EPS与高氯酸盐污染物的相互作用及机制开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

高氯酸盐(perchlorate,clo₄^-)是一种氧阴离子，凭借其高稳定性和强氧化性被广泛地应用于航空航天、军工制造、工业生产等领域，如火箭推进剂、烟火制造、军火工业、汽车气袋、高速公路安全闪光板。它也作为添加剂较多地被用于润滑油、橡胶制品、染料涂料、冶炼铝和镁电池等产品的生产中。农业生产中使用的以智利硝石为原料的化肥中也含有一定浓度的高氯酸盐^[1]。此外，高氯酸盐还被广泛应用于甲状腺相关的临床治疗和实验^[2]。近期研究发现烟花燃放和消毒剂使用也会产生人为的clo₄^-污染^[3]。虽然自然界的一些生物化学过程也会产生高氯酸盐，但是显然人为污染源才是高氯酸盐污染的主要来源。

高氯酸盐作为一种新型环境污染物，以nh₄clo₄、naclo₄、kaclo₄等形式存在在环境中，通过影响机体甲状腺的正常功能来危害人体健康，是一种内分泌干扰物。clo₄^-的电荷和离子半径与碘离子非常接近,会对甲状腺对碘离子的吸收产生竞争性抑制作用，从而阻碍人体对碘的吸收,间接造成甲状腺激素t₃和t₄合成量的减少^[4]。已有研究表明,较低浓度的clo₄^-就可以干扰人体甲状腺的正常功能,会给人群（特别是孕妇、哺乳期妇女）带来一定健康风险，影响胚胎、婴幼儿及少年儿童的生长发育^[5]。此外, clo₄^-能以粉尘的形式刺激人的皮肤、眼睛和黏液膜等,还能从呼吸系统进入人体内，进一步引起咳嗽和呼吸障碍。长期暴露在clo₄^-粉尘中工作的人可能存在一定程度的血红细胞破坏和肝、肾脏损伤的症状^[6]。

clo₄^-还可对哺乳类、两栖类及鱼类等动物造成一定的影响。goleman等^[7]发现即使是很低浓度的clo₄^-也会导致非洲爪蟾甲状腺滤泡上皮显著增大，并使其性别比发生倾斜。除此之外，helbing等^[8]还发现clo₄^-可以影响蝌蚪脑部与神经发育和功能有关的蛋白的mrnas表达水平，从而改变脑部基因表达。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

通过荧光猝灭微滴定、离子电极、吸附—降解动力学等方法探究微生物的胞外聚合物（extracellular polymeric substances，eps）和高氯酸盐的相互作用及其规律。同时结合环境热点问题，探索eps对植物吸收、运输和转化高氯酸盐的影响，从而说明自然条件下根圈中根际微生物产生的胞外大分子对植物根部吸收、运输、转化无机污染物的作用，为高氯酸盐的污染治理及环境风险防控提供依据。

研究内容：

3. 研究的方法与方案

研究方法：

（一）eps提取

选用枯草芽孢杆菌提取eps，按照1:1的比例提取，期间应防止氯离子对实验的影响。

4. 研究创新点

微生物产生的胞外大分子在环境中广泛存在，是联系水／土壤-微生物界面的重要界面介质，可以与多种污染物相互作用，带来一系列的环境效应。而在根圈中由于植物和微生物作用更为紧密，因此微生物产生的胞外大分子必将对植物吸收转化污染物产生影响，这不仅关系环境污染治理更关系到人体健康甚至社会安全与安定。

以往的实验都是研究EPS对重金属的吸附。我们的实验则转向了新型污染物高氯酸盐。目前国内对高氯酸盐的研究和重视程度都比较缺乏，且并未有研究具体说明EPS是如何与高氯酸盐结合的并影响其生物有效性。因此此实验具有一定的创新性。

5. 研究计划与进展

2020年1月—2020年2月：基础资料的收集，文献阅读；2020年2月—2020年3月：具体实验的确定，进行实验；2020年3月—2020年5月：整理和分析数据，撰写论文。