水环境中微塑料与溶解性有机质复合光转化及迁移行为研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21806030
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.5万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0604.水污染与控制化学
  • 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

Microplastic (MP) has been widely detected in aquatic environments around the world. Thus, the understanding of the transformation and transport of MP in aquatic environment is the precondition for comprehensively estimating the fate and ecological risks of MP. In aquatic system, the ubiquitous dissolved organic matter (DOM) has been identified to have significant effects on the transport and fate of various contaminant mainly through photochemical and physicochemical pathways. And, MP is proved to be photooxidative and have environmental behaviors as nanoparticles. Thus, it is very likely that DOM would have significant effects on MP’s environmental behavior under sunlight irradiation. This proposal aims to systematically study the hetero-phototransformation and transport of MP-DOM associates, by using several MP and DOM fractions with different physicochemical characteristics. By identifying the key reaction of photo-induced production of reactive intermediates from DOM, and characterizing the variation of physicochemical properties of both MP and DOM, the mechanism of MP-DOM hetero-phototransformation are proposed. Furthermore, the aggregation and transport kinetics of MP-DOM phototransformation products are studied in aquatic phase and saturated porous media. Accordingly, the inherent links among MP and DOM properties with their hetero-environmental behavior would be clarified. The implementation of the project would provide scientific evidences for understanding the fate of MP in environment and scientifically assessing the ecological risks of MP.
微塑料(MP)的水环境污染已呈全球化趋势。深入认识MP在水环境中的迁移转化规律是客观评估其环境风险的前提。水环境中含有丰富的溶解性有机质(DOM),其光化学和物理化学过程对诸多环境污染物的行为和归趋具有重要影响,而MP具有光氧化性和类似纳米颗粒的行为特性,故而DOM极有可能在光照条件下深刻影响MP的水环境行为。本项目拟选用在理化性质上具有代表性的多种MP和DOM组分,模拟研究它们的复合光化学转化和迁移过程。通过识别关键活性中间体反应途径,并结合多种表征技术监测MP和DOM理化性质变化,阐明MP-DOM的复合光转化机制;进一步通过团聚动力学和饱和多孔介质迁移实验研究复合光转化过程对二者协同迁移行为的影响。从而揭示MP/DOM理化性质与二者复合环境行为的内在关系。项目的实施可为深入认识MP环境归趋和科学评估其生态风险提供科学依据。

结项摘要

随着在全球水体中的广泛检出,微纳塑料污染已成为地表水环境中最严峻的生态问题之一。先前研究已表明,水体中的天然有机质(NOM)可与多种纳米颗粒发生理化及光化学作用,介导纳米颗粒转化。那么,NOM是否会影响纳塑料的光老化过程及迁移行为成了迫切需要回答的科学问题。.为探究NOM对纳塑料光老化过程的影响、识别介导纳塑料光老化的关键组分,本项目对广谱NOM进行了按分子量分级,研究了它们在聚苯乙烯(PS)纳塑料上的吸附行为,并利用三维荧光-平行因子分析法探究了二者复合光老化过程中NOM特征荧光组分的变化。结果显示,分子量越大的NOM组分在纳塑料上吸附量越大;纳塑料粒径越小对相同NOM组分的吸附能力越强;在复合光老化过程中,粒径较小的纳塑料加剧了各分子量NOM组分中类胡敏酸物质的光降解,说明这些荧光团发生了显著的电荷转移过程,均可加剧小粒径纳塑料的光老化过程;而对于粒径较大的纳塑料,可能仅有小分子量NOM显著加剧了老化过程。.为对比NOM对纳塑料光老化前后理化性质及在水环境中迁移行为的影响,通过模拟了多种干预条件下的极性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和非极性PS纳塑料光老化前后理化性质和团聚行为的变化;并探究了PS纳塑料与不同分子量NOM组分的异质性团聚行为。结果显示:NOM 介导的光老化使PMMA表面含氧官能团增多,但zeta电势降低且颗粒间黏连程度升高,PMMA-NOM复合光老化产物在 NaCl和CaCl2 中稳定性变差,临界絮凝浓度分别降低至原始PMMA样品的62%和56%。而对于PS纳塑料,单独光老化后表面含氧官能团也增多,zeta电势升高,稳定性在NaCl体系中更好,但是在CaCl2体系中变差;此外,高分子量NOM组分通过空间位阻效应可以有效削弱PS纳塑料在NaCl体系中的团聚,但却由于CaCl2将其与PS纳塑料形成桥连,从而促使其与PS纳塑料在CaCl2体系中的异质性团聚行为加剧。.本项目初步阐明了不同分子量NOM组分中介导PS纳塑料光老化的主要组分,对比了NOM对不同单体纳塑料光老化和迁移行为的影响。相关结果与结论可为深入认识纳塑料的环境行为提供数据支持。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Identifying dust as the dominant source of exposure to heavy metals for residents around battery factories in the Battery Industrial Capital of China
确定灰尘是中国电池工业之都电池工厂周围居民接触重金属的主要来源
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.144375
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Shen Mohai;Ren Meihui;Wang Yange;Shen Fangfang;Du Ruojin;Quan Lijun;Wei Ya;Zhang Tingting;Li Jinghua;Yan Guangxuan;Peng Jianbiao;Cao Zhiguo
  • 通讯作者:
    Cao Zhiguo
Insights into aggregation and transport of graphene oxide in aqueous and saturated porous media: Complex effects of cations with different molecular weight fractionated natural organic matter
洞察氧化石墨烯在水性和饱和多孔介质中的聚集和传输:不同分子量的阳离子对天然有机物的复杂影响
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2018.11.387
  • 发表时间:
    2019-03-15
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Shen, Mohai;Hai, Xiao;Bu, Qingwei
  • 通讯作者:
    Bu, Qingwei

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其他文献

办公室地面灰尘中PAHs污染的时间变化规律及人体健康风险
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  • 发表时间:
    2018
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  • 作者:
    曹治国;王萌萌;王小颍;李逍逍;孟雪洁;王世华;节建业;董夏妍;苗正;闫广轩;沈墨海
  • 通讯作者:
    沈墨海
道路灰尘中重金属的污染特征及其与道路等级的关系——以北京和郑州为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    环境化学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    沈墨海;董文静;王梦蕾;杨帅;杨天芳;唐连峰;任浩;吴培培;孙丽芳;王世华;曹治国;席本野
  • 通讯作者:
    席本野
新乡市家庭室内灰尘中多环芳烃的污染及人体暴露特征
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    环境化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹治国;赵磊成;石玉盟;熊凤吟;冯精兰;樊欣意;郭浩杰;杨帅;赵小曼;王梦蕾;张鑫;闫广轩;沈墨海
  • 通讯作者:
    沈墨海
河南省若干城市道路灰尘的重金属污染特征
  • DOI:
    10.19672/j.cnki.1003-6504.2018.s2.021
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    环境科学与技术
  • 影响因子:
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  • 作者:
    沈墨海;孙丽芳;张亚洁;许骁鹏;王书亭;吴培培;杨永雨;曹治国;闫广轩
  • 通讯作者:
    闫广轩
两组人群在不同霾污染条件下对灰尘中重金属的真皮暴露评估
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    环境化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹治国;陈巧莹;石玉盟;樊欣意;郭浩杰;陈小平;赵磊成;陈思;沈墨海;张鑫;闫广轩;王跃思
  • 通讯作者:
    王跃思

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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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