船运排放铁、铜、镉、锌、钒对海洋初级生产力的影响

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41877506
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    61.0万
  • 负责人：
    王戎
  • 依托单位：
    复旦大学
  • 学科分类：
    D0711.污染物环境行为与效应
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Shipping plays a crucial role in the global trade and economic globalization. Due to rapid increases in shipping emissions, there are emerging concerns on its impact on the marine ecosystems. Despite limited in-lab studies on the effects of nutritional and toxical elements on phytoplankton, the regional impacts of shipping emissions on the marine ecosystems are poorly understood with debates. Our project aims to study the influence of atmospheric emissions, transport and deposition of Fe, Cu, Cd, Zn and V from shipping on the marine ecosystems using an Earth System model. We will improve the existing shipping emission inventory by updating the emission factors for Fe, Cu, Cd, Zn and V and reducing the uncertainty in emissions. Subsequently, we will simulate the spatial-temporal distributions of atmospheric deposition, chlorophyll a and chemical substances in the seawater and compare the modeled concentrations with satellite and in-situ measurements. Finally, we will evaluate the impact of shipping emissions on the marine ecosystems by analyzing chlorophyll a concentrations, phytoplankton biomass and primary production in the oceans.
船运在全球贸易和经济一体化中具有不可替代的作用，了解船运对海洋环境的影响已成为基础科学研究的重大需求。过去关于船运排放对海洋浮游植物影响的研究多处于实验室水平，缺乏区域和全球尺度的模拟研究，船运排放到大气中的营养和毒性元素沉降到海洋对初级生产力的影响已有报道，但其影响强度和长期效应缺乏评估且存在争议。本项目拟使用地球系统模型，选择铁、铜、镉、锌、钒五种代表性金属元素，评估船运排放营养和毒性元素对海洋初级生产力的影响。本项目为改进已有船运排放清单，将更新铁、铜、镉、锌、钒船舶发动机排放因子，降低排放不确定性，提高排放清单时空分辨率，使用大气化学传输模型与海洋模型相耦合的地球系统模型，模拟大气沉降、海水盐离子浓度、表层叶绿素含量、浮游植物生物量及海洋初级生产力，并将模拟结果与水色卫星和海洋观测进行比较，评估船运排放营养和毒性元素对海洋初级生产力的影响。

