地下煤火汞排放对区域大气-土壤-水体生态环境影响的同位素示踪研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41773104
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    68.0万
  • 负责人：
    孙若愚
  • 依托单位：
    天津大学
  • 学科分类：
    D0707.环境地球化学
  • 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

Underground coal fire in China is ranked first in both magnitude and frequency. The mercury emission of underground coal fire has been a great geological disaster, seriously threatening the surrounding ecological environment. This project uses the strategy of 'sampling-source tracing-risk assessment' , focusing on the sources and processes of mercury pollution in atmosphere-soil-water ecological system in the underground coal fire region of Wuda Coalfield, Inner Mongolia. First, a mercury emission budget model will be constructed based on in-situ measurement of mercury species in emitted flue gases of underground coal fire and laboratory simulation experiment. Then, mercury concentrations and mercury isotope compositions in the atmosphere, soil, sediment, plant and fish will be measured in order to ascertain the spatial-temporal distribution of mercury in different environmental media, and to quantitatively trace the mercury loading of underground coal fire to regional ecological environment and resolve the biogeochemical processes that control the release, transfer, transformation and enrichment of mercury. Understanding the general cycling model of mercury in the coal fire areas is critically important to reasonably assess the potential risks of regional coal fire mercury emission. This project first uses mercury isotopes to study the cycling processes of mercury in coal fire areas, which would serve as a model role in applying mercury isotopes in tracing the biogeochemcal cycle of mercury.
我国地下煤火影响的范围和发生的频率都位居世界首位，而地下煤火的汞排放已成为一个突出的地质灾害，严重威胁矿区周围的生态环境。本项目以内蒙古乌达地下煤火区为研究对象，采用“样品点采集-污染源解析-风险评价”的研究思路，聚焦大气-土壤-水体生态系统中汞的来源与环境污染过程；通过实地测试地下煤火释放烟气的汞含量，结合实验室模拟煤炭自燃实验，建立具有代表性的地下煤火汞排放通量模型；通过大规模的测试煤火区域大气、土壤、沉积物、植物、鱼体中的汞含量和汞同位素组成，探明汞在不同环境介质中的时空分布规律，进而示踪煤火汞排放对区域生态环境汞污染的贡献并解析控制汞释放、迁移转化与富集的生物地球化学过程，从而认清煤火区域汞循环的基本模式，为准确评估煤火汞排放的环境健康危害提供理论依据。该项目率先利用汞同位素技术系统研究煤火区域的汞循环过程，对拓展汞同位素在环境生物地球化学示踪上的应用具有很好的示范作用。

结项摘要

地下煤火的汞排放已成为一个突出的地质灾害，严重周围的生态环境和人体健康。我国地下煤火发生的频率位居世界首位，尤以内蒙古地下煤火为重。其中，内蒙古乌达煤田半个多世纪以来一直遭受严重的煤火灾害。近十几年来，中央和地方政府为扑灭煤火开展了多次灭火工程，但仍有零星的地下煤火发生。先前研究表明煤火能够向环境中排放大量的汞，但同时乌达地区工业的迅速发展也向环境中排放一定量的汞。认清煤火区域汞循环的基本模式，并定量煤火和工业排放的汞对区域生态环境的影响对于制定适宜的地方环境保护政策至关重要。本项目研究了系统研究以下三个方面的内容。1）地下煤火汞的排放特征和排放通量；2）地下煤火区域环境汞污染的同位素源区示踪；3）地下煤火区域汞循环的基本模式及汞污染概况评估。通过系统地测试煤火区相关的环境地质样品，结合实验室模拟煤炭自燃实验和数值模型，本项目取得了如下的成果。1）探明了汞在煤火区不同环境介质中的时空分布规律，发现地下煤火继续向环境中排放大量的汞，创新性地提出汞浓度的实时、连续的监测能够及时预警地下煤火发生的范围和强度。2）理清了煤火区不同环境介质中汞同位素组成及分馏关系，发现乌达区土壤汞的污染源主要来自于矿区煤火以及水泥厂的汞排放，而乌达区城区的大气汞的污染源主要来自于土壤颗粒的悬浮以及地下煤火的直接排放。3）室内煤炭燃烧的模拟实验表明地下煤火可能以较为隐蔽的阴燃的形式向大气中排放汞，而此种汞排放形式不易表观察觉。本项目定量示踪了煤火汞排放对区域环境汞污染的贡献份额，基本认清了认清煤火区域汞循环的基本模式，并提出以汞排放作为地下煤火汞监测的有效指标。因此，本项目为准确评估煤火汞排放的环境健康危害提供了理论依据，对当地的煤火监测和治理提供了科学层面上行之有效的参考。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（3）
专利数量（1）
Mercury stable isotope compositions of Chinese urban fine particulates in winter haze days: Implications for Hg sources and transformations
冬季雾霾天中国城市细颗粒物的汞稳定同位素组成：对汞来源和转化的影响
  • DOI：
    10.1016/j.chemgeo.2018.11.018
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Chemical Geology
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Xu H. M.;Sun R. Y.;Cao J. J.;Huang Ru-Jin;Guinot B.;Shen Z. X.;Jiskra M.;Li C. X.;Du B. Y.;He C.;Liu S. X.;Zhang T.;Sonke J. E.
  • 通讯作者：
    Sonke J. E.
Mercury stable isotope fractionation during gaseous elemental mercury adsorption onto coal fly ash particles: Experimental and field observations
气态元素汞吸附到煤粉煤灰颗粒过程中的汞稳定同位素分馏：实验和现场观察。
  • DOI：
    10.1016/j.jhazmat.2020.124280
  • 发表时间：
    2021-01-27
  • 期刊：
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子：
    13.6
  • 作者：
    Fu, Biao;Sun, Ruoyu;Tang, Quan
  • 通讯作者：
    Tang, Quan
Mercury stable isotope compositions in magmatic-affected coal deposits: New insights to mercury sources, migration and enrichment
受岩浆影响的煤矿床中的汞稳定同位素组成：对汞来源、迁移和富集的新见解
  • DOI：
    10.1016/j.chemgeo.2017.12.032
  • 发表时间：
    2018-02
  • 期刊：
    Chemical Geology
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Zheng Liugen;Sun Ruoyu;Hintelmann Holger;Zhu Jianming;Wang Ruwei;Sonke Jeroen E.
  • 通讯作者：
    Sonke Jeroen E.
Mercury Stable Isotope Fractionation During Coal Combustion in Coal-Fired Boilers: Reconciling Atmospheric Hg Isotope Observations with Hg Isotope Fractionation Theory
燃煤锅炉燃煤过程中的汞稳定同位素分馏：将大气汞同位素观测与汞同位素分馏理论相协调
  • DOI：
    10.1007/s00128-018-2531-1
  • 发表时间：
    2019-01
  • 期刊：
    Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Sun Ruoyu
  • 通讯作者：
    Sun Ruoyu
Modelling the mercury stable isotope distribution of Earth surface reservoirs: Implications for global Hg cycling
模拟地球表面储库的汞稳定同位素分布：对全球汞循环的影响
  • DOI：
    10.1016/j.gca.2018.11.036
  • 发表时间：
    2019-02
  • 期刊：
    Geochimica et Cosmochimica Acta
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Sun Ruoyu;Jiskra Martin;Amos Helen M.;Zhang Yanxu;Sunderl;Elsie M.;Sonke Jeroen E.
  • 通讯作者：
    Sonke Jeroen E.

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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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