人工回灌条件下DBPs的形成机制及其耦合胶体效应影响下的迁移转化归宿

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41877175
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    62.0万
  • 负责人：
    张文静
  • 依托单位：
    吉林大学
  • 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

DBPs are ubiquitous in recharge water and it should not be ignored. In addition, DBPs have become one of the indicators that affect groundwater environmental quality. However, the implementation of groundwater recharging projects not only affects the formation mechanism of DBPs, colloids lead by recharge also has a crucial role in promoting the migration and transformation of DBPs. Based on the column experiment, ultrafiltration separation, phase state characterization, laser particle size analysis, Zeta potential test, numerical simulation and so on, the effect on DBPs formation rate and potential that considering Hydrodynamic condition (Recharge mode/Recharge rate), Hydrochemical conditions (relative concentration of precursor/ionic strength /pH/ hydro chemical type) and porous media characteristics (media type/saturated state) will be well investigated. On the other hand, the synergistic mechanism of typical colloid (inorganic colloid/organic colloid) and representative components of DBPs under different recharge condition will be discussed, as well as simulation of the range and extent of DBPs contamination in groundwater recharge will be revealed. All of that would provide scientific basis for ensuring the quality and safety of groundwater environment.
消毒剂副产物DBPs在回灌水源中普遍存在，已成为影响地下水环境质量不容忽视的指标之一。然而，回灌工程的实施不仅影响了DBPs的形成机制，此过程中所产生的胶体效应对DBPs的迁移转化过程也起到推动作用。本次研究拟采用砂柱实验、切向流超滤分离、相态表征、激光粒度分析、Zeta电位测试、数值模拟等手段，研究回灌条件下DBPs的形成机制及其影响因素，分析回灌过程中水动力条件(回灌模式/回灌速率)、水化学条件(前驱物相对浓度水平/离子强度/pH/水化学类型)、多孔介质特征(介质类型/饱水状态)对DBPs形成速率、形成潜力的影响，探讨回灌条件下地下水中天然胶体(无机胶体/有机胶体)与DBPs的协同作用机制，模拟预测回灌过程中DBPs在多孔介质中的影响范围和影响程度，为保障回灌条件下地下水环境质量安全提供科学依据。

结项摘要

本次研究综合运用砂柱实验、切向流超滤分离技术、相态表征、激光粒度分析、Zeta点位测试、数值模拟等手段，主要开展了回灌过程中水化学条件、水动力学条件、天然胶体对典型DBPs的形成和迁移的影响研究，查明了DBPs在多孔介质中迁移转化机制及DBPs-典型胶体间的协同作用模式。针对DBPs在多孔介质中的迁移转化过程，模拟分析了回灌条件下回灌水源中消毒剂的投放阈值。研究结果表明，CHCl3 生成量随着反应时间的延长逐渐增大后趋于稳定，生成速率呈先增大后减小至不再形成CHCl3 的趋势，SiO2 胶体的存在使各时刻CHCl3 生成作用均受到抑制，反应初期快速反应阶段生成速率受胶体影响更大；无胶体条件下随着pH 的升高，CHCl3 生成量逐渐增大，但SiO2 胶体存在条件下，pH>7 时CHCl3 生成量呈下降趋势；SiO2 胶体使金属阳离子对CHCl3 的生成作用抑制能力增强，这是由于金属离子带有较高的表面电荷，在SiO2 胶体具有改性作用影响下对芳香性有机物吸附能力增强，降低了CHCl3 的生成量。利用切向流超滤装置对有、无胶体条件下达到稳定生成量的实验溶液进行粒径分级，发现在有胶体存在的溶液中，粒径>100nm的CHCl3浓度由无胶体的9.72%增加到37.33%。介质类型和水动力条件也会影响CHCl3的生成和迁移，介质类型对CHCl3影响主要与介质比表面积、孔隙度和表面有机质含量有关，介质的高比表面积、高有机质含量使得介质的吸附能力增强，CHCl3沉积到介质表面迁移能力减弱；随着流速的增加，流出液中CHCl3浓度增大，介质对CHCl3的吸附量降低。胶体存在条件下由原含水介质-CHCl3吸附系统改为含水介质-SiO2胶体-CHCl3吸附系统，吸附作用增强，CHCl3 的阻滞系数Rf和自然衰减速率常数k增大，CHCl3的生物降解速率增大。根据数值模型和解析模型预测结果表明，胶体的存在一方面抑制了CHCl3在地下水中的二次形成作用，另一方面自然衰减速率增大，抑制CHCl3在地下水中的迁移，根据水文地质条件及我国《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2022）提出了回灌水源的有效氯浓度阈值，可为人工回灌的安全开展及保障回灌条件下地下水环境质量安全提供相应的科学理论和依据。

