《有機污染物在典型植物微界面上的吸附行為及傳輸通道》是依託浙江大學，由陳寶梁擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：有機污染物在典型植物微界面上的吸附行為及傳輸通道
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：陳寶梁
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
環境微界面過程與污染控制原理是當前環境化學的研究熱點之一，而迄今較少涉及生物體表面的微界面行為。植物根、葉、果實微米級表面是一類典型的生物微界面，對植物吸收、積累、轉化環境中有機污染物起關鍵作用，而其微納結構-吸附行為-傳輸通道之間關係尚待研究。本項目旨在探明典型植物微界面的微納結構與其吸收有機污染物傳輸通道之間的構-效關係及調控機制。利用顯微技術原位表征典型植物的根、葉面、果實的表面微形貌和結構特徵，建立植物微界面過程的實驗裝置；研究極性和非極性有機污染物在植物微界面(死體和活體)上的吸附行為、機理及其影響因素；重點研究不同存在狀態的有機污染物(氣態、液滴、顆粒態)在植物微界面上的傳輸通道及調控機制，建立植物表面微結構-吸附-跨膜傳輸的構-效關係。預期成果將為準確預測植物吸收積累有機污染物、調控植物微界面以實現有機污染環境綠色修復和阻控農產品污染提供理論依據和技術支撐。
結題摘要
項目用SEM、FTIR、NMR等手段表征了典型植物角質層的組成及結構特徵，研究了HOCs在不同植物角質層及組分上的吸附作用及影響因素，定量計算了蠟質、角質、角碳和多糖等的相對貢獻率，建立了角質層吸附HOCs的構-效關係和組分吸附模型；探討了HOCs在植物角質層上的非穩態滲透行為、分布特徵及影響因素；利用雙光子雷射共聚焦顯微技術首次原位觀測到植物角質層的HOCs傳輸通道，提出了其中聚酯組分形成吸附HOCs的“有機泵”新觀點；同時，調查了植物葉面角質層中多環芳烴(PAHs)的濃度水平和分布特徵與其表面微結構之間的關係。主要創新點如下：(1)探明了植物角質層組分與有機污染物相互作用的構-效關係及影響因素，解決了“脂肪碳”和“芳香碳”對吸附起決定作用不一致的爭論。“脂肪碳”和“芳香碳”對有機污染物都具有較強的吸附能力，但其吸附作用受吸附性能最弱的糖類組分調控。糖類的包裹作用，角質層中芳香碳與有機污染物的接觸受限，其吸附貢獻可忽略，脂肪碳是含糖角質層組分的主要吸附介質。酸解脫糖後，角質層的吸附性能顯著提高，主要是由於芳香碳暴露出來並控制吸附作用。建立了植物角質層的結構-吸附模型。(2)闡明了有機污染物在植物角質層上的跨膜過程及作用機制，建立了“三區”逐級擴散模型。發現角質層內擴散的動力不是通常認為的角質層兩端溶液的濃度差，也不是角質層內外側上吸附態溶質的濃度差，不適用費克定律；根據角質層組分的吸附特徵和跨膜現象，提出了表面蠟質→正角質層→角化層的“三區”逐級擴散模型，其決速步驟是正角質層→角化層界面上的擴散。HOC在角質層上的傳輸具有可逆性，角質層內出現HOC從低濃度向高濃度的“主動運輸”假象。(3)利用雙光子雷射共聚焦掃描電鏡，直接觀測了角質層的組分逐層分布和污染物菲在植物角質層中的分布情況，發現有機污染物在植物葉片表面呈不均勻分布，形成吸附通道；同時污染物的最大濃度位置出現在角質層中的聚酯組分，提出了角質層聚酯組分是HOCs強的吸附場，對有機污染物起到“有機吸附泵”的作用。 完成論文10篇，其中7篇發表SCI刊物上；獲得授權國家發明專利2件，2項成果獲浙江省科學技術一等獎(排名第2)、教育部科學技術一等獎(排名第3)；參加9次國內/國際學術交流。培養研究生4人，其中1人獲浙江省優秀碩士學位論文、1人獲教育部優秀學術新人獎。項目已各項指標。
