基于系统动力学的湖滨湿地水-沉积物界面无机氮迁移转化研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41663016
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    37.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0707.环境地球化学
  • 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

Lake eutrophication is one of the key aquatic environmental problem worldwide and ecological restoration has grown over the last decades. Erhai is the second large plateau lake in Yunnan province, southwestern China, the lake has great water pollution potential with the eutrophication promotion factors of phosphorus and nitrogen. Luoshijiang, the key freshwater providing river for Erhai, locates upper flow of its basin; and the proposed function of its riparian wetland was effective reduction of nutrients and remediation of ecosystem. More and more professional scientists have been keeping sustainable focus on nitrogen reduction mechanism for lake water environment protection, and the fundamental theory has been achieved for lake Eutrophication control. However, the key transporting processes and driving factors of nitrogen in wetland has still not been systematically analyzed; the accurate simulation and quantitative evaluation for nitrogen is in limited situation. Based on these scientific issues, The Luoshijiang riparian wetland of Lake Erhai is taken as a case study. Temporal and spatial variability of nitrogen retention effect were revealed based on the field monitoring, lab experiments, isotopic tracer, in situ test and system dynamic model developing. Two key biogeochemical processes in the wetland will be focused, including (a) nitrogen transporting in water, sediment and plant; and (b) identification for the key process of wetland nitrogen retention, driving factors and dynamic sediment source and sink mechanism. In order to realize quantitative assessment of nitrogen retention effect, the model integrated each nitrogen transportation process will be developed based on system dynamics (SD), which applied widely in multivariable, nonlinear, multi- feedback systems. With the systematic study accomplishment, several results will be formed as (a) the nitrogen transporting mechanism and its key driving factors in Luoshijiang Lake riparian wetland will be identified; and (b) the hydrodynamic, water quality and ecological model platform will be established, which could be utilized to accurately evaluation the nitrogen transporting dynamics. It is believed that the findings and the approach proposed in this study will provide more interesting and useful hints to support effective riparian wetland management and designing.
湖滨湿地是湖泊生态修复重要手段之一,氮在水-沉积物中的迁移转化机理及其驱动因子是目前研究热点。但存在两方面问题需深入研究:无机氮在湿地水-沉积物界面迁移转化关键驱动因子识别;精准度高的无机氮截留定量化评估方法。本项目以云南洱海罗时江湖滨湿地为研究对象,通过现场监测与室内模拟试验获取基础数据并拟合参数;揭示湿地对无机氮截留效应时空分异特性,识别沉积物中无机氮“源-汇”的转换关键过程及驱动因子;探究无机氮在水-沉积物界面过程与驱动因子间的耦合效应,拟合无机氮迁移转化的动力学方程,量化转化系数,利用适于处理多变量、非线性、复杂时变、多重反馈的系统动力学方法,构建耦合了单个无机氮迁移转化过程的系统模型,实现湿地对氮截留效应的定量评估。本项目旨在通过典型研究,探索基于系统动力学模型的湖滨湿地氮截留的关键过程与驱动因子作用机制,为制定科学的湿地管理及优化设计提供支持。

结项摘要

入湖河口湿地是高原湖泊生态修复重要手段之一,沉积物常被认为营养盐的蓄积库,但水-沉积物界面是湿地系统中氮等物质交换频繁且复杂的界面,且氮价态从-3~+5变化很大,不同形态间氮的转化过程复杂,目前对氮素硝化、反硝化、矿化等单一过程及机理开展深入研究,但缺乏考虑各单个转化过程间的相互影响。本研究针对人工湿地水-沉积物界面,运用系统动力学原理,将前述单个独立的氮迁移转化过程进行耦合,构建高湿地水-沉积物界面无机氮迁移转化过程的系统动力学模型。.以云南洱海北部罗时江表流湿地为研究对象,开展为期两年(2017年8月-2019年7月)的逐月现场监测及模拟试验,结果表明:①湿地年平均水深、水温分别为0.78 m和18.35 ℃;上覆水TN、NO3--N和NH4+-N的平均浓度分别为:3.06、0.67和0.61 mg/L;②湿地表层(0-5 cm)、中层(5-10 cm)、底层(10-15 cm)沉积物的有机质(OM)平均值分别为:65.55±1.95、56.86±1.77和50.05±1.59 g/kg,TN平均值分别为:1407.35±35.49、1247.73±31.77和1134.23±37.93 mg/kg;NO3--N平均值分别为:2.83±0.12、2.64±0.14和2.32±0.13 mg/kg,NH4+-N平均值分别为:4.69±0.46、3.60±0.18和3.92±0.20 mg/kg;③湿地N2O通量的平均值为12.85±1.52 μg·m-2·h-1,总体表现为N2O排放源;④沉积物中微生物主要包括:变形菌门占比在45.43%~63.24%,平均为53.14%,是门水平上相对丰度最大的菌门。其次为拟杆菌门和浮霉菌门,平均丰度为14.08%和11.22%,疣微菌门(4.71%),酸杆菌门(4.60%),绿弯菌门(1.65%),硝化刺菌门(1.30%),硝化螺旋菌门(1.16%);⑤连续流动培养试验表明沉积物为氨氮的“源”,其释放通量在270.60~747.58 mg·m-2·d-1;PVC顶盖原位培育试验表明净氮矿化速率和硝化速率分别为0.048和0.015 mg·kg-1·d-1;⑥基于野外调研数据及模拟试验数据,拟合氮迁移转化的动力学方程,量化转化系数,构建了湿地水-沉积物界面氮迁移转化的系统动力学模型,为制定科学的湿地管理及优化设计提供支持。

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)
洱海北部表流人工湿地氮截留的长效性及影响因子
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    农业环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁启斌;侯磊;李能发;陈鑫;王克勤
  • 通讯作者:
    王克勤
洱海罗时江河口湿地沉积物净氮矿化与硝化速率研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    长江流域资源与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李瑞琳;侯磊;袁海英;梁启斌
  • 通讯作者:
    梁启斌
洱海入湖河口湿地沉积物氨氮释放潜力研究
  • DOI:
    10.19741/j.issn.1673-4831.2019.0917
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生态与农村环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁海英;梁启斌;侯磊;陈鑫
  • 通讯作者:
    陈鑫
滇池近岸水体微塑料污染与富营养化的相关性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁海英;侯磊;梁启斌;李佳琛;任甲
  • 通讯作者:
    任甲

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

普者黑岩溶湖滨湿地沉积物与茭草全磷相关性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    水土保持研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    詹乃才;刘云根;王妍;梁启斌;侯磊;王书锦;张慧娟
  • 通讯作者:
    张慧娟
罗时江河口湿地水质季节变化特征及评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕俊芳;王书锦;刘云根;梁启斌;王妍;侯磊
  • 通讯作者:
    侯磊
阳宗海湖滨湿地水体中重金属空间分布及环境风险评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张慧娟;刘云根;侯磊;梁启斌;王妍;詹乃才;王书锦
  • 通讯作者:
    王书锦
云南不同类型农村沟渠底泥磷形态分布特征及风险评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    环境科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    雷雨梦;刘云根;梁启斌;王 妍;侯 磊;梅涵一
  • 通讯作者:
    梅涵一
云南不同类型农村沟渠底泥中氮赋存形态分布
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    环境化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梅涵一;王妍;刘云根;梁启斌;侯磊;郑寒
  • 通讯作者:
    郑寒

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码