results will be analyzed to accurately evaluate the environmental behaviors and ecological risks of pesticides in soils. The conclusions from this study will provide a supportive foundation for the environmental protection and ecological safety of China. The proposed research work includes microbial degradation, plant uptake and animal (earthworm) accumulation of soil-bound pesticide residues; product identification, pathways and mechanisms of biotransformation of pesticides; as well as potential toxicity of mixed pesticides and their transformation products. The research group, led by a recipient of the national natural science foundation outstanding young scholar’s project, comprises of three professors and other members. The research interests of group members are focused on pesticides and organic pollutants with many years of research experience. The laboratories are well equipped with various analytical instruments available for the proposed study. All these resources guarantee the successful implementation of the project leading to high-rank research production.
农药是一类用量大、毒性高的重要污染物,在土壤中以结合态和游离态两种基本形态存在。传统观念认为,只有游离态农药才具有生物可利用性,进而体现毒性效应。本研究提出结合态农药同样具有某种程度的生物可利用性和潜在毒性的观点,将选用不同理化性质的四种农药和不同成分的四个土壤,在农药-土壤-水-生物体界面上/体系中,对土壤结合态农药的生物可利用性、代谢途径和机制、潜在毒性进行深入的研究,旨在全面准确地评价农药在土壤中的环境行为和生态风险,为我国的环境保护和生态安全提供基础支撑。研究内容包括结合态农药的微生物降解、植物吸收、动物(蚯蚓)积累等方面的生物可利用性;农药生物转化产物鉴定、途径和机制;结合态农药和代谢物混合物的潜在毒性等。课题组由国家杰出青年基金获得者领衔,由包括三位教授等成员组成,研究领域涵盖农药污染的全过程,研究经验丰富,实验室装备齐全,能保证本课题的顺利实施并取得高水平成果。

结项摘要

农药进入土壤环境后,能够与有机质和矿物等土壤组分相互作用,从而生成结合态,影响其在土壤中的生物可利用性及其毒性。本项目对土壤结合态农药的生物可利用性及其潜在毒性展开了研究,包括农药结合态的生成及其表征、农药的植物可利用性及其毒性、结合态农药的动物可利用性及其毒性、农药及其代谢物混合毒性等。首先研究了SOM的覆盖作用对碳基材料吸附农药和重金属的影响,建立了碳基材料吸附敌草隆和Pb(II)与SOM含量的定量关系,可以直接由SOM含量预测敌草隆和Pb(II)的吸附容量。研究了硝基芳香化合物与蒙脱石的相互作用及其影响因素,提出了两者相互作用生成结合态的主导机制。研究了麦苗吸收4-氯-3-甲基苯酚的规律及毒性效应,结合观察到的麦苗细胞膜通透性变化,提出了主要毒性作用机制及其对后续吸收的抑制作用。通过测定麦苗对富勒烯的吸收规律,并观察富勒烯颗粒在麦苗体内对细胞的挤压损坏作用和对细胞膜通透性的改变,提出了富勒烯对麦苗的损伤机制及影响共存林丹的吸收机制。测定了老化时间对蚯蚓吸收分布和释放结合态林丹的影响;基于de novo RNA测序,对蚯蚓基因组变化进行了分析,结合林丹暴露后蚯蚓体内神经递质含量的变化及蚯蚓运动活性的测试结果,证明了结合态林丹对蚯蚓仍然具有明显的毒性。为研究农药及其代谢物的混合毒性,建立了农药混合物的毒性评估与预测方法,包括农药对土壤线虫急性致死毒性的微板分析方法、多元混合物体系毒性评估的一般方法以及三角剖分插值法预测农药混合物毒性的新方法,据此评价及预测了1)农药及混合物对野生型秀丽线虫的急性致死毒性和2)农药及混合物对转基因品系秀丽线虫及青海弧菌的毒性。迄今发表27篇论文、一件专利。培养毕业六名博士生和六名硕士生,多名博士生和硕士生在读。参加国际学术会议六人次、国内会议八人次。

项目成果

期刊论文数量(27)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(1)
Metal inhibition on the reactivity of manganese dioxide toward organic contaminant oxidation in relation to metal adsorption and ionic potential
金属对二氧化锰对有机污染物氧化反应活性的抑制与金属吸附和离子势有关
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Jing Jiang;Zuopu Wang;Yang Chen;Anfei Li;Jianliang Li;G Daniel Sheng
  • 通讯作者:
    G Daniel Sheng
Using an interpolation-based method (IDVequ) to predict the combined toxicities of hormetic ionic liquids
使用基于插值的方法 (IDVequ) 预测毒物兴奋离子液体的综合毒性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemosphere
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Rui Qu;Shu-Shen Liu;Tong Li;Hai-Lin Liu
  • 通讯作者:
    Hai-Lin Liu
A novel method based on similarity and triangulation for predicting the toxicities of various binary mixtures
一种基于相似性和三角测量的预测各种二元混合物毒性的新方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Theoretical Biology
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Rui Qu;Shu-Shen Liu;Ze-Jun Wang;Fu Chen
  • 通讯作者:
    Fu Chen
Does soil CuO nanoparticles pollution alter the gut microbiota and resistome of Enchytraeus crypticus?
土壤氧化铜纳米颗粒污染是否会改变隐花Enchytraeus crypticus的肠道微生物群和抗性组?
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2019.113463
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Jun Ma;Qing-Lin Chen;Patrick O'Connor;G Daniel Sheng
  • 通讯作者:
    G Daniel Sheng
Quantitative relationships between the adsorptivity of carbonaceous materials in soil for Pb(II) and soil organic matter content
土壤中碳质材料对Pb(II)的吸附能力与土壤有机质含量的定量关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jianliang Li;Anfei He;Jing Jiang;Jingyi Feng;G Daniel Sheng
  • 通讯作者:
    G Daniel Sheng

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其他文献

金属氧化物纳米颗粒在水环境中的团聚与沉降
  • DOI:
    10.1016/j.cbpa.2016.02.018
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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三丁基锡污染物的环境吸附行为研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    肖小雨
膨润土负载纳米零价铁降解悬着态土壤吸附多氯联苯:有机效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Environmental Science and Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    喻恺;盛光遥;Wesley McCall
  • 通讯作者:
    Wesley McCall
Oxidative removal of aqueous steroid estrogens by manganese oxides
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Water Chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    盛光遥
  • 通讯作者:
    盛光遥
老化对黑碳中吸附态苯酚的脱附及微生物降解的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄杰勋;周冰冰;李非里;盛光遥
  • 通讯作者:
    盛光遥

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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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