基于自底向上方法的京津冀工业系统水-能-污染物协同效应研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    71774096
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    48.0万
  • 负责人：
    刘毅
  • 依托单位：
    清华大学
  • 学科分类：
    G0413.区域发展与城市治理
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

This study aims to explore the Nexus of Water, Energy and Emission (WEEMI) within Beijing-Tianjin-Hebei Urban Agglomeration. First, the study will analyze the effect of industrial spatial distribution and technology innovation on WEEMI (including micro mechanism, key unit or node, transmission mechanism, amplification pathway and macro pathway, etc) from micro perspectives, using the theories and methods of environmental science, geoscience, technical economics and other related disciplines comprehensively. Second, this study will apply theories and methods of complex system analysis to develop a comprehensive bottom-up computational system for regional WEEMI simulation, integrating technology units and industry units based on a land plot scale, which will be capable of systemly simulating the whole process of ‘state of industrial spatial distribution and technology innovation - response on water, energy and emission’. Subsequently, the integrated model will be operationalized using the historical data of Beijing-Tianjin-Hebei Urban Agglomeration. Lastly, typical urban growth scenarios under different strategies related to productivity distribution, structural adjustment and technology innovation in Beijing-Tianjin-Hebei Urban Agglomeration will be constructed and responsive changes in regional WEEMI will be assessed quantitatively. This study will provide valuable insights to the complex relations and evolution tendencies of WEEMI from a scientific perspective and support coordinated control of WEEMI. This study is therefore believed to facilitate a rational decision-making process of cooperation development of Beijing-Tianjin-Hebei Urban Agglomeration considering key resources and environmental constraints.
本课题综合运用地学、技术经济学、环境系统分析等相关学科理论和方法，从生产选址、技术选择等微观角度入手，研究工业布局和技术进步对水资源利用 -能源消耗-污染物排放复杂系统（WEEMI）的微观影响机理、关键单元/节点、影响传递和放大途径与宏观效应；在此基础上，利用复杂系统建模方法，在地市/区县/工业集聚区等空间尺度耦合工业单元、技术单元，构建自底向上的工业WEEMI复杂系统模拟模型，系统识别WEEMI系统中“工业变化—资源环境响应”从微观到宏观的关键机理与特征规律，定量分析和评估京津冀城市群产业转移、结构调整、技术升级等战略驱动下WEEMI系统结构、规模和空间格局的演变趋势及潜在的重大资源环境影响。本研究成果将从机理上科学认识、定量刻画WEEMI复杂巨系统耦合关系及演变规律，为京津冀城市群协同控制产业发展的资源环境影响提供研究支撑，促进京津冀城市群在水能关键约束条件下实现环境质量改善。

结项摘要

研究构建了京津冀城市群基础信息数据库，包括基于单元技术的钢铁和火电两个典型行业的水-能-污染排放(water energy-pollution-emission, WEEMI)数据库、基于空间单元的工业水-能-污染物排放数据清单，识别了技术选择和产业格局对京津冀城市群WEEMI的影响机制，结合案例地区环境政策要求设置情景，分析了各政策情景下WEEMI的影响作用并提出了京津冀城市群水-能-污染物协同控制的对策建议。.本研究基于单元技术构建了自底向上的工业WEEMI复杂系统模拟模型，量化了案例地区钢铁和火电行业各工序、各类污染物处理技术相关的WEEMI系统水耗、能耗和污染物排放/去除量。模型模拟结果发现粉尘控制技术是制约进一步减排的关键因素，结合《钢铁工业调整升级规划（2016-2020）》要求、综合考虑WEEMI系统要素的情况下，提出36种最佳技术组合方案，可使污染物排放量比现状降低36%以上，总水耗和总能耗分别减少8%和1%。火电行业满足“超低排放”要求及综合考虑WEEMI系统要素的情况下，研究提出12种最佳技术组合方案，其SO2、NOx和粉尘排放量分别为现状的15%，6%和18%，总水耗减少2%，总能耗增加1%。.本研究从地块、园区、区县、地市尺度分别计算了WEEMI耦合特征，研究发现空间尺度越大，工业水-能消耗和污染物排放量之间的差异越小，呈现出更理想的水-能-污染物耦合状态。对案例地区的土地利用变化进行预测，基准情景结果显示水、能、污染排放增加19.5%以上。空间约束情景、产业准入情景、分区管控情景、“三线一单”管控情景四个更严格环境管控情景下，水、能、污染物排放均有所降低，其中“三线一单”管控情景下京津中心城区及周边水、能及污染物较2017年下降最为显著，达20%以上。研究识别出京津冀协同发展战略和实施“三线一单”生态环境分区管控方案的背景下，工业水-能-污染物将总体大幅削减，但不同区域协同推进节能减排的形势十分严峻，工业能耗量控制难度较大，特别是河北省工业城市实现减污降碳协同的压力巨大，需在不同地区采取实施差异化的管控手段。.

项目成果

期刊论文数量（17）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
The scope and understanding of the water-electricity nexus
水电关系的范围和理解
  • DOI：
    10.1016/j.resconrec.2019.104453
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Resources, Conservation and Recycling
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Wang Chunyan;Lin Lu;Olsson Gustaf;Liu Yi;Xu Ming
  • 通讯作者：
    Xu Ming
环境敏感地区水环境保护与治理规划研究——以贵安新区为例
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    生态经济
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    汪自书;杨莉;王鹏腾;李王锋
  • 通讯作者：
    李王锋
An agent-based spatiotemporal integrated approach to simulating in-home water and related energy use behaviour: A test case of Beijing, China
基于主体的时空综合方法来模拟家庭用水和相关能源使用行为：中国北京的测试案例
  • DOI：
    10.1016/j.scitotenv.2019.135086
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Science of the Total Environment
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Chengxiang Zhuge;Min Yu;Chunyan Wang;Yilan Cui;Yi Liu
  • 通讯作者：
    Yi Liu
Investigation of water-energy-emission nexus of air pollution control of the coal-fired power industry: A case study of Beijing-Tianjin-Hebei region, China
火电行业大气污染治理水-能源-排放关系研究——以京津冀地区为例
  • DOI：
    10.1016/j.enpol.2018.01.035
  • 发表时间：
    2018-04
  • 期刊：
    Energy Policy
  • 影响因子：
    9
  • 作者：
    Wang Chunyan;Li Paging;Liu Yi
  • 通讯作者：
    Liu Yi
基于离散选择模型的北京市工业疏解环境影响
  • DOI：
    10.16511/j.cnki.qhdxxb.2017.26.061
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    清华大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李天魁;刘毅;王超然;汪自书
  • 通讯作者：
    汪自书

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高混凝土坝温控防裂研究进展
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  • 作者：
    杨宇;刘毅
  • 通讯作者：
    刘毅

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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

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          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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