“地下水系统演化与生态环境效应研究团队”依托太阳成集团61999,由胡晓农教授担任团队负责人。汇聚了多名多学科背景的骨干科研人员,形成了以“地下水动力学与数值模拟”“水文-生物地球化学过程”“地下水污染修复”三大方向为核心的创新研究群体。
团队面向地下水系统演化与生态环境效应这一国际前沿领域,聚焦全球气候变化与人类活动驱动下地下水系统的非平衡演化问题,围绕高盐、高砷、高氟等特殊水化学环境,开展多尺度、多过程耦合机制研究。主要研究方向包括:
地下水动力学与数值模拟小组(组长黄林显,共6人):开展区域地下水资源调控、孔隙尺度溶质运移、岩溶地下水动力学过程及地表水-地下水相互作用研究,构建适用于复杂地质条件的多物理场耦合模型。
水文-生物地球化学过程小组(组长支传顺,共5人):研究微生物驱动的碳、氮、硫、铁、磷、砷等关键元素迁移转化机制,结合同位素示踪、分子生态学手段与地球化学模型,揭示水质演变规律。
地下水污染修复技术小组(组长牧辉,共5人):针对有机物、重金属、三氮等典型污染物,发展高效绿色的生物修复与材料阻控技术,推动从机理研究到工程应用的转化。
在研究基础与平台方面,团队已建立水化学分析、稳定同位素测试、分子生物学测序及多场耦合数值模拟等研究平台,具备现场监测、室内实验模拟与分子生态地球化学联合分析的综合能力。团队在济南泉域、黄河三角洲、莱州湾南岸、鲁西南平原、漓江流域等典型区开展了多年系统观测与采样,积累了丰富的水文地质、水化学与微生物群落数据。
近年来,团队成员主持或参与了国家自然科学基金重点项目、面上项目、青年项目、国家重点研发计划及省部级重点项目。代表性科研项目包括:胡晓农教授负责的国家自然科学基金委重点项目“岩溶流域水-碳循环耦合机制的实验及模型研究”(2025-2029),牧辉、支传顺、侯玉松主持的国家自然科学基金委面上项目、以及武显仓、杨帆、白晶等多名成员承担的国家自然科学基金委青年项目。此外,团队还获得山东省高等学校“青创团队计划”、山东省青年科技人才托举工程等人才项目支持。在成果产出方面,团队在《Water Research》 《Water Resources Research》 《Journal of Hydrology》等国际期刊发表多篇高水平论文。
团队的优势与特色体现在:多学科交叉融合(水文学、水文地质学、环境科学、地球化学、微生物学等);多尺度过程模拟能力(区域-孔隙-岩溶跨尺度研究);特殊水化学环境研究特色(高盐、高砷、高氟地下水系统);以及国际合作与合理的人才梯队。团队与多所国内外知名高校及科研机构保持长期合作,已形成结构优化、梯队合理的科研群体。
一、团队建设必要性
(一)契合学科前沿发展趋势
地下水系统演化及其生态环境效应是当前水文学、环境科学与地球科学交叉领域的重要研究方向。全球气候变化与人类活动加剧了地下水系统的非平衡演化,导致水量减少、水质恶化以及生态退化等问题,尤其在高盐、高砷、高氟等特殊水化学环境中,地下水与地表水、生态系统的相互作用机制复杂多变。国际研究正逐步从单一过程研究向多过程、多尺度耦合机制解析转变,强调利用数值模拟、同位素示踪、分子生态学和大数据等技术手段,揭示地下水系统长期演化规律与生态环境响应机制。构建一支以“地下水系统演化与生态环境效应 ”为核心的科研创新团队,能够聚焦这一国际前沿,推动该领域的原创性成果产出。
(二)服务国家与区域重大需求
黄河流域、环渤海滨海平原等区域是我国重要的农业与工业基地,同时面临地下水超采、水质劣化、污染修复等多重挑战。《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》明确提出,要加强地下水资源保护与污染防治,提升水生态系统质量与稳定性。山东省等沿海地区还面临海水入侵与高盐地下水生态风险等特殊问题。围绕地下水系统演化及其生态环境效应开展系统研究,能够为流域水资源管理、生态保护修复和环境风险防控提供科学支撑,具有显著的社会、经济与生态价值。
二、研究基础
(一)扎实的科研积累与成果产出
团队成员在地下水动力学与数值模拟、水文-生物地球化学过程及污染修复等方面积累了丰富经验,形成了从多尺度观测、实验室模拟到模型构建的完整研究链条。近年来,团队成员主持和参与了多项国家自然科学基金、国家重点研发计划及省部级重点项目,在《Journal of Hydrology》等国际权威期刊发表多篇高水平论文,研究内容涵盖地下水流动与溶质运移模拟、高盐地下水中元素循环机理、微生物驱动的污染物转化及修复技术等。
