地下水系统中全氟化合物迁移过程的界面效应及影响机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41907161
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    阎妮
  • 依托单位：
    中国海洋大学
  • 学科分类：
    D0702.环境水科学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The comprehensive understanding of the transport of perfluorinated compounds (PFCs) in the subsurface is critical for contaminant control. The co-occurrence of PFCs and surfactants leads to more complex PFCs transport behavior. In addition to simply considering water-solid interface adsorption, a multi-process retention model including adsorption at water-solid/water-air interfaces and influence of surfactants should be built for accurate determination of the migration potential of PFCs in the subsurface. In this study, batch and column experiments will be used to investigate the retention behavior of an emerging PFCs, the ammonium salt of hexafluoropropylene oxide dimer acid (ammonium salt of HFPO−DA, trade name: GenX), in groundwater and vadose zone. The mechanism of adsorption at water-solid/water-air interfaces during GenX transport in water-saturated and water-unsaturated porous media will be studied. The influence of co-existing surfactants on the interface adsorption will be discussed. The theoretical influence of water-air interface adsorption will be quantitatively described by Szyszkowski model using surface tension and interface area measurements data. The water-air interface adsorption mechanism can be clarified by further analysis of experimental data and theoretical calculations. In addition, the comprehensive compartment model, including adsorption at water-solid/water-air interfaces and the impact of environmental factors, for PFCs transport will be presented. The project will provide the experimental and theoretical support for the risk assessment and contaminant control of GenX representing PFCs in the subsurface.
研究全氟化合物在地下水系统中的迁移规律是进行全氟化合物污染控制的关键。全氟化合物污染常伴有其它类型表面活性剂，使其迁移规律更加复杂。突破单纯考虑水-固界面吸附，在全氟化合物迁移模型中加入水-气界面吸附及共存表面活性剂的影响，可以更精确的描述其在地下水系统中的迁移规律。本研究通过实验模拟饱水带及包气带条件，研究一种新兴代表性全氟化合物六氟环氧丙烷二聚酸的铵盐（GenX）在水-固、水-气界面吸附机制；讨论共存表面活性剂等因素对吸附的影响机理；利用表面张力及非饱和条件下界面面积的测定等手段，逆向定量描述水-气界面吸附对全氟化合物迁移的影响，综合饱水带和包气带的迁移阻滞过程，进一步厘清水-气界面吸附对全氟化合物迁移的阻滞机理；建立水-固界面、水-气界面吸附及环境因素影响下的全氟化合物迁移阻滞概念模型和数值模型。本项目的成果将为地下水中以GenX为代表的全氟化合物污染风险评估及控制提供理论依据。

结项摘要

地下水系统中全氟/多氟烷基化合物（per- and polyfluoroalkyl substances, PFAS）污染已成为目前国际上亟待解决的重大环境问题，探明PFAS在地下水系统中的迁移规律对其污染控制具有重要意义。目前，针对PFAS迁移过程中的界面效应及共污染对界面效应的影响机制扔不明确。本研究主要进展与成果包括：（1）聚焦包气带-饱水带，采用不同地球化学特征的多孔介质进行实验，系统性的识别了三种代表性PFAS在多孔介质表面的水-固界面及水-气界面过程，并基于多孔介质组成特征的解析，识别出关键矿物成分对特定PFAS迁移阻滞的影响，揭示水-固界面及水-气界面对PFAS的吸附机理，阐明多孔介质性质及饱和度协同控制PFAS在包气带-饱水带的运移机制；（2）采用混相驱替实验和数学模拟相结合的方法，系统研究了表面活性剂诱导的流动和非线性水-气界面吸附（AWIA）对代表性PFAS迁移的影响，并以临界参考浓度（CRC）为界，对初始浓度小于、接近或大于CRC时PFAS的理想-非理想迁移过程进行解析；（3）评估了共存碳氢表面活性剂对典型PFAS迁移能力的影响，明确了不同PFAS-碳氢表面活性剂配比条件下，PFAS及碳氢表面活性剂共迁移过程的相互影响机制；（4）以综合包气带-饱水带的地下水系统为研究对象，初步阐明了PFAS浓度、介质含水量、表面活性剂影响与水-固界面、水-气界面吸附之间的定量关系，建立考虑界面效应的PFAS在地下水系统中的迁移阻滞多因素概念模型，并对模型的有效性进行验证。本研究为为我国地下水PFAS污染风险预测及精准防控提供理论和技术支撑。

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）
Ideal versus Nonideal Transport of PFAS in Unsaturated Porous Media.
PFAS 在不饱和多孔介质中的理想与非理想传输
  • DOI：
    10.1016/j.watres.2021.117405
  • 发表时间：
    2021-09-01
  • 期刊：
    Water research
  • 影响因子：
    12.8
  • 作者：
    Brusseau ML;Guo B;Huang D;Yan N;Lyu Y
  • 通讯作者：
    Lyu Y
Column versus batch methods for measuring PFOS and PFOA sorption to geomedia.
测量 PFOS 和 PFOA 对地球介质吸附的柱法与批次法
  • DOI：
    10.1016/j.envpol.2020.115917
  • 发表时间：
    2021-01-01
  • 期刊：
    Environmental pollution (Barking, Essex : 1987)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Van Glubt S;Brusseau ML;Yan N;Huang D;Khan N;Carroll KC
  • 通讯作者：
    Carroll KC

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其他文献

截渗工程条件下滨海地下水源地地下水补给源解析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    中国海洋大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄俞铭;阎妮;郑西来;刘贯群
  • 通讯作者：
    刘贯群
元素存在形态对地球化学敏感性指数的影响研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    海洋湖沼通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张晓艺;栾永霞;阎妮;郑西来;孟春霞
  • 通讯作者：
    孟春霞
二价铁催化过氧化氢-过硫酸钠再生活性炭可行性研究
  • DOI：
    10.13671/j.hjkxxb.2018.0072
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    环境科学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    阎妮
低浓度腐植酸对含水介质物理堵塞的影响机理研究
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    李欣
不同溶解氧水平下含水层生物堵塞过程研究
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    海洋湖沼通报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孙洁;阎妮;赵明敏;郑西来;李敏
  • 通讯作者：
    李敏

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阎妮的其他基金

地下水系统中全氟/多氟化合物前体物质的迁移转化及其环境响应机制
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
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  • 项目类别：
    面上项目
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  • 批准号：
    42277052
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    53.00 万元
  • 项目类别：
    面上项目

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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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