Mg(BO2)2在MgSO4和MgCl2-MgSO4水溶液中分解的相平衡与物种化学平衡

硫酸镁亚型盐湖老卤是MgCl₂、MgSO₄的饱和溶液体系,富集了Mg、B、Li等元素。本文针对含硼水盐体系热力学难以表达的问题,开展了硼在水盐体系存在形态及其平衡关系的研究。利用易于水解的Mg(BO₂)₂作为硼源,借助拉曼光谱和X射线衍射(XRD)为检测手段,定量研究Mg(BO₂)₂在MgSO₄-H₂O、MgSO₄-MgCl₂-H₂O体系中水解硼物种转化规律。结果表明:(1)Mg(BO₂)₂在MgSO₄溶液中的水解固相为MgB₂O(OH)6、MgB₄O₇·9H₂O和Mg(OH)₂;在MgSO₄-MgCl₂-H₂O溶液中水解固相为Mg₂B₆O₁₁·15H₂O、MgB₄O₇·9H₂O、Mg₂Cl(OH)₃·4H₂O。(2)Mg(BO₂)₂在MgSO₄溶液中水解,液相硼物种主要有B₃O₃(OH)-₄、B₃O₃(OH)₅2-、B(OH)-₄、B₄O₅(OH)₄2-、H₃BO₃,其分布受MgSO₄浓度影响很大,MgSO₄浓度从0增加至饱和,B₃O₃(OH)-₄始终占总硼量的50.07%以上,B₃O₃(OH)₅2-占液相总硼从4.77%上升至37.16%为第2化学物种。(3)在MgSO₄-MgCl₂-H₂O溶液中,硼物种的主要形态有B₃O₃(OH)-₄、B₃O₃(OH)₅2-、B(OH)-₄,其分布 随[Cl₂2-]/([Cl₂2-]+[SO₄2-])变化很大,在MgCl₂和MgSO₄的共饱溶液中,分别占液相总硼量的58.91%,14.62%和12.81%。(4)液相硼物种之间平衡关系的活度商lnQ,不仅与溶液pH、水活度有关,还与MgSO₄、MgCl₂摩尔浓度呈二元线性关系,这样就可将硼在H₃BO₃-NaOH体系物种分布关系的lnQ扩展到 (MgSO₄,MgCl₂,MgSO₄-MgCl₂)水溶液的多元体系。由此获得硼物种的量化关系,可为推算硼在水盐体系的物种分布,进而计算含硼电解质溶液热力学性质提供依据。     

黄河下游沿岸地市CO2排放的时空分异

地市级尺度的碳排放结构演变与区域差异分析对通过技术学习与知识流动短期内抑制 碳排放的快速增长具有重要意义。以地市级行政区作为基本空间单元, 对黄河下游沿岸区、 两大子区及21地市化石能源与水泥工业生产过程排放的CO₂ 进行科学核算, 发现CO₂ 排放量 变化于2000年的364.12～4426.95万t至2009年的1238.98～10411.91万t,呈现出典型的 “S型”增长特征, 但不同尺度区域排放结构的时空差异显着。2006年以来, 工业化进程较快 的区域水泥排碳比例有显着增长, 产业结构优化策略促使少数地市水泥排碳比例有所下降。 CO₂ 排放强度与人均排放量的变动符合碳排放EKC曲线关系, 但时空分异特征并不一致。排 放强度的全区总体差异较为合理, 而人均排放量的区域差异偏大, 从而为涓滴效应的加速作 用创造了空间。地区内差异分别为两指标全区总体差异变动的主导因素, 整体上, 中原区内 地市间差异对两指标全区差异变动的贡献更大。     

大气中二氧化碳浓度增加对气候的影响

本文综合介绍了近年来关于大气中CO₂浓度增加对气候影响的研究。通过对CO₂浓度、全球气温及海平面高度变化的分析,和对火山活动、太阳常数变化的估计,讨论了在过去一百年气候变化中CO₂的作用,并介绍了对未来气候变化预测的研究结果。     

