细菌去除短链氯化石蜡的加压增效作用机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21808200
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0816.资源、环境与生态化工
  • 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

Studying on the efficient removal method for Short chain chlorinated paraffins (SCCPs), which was a newly defined persistent organic pollutant has high economic and social value for ensuring environmental safety and human health. However, there have been not many articles on the removal of SCCPs so far. It can be degraded by selected bacteria, as it known to all that the biological method is an inexpensive but time consuming method. However, proper pressurization can enhance the performance of microbial degradation and removal of pollutants. Thus, the project intends to start from two research points of bacterial screening and pressurization synergism to study the method of efficient removal of SCCPs by bacteria. Firstly, bacteria with removal function on SCCPs are screened via sequencing batch experiments. The effect of factors such as the type of bacteria and the initial concentration of SCCPS was examined. Then pressurized bioreactors are prepared to increase the efficiency of bacterial removal of SCCPs. The influence of different pressures and different internal circulation flow rates was studied. Based on this, the synergistic mechanism of bacterial removal of SCCPs and the interaction between bacterial morphology, the main structural substances (extracellular polymeric substance, cell wall and membrane substances) and SCCPs under pressurized system were further investigated via the use of spectral and energy spectrum. This project will provide new technology and new method for the removal of SCCPs and provide valuable theoretical foundation for removal of SCCPs by bacteria under pressurized system.
短链氯化石蜡(SCCPs)是最新定义的持久性有机污染物。研究高效SCCPs的去除方法,对保障环境安全和人体健康具有较高的经济和社会价值。但目前国内外关于其去除的研究并不多,经筛选的细菌虽对SCCPs有降解作用,但耗时长,基于适度加压有利于微生物降解去除污染物的构想。本项目拟从细菌筛选和加压增效两方面入手来研究细菌高效去除SCCPs的方法。首先通过序批式实验筛选出对SCCPs有去除功能的细菌,考察细菌种类、SCCPs初始浓度等因素的影响,而后用加压生物反应器提高细菌去除SCCPs的效率,考察压力、内循环流速等因素的影响。并在此基础上,借助光谱、能谱等表征手段揭示加压条件下,细菌去除SCCPs的增效作用机制以及细菌形态、主体结构物质(胞外聚合物、细胞壁和膜等物质)与SCCPs的作用机制。本项目的开展将为SCCPs的去除提供新技术和新方法,也为加压体系下细菌去除SCCPs提供有价值的理论基础。

结项摘要

短链氯化石蜡(SCCPs)是2017年新定义的POPs,能在环境中进行迁移转化,能在生物体内积累,并能通过食物链放大,对环境安全和人体健康构成严重威胁。然而现阶段关于SCCPs的去除研究不多,且现行SCCPs去除法中物化处理法成本高、操作条件苛刻,生物处理法耗时长、去除专一性差。因此,研究高效的SCCPs去除方法具有重要现实意义。本项目以SCCPs为研究对象,系统地研究了筛选驯化的细菌对SCCPs的去除性能,并探讨了加压反应器中细菌去除SCCPs的增效机制。.首先,从电子拆解厂周边土壤中通过常规驯化法分离并鉴定了2株对SCCPs具有耐性的细菌,同时从污水处理厂好氧污泥中通过快速筛选得到6株菌,通过16S rDNA基因序列比对,发现土壤的2株菌分别为赖氨酸芽孢杆菌属、不动杆菌属,而污水厂的6株菌分别为大肠杆菌属1-4、克吕沃尔菌属和维氏芽孢杆菌属。随后选取不同种类细菌进行常压去除实验,结果表明去除效果最好的菌是大肠杆菌2,去除率达到了71.52%。用1 g/L乙酸钠培养14天后,发现用该菌降解20 mg/L SCCPs的去除率高达90%,同时,溶液中测得的氯离子含量为11.71 mg/L。.其次,在加压体系下,研究了大肠杆菌2对SCCPs的增效作用机制,重点对比分析了在加压反应器中不同工况下大肠杆菌2对SCCPs的去除性能。结果表明转速对细菌降解SCCPs影响不大,SCCPs浓度对细菌降解SCCPs有影响,当初始浓度从20增加到50 mg/L时,SCCPs的去除率从82.48%降至60.66%。0.15 MPa的适度压力能有效促进细菌去除SCCPs,且纯氧加压优于空气加压,超过此压力,SCCPs去除率明显降低。同时纯氧下的最高脱氢酶活性(DHA)值为0.477 mmol/g VSS(0.15 MPa),适度加压能提高DHA,而超过0.15 MPa的高压力则会抑制DHA。此外胞外聚合物(EPS)的总量随SCCPs的浓度和压力的增大均显著增加,且不同通气类型对EPS影响较大。.最后,通过扫描电子显微镜(SEM)、细胞表面疏水性(CSH)分析和气质联用仪GC-MS,阐明了细菌表面微观形态、细胞主体结构物质与SCCPs的相互作用关系,及细菌降解SCCPs的可能途径。结果表明SCCPs降解的可能途径首先是C-Cl键断裂,脱除Cl-,随后C-C键断裂,长链烷烃降解为短链烷烃。

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(2)
Membrane fouling mitigation in different biofilm membrane bioreactors with pre-anoxic tanks for treating mariculture wastewater
带预缺氧池的不同生物膜生物反应器处理海水养殖废水的膜污染缓解
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.138311
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Hanqing;Zhang Huining;Zhang Kefeng;Qian Yongxing;Yuan Xin;Ji Bixiao;Han Wanling
  • 通讯作者:
    Han Wanling
环境中短链氯化石蜡去除方法的研究进展
  • DOI:
    10.16085/j.issn.1000-6613.2020-1438
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    化工进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩婉玲;钱勇兴;张会宁;陈吉炜;马建青;张科锋
  • 通讯作者:
    张科锋
Effect of the rapid increase of salinity on anoxic-oxic biofilm reactor for treatment of high-salt and high-ammonia–nitrogen wastewater
盐度快速升高对缺氧-好氧生物膜反应器处理高盐高氨氮废水的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Bioresource Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Bixiao Ji;Huining Zhang;Lun Zhou;Jing Yang;Kefeng Zhang;Xin Yuan;Jianqin Ma;Yongxing Qian
  • 通讯作者:
    Yongxing Qian

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其他文献

加压溶氧光催化反应器降解活性艳红X-3B
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许炉生;钱勇兴;董霞;陈金媛
  • 通讯作者:
    陈金媛

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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