CAREER: Metabolomics-Enabled Approaches to Advance Characterization of Organic Matter Trapping in Natural and Engineered Matrices

职业:利用代谢组学方法推进天然和工程基质中有机物捕获的表征

基本信息

  • 批准号:
    1653092
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 60万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-05-15 至 2020-10-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

1653092Aristilde The key objective of this project is to investigate the mechanisms underlying the trapping of organic contaminants at mineral surfaces. This trapping controls transformation and transport rates within lake and river sediments, soil subsurfaces, landfills, and water filtration systems. The overarching goal of the proposed research is to develop a new approach that combines experimental and computational methods to obtain insights at the molecular scale into the trapping of organic contaminants within complex organo-mineral mixtures. The research findings will advance a new theoretical framework for addressing solid waste treatment and long-term organic matter sequestration in lake and river environments.The PI will investigate organic matter structures at mineral surfaces that drive the trapping of organic contaminants. The research activities are built on the PI's expertise in surface spectroscopy, molecular biology, and computational simulations and will exploit recent advances in mass spectrometry and metabolomics for the molecular fingerprinting of biological systems. The PI will exploit a novel application of metabolomics as adopted from the field of molecular biology towards filling an important knowledge gap in environmental engineering processes: elucidating the supramolecular chemistry that governs the trapping of organic contaminants and natural organic matter within organo-mineral matrices. Limitations in this molecular depiction have prevented a comprehensive understanding of the mechanisms responsible for the sequestration of organic contaminants within natural and engineered soil environments. The research goals are to develop a transformative mechanistic understanding of: (1) the hierarchy of assembled biomolecules on mineral surfaces; (2) the evolution of the trapping of organic contaminants within organo-mineral complexes; and, (3) the supramolecular architecture of biomolecular assemblies encapsulating contaminants at mineral interfaces. The outreach activities will be aimed at increasing the public literacy of the molecular-scale and nanoscale processes that drive the fate of organic matter and organic contaminants with relevance to public and ecosystem health. This task will be achieved through the implementation of a newly-designed program entitled ScENE VI: Scientific Explorations of the Natural Environment from the Visible to the Invisible. This program will be integrated with established partnerships with the local hands-on science museum Sciencenter, the Cornell cooperative extension office in New York City, the Cornell Occupational and Environmental Health, and the New York Department of Conservation. The activities through ScENE VI aim to provide interactive activities for young museum visitors and underrepresented teens of NYC 4-H youth development program.
1653092Aristilde该项目的主要目的是研究有机污染物在矿物表面捕获的机制。该陷阱控制着湖泊和河流沉积物,土壤亚面,垃圾填埋场和水过滤系统内的转化和运输速率。拟议的研究的总体目标是开发一种新方法,该方法结合了实验和计算方法,以将分子尺度的洞察力获取到在复杂的有机矿物混合物中的有机污染物的捕获中。研究发现将推进一个新的理论框架,以解决湖泊和河流环境中的固体废物处理和长期有机隔离。 研究活动建立在PI在表面光谱,分子生物学和计算模拟方面的专业知识上,并将利用质谱和代谢组学在生物系统的分子指纹上的最新进展。 PI将利用从分子生物学领域采用的新型代谢组学对填补环境工程过程中重要的知识差距的应用:阐明控制有机污染物和自然有机物内有机物质中的超分子化学反应。该分子描述中的局限性阻止了对自然和工程土壤环境中有机污染物隔离的机制的全面理解。研究目标是对:(1)矿物表面上组装的生物分子的层次结构; (2)有机污染物在有机矿物质复合物中捕获的演变; (3)生物分子组件的超分子结构封装在矿物界面处的污染物。外展活动将旨在提高分子规模和纳米级过程的公共素养,从而推动有机物和有机污染物的命运与公共和生态系统健康相关。这项任务将通过实施新设计的题为“场景VI:自然环境的科学探索”的计划来实现。该计划将与当地动手科学博物馆的建立合作伙伴关系,纽约市的康奈尔合作社扩展办公室,康奈尔职业与环境健康以及纽约保护部。 VI场景的活动旨在为纽约市4-H青年发展计划的年轻博物馆游客和代表性不足的青少年提供互动活动。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Probing the Fate of Different Structures of Beta-Lactam Antibiotics: Hydrolysis, Mineral Capture, and Influence of Organic Matter
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  • DOI:
    10.1021/acsearthspacechem.1c00064
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Klein, A.R.;Sarri, E.;Kelch, S.E.;Basinski, J.J.;Vaidya, S.;Aristilde, L.
  • 通讯作者:
    Aristilde, L.
Redox-Related Metabolic Dynamics Imprinted on Short-Chain Carboxylic Acids in Soil Water Extracts: A 13 C-Exometabolomics Analysis
土壤水提取物中短链羧酸的氧化还原相关代谢动力学:13 C-外代谢组学分析
Syntrophic splitting of central carbon metabolism in host cells bearing functionally different symbiotic bacteria
  • DOI:
    10.1038/s41396-020-0661-z
  • 发表时间:
    2020-04-29
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11
  • 作者:
    Ankrah, Nana Y. D.;Wilkes, Rebecca A.;Douglas, Angela E.
  • 通讯作者:
    Douglas, Angela E.
Quantitation of carbohydrate monomers and dimers by liquid chromatography coupled with high-resolution mass spectrometry
  • DOI:
    10.1016/j.carres.2018.08.007
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Barzen-Hanson, Krista A.;Wilkes, Rebecca A.;Aristilde, Ludmilla
  • 通讯作者:
    Aristilde, Ludmilla
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