散射辐射对西藏高原高寒草甸净生态系统CO2交换的影响

2003~2006年在当雄草原站用涡度相关法对西藏高原广泛分布的高寒草甸生态系统的碳通量和常规气象数据进行了连续观测。基于这些数据,根据净生态系统CO₂交换量(NEE)对晴朗指数(k)和土壤温度的响应特征,分析了净生态系统CO₂交换量与散射辐射之间的关系。依据地面接受的散射辐射量把天气划分为云隙天、晴天和多云天。结果表明,散射辐射不能提高西藏高原高寒草甸生态系统的碳吸收水平。该生态系统的碳收支过程主要受光合有效辐射控制,碳排放过程主要受土壤温度控制;且NEE随k的变化趋势受散射辐射的影响较小,生态系统碳收支更多地受太阳辐射对土壤强烈加温的影响。三种散射辐射天气条件下,NEE随k的变化趋势基本一致,先增加后减小;NEE达最大值时的土壤温度皆为15℃左右,k值皆为0.7~0.8。     

腾格里沙漠民勤实验点夏季沙丘CO2浓度变化

为查明腾格里沙漠沙丘CO2浓度和昼夜变化规律,利用红外CO2监测仪在2009年夏季对腾格里沙漠两南部的民勤沙丘CO2浓度变化进行了昼夜连续观测,研究了不同类型、不同深度沙丘CO2浓度变化.研究得出:所有实验点CO2浓度在深度上的变化与通常观测的不同,2m和4m处的CO2浓度都比1 m处的大;固定沙丘的昼夜CO2浓度累积值大于半同定沙丘的昼夜CO2浓度累积值,而半固定沙丘的昼夜CO2浓度累积值又大于流动沙丘的昼夜CO2浓度累积值;沙丘白天CO2浓度累积值高于夜间;在极端干旱的腾格里沙漠西南部,不论是固定沙丘、半固定沙丘还是流动沙丘,CO2浓度在一昼夜内也具有清楚的变化规律,即从当日09:00左右到次日09:00点左右均呈现由低到高再到低的变化,但CO2浓度升降相对于大气温度的升降具有一定的滞后性,滞后时间约1～3 h;沙丘CO2浓度和大气温度之间存在显著的正相关关系,温度是决定CO2昼夜浓度变化规律的主要因素.在极端干旱的民勤沙漠区,各类沙丘沙层中的CO2浓度都明显高于空气CO2浓度.     

Li+的水合结构和近似饱和水合层:基于密度泛函理论的研究

结合密度泛函理论,运用B3LYP/aug-cc-pVDZ方法对[Li(H₂O)_n]⁺(n=1~10)水合团簇的结构进行了研究。研究结果表明,在气相和液相中,四配位结构的[Li(H₂O)_n]⁺水合团簇比其五配位的异构体稳定,即在水溶液中Li⁺易形成四配位的四面体结构。随着同时水分子数的增加,Li-O键长增大,Li⁺上的电荷密度减小。但是当水分子数大于4时,Li-O键长和Li⁺上的电荷密度变化很小。[Li(H₂O)_n]⁺水合团簇中每个水分子的结合能计算结果表明,7个水分子已足以形成Li⁺的近似饱和水合层。另外红外光谱显示[Li(H₂O)_n]⁺水合团簇中O-H伸缩振动随着水分子数的增加发生蓝移,而~3 600 cm-1和~3 500 cm-1处的吸收峰是第二水合层与第一水合层、第三水合层和第二水合层的水分子形成氢键引起的。     

