西南河道型水库对河流关键微界面磷再生及迁移的影响机制

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基本信息

项目摘要

Development of cascaded hydro-power is the key strategy for national energy security and international climate treaty. The southwest China is the origination of several large rivers, and is therefore called the water tank of the earth. Exploitation of the hydro-energy in the region will largely improve national energy structure and diplomatic circumstance. However, the sediment movement processes and hydrodynamics condition are altered by large reservoir, which will directly affect the biogeochemical cycling of nutrients in river system, such as phosphorus and nitrogen. Phosphorus element in river is a significant component of the nutrient cycling. Regarding on phosphorus cycling influenced by large reservoirs, much more attention has been paid to the physical retention of longitudinal transport, while scarce focus on the interaction mechanism between micro-interface vertical exchange processes and longitudinal transport of phosphorus in river system. This is the most probable reason for the uncertainties of longitudinal phosphorus transport estimate and modeling calculation, and regeneration ability and interface release of phosphorus play a pivotal role in this process. In the present study, the large river-type reservoir Xinuodu in Jinshajiang river is served as study area, (1) to comprehensively analyze the effects of sediment processes and hydrodynamics on physico-chemical and bacterial properties alteration of sediment-water interface and suspended particle solids-water interface, (2) to reveal the migration pattern of phosphorus across the key micro-interfaces and to quantify the regeneration ability of phosphorus, and (3) to preliminarily illuminate the coupled mechanism of phosphorus vertical interface exchange and its longitudinal transport processes in river system, through the field investigation, laboratory simulation, in-situ trial and model’s establishment and solution. The ultimate objective of this study is to improve the beneficial cycle of phosphorus in river systems.
流域水电基地化建设是我国能源环境和国际履约的重要战略。西南地处我国主要江河的源头地区,是世界水塔,该区水电开发对改善我国能源结构和外交战略具有重要意义。水库将人为改变河流原有的泥沙过程及水动力条件,直接影响生源要素在河流中的迁移转化过程。河流磷素(P)是生源物质生物地化循环的重要组成部分,目前在水库影响下河流P循环研究中注重P纵向输移的物理滞留效应,而忽略了P在微界面垂向交换过程对纵向输移的作用机理研究,是河流P纵向输移估算和模拟结果存在不确定性的重要原因之一。磷的再生能力和界面交换在这一过程中具关键作用。本项目以金沙江河道型水库—溪洛渡为研究对象,基于野外跟踪、室内模拟、原位试验和模型构建求解,分析水库泥沙及水动力对河流不同区关键微界面物化和生物性质的影响,揭示磷在河流关键微界面的迁移规律、量化磷的再生能力,初步阐明河流磷的界面垂向交换过程及其纵向输移的耦合机制,促进河流磷健康循环过程。

结项摘要

磷是生态系统初级生产力的重要生源要素,也是生物圈物质循环和能量流动的重要元素。水库蓄水运行将人为改变了河流自然的径流过程和水动力条件,直接影响生源要素在河流中的迁移转化过程。本研究依西南托澜沧江梯级水库和三峡消落带,通过现场监测、原位实验、室内模拟和数值模型,分析了水库运行影响下磷的输移、沉积物—水界面的迁移转化过程,揭示了沿程沉积物磷的运移分布规律。取得的主要结果如下:从上游河流向水库下游,沉积物总磷的滞留率为61-92%,但沉积物和悬浮颗粒物生物可获得性磷含量逐渐增加,占总磷比例增幅分别为15-86%和7-40%。从上游急流环境向水库深水缓流条件过渡,沉积物岩性从以钙质为主向铁为主转化,沉积物溶解氧逐渐降低、有机质逐渐增加,这将促进水柱中生物可获得性磷更容易迁移到水柱中悬浮颗粒物中并向水库下游输移并进行排放。沉积物内源磷释放为悬浮物在氧化还原多介点条件下吸附溶解态活性磷提供物质来源,悬浮颗粒物对磷的吸附过程在氧化还原多变条件下是可逆的,富含活性磷的细颗粒在水流作用下逐渐从河相—湖相过渡区向深水湖泊区进行输移,并在库首深水区出现累积,最后随水体或颗粒进人下游。因此,梯级水库将不会减少沉积物生物活性磷向下游湄公河进行输送。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
扬州瘦西湖水体氮磷污染特征及内源释放潜力
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    环 境 科 学 学 报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Sun Hongbo;Yu Juhua
  • 通讯作者:
    Yu Juhua
An investigation of the effects of capping on internal phosphorus release from sediments under rooted macrophytes (Phragmites australis) revegetation
根部大型植物(芦苇)再植被覆盖对沉积物内部磷释放影响的研究
  • DOI:
    10.1007/s11356-018-2432-1
  • 发表时间:
    2018-06
  • 期刊:
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Yu Juhua;Zhong Jicheng;Chen Qiuwen;Huang Wei;Hu Liuming;Zhang Yinlong;Fan Chengxin
  • 通讯作者:
    Fan Chengxin
Fine-scale remobilization of phosphorus by rooted macrophytes (Phragmites australis) growth in lake sediments: evidence from a holistic growth period simulation study
湖泊沉积物中根系大型植物(芦苇)生长对磷的精细再利用:来自整体生长期模拟研究的证据
  • DOI:
    10.1007/s11368-019-02502-4
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Soils and Sediments
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Yu Juhua;Zhong Jicheng;Zhang Yushu;Ding Hong;Chen Chao;Zheng Xiangzhou;Xu Mingxi;Zhang Yinlong
  • 通讯作者:
    Zhang Yinlong

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其他文献

湖泊疏浚对沉积物再悬浮及磷迁移影响的模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余居华;余居华;钟继承;钟继承;张银龙;张银龙;范成新;范成新;何伟;何伟;张雷;张雷;唐阵武;唐阵武
  • 通讯作者:
    唐阵武
湖泊疏浚对沉积物再悬浮及营养盐负荷影响的模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    湖泊科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余居华;余居华;钟继承;钟继承;张银龙;张银龙;范成新;范成新;申秋实;申秋实;张雷;张雷
  • 通讯作者:
    张雷
太湖流域典型河网水体氮磷负荷及迁移特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘德鸿;余居华;钟继承;钟文辉;范成新
  • 通讯作者:
    范成新
秸秆对尿素氮在土壤中转化的影响
  • DOI:
    10.16258/j.cnki.1674-5906.2021.06.012
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    生态环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹晨怡;丁洪;王亚萨;张玉树;余居华;郑祥洲
  • 通讯作者:
    郑祥洲
不同恢复年限退化土壤有机氮组分变化特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    生态环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭宝玲;郑祥洲;余居华;丁洪;骆社周;张玉树
  • 通讯作者:
    张玉树

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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