微生物耦合纳米修饰电极强化降解抗生素污染物的界面电子传递机制

基本信息
批准号:21777155
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:赵峰
学科分类:
依托单位:中国科学院城市环境研究所
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈立香,Gurumurthy D. Mahadevan,王淑华,郑越,丁蕊,杨帆,冮海银,汪欢,肖长烨
关键词:
氧化还原反应电子传递协同催化生物电化学抗生素
结项摘要

Antibiotics that may induce superbug are degraded slowly and have a long half-life in environment; these contaminants produce a serious potential threat to eco-environment and human health. In this study, we use microbial electrochemistry techniques to efficiently remove three kinds of antibiotics i.e. tetracycline, quinolones and sulfanilamide, which are high content in the local environment of Fujian province. Three nano-materials modified electrodes coupled with biofilm are used to degrade these antibiotics, the interfacial mechanism of electron transfer and the main limiting factors of redox reactions are elucidated via the analysis of microenvironment parameters and membrane-bound redox-active proteins of microbes. The degradation pathway of antibiotics and toxic intermediate products are detected by LC-MS and HPLC-Q-TOF-MS. We will propose a strategy of efficient removal of antibiotics based on the coupling functions of nanomaterials modified electrodes and microorganisms, which provide scientific basis and technique guidance on the contamination control in water environment.

抗生素在环境中降解慢,半衰期长,会诱发产生超级病菌,严重威胁着生态环境和人类健康。本研究以福建地区环境中赋存浓度较高的四环素类、喹诺酮类和磺胺类为研究对象,将功能纳米材料铆定在电极表面,耦合微生物的代谢降解功能,从电子传递角度研究微生物电化学技术强化去除抗生素的界面反应机制;阐明该过程的电子转移途径以及氧化还原反应的主要限制因素,揭示界面微环境理化参数与外膜蛋白的功能,阐明抗生素以及有毒有害降解中间产物的高效转化与深度矿化机制;提出基于“电极-纳米材料-微生物”的耦合作用,实现污染物高效去除的调控策略,为实现水环境中抗生素类污染物的深度去除提供科学依据和技术指导。

项目摘要

抗生素在环境中降解慢,半衰期长,会诱发超级病菌的滋生,严重威胁着生态环境和人类健康。本项目基于微生物电化学系统对福建地区环境中赋存浓度较高的三类抗生素(四环素类、喹诺酮类和磺胺类)进行强化降解,从电子传递机制、抗生素与中间产物的去除、复合污染物去除三个层面进行了深入研究。揭示了环境压力(pH、温度)下NAD+作为电子穿梭体介导的微生物胞外电子传递途径;基于微生物电化学系统,成功实现了三种抗生素有效去除、有毒中间产物的深度降解,降低了生物膜上抗性基因的产生及水平转移的风险;阐明了较高盐度能够降低抗性基因产生的机制。综合以上研究结果我们基于“电极-纳米材料-微生物”的耦合作用,提出了抗生素类污染物高效去除的调控策略,为实现水环境中低浓度有毒污染物的有效去除提供了科学依据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
3

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
4

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
5

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020

赵峰的其他基金

批准号:50707031
批准年份:2007
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11072021
批准年份:2010
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:31101881
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81370163
批准年份:2013
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:11305182
批准年份:2013
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61172055
批准年份:2011
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:12004140
批准年份:2020
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61871466
批准年份:2018
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:51303040
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41901382
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81902602
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61401262
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11672254
批准年份:2016
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:11126325
批准年份:2011
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:40901156
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41506167
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51704024
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41371325
批准年份:2013
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:60803114
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41471260
批准年份:2014
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:61272411
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31201372
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61875164
批准年份:2018
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:61672256
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51179176
批准年份:2011
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:41771382
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81703391
批准年份:2017
资助金额:20.10
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31172215
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:61471135
批准年份:2014
资助金额:95.00
项目类别:面上项目
批准号:30570803
批准年份:2005
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:81901969
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21177122
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:60872022
批准年份:2008
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:30901037
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:12126322
批准年份:2021
资助金额:10.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:51304167
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61773244
批准年份:2017
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:21801076
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81570054
批准年份:2015
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:31700117
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41306079
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81701683
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

离子液体-碳纳米管修饰电极强化微生物燃料电池电子传递的研究

批准号:21276235
批准年份:2012
负责人:郑展望
学科分类:B0816
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
2

污染物降解与转化中微生物电子传递蛋白复合纳米材料的调控机制

批准号:51508545
批准年份:2015
负责人:陈洁洁
学科分类:E1002
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
3

微生物-电极耦合系统强化底泥中氯代抗菌剂降解及分子机制

批准号:31500084
批准年份:2015
负责人:梁斌
学科分类:C0106
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

电极活性微生物原位合成纳米钯及催化难降解污染物定向还原机制

批准号:31370157
批准年份:2013
负责人:王爱杰
学科分类:C0106
资助金额:82.00
项目类别:面上项目