我国农村生活能源中SO2、 NOX及TSP的排放量估算

根据2004年我国不同省、市、自治区农村生活用能源的消耗量和不同燃料的污染物排放因子,估算了我国农村生活能源利用过程中的SO₂、NO_X、TSP排放量,并给出了分省区的排放清单和各省区不同燃料对三种污染物的贡献率,探讨了各地农村污染物排放量的影响因素。结果表明:全国农村生活能源所排放的SO₂达530万吨,NO_X 72万吨,TSP 390万吨。污染物排放以SO₂和TSP为主,且各省、市、区污染物的排放量差别明显;各地不同能源类型对各污染物的贡献率差别较大,SO₂主要来自燃煤,NO_X主要来自秸秆和薪柴的燃烧,TSP主要来自秸秆的燃烧;农村生活能源结构影响其污染物排放。     

球形MnO2·0.5H2O提锂性能及其机理研究

考察了形貌对尖晶石型锂离子筛吸附剂MnO₂·0.5H₂O吸附性能的影响。实验证明,反应物Mn₂O₃的形貌在很大程度上决定了前驱体及其吸附剂的形貌。采用XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS和N₂吸附—解吸等温线等对样品进行了表征。表征和吸附实验结果表明,与立方形锂离子筛相比,球形锂离子筛具有较高的吸附容量(42.46 mg/g),同时对溶液中的Li⁺具有较高的选择性。表面脱质子和离子交换过程的共同作用增强了离子筛型吸附剂的提锂Li⁺性能。此外,本文对Li1.6Mn1.6O₄与MnO₂·0.5H₂O的吸附—解吸机理进行了解释。     

巴丹吉林沙漠沙山区高含量薄膜水与水分平衡研究

通过野外实地考察和实验分析,在巴丹吉林沙漠的呼和吉林湖东沙山、呼和吉林湖西沙山和伊利克敖包沙山斜坡上发现了高含量薄膜水和带状分布的灌木植被。分析表明：① 沙山沙层中出现了含量在3％~5％之间、占据厚度为0.5~3.0 m之间的高含量薄膜水,并出现了一部分水分含量大于5％的重力水,这在极端干旱的沙山斜坡沙层中是非常少见的。② 沙层中的含水量垂向分布与重力水的存在指示,在当年雨季末期,大气降水就完全能够通过沙层入渗达到2~4 m或更大深度,从而避免了蒸发作用的消耗,确保了沙层水分能够通过入渗向深层运移。③ 沙山沙层中高含量薄膜水和重力水的存在以及灌木植被带的发育充分证明,该区大气降水在经过蒸发与蒸腾消耗之后,仍有剩余的水分渗入地下,显示了沙山区沙层水分为明显的正平衡。高含量薄膜水的存在和带状植被的发育的表明大气降水至少是该区地下水和湖水的重要补给来源之一。④ 沙山表层1~4 m深度范围有时存在含量大于5%的重力水,表明沙山表层水分运移动力很强。沙层入渗率高,沙层水受蒸发影响的深度小,利于大气降水向地下水的转化,这也是该区大气降水能够补给地下水的重要原因。     

巴丹吉林沙漠高大沙山湿沙层水分特征

湿沙层水分及其运移过程是沙漠地区水循环的重要环节。巴丹吉林沙漠高大沙山湿沙层规模巨大,本文对巴丹吉林沙漠高大沙山湿沙层水分特征进行了初步分析。结果表明：湿沙层水分具有区域相似性特征,含水量多小于3%;吸附水和沙粒空隙间的水汽是湿沙层水分两种主要的类型,沙粒粒级级配影响吸附水水量变化,两种水分在沙山垂直剖面上的运移过程及相互转化可能维持了湿沙层水分的相对平衡状态;沙丘表层形成的“逆温层”以及由此引起的沿沙丘表层向沙丘内部的热量传递,形成与湿沙层水分蒸发相反的空气运动方向,使得湿沙层水分在夏季晴朗的白天受到保护;夏季受温度梯度影响,湿沙层中的水汽和膜状水向沙山底部缓慢运移;冬季受温度梯度和水势的双重影响,沙山底部潜水面附近的水汽和膜状水向上缓慢运移,补给湿沙层;湿沙层水分来源包括大气降水、大气水汽、凝结水及地下水等。     

