LNAPLs污染土壤复介电常数特征与成像研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41574109
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0408.油气地球物理学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Light non-aqueous phase liquids (LNAPLs) contamination in soil has become one of the most prominent problems at present and in the future. According to the electrical changes of the medium caused by contamination, electromagnetic methods are in-situ, non-destructive, and effective tools to detect the contamination. The electrical change of the soil polluted by LNAPLs is very complicated. Generally, when the soil is contaminated by LNAPLs, the conductivity of the medium would decrease with the increasing of the concentration of hydrocarbon, and the dielectric constant would also decrease. However, the organic matter would be decomposed by the degradation produced by microorganisms in the anaerobic environment. This process makes the conductivity increase. Hence, it is very important to describe electrical structure of the contaminated medium accurately. Imaging is deemed to be the most direct and most effective technique for detection and identification of targets in the subsurface. Migration and synthetic aperture imaging are mature imaging techniques while they cannot reconstruct the electrical structure of the subsurface to classify and identify targets. Microwave imaging can achieve classification and identification of targets for it is an electromagnetic inverse scattering problem which can reconstruct the shapes or electrical structure of the targets. In a reference to above problems, this project plans to study electrical properties of LNAPLs contaminated soil by measuring the complex electrical parameters of soil samples; to study electromagnetic wave propagation in contaminated soils through numerical simulation, indoor, and field experiments; to study the microwave imaging by combination of different algorithms to improve the imaging accuracy and reconstruct electrical parameters of targets, and further to support the quantitative analysis and interpretation of the contamination.
利用电磁方法探测轻非水相液体(LNAPLs)造成的土壤污染具有非破坏性、高效、原位等优点。LNAPLs污染土壤电性变化非常复杂。当土壤被LNAPLs物质污染时,会认为随着污染物质浓度升高,电导率会下降,介电常数也会下降。但在厌氧性环境中栖息的微生物会产生降解作用对有机物进行分解导致电导率上升。因此描述受污染介质的电性参数非常重要。成像是最直接和最有效检测和识别地下目标的技术,而较成熟的偏移成像及合成孔径成像等不能重建地下目标体的电性结构,不能实现对目标体的分类识别。微波成像是电磁逆散射问题,能够重构地下目标体的形状或电性参数分布,解决目标分类识别问题。因此,本项目将开展LNAPLs污染土壤复介电常数测量,研究污染土壤的电性规律;通过数值模拟计算和实验研究LNAPLs污染土壤中电磁波传播规律;通过微波成像混合算法研究,提高成像精度,重构目标体电性参数,进而支持污染的定量分析和解释。

结项摘要

轻非水相液体(LNAPLs: Light Non-Aqueous Phase Liquids)引起的土壤和地下水的污染是一个世界范围的环境问题。利用电磁方法探测轻非水相液体(LNAPLs)造成的土壤污染具有非破坏性、高效、原位等优点。为此,本项目开展了研究并在以下四个方面取得成果:(1)通过实验室内污染土壤样品复介电常数测量,给出了LNAPLs污染土壤复介电常数特征,为探地雷达探测频率选择提供依据。建立了新介电关系模型并计算得到水-油-气-介电常数的关系图,能够快捷地确定不同污染程度介质的相对介电常数。(2)项目基于多相流理论建立了LNAPLs在土壤中的渗漏迁移模型,再利用新介电模型将水文参数转换为电性参数;然后基于时域用有限差分法对LNAPLs污染介质进行探地雷达探测的正演模拟,分析了由LNAPLs污染引起的介质电性变化和雷达信号响应特征,为实际探测提供理论依据。(3)实现了电磁波阻抗反演算法,得到了地下介质的介电常数分布信息,有利于对污染区域的判定。实现了全波形反演算法,针对跨孔雷达数据获得了高分辨率的介电常数和电导率分布。实现了基于Pauli极化分解的偏移算法,通过对包含极化特征信息的信号进行重构和成像,获得了高精度的成像结果,提高了探地雷达的探测能力。(4)系统研究了探地雷达属性技术,实现了对电性差异微小的LNAPLs污染的清晰定位。结合参数反演,开发了LNAPLs土壤探测探地雷达属性分析软件,通过提取和分析三瞬属性、极化属性、相似性属性和能量属性等多种属性,提供地下LNAPLs污染的形状、位置、空间展布和物性分布等定量解释信息。本项目的研究成果对石油、化工、工业废弃物处理处置等典型高风险污染场地的探测和监测具有理论指导意义和实际应用价值。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(7)
专利数量(0)
Modeling CO2 vertical migration based on seismic frequency-dependent AVO responses
基于地震频率相关的 AVO 响应模拟 CO2 垂直迁移
  • DOI:
    10.1088/1742-2132/13/2/164
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
    Journal of Geophysics and Engineering
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Bonan Li;Cai Liu;Qi Lu;Shuo Pang
  • 通讯作者:
    Shuo Pang
基于多相流模型和探地雷达正演模拟的LNAPLs探测研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    地球物理学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    佘松盛;鹿琪;刘四新;李晔;王焱;张宫博
  • 通讯作者:
    张宫博
探地雷达测量土壤含水量的应用研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    地球物理学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董泽君;鹿琪;冯晅;佘松盛;史柏语
  • 通讯作者:
    史柏语
基于改进残差法的定向钻孔雷达三维成像算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    吉林大学学报(地球科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王文天;刘四新;鹿琪;李宏卿;傅磊
  • 通讯作者:
    傅磊
Application of Time-Domain Full Waveform Inversion to Cross-Hole Radar Data Measured at Xiuyan Jade Mine, China.
时域全波形反演在岫岩玉矿跨孔雷达数据中的应用
  • DOI:
    10.3390/s18093114
  • 发表时间:
    2018-09-15
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu S;Liu X;Meng X;Fu L;Lu Q;Deng L
  • 通讯作者:
    Deng L

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其他文献

基于旋转交错网格伪谱法和L-S理论的热弹性介质波场模拟与特征分析
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  • 作者:
    李元燮;刘财;郭智奇;刘洋;冯晅;田有;鹿琪
  • 通讯作者:
    鹿琪
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    宋超;刘财;张宇白;鹿琪
  • 通讯作者:
    鹿琪
油储模型的钻孔雷达数值模拟与分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    地球物理学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵雪然;王旭东;刘四新;程思远;鹿琪;贾卓
  • 通讯作者:
    贾卓
探地雷达测量近地表含水量的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    吉林大学学报(地球科学版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    易兵;鹿琪;王者江;王春晖;董航;刘四新;曾昭发
  • 通讯作者:
    曾昭发
大兴安岭西侧盆地群推覆构造的地震学证据
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    地球物理学报
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    于涵

其他文献

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AI项目解读示例

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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