高砷地下水系统中碳酸盐（岩）体系-砷相互作用的关键水文地球化学过程研究

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基本信息

  • 批准号：
    41877204
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    61.0万
  • 负责人：
    高旭波
  • 依托单位：
    中国地质大学（武汉）
  • 学科分类：
    D0702.环境水科学
  • 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

Drinking of high arsenic groundwater causes serious endemic arseniasis world widely. As the connection of groundwater, sediment and microorganisms, hydrogeochemical processes are major factors controlling the mobility and enrichment of arsenic in groundwater. It remains unknown that whether carbonate system associated hydrogeochemical processes work on the mobilization and enrichment of arsenic in groundwater. In this proposal, high arsenic groundwater system is chosen as the study object. Hydrogeology, hydrogeochemistry, mineralogy, environmental geochemistry and geomicrobiology technologies were conducted together to interpret mechanisms of：1) the interaction between arsenic and carbonate system in high arsenic groundwater system, and 2) the effect of microbial activities on the release and transform of carbonate bound arsenic. The study will further our understanding of the role of microbes on arsenic cycle in groundwater, and the mechanisms of carbonate system –arsenic interaction and arsenic enrichment in groundwater.
饮用高砷地下水引发的地方性砷中毒是世界性的环境、地质和健康问题。水文地球化学过程是联系地下水、沉积物和微生物的核心纽带，对高砷地下水的形成具有不可替代的关键性功能。但作为地下水中最重要的水化学过程之一，碳酸盐岩体系及其演化对砷迁移-富集的影响研究仍极其匮乏，有些尚是空白。本项目拟在我国典型高砷地下水分布区域，通过水文地质和水文地球化学调查分析，结合矿物学、环境地球化学和地微生物学等多学科交叉手段，旨在阐明：1）地下水系统中碳酸盐岩体系与砷的相互作用行为；2）原生微生物参与下，沉积物中碳酸盐岩结合态砷的释出机制和对地下水砷富集的影响。研究成果有望为微生物影响砷循环途径提供新的思路，对认识地下水中碳酸盐岩体系-砷的相互作用过程及砷富集机制亦具有重要科学意义。

结项摘要

本项目以高砷地下水中碳酸盐岩体系与砷的相互作用为主要研究目标，开展了地下水碳酸盐岩体系对砷迁移转化影响的探究，以及微生物参与下碳酸盐岩结合态砷的释出行为的研究工作，取得了一系列原创性研究成果。（1）系统地开展了高砷地下水中碳酸盐岩体系及砷的赋存特征调查，以干旱-半干旱的运城盆地和降雨充沛的江汉平原为例，对比分析了两地高砷地下水和碳酸盐砷赋存的异同，其中运城盆地高砷地下水属于弱碱性氧化性环境，江汉平原高砷地下水属于中性还原性环境，高砷区沉积物中存在大量的碳酸盐岩结合态砷，并且主要为方解石结合态砷为，碳酸盐的溶解以及微生物介导的碳酸盐岩结合态砷的释出有利于了地下水中砷的富集。（2）通过室内实验模拟研究了碳酸盐岩体系与砷的相互作用行为，首次发现碳酸盐岩中Mg、Fe的存在促进了砷的吸附，水溶解中大量的Mg离子抑制了碳酸盐岩沉淀过程中As(V)的固定，促进了As(III)的固定，而微量Fe离子则有利于As(V)和As(III)的沉淀固定。（3）基于微生物参与下碳酸盐岩结合态砷的研究发现，生物成因碳酸钙对砷的捕获量随砷浓度增加，碱度是影响生物碳酸钙捕获砷的重要因素，Mg离子的出现有利于生物碳酸钙的固砷能力增强；在SRB菌介导下，碳酸盐岩结合态砷显著释出，反应生成的次生矿物对砷的富集具有一定的抑制作用。综上所述，课题系统地开展了高砷地下水系统中碳酸盐岩体系对砷迁移转化的影响及作用机制研究，评估了微生物参与下碳酸盐岩结合态砷的形成和释出行为及其对高砷水形成的影响，研究成果对认识地下水中碳酸盐岩体系和砷的相互作用行为及机制具有重要的科学意义，为地下水砷污染修复提供了新思路。

项目成果

期刊论文数量（26）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Aggregation of Varied Organic Coated Magnetite Nanoparticles: Adsorbed Mass and Thickness of Coatings and Interactions with Natural Organic Matter
各种有机涂层磁铁矿纳米粒子的聚集：涂层的吸附质量和厚度以及与天然有机物的相互作用
  • DOI：
    10.2139/ssrn.4029221
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Science of The Total Environment
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Juanjuan Liu;Stacey M. Louie;Juntao Zhao;Xubo Gao;Y;i Hu
  • 通讯作者：
    i Hu
Geochemical modeling, source apportionment, health risk exposure and control of higher fluoride in groundwater of sub-district Dargai, Pakistan
巴基斯坦达尔盖街道地下水高氟地球化学模拟、来源解析、健康风险暴露及控制
  • DOI：
    10.1016/j.chemosphere.2019.125409
  • 发表时间：
    2020-03-01
  • 期刊：
    CHEMOSPHERE
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Rashid, Abdur;Farooqi, Abida;Khattak, Junaid Ali
  • 通讯作者：
    Khattak, Junaid Ali
Occurrence and behavior of arsenic in groundwater-aquifer system of irrigated areas
灌区地下水-含水层系统中砷的赋存状态及行为
  • DOI：
    10.1016/j.scitotenv.2022.155991
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Science of The Total Environment
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Chengcheng Li;Jochen Bundschuh;Xubo Gao;Yong Li;Xin Zhang;Wenting Luo;Zhendong Pan
  • 通讯作者：
    Zhendong Pan
Hydro-biogeochemical processes of surface water leakage into groundwater in large scale karst water system: A case study at Jinci, northern China
大型岩溶水系统地表水渗漏入地下水的水文生物地球化学过程——以中国北方晋祠为例
  • DOI：
    10.1016/j.jhydrol.2020.125691
  • 发表时间：
    2021-04-21
  • 期刊：
    JOURNAL OF HYDROLOGY
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Li, Chengcheng;Gao, Xubo;Wang, Yanxin
  • 通讯作者：
    Wang, Yanxin
Impact of anthropogenic activities on the enrichment of fluoride and salinity in groundwater in the Yuncheng Basin constrained by Cl/Br ratio, δ18O, δ2H, δ13C and δ7Li isotopes
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  • DOI：
    10.1016/j.jhydrol.2019.124211
  • 发表时间：
    2019-12-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF HYDROLOGY
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Li, Chengcheng;Gao, Xubo;Wang, Yanxin
  • 通讯作者：
    Wang, Yanxin

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其他文献

运城盆地高砷区地下水-沉积物中砷的地球化学特征研究
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    10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2017.05.012
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    安全与环境工程
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  • 通讯作者：
    胡钦红
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    安全与环境工程
  • 影响因子：
    --
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    罗文婷;张鑫;高旭波
  • 通讯作者：
    高旭波
人类活动影响下娘子关岩溶水系统地球化学演化
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    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    中国岩溶
  • 影响因子：
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  • 作者：
    王焰新;高旭波
  • 通讯作者：
    高旭波

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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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