巴丹吉林沙漠沙山发育与环境演变研究

通过对巴丹吉林沙漠风沙地貌、沙山地层结构、古沙山层理构造、沙山TL测年和区域输沙率等的综合研究表明,巴丹吉林地区自西北而东南大致可划分为河湖为主的弱水冲洪积扇、以河湖与风沙交替作用过度区和以风沙作用为主沙丘区。弱水冲洪积扇的发育为沙漠、沙山的发育提供了丰富的沙物质来源。高大沙山是更新世期间起伏的沙质下垫面与西风环流和季风环流相互作用的结果。末次冰期以前为西风环流为主时期,地表主导风向为西风,次为西北风,河湖环境发育;末次冰期以来为东亚季风环流为主时期,地表盛行风向为西北风,次为西风,风沙活动盛行。期间,风积床面经历了新月形、新月形沙丘链、复合新月形、复合沙丘链到复合型高大沙山的一系列复合、演变与发展过程。     

巴丹吉林沙漠高大沙山的形成发育研究

通过对巴丹吉林沙漠高大沙山的考察，以及沙丘形态和风况、沙山TL测年、古沙丘层理产状等的研究表明，高大沙山的形成发育受沙源、风系、底基地形和灌草植被等因素的影响。第四纪以来弱水古水系的变迁为沙漠及沙山的发育提供了丰富的沙物质来源。沙山发育的受西风和西北风两大盛行风系的控制，末次冰期以前为西风环流主导时期，地表盛行风向为西风，次为西北风；末次冰期以来为季风环流主导时期，地表盛 行风为西北风，次为西风。沙山底基地形的起伏不仅诱发近地表气流产生波伏运动，同时也是风沙流运行的障碍。气候湿润期发育的沙丘灌草植被通过抑制风蚀、扑捉风沙等作用加速沙山的发育。高大沙山是新月形沙丘和沙丘链、复合新月形沙丘和沙丘链演进而形成的大型稳定风积床面形态。     

夏季不同天气条件下沙漠辐射和能量平衡的对比分析

利用2009 年7 月24 日-9 月12 日“巴丹吉林沙漠陆-气相互作用观测试验”资料,对比分析了典型晴天和阴天下巴丹吉林沙漠地表辐射、能量平衡和土壤温度的日变化规律.结果表明：①巴丹吉林沙漠典型晴天条件下总辐射、地表反射辐射、地表长波辐射、有效辐射、净辐射的峰值和日积分值都比典型阴天条件下大,大气长波辐射比阴天条件下小.两种天气条件下净辐射日积分值占太阳总辐射的1/3.②沙漠地区典型晴天地表反射率呈U型,白天均值为0.32;阴天变化较平缓,均值为0.29.③两种天气条件下地表热量平衡都以感热输送为主,波文比分别为4.55 和1.16.晴天不平衡能量达到净辐射的20%,阴天为30%.④晴天条件下有效能量夜间为负值,白天为正值,阴天全天为正值;湍流能量全天均为正值.能量闭合度(EBR)晴天平均为0.68,阴天为0.76.⑤土壤温度5~10 cm日较差逐渐减小,20、40 cm日变化不明显;5 cm土壤热通量日变化较大,20 cm土壤热通量振幅较小.     

