考虑植被影响时垃圾填埋场生物炭覆盖层水气耦合运移机理与污染调控方法

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41672288
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0705.工程地质环境与灾害
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The landfill cover barriers consisting of vegetation and biocover is the new type of final covers developed in the recent years to reduce the percolation rate and mitigate the landfill gas transport. However, the great majority of the existing studies focus on the investigation of the effect of vegetation on the hydraulic properties of landfill cover soils. The effects of water uptake of vegetation and development of root on the water and gas transport and methane oxidation in the biocovers need further studies. Incubation tests and column tests will be carried out to investigate the mechanisms of landfill gas transport in the biochar amended cover soils considering the effects of water content, gas pressure, temperature and degree of compaction. The modeling and field scale tests will also be carried out to investigate the effects of different types of plant root shapes on methane oxidation rate and water and gas transport properties of biochar amended soils. The determination formulas for gas transport parameters in the biochar amended soils will be proposed considering the effect of vegetation. The coupled model will then be developed to model gas and water transport in the biochar amended cover soils considering the effects of water uptake by the vegetation and the methane oxidation in the covers. On the basis of the proposed coupled model, the effects of different types of plants and biochars, different contents of the biochar, climate conditions on the performance of landfill cover system will be investigated. The results of the project will enrich coupled theory for transport problems in the porous media. The research work will also provide scientific basis for the rational design of landfill final cover systems.
植被生物覆盖层利用植被的蒸腾和生物层的甲烷氧化能力以减少雨水入渗和气体排放,是填埋场封顶系统的发展趋势,但目前研究主要针对植被对覆盖层水力特性方面的研究,植被吸水和根系发展对生物覆盖层水气运移和甲烷氧化的影响机理尚不清楚。本课题拟通过室内培养瓶试验和土柱试验等揭示含水量、气压、温度和压实度等对填埋气在生物炭覆盖层中的运移特性等的影响规律;通过室内模型桶试验结合现场试验研究不同根系形态植被对生物炭覆盖层甲烷氧化能力、水气传导特性的影响机理,提出考虑植被影响的气体运移特性参数计算方法;建立考虑植被蒸腾和根系吸水、甲烷氧化等的填埋气在生物炭覆盖层的水气耦合运移模型,在此基础上分析不同植物类型、生物炭种类和掺量、气候等对覆盖层服役性能的影响规律。本课题的研究成果将完善多孔介质的耦合运移理论,为新型植被生物炭覆盖屏障的优化设计提供科学依据。

结项摘要

我国填埋场覆盖层服役环境复杂,受到填埋场产生的多组分气体、降雨条件、覆盖层的成层性及植被覆盖等因素的共同作用,在多场作用下多组分填埋气在覆盖层中的运移机理是关键科学问题,本项目针对这一关键科学问题,采用室内Batch实验、土柱实验和现场静态箱等方法研究了黄土、生物炭改性黄土和GCL中填埋气的吸附、对流和扩散规律,获得了填埋气在不同覆盖层介质的气相渗透系数、扩散系数和吸附分配系数等重要的填埋气运移有关参数。在此基础上,建立了填埋气在成层覆盖层中的一维运移解析模型、多组分填埋气在覆盖层中的运移数值模型和考虑植被影响的填埋气在覆盖层中的运移数值模型,揭示了覆盖层的非均质性、生物炭改性、多组分气体相互作用和植被根系吸水等对填埋气在覆盖层中运移的影响规律。在西安某大型填埋场和杭州某大型填埋场进行了填埋气释放的静态箱试验,获得了现场尺度的填埋气释放通量及其影响因素,研究了气象条件、植被覆盖情况、覆盖层性质和导气层气体收集效率等对填埋气释放通量的影响。在此基础上采用提出的解析模型和数值模型对临时覆盖层和终场覆盖层的服役性能进行了分析,该研究成果可为填埋场临时覆盖层和终场覆盖层的有效设计提供科学依据。本项目共发表学术论文26篇,其中SCI期刊论文17篇,EI收录论文3篇;授权实用新型专利1项,申请发明专利1项;培养博士生4名,硕士生3名。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(2)
Experimental investigation on methane advection and diffusion in geosynthetic clay liners
土工合成粘土衬垫中甲烷平流和扩散的实验研究
  • DOI:
    10.1016/j.geotexmem.2020.10.018
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Geotextiles and Geomembranes
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Wang Qiao;Xie Haijian;Wu Jiawei;Zhan Liangtong;Qiu Zhanhong
  • 通讯作者:
    Qiu Zhanhong
Evaluating Methane Fluxes from Jiangcungou landfill in Xi’an, China: Comparison between the Static Chamber Technique and CALMIM
评估中国西安江村沟垃圾填埋场的甲烷通量:静态室技术与 CALMIM 的比较
  • DOI:
    10.1680/jenge.19.00224
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Environmental Geotechnics
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Wang Qiao;Fei Shuangke;Wang Liang;Abdelmalek Bouazza;Shen Siliang;Xie Haijian
  • 通讯作者:
    Xie Haijian
Multicomponent landfill gas transport in soil cover: column tests and numerical modelling
土壤覆盖中的多组分垃圾填埋气输送:柱试验和数值模拟
  • DOI:
    10.1680/jenge.19.00058
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Environmental Geotechnics
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Zuo Xinru;Chen Yunmin;Wang Liang;Xie Haijian;Shen Siliang
  • 通讯作者:
    Shen Siliang
Adsorption of NH4+-N on Chinese loess: Non-equilibrium and equilibrium investigations
NH4 -N 在中国黄土上的吸附:非平衡和平衡研究
  • DOI:
    10.1016/j.jenvman.2017.07.016
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Environmental Management
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Xie Haijian;Wang Shaoyi;Qiu Zhanhong;Jiang Jianquan
  • 通讯作者:
    Jiang Jianquan
我国南方某填埋场作业面氨气释放和扩散规律分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何飞雨;沈斯亮;陈赟;左欣茹;王巧;谢海建
  • 通讯作者:
    谢海建

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其他文献

挥发性有机化合物在复合衬里中的一维扩散解
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  • 通讯作者:
    谢海建
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢海建;陈云敏;唐晓武;柯瀚
  • 通讯作者:
    柯瀚
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    蒋元生
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢海建;蒋元生;杨文参;陈云敏
  • 通讯作者:
    陈云敏
黄土-粉土混合土对Pb的静平衡和动态吸附特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈云敏;王誉泽;谢海建;蒋元生
  • 通讯作者:
    蒋元生

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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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