氢和氮稳定同位素联用技术解析大气氨人为排放源的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21777085
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    曾阳
  • 依托单位：
    山东大学
  • 学科分类：
    B0603.大气污染与控制化学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The increasing growth of anthropogenic ammonia emission brings immeasurable impact on environment. Ammonia mitigation relies on the source apportionment of atmospheric ammonia and the accumulation of data from in-situ monitoring. The present project aims to characterize the contribution of anthropogenic sources to atmospheric ammonia of urban and rural areas in China. Ammonia samples will be collected from various sources of three categories. The source apportionment will be based on stable hydrogen and nitrogen isotopic composition of ammonia (δD-NH3和δ15N-NH3) and stable isotopes mixing model (IsoSource). The ammonia emissions and the climatic factors will be investigated by in-situ monitoring to calibrate the model. The result will provide valuable information to the prediction of atmospheric ammonia concentration. It will contribute to improve the ammonia emission inventory and formulate an ammonia mitigation plan.
持续增长的人为源氨排放量已经对生态环境造成不可估量的影响。我国各人为氨排放源的贡献率尚未完全明确，氨排放量也缺乏实测数据，难以制定切实可行的减排计划。本项目以城市与农村地区的大气氨为研究对象，以3大类人为氨排放源的氢和氮稳定同位素比值（δD-NH3和δ15N-NH3）为分析工具，研究各个排放源对城市与农村地区大气氨贡献率的变化规律。分析指标包括氢和氮同位素组成、氨排放量、气候环境条件以及工况条件。根据排放源与大气氨的δD-NH3和δ15N-NH3数值，结合排放源氨排放在线监测数据，使用同位素混合模型推算各个排放源不同时间段对大气氨的贡献率。研究结果将为预测氨污染提供理论依据，在完善我国氨排放清单，制定氨减排计划方面具有实际意义。

结项摘要

氨气是大气中最重要的碱性气体，也是重要的大气污染前体物之一。本项目旨在建立1套氨气氢稳定同位素采样-预处理-测定方法，联用氮和氢稳定同位素对大气氨的来源进行精确解析，明确不同排放源对大气氨贡献率的时空变化。经过对比和吸收效率实验，本项目建立了球磨氯化镁（MgCl2）颗粒吸收氨气的采样方法，并分别使用氢氧化钠（NaOH）干燥采样、冷冻干燥预处理和红外辐射干燥制样的方法去除样品中的水气（H2O）。比对结果发现，该采样和分析方法氨气吸收率高达99%以上，样品重现性好，能够有效避免采样过程中人为造成的同位素分馏和H2O氢同位素的影响。将该方法与成熟的蜂窝溶蚀器主动采样氮稳定同位素测定方法联用，在10种典型氨气排放源进行采样，建立了排放源氨气氮和氢稳定同位素特征图谱。其中，排放源的氮同位素数据覆盖了前人工作的大部分数值，且每种源的氮和氢同位素特征值数值均近似正态分布，这表明特征值数据较为可靠。随后，在相距40千米的城市和农村采样点进行了为期1年的大气氨气跟踪分析。结果显示，两地大气氨浓度接近，随着气温的升高，大气氨浓度逐渐升高。但是，两地大气氨的稳定同位素组成有显著差异。将排放源稳定同位素特征图谱与贝叶斯MixSIAR模型结合解析大气氨的来源发现，居民燃炉是农村地区寒冷季节大气氨的最重要来源，进入温暖季节后畜禽养殖和农田排放才占据主要贡献源地位。城市地区汽车尾气和工业锅炉氨逃逸是最重要的来源，其在寒冷季节对大气氨的贡献率达到39%。此外，居民生活污水也是城市地区重要的氨气排放源。将氮和氢稳定同位素解析结果与当地氨气排放清单对比发现，排放清单法极大地高估了养殖和农田两种农业源的贡献率，而交通和工业氨逃逸、农村家用燃炉、居民生活污水、水体对大气氨的贡献则被低估。本项目成果可用于各地解析当地大气氨排放源贡献率的时空变化特征，对地方氨气排放源的精准控制有指导意义。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Kinetic Determination of Urease Activity in Fresh Pig Feces and Slurry and the Effect on Ammonia Production at Different Conditions
新鲜猪粪便和猪粪中脲酶活性的动力学测定及不同条件下对氨产量的影响
  • DOI：
    10.3390/su11226396
  • 发表时间：
    2019-11-01
  • 期刊：
    SUSTAINABILITY
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Hao, Chaozhi;Pan, Yuepeng;Zeng, Yang
  • 通讯作者：
    Zeng, Yang
A comparative experimental study of the anaerobic treatment of food wastes using an anaerobic digester with a polyamide stirring rake or a stainless-steel stirring rake
聚酰胺搅拌耙与不锈钢搅拌耙厌氧消化池厌氧处理餐厨垃圾的对比实验研究
  • DOI：
    10.1016/j.jenvman.2018.04.084
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Journal of Environmental Management
  • 影响因子：
    8.7
  • 作者：
    Liu Gang;Li Yaning;Wang Jianan;Sheng Hongkun;Li Qiang;Zeng Yang;Song Ruopu
  • 通讯作者：
    Song Ruopu
Revealing the Sources of Atmospheric Ammonia: a Review
揭示大气氨的来源：回顾
  • DOI：
    10.1007/s40726-018-0096-6
  • 发表时间：
    2018-07
  • 期刊：
    Current Pollution Reports
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Yang Zeng;Shili Tian;Yuepeng Pan
  • 通讯作者：
    Yuepeng Pan
Comment on "Identification of Major Sources of Atmospheric NH3 in an Urban Environment in Northern China During Wintertime"
评《中国北方城市环境冬季大气NH3主要来源的识别》
  • DOI：
    10.1021/acs.est.7b04986
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Environmental Science & Technology
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Zeng Yang;Wang Shuguang
  • 通讯作者：
    Wang Shuguang
Characterizing ammonia emissions from water bodies using dynamic floating chambers
使用动态浮室表征水体的氨排放
  • DOI：
    10.1016/j.scitotenv.2021.148978
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Science of the Total Environment
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Chen Jianan;Li Weijun;Qiao Peng;Li Yongzhi;Zheng Kai;Wang Yanjun;Dong Xinmin;Wang Shuguang;Tan Lekun;Chu Fengming;Fang Ning;Zeng Yang
  • 通讯作者：
    Zeng Yang

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  • 发表时间：
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  • 作者：
    王磊;彭小宁;邹北骥;曾阳
  • 通讯作者：
    曾阳

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曾阳的其他基金

集约化畜禽养殖圈舍氨排放特征与产生和转化机制的研究
  • 批准号：
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  • 项目类别：
    青年科学基金项目

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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

        graph TD
          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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