项目成果

期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Batch experiments to investigate the effect of colloidal silica on benzene adsorption
批量实验研究胶体二氧化硅对苯吸附的影响
  • DOI：
    10.1007/s12665-019-8623-3
  • 发表时间：
    2019-11
  • 期刊：
    Environmental Earth Sciences
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Wu Shengyu;Zhang Wenjing;Zhang Yan;Wang Zhuo;Li Jingqiao;Chai Juanfen
  • 通讯作者：
    Chai Juanfen
Different roles of silica nanoparticles played in virus transport in saturated and unsaturated porous media
二氧化硅纳米粒子在饱和和不饱和多孔介质中的病毒运输中发挥不同的作用。
  • DOI：
    10.1016/j.envpol.2019.113861
  • 发表时间：
    2020-04-01
  • 期刊：
    ENVIRONMENTAL POLLUTION
  • 影响因子：
    8.9
  • 作者：
    Qin, Yunqi;Wen, Zong;Wu, Shengyu
  • 通讯作者：
    Wu, Shengyu
Decreased levels and ecological risks of disinfection by-product chloroform in a field-scale artificial groundwater recharge project by colloid supplement.
  • DOI：
    10.1016/j.envint.2022.107130
  • 发表时间：
    2022-02
  • 期刊：
    Environment international
  • 影响因子：
    11.8
  • 作者：
    Juanfen Chai;Wenjing Zhang;Dan Liu;Shuxin Li;Xuequn Chen;Yuesuo Yang;Dayi Zhang
  • 通讯作者：
    Juanfen Chai;Wenjing Zhang;Dan Liu;Shuxin Li;Xuequn Chen;Yuesuo Yang;Dayi Zhang
人工回灌过程中胶体对CHCl_3形成机制的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中国环境科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张文静;文宗;刘丹;柴娟芬;陈学群
  • 通讯作者：
    陈学群
Deposition and mobilization of viruses in unsaturated porous media: Roles of different interfaces and straining.
  • DOI：
    10.1016/j.envpol.2020.116072
  • 发表时间：
    2020-11
  • 期刊：
    Environmental pollution
  • 影响因子：
    8.9
  • 作者：
    Wenjing Zhang;Shengyu Wu;Yunqi Qin;Shuo Li;L. Lei;Simiao Sun;Yuesuo Yang
  • 通讯作者：
    Wenjing Zhang;Shengyu Wu;Yunqi Qin;Shuo Li;L. Lei;Simiao Sun;Yuesuo Yang

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其他文献

微生物在多孔介质中环境行为研究
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    2018
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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  • DOI：
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    10.19378/j.issn.1003-9783.2021.08.009
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张文静;赵婷秀;王惠琪;易华;占玉娟;张文博;陈佳薇;王坤;杜标炎
  • 通讯作者：
    杜标炎
滨珊瑚Sr/Ca的种间和种内差异性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    胡敏航;陈天然;张文静
  • 通讯作者：
    张文静
潮致余流和潮混合对长江口外东北海域低盐水团的作用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    海洋学报(中文版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张文静;朱首贤;李训强;阮鲲;管卫兵;彭剑
  • 通讯作者：
    彭剑

其他文献

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张文静的其他基金

不同尺度下ssRNA病毒在毛细作用带中的传质机制和环境响应
  • 批准号：
    42177047
  • 批准年份：
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    92.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
地下环境要素对人工回灌过程中水岩作用的驱动效应研究
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    41103045
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  • 项目类别：
    青年科学基金项目

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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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