干旱沙区典型人工植被群落下土壤剖面CO_2浓度变化特征及其驱动因子

对人工固沙植被区柠条(Caragana korshinskii)群落和油蒿(Caragana korshinskii)群落下不同深度的土壤气体采样,主要研究和讨论了不同类型人工植被区下土壤CO2浓度的变化特征及土壤温度和土壤水分对其的影响。结果表明:柠条和油蒿群落0~80cm处的土壤空气CO2浓度随着土壤深度的增加而增加,并且在0~40cm,油蒿群落下的土壤CO2浓度值大于柠条,而在40cm以下则相反。其平均值分别为1 229.3μmol·mol-1和1 242.7μmol·mol-1,大于同一深度流沙下土壤CO2浓度值978.9μmol·mol-1。土壤水分与二者的土壤CO2浓度变化趋势在年际尺度上具有一致性,浅层40cm内油蒿群落下的土壤CO2浓度和土壤水分含量的相关性明显大于柠条和流沙。而在40cm以下,则表现为柠条油蒿流沙。土壤温度对土壤CO2浓度的影响程度一般为流沙油蒿柠条,特别是流沙,在表层达到了极显著的水平,之后随着土壤深度的增加而降低。而土壤温度对油蒿和柠条样地土壤CO2浓度的影响较为复杂,呈现出先增加后减小的趋势。在年际尺度上,土壤水分含量是不同植被群落下土壤剖面CO2浓度的关键限制因子,而在日尺度上,土壤温度则为主要限制因子。据粗略估计,在0~80cm内,柠条和油蒿根系呼吸所占的比例约为30.7%和33.3%。     

基于网络文本的巴丹吉林沙漠旅游者偏好研究

巴丹吉林沙漠是中国第二大沙漠,号称世界上最美的沙漠。本文基于网络游记文本数据,采用内容分析法,研究巴丹吉林沙漠旅游者偏好特点。结果表明:(1)旅游者对巴丹吉林沙漠旅游吸引物、旅游活动和旅游活动方式的偏好既丰富多样,又具有相对一致性,特征词汇频率分布拟合曲线服从幂律分布,基本符合二八规律。(2)旅游者偏好的巴丹吉林沙漠旅游吸引物包括自然景观和人文景观两大类,并以自然景观为主。(3)旅游者偏好的巴丹吉林沙漠旅游活动以徒步、越野、探险等三大类活动为主。(4)巴丹吉林沙漠旅游者偏好自助旅游活动方式。(5)旅游者对巴丹吉林沙漠旅游的情感体验不仅丰富多样,而且以美好震撼为主要特征。     

旅游照片视角下的巴丹吉林沙漠自然美

巴丹吉林沙漠被称为世界最美的沙漠。基于旅游者拍摄的巴丹吉林沙漠自然景观照片,通过设计美感度评价量表,对地理学、材料学和美术学研究生进行访谈调查,获取不同学科背景受访者对巴丹吉林沙漠美感度评价数据。结果表明:①可供人们欣赏的巴丹吉林沙漠自然景观类型丰富多样,包括沙山(沙丘、沙波纹)、湖泊和沙山组合、动物、植物及日出日落等5大类。其中,人们对湖泊和沙山组合型自然景观的评价最高。②巴丹吉林沙漠兼具形象美、色彩美和线条美,且3类美都享有很高的美感度评价。③巴丹吉林沙漠兼具旷美、静谧美、柔美、奇美、苍凉美、幽美、险美、朦胧美和雄美等9类形象美。其中,旷美、静谧美和柔美等3类形象美在巴丹吉林沙漠中体现尤为突出。④令人印象深刻的沙漠色彩包括蓝、黄、绿、白、黑和紫等冷暖色彩。不同色彩通过无色彩对比、无彩色与有彩色对比及冷暖色彩对比,产生令人印象深刻的视觉效果。⑤巴丹吉林沙漠拥有美丽的沙脊线、沙丘链和沙波纹等线条,线条以蛇形线、斜线和水平线等为主。不同类型线条通过组合或重复排列,传达出巴丹吉林沙漠的韵律之美、动态之美和生命之美。⑥巴丹吉林沙漠自然景观对不同群体的吸引力是不同的,群体学科背景差异越大,吸引力差别越显著。最后,提出进一步合理开发利用巴丹吉林沙漠自然景观资源的建议:坚持可持续发展战略,精心呵护巴丹吉林沙漠自然景观;加强旅游宣传与开发,发挥巴丹吉林沙漠美育功能;注重旅游者群体差异分析,进一步细分和扩大旅游市场。     