(二)多样化的技术手段与平台支撑
团队已建立水化学分析、稳定同位素测试、分子生物学测序及多场耦合数值模拟等多种研究平台,具备地下水现场监测、室内实验模拟、分子生态与地球化学联合分析的综合能力。同时,依托学校先进的计算资源与实验条件,能够开展区域尺度、孔隙尺度及岩溶含水层的多尺度地下水模拟,实现从基础机理研究到工程应用的衔接。
(三)区域典型性与数据资源优势
团队在济南泉域、黄河三角洲、莱州湾南岸、鲁西南平原、漓江流域等典型区开展了多年系统观测与采样,积累了丰富的地下水水文地质、水化学与微生物群落数据。这些长期系统的监测数据为开展地下水系统演化与生态环境效应研究提供了坚实基础,为模型验证与机理探讨奠定了条件。
三、优势与特色
(一)多学科交叉融合
团队集成了水文学、水文地质学、环境科学、地球化学、微生物学等多学科力量,能够从动力过程、化学反应、生物调控等多个维度系统研究地下水系统演化与生态环境效应。这种交叉融合的学科背景为多过程耦合机制解析和创新性成果的产生创造了条件。
(二)多尺度过程模拟能力
团队具备开展区域尺度地下水资源演变预测与管理策略模拟、孔隙尺度溶质迁移与反应机理解析、岩溶地下水动力学过程模拟的能力,能够实现从微观机制到宏观调控的跨尺度研究。这一能力有助于建立既符合自然规律又具有工程可操作性的地下水管理与修复方案。
(三)特色研究方向与应用导向
团队在高盐、高砷、高氟等特殊水化学环境下的地下水系统研究方面具有明显优势,能够揭示微生物驱动的关键元素迁移与转化机制,并将研究成果应用于地下水污染修复和生态环境治理。此外,团队注重与地方政府和企业的合作,推动科研成果向技术应用转化,形成“基础研究—技术研发—工程示范”一体化的科研模式。
(四)国际合作与人才梯队建设
团队成员与多所国际知名高校及科研机构保持长期合作关系,能够引入国际先进理念与技术,提升科研视野和创新能力。同时,团队在青年人才培养与高水平科研人员引进方面成效显著,已形成梯队合理、结构优化的研究群体,为团队持续发展提供了人才保障。
四、建设目标
依托学校与学院在水利与环境领域的学科优势,面向地下水系统演化与生态环境效应研究的国际前沿和国家重大需求,建设一支方向聚焦、结构合理、优势互补、国内领先、国际有影响力的科研团队。本团队的具体目标为:
学术目标:在地下水动力学、多尺度数值模拟、水文–生物地球化学过程及地下水污染修复等方向形成系统性的原创理论成果,力争在3年内进入国内该领域第一梯队,5年内打造成为国内优势特色学科方向的重要支撑力量。
技术目标:研发区域地下水资源管理与污染修复的关键技术与模型,形成可推广的解决方案,服务黄河流域、环渤海滨海区等重点区域的水资源与生态保护。
人才目标:建设由学术带头人、骨干科研人员和青年学者组成的梯队式科研群体,形成可持续发展的人才格局,3年内培养出在领域内具有影响力的青年骨干,获批省部级及以上人才项目2-3项。
预期成果:3年内科研项目立项20余项,其中国家级项目5-10项,省部级项目5-10项;发表学术论文40篇以上,包括高水平论文20篇以上;获得省部级及以上科研奖励 3-5项;申请发明专利10-20项,授权5-10项。
五、建设措施
(一)凝练研究方向与任务分工
围绕“地下水动力学与多尺度模拟”、“水文–生物地球化学过程”、“地下水污染修复”三大核心方向,细化科研任务,明确技术路线和预期成果,形成分工明确、协作紧密的研究体系。
(二)加强平台建设与多尺度研究能力
依托现有实验室平台,整合水化学分析、稳定同位素测试、分子生物学测序与多场耦合数值模拟等技术条件,构建区域–孔隙–岩溶多尺度模拟体系,引入先进观测、计算与数据分析手段,提升科研支撑能力。
(三)强化人才培养与引进
实施“传帮带”机制,鼓励青年学者主持项目、承担科研任务,提升独立创新能力;同时通过引进高层次人才与联合培养博士后、研究生等方式,优化团队学科与年龄结构。
(四)推动科研协同与成果转化
建立跨学科联合攻关与定期交流机制,推动动力学、地球化学与生物学的深度融合;与政府、企业及科研院所合作开展技术攻关与示范工程建设,促进成果向管理决策、修复工程转化。
(五)拓展国际合作与学术交流
加强与国际知名高校和科研机构的合作,参与国际科研项目与学术会议;鼓励成员在国际高水平期刊发表论文、在国际会议作学术报告,提升国际影响力。