结项摘要

船运是全球贸易不可或缺的运输工具。随着全球船运规模的增加，全球和区域的船舶数量、长度以及总吨位数都在日益增长，船运过程中由于燃油排放的各类污染物总量也在快速增长，航运对全球生态环境造成了无法忽视的影响，其主要包括：第一，船运排放的CO2是导致全球气候变化和温度升高的主要温室气体，妨碍了《巴黎协定》关于升温限制的温室气体减排计划；第二，船运排放的气态污染物NOx等和颗粒态污染物PM2.5等会导致区域空气质量的下降，从而增加呼吸系统和心血管疾病发生的概率，但这些影响主要局限于沿海地区；第三，船舶排放的PM组分包括Fe、N、P、Cu等元素会进入海洋生态系统，进一步对全球碳循环产生影响。为了对船运排放进行控制，需要获取一个实时、高分辨、自下而上的航运排放清单，其中包含详细的部门信息，以减少估算环境影响时的误差。目前，国内外在高分辨船运排放清单的研究上已取得相关进展，但船舶静态数据的缺失和排放因子测试工作的有限性导致目前的全球高分辨船运排放清单存在较大的不确定性。基于以上问题，本项目首先对船运排放清单建立过程中所需的静态数据和排放因子补充进行介绍，并基于补充的排放因子数据，结合高分辨率AIS数据，建立了全球船运过程中由于燃油排放CO2、NOx、Fe、Cu、Cd、Zn、V和P的排放清单，系统分析了船运不同污染物的排放特征，基于排放清单评估了补充静态数据和补充排放因子对船运排放清单结果的影响，最后，在高分辨排放清单的基础上，探讨了船运排放的责任分配与碳减排的潜在贡献。本项目结果可为全球船运排放的未来模式研究和政策制定提供了一定的数据支撑。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（4）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Stringent Emission Controls Are Needed to Reach Clean Air Targets for Cities in China under a Warming Climate
气候变暖下，中国城市需要严格的排放控制才能实现清洁空气目标
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Environmental Science & Technology
  • 影响因子：
    11.4
  • 作者：
    Wang Rong;Yang Yechen;Xing Xiaofan;Wang Lin;Chen Jianmin;Tang Xu;Cao Junji;Morawska Lidia;Balkanski Yves;Hauglustaine Didier;Ciais Philippe;Ma Jianmin
  • 通讯作者：
    Ma Jianmin
Delayed use of bioenergy crops might threaten climate and food security
生物能源作物的延迟使用可能威胁气候和粮食安全
  • DOI：
    10.1038/s41586-022-05055-8
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Nature
  • 影响因子：
    64.8
  • 作者：
    Xu Siqing;Wang Rong;Gasser Thomas;Ciais Philippe;Peñuelas Josep;Balkanski Yves;Boucher Olivier;Janssens Ivan A;Sardans Jordi;Clark James H;Cao Junji;Xing Xiaofan;Chen Jianmin;Wang Lin;Tang Xu;Zhang Renhe
  • 通讯作者：
    Zhang Renhe
Monitoring compliance in pandemic management with air pollution data: a lesson from COVID-19
利用空气污染数据监测流行病管理的合规性：COVID-19 的教训
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Environ. Sci. & Technol.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Rong Wang;Josep Penuelas
  • 通讯作者：
    Josep Penuelas
Predicting the effect of confinement on the COVID-19 spread using machine learning enriched with satellite air pollution observations
利用卫星空气污染观测丰富的机器学习来预测限制对 COVID-19 传播的影响
  • DOI：
    10.1073/pnas.2109098118
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
  • 影响因子：
    11.1
  • 作者：
    Xing Xiaofan;Xiong Yuankang;Yang Ruipu;Wang Rong;Wang Weibing;Kan Haidong;Lu Tun;Li Dongsheng;Cao Junji;Penuelas Josep;Ciais Philippe;Bauer Nico;Boucher Olivier;Balkanski Yves;Hauglustaine Didier;Brasseur Guy;Morawska Lidia;Janssens Ivan A.;Wang Xiangrong
  • 通讯作者：
    Wang Xiangrong
Spatially explicit analysis identifies significant potential for bioenergy with carbon capture and storage in China
空间明确分析确定了中国碳捕获和封存生物能源的巨大潜力
  • DOI：
    10.1038/s41467-021-23282-x
  • 发表时间：
    2021-05-26
  • 期刊：
    Nature Communications
  • 影响因子：
    16.6
  • 作者：
    Xing X;Wang R;Bauer N;Ciais P;Cao J;Chen J;Tang X;Wang L;Yang X;Boucher O;Goll D;Peñuelas J;Janssens IA;Balkanski Y;Clark J;Ma J;Pan B;Zhang S;Ye X;Wang Y;Li Q;Luo G;Shen G;Li W;Yang Y;Xu S
  • 通讯作者：
    Xu S

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其他文献

Super-amphiphobic coatings with sub-ambient daytime radiative cooling—Part 2: Cooling effect under real conditions
具有低于环境温度的白天辐射冷却的超双疏涂层——第 2 部分：真实条件下的冷却效果
  • DOI：
    10.1016/j.solmat.2022.111736
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Solar Energy Materials and Solar Cells
  • 影响因子：
    6.9
  • 作者：
    张卫东;刘联华;张红强;蔡元柱;李艳稳;秦杰;杨卓;王戎;张燕刚;孙志鹏;薛晓;冯雅;贺忠雨;冯驰;高庆龙
  • 通讯作者：
    高庆龙
纳米掺杂Al2O3+13wt%TiO2等离子
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    西南石油大学学报. 2007
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王戎; 李春福*; 牛艳花; 朱泽华
  • 通讯作者：
    朱泽华
Superamphiphobic coatings with subambient daytime radiative cooling—part 1: Optical and self-cleaning features
具有低于环境温度的日间辐射冷却的超双疏涂层 - 第 1 部分：光学和自清洁功能
  • DOI：
    10.1016/j.solmat.2022.111859
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Solar Energy Materials and Solar Cells
  • 影响因子：
    6.9
  • 作者：
    张卫东;薛晓;张红强;蔡元柱;刘联华;秦杰;李艳稳;杨卓;孙志鹏;王戎;张燕刚;冯雅;贺忠雨;冯驰
  • 通讯作者：
    冯驰
健康冲击下的劳动力供给——基于人口老龄化视角
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    现代经济探讨
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    朱超;王戎
  • 通讯作者：
    王戎
铜对普通小球藻的光合毒性：初始藻密度的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    生态毒理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    欧阳慧灵;孔祥臻;何玘霜;秦宁;何伟;王雁;王戎;徐福留
  • 通讯作者：
    徐福留

其他文献

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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

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          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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