地下水向海排泄过程中无机氮迁移转化及动力学数值模拟

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41702244
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0702.环境水科学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Submarine groundwater discharge(SGD) is a major process operating at the land-sea interface. Quantifying the SGD nutrient loads and the marine/terrestrial controls of this transport may play a significant role in nutrient cycling and primary productivity in the coastal ocean. In most of current works, nutrient concentrations measured in onshore wells were multiplied by offshore groundwater discharge (measured by geochemical tracers, seepage meters or numerical model) to derive fluxes. However, the method has a limitation: it assumes there is no add-in or removal of nutrient on the path from groundwater to seawater. To solve these problems, we need to understand how the nutrient migrate and transform that effect by the redox condition and biogeochemical reactions in the coastal subterranean area. Taking dissolved inorganic nitrogen as example, we propose to combine multiple techniques, including field survey with infrared camera, in-situ observation of hydrogeological features in typical test site, to acquire long-term, persistent, and high frequent measurement of hydrochemical environmental factors. Based on these data, we will construct the coupled reactive transport and groundwater flow numerical model and explore the temporal and spatial variability of ammonia, nitrate and nitrite and their environmental controls. A potential estimation method for quantifying dissolved inorganic nitrogen discharge with groundwater to ocean will be proposed with model results.
海底地下水排泄(SGD)是陆地向海洋输送水量和物质的重要通道,对沿海生态环境的影响不容忽视,准确地刻画SGD携带营养盐通量对理解海陆物质交换机制有着十分重要的作用。目前计算营养盐通量时,主要是以陆源测量的营养盐浓度和SGD排泄量的乘积来表示。此方法假设营养盐含量和形态在迁移过程中是保守的,忽略了营养盐在地下河口复杂生物地球化学环境中的转化及其受水动力条件的影响。针对主要营养盐元素-无机氮,本项目以珠江口邻近海域的大鹏湾为研究区,首先利用红外影像确定地下水主要排泄区,然后选择典型区建立水动力试验场,对水位、理化因子、氮营养盐和有机物等变量进行连续监测,揭示氨氮、硝态氮和亚硝态氮在地下河口淡水、咸水和过渡带的时空变化及迁移转化机理,在此基础上耦合生物化学反应构建反应溶质运移模型,计算氮营养盐通量并分析其主控环境因子,为地下河口氮循环提供新认识,为科学评估SGD对海洋生态环境影响提供依据。

结项摘要

海底地下水排泄(SGD)是陆地向海洋输送水量和物质的重要通道,对沿海生态环境的影响不容忽视,准确地刻画SGD携带营养盐通量对理解海陆物质交换机制有着十分重要的作用。本研究基于地下水动力试验场观测、水化学采样分析和热红外成像等手段,获取高分辨率的滨海水表温度和水文环境要素。采用氡同位素示踪技术与相应的平衡模型计算了SGD携带的氮营养盐入海通量。同时通过16S rRNA基因测序方法解析了SGD过程无机氮迁移转化微生物时空分布特征和无机氮迁移转化规律及主控环境因子。主要结果如下:(1)总体海表水温在近海由沿岸向湾内逐渐增高,地下水在湾内离散点状排泄进入海水,丰水期海水排泄量高于枯水期;(2)特征排泄点位的海底地下水排泄通量的平均值为659.96Bq/(m2d),平均速率0.12m/d。营养盐中溶解无机氮(DIN)通量较大,说明是该区海陆物质交换过程中的一条重要途径;(3)表层沉积物的水化学指标变化趋势总体与下层沉积物中各指标变化趋势相同。表层沉积物中温度、pH值、电导率、总溶解氮、亚硝态氮平均值均低于底层沉积物,表层沉积物和下层沉积物中磷、总溶解磷、铵态氮平均值含量相等,而表层沉积物中的总溶解性固体、盐度、总溶解氧、氧化还原电位、硝态氮和硅含量平均值高于下层沉积物;(4)无机氮迁移转化过程中细菌与古菌均参与其中。Proteobacteria相对丰度最高,其次是Bacteroidetes和Actinobacteria。(门水平);(5)从潮上带到潮下带,硝化作用、固氮作用、硝酸盐呼吸作用和氮呼吸作用微生物群落均逐渐减少。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Identifying spatial correlation structure of multimodal permeability in hierarchical media with Markov chain approach
用马尔可夫链方法识别分层介质中多峰渗透率的空间相关结构
  • DOI:
    10.1016/j.jhydrol.2018.11.032
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Hydrology
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Dai Zhenxue;Zhan Chuanjun;Soltanian Mohamad Reza;Ritzi Robert W.;Zhang Xiaoying
  • 通讯作者:
    Zhang Xiaoying
Composition and functional diversity of microbial community across a mangrove-inhabited mudflat as revealed by 16S rDNA gene sequences
16S rDNA 基因序列揭示红树林栖息泥滩微生物群落的组成和功能多样性
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2018.03.158
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Zhang Xiaoying;Hu Bill X;Ren Hejun;Zhang Jin
  • 通讯作者:
    Zhang Jin
Bayesian performance evaluation of evapotranspiration models based on eddy covariance systems in an arid region
干旱区基于涡度协方差系统的蒸散模型贝叶斯性能评估
  • DOI:
    10.5194/hess-23-2877-2019
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Hydrology and Earth System Sciences
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Wei Guoxiao;Zhang Xiaoying;Ye Ming;Yue Ning;Kan Fei
  • 通讯作者:
    Kan Fei
Prediction of groundwater level in seashore reclaimed land using wavelet and artificial neural network-based hybrid model
基于小波和人工神经网络混合模型的滨海填海区地下水位预测
  • DOI:
    10.1016/j.jhydrol.2019.123948
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Journal of Hydrology
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhang Juan;Zhang Xiaoying;Niu Jie;Hu Bill X;Soltanian Mohamad Reza;Qiu Han;Yang Lei
  • 通讯作者:
    Yang Lei
Hydrogeochemical Evolution and Heavy Metal Contamination in Groundwater of a Reclaimed Land on Zhoushan Island
舟山岛围填海区地下水水文地球化学演化与重金属污染
  • DOI:
    10.3390/w10030316
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    Water
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Zhang Xiaoying;Hu Bill X;Wang Peng;Chen Junbing;Yang Lei;Xiao Kai;Zhang Xiaowei
  • 通讯作者:
    Zhang Xiaowei

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其他文献

潮汐影响下的海岸带地下河口水交换及其生物地球化学效应
  • DOI:
    10.16028/j.1009-2722.2018.09010
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    海洋地质前沿
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵世彬;陈广泉;张晓影;高茂生;许博超
  • 通讯作者:
    许博超
黄河下游地下水中镭氡同位素的分布及影响因素研究
  • DOI:
    10.13634/j.cnki.mes.2018.01.001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    海洋环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晓洁;徐晓涵;相湛昌;杨迪松;张晓影;许博超
  • 通讯作者:
    许博超

其他文献

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人类病毒在非均质含水层介质中的衰减迁移特征及动力学机制
  • 批准号:
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  • 批准年份:
    2022
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    57 万元
  • 项目类别:
    面上项目
核素在多级反应矿物相中的反应迁移机制及尺度效应
  • 批准号:
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    2019
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    66 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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