藻源细胞结合有机质溶出特征及碘代有机物生成和毒性效应研究
批准号:
22076141
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
胡霞林
依托单位:
学科分类:
水污染与控制化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡霞林
中文摘要
藻源细胞结合有机质(COM)作为藻源有机质(AOM)的重要组成部分,在碘代有机物(I-OCs)生成过程中具有十分重要的作用。本研究以COM为中心,考察消毒条件和模拟自然条件下I-OCs的生成机制和毒性效应,并将COM与AOM的其它组分及天然有机质进行比较。具体如下:(1)结合多种分析方法,考察COM在极端条件和自然条件下的溶出和结构特征。(2)考察氯化消毒(氯和氯胺)和环境相关过程(光化学和二氧化锰氧化)中I-OCs的生成机制:采用高分辨质谱对未知I-OCs进行识别和鉴定,结合传统I-OCs和未知I-OCs分析,考察COM作为前驱物生成I-OCs的机制。(3)结合灵敏的活体毒性(斑马鱼行为学)及传统的离体细胞毒性,以及生成I-OCs的综合分析,研究毒性效应与I-OCs物质组成的关系,综合评价I-OCs的毒性效应。本研究为藻源水体中I-OCs的控制和生态环境风险评价提供理论基础和技术支持。
英文摘要
As an important part of algogenic organic matter (AOM), cellular-bound organic matter (COM) plays an important role in the formation of iodinated organic compounds (I-OCs). However, at present, our understanding of COM is extremely lacking, and the contribution potential and mechanism of COM as a precursor to I-OCs formation is still in the exploration stage, so this is a new scientific problem that needs to be studied urgently. In this project, focusing on COM, the formation mechanism and toxic effect of I-OCs under disinfection and simulated natural conditions will be investigated, and these aspects of COM will be compared with other components of AOM and natural organic matter (NOM). The details are as follows: (1) The dissolution and structural characteristics of COM under extreme and natural conditions will be investigated by combining with a variety of analytical methods. (2) Based on the analysis of traditional I-OCs and unknown I-OCs by high-resolution mass spectrometry, the mechanism of I-OC formation by COM as precursor will be investigated, especially the formation mechanism in chlorination (chlorine and chloramine) and environment related processes (photochemistry and manganese dioxide oxidation). (3) Combined with sensitive in vivo toxicity (zebrafish behavior) and traditional in vitro cytotoxicity, as well as known I-OCs and unknown I-OCs analysis, the relationship between toxicity effect and I-OCs composition was studied, and the toxicity effect of I-OCs was comprehensively evaluated. This study provides theoretical basis and technical support for the control and ecological environment risk assessment of I-OCs in algae source water.
藻源细胞结合有机质(COM)对卤代有机物的生成和毒性贡献一直受到忽视。本研究以淡水藻华爆发中常见的优势藻铜绿微囊藻为研究对象,探究了其提取完胞外有机物(EOM)与胞内有机物(IOM)之后剩余的细胞碎片(CD)在不同波长紫外光辐照下COM的溶出特征、碘代有机物(I-OCs)的生成及毒性效应。主要结论如下:(1)揭示了紫外辐照下COM的溶出特征,结合三维荧光和高分辨率傅里叶离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)等表征手段对比了COM与其他AOM组分的差异。在物质丰度构成上,COM与IOM更相近,这意味着辐照带来了更复杂的物质组成。总体上推测COM的来源为藻细胞内膜结构,并随着辐照能增加,细胞壁同样会产生溶出贡献。(2)通过对AOM不同组分的卤代有机物生成潜能表征,揭示了COM卤代有机物生成潜能及其贡献。结果表明,随着辐照总能量增加带来的有机质浓度上升,COM的卤代有机物生成潜能在次氯酸钠氧化组和一氯胺氧化组中呈现出不同的趋势。预测并比较了不同AOM组分所生成的卤代有机物间的细胞和基因毒性,COM+CD的毒性潜能与EOM和IOM相当,预示着COM对卤代有机物生成和综合毒性的贡献不可忽视。(3)模拟了实际水体场景下AOM的卤代有机物生成,揭示了不同辐照条件对溶出COM卤代有机物生成潜能的影响,并结合FT-ICR MS定性分析提出了未来需要重点关注的卤代有机物。相对于次氯酸钠氧化组,一氯胺氧化组产物明显有更高的I-OCs丰度。在生成的卤代有机物中检出了269种溴代或碘代芳香卤代有机物。选取了27个相对强度较高的分子式推测了其物质结构,其中17个含有苯环,并且大多数可能由酚类化合物衍生而来。本研究表征了COM在紫外辐照下的溶出特征、卤代有机物的生成潜能与毒性,并对生成的未知卤代有机污染物进行了定性分析。本研究为全面掌握实际水体环境中AOM对溶解性有机质的贡献提供了新思路,推进了对曾经被忽视的COM的重新认识。研究为藻源水体中卤代有机物的控制和饮用水安全提供了理论基础。
基于稳定同位素稀释法和固相微萃取研究水环境中微塑料结合态HOCs的生物有效性
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批准号:21777122
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2017
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负责人:胡霞林
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依托单位:
基于鱼血模型研究几种典型人用药物的Read-across假设
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批准号:21577103
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2015
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负责人:胡霞林
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依托单位:
溶解性有机质对水环境中典型PPCPs的生物有效性的影响研究
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批准号:21277100
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2012
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负责人:胡霞林
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依托单位:
水环境中富勒烯对典型持久性有机污染物生物有效性的影响及其机制研究
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批准号:21007047
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2010
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负责人:胡霞林
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依托单位:
国内基金
海外基金