基于CMB模型的巴丹吉林沙漠沙源区分析

沙漠因其高反照率、低比热容的下垫面以及粉尘高输出率的特征对全球和区域环境有重要的作用。作为具有高大沙山的第二大流动性沙漠,其物质来源一直是地球科学研究热点。通过对巴丹吉林沙漠及周边地区表层沉积物进行矿物分析,在此基础上对巴丹吉林沙漠的可能物源区进行分析,进一步利用化学质量平衡(CMB)模型探讨了各物源区对巴丹吉林沙漠的贡献率。结果表明:巴丹吉林沙漠的表层沉积物中主要矿物包括相对比较稳定钠长石、钙长石、歪长石、黑云母、斜顽辉石、透辉石、铁辉石、微斜长石、白云母、正长石、石英和榍石以及不具区域代表性的斜绿泥石、石膏、角闪石、方解石、岩盐;主要物源区包括沙漠湖积平原沙、洪积平原沙、现代湖泊沉积物、外源沙和岩石风化壳;其中岩石风化壳和现代湖泊沉积物属于就地起沙,基本只影响其周边区域,来自沙漠北部的冲洪积沙和来自沙漠西北的外源沙是沙漠的主要物源。这与中国东部沙漠以湖泊沉积就地起沙有明显不同,可能和沙漠的发育过程、地质历史时期湖泊退缩规模和气候环境状况有关。     

巴丹吉林沙漠及其毗邻地区的景观类型及其形成机制初探

利用气候地貌学原理,分析研究了巴丹吉林沙漠及其毗邻地区的景观类型。研究地区的现代景观形态主要是风营力地形、荒漠平原及准平原。由于气候向干旱发展,古老的准平原正在向荒漠平原过渡,而在周围山地上的荒漠沟谷地区也已出现了风成沙,形态上成为荒漠沟谷向风营力地形的过渡形式。在古湖盆地区因湖泊干枯,地表形态正在向风营力地形方向发展。根据沙丘上的胶结面及周围湖泊的水位变化,笔者初步认为在西风环流的作用下,巴丹吉林地区在30 ka B.P.,20 ka B.P.时曾有过较湿润的气候。类似的情况在全新世时也出现过多次,但这主要是受夏季风的影响。     

临河至策克铁路防风治沙措施设计方案初步研究

临河至策克规划铁路沿途经过著名的巴丹吉林、乌兰布和两大沙漠。在沙漠地区修建铁路,一方面沙漠地区的自然条件十分恶劣,同时又有一些有利因素,如地形开阔、坡度平缓、河流稀少、不占农田等。在铁路规划初步选线过程中,依据修建风沙地区铁路工程的实践经验,以及风沙地区铁路选线设计原则,绕避对铁路危害较大的戈壁风沙流、大风区风沙流及高大流动沙丘,使铁路沙害减轻到最小程度。鉴于本线建成初期的运营状况,在保证运营安全的前提下,减少初期投资,待铁路建成运营后,结合我国沙漠综合治理措施,在工程治沙防护的基础上,分步骤实施植物固沙,从根本上解决铁路沙害问题。     

Photosynthetic responses of Larrea tridentata to a step-increase in atmospheric CO2at the Nevada Desert FACE Facility

Of all terrestrial ecosystems, the productivity of deserts has been suggested to be the most responsive to increasing atmospheric CO₂. The extent to which this prediction holds will depend in part on plant responses to elevated CO₂under the highly variable conditions characteristic of arid regions. The photosynthetic responses ofLarrea tridentata , an evergreen shrub, to a step-increase in atmospheric CO₂(to 550 μmolmol⁻¹) were examined in the field using Free-Air CO₂Enrichment (FACE) under seasonally varying moisture conditions. Elevated CO₂substantially increased net assimilation rate (A_net) in Larrea during both moist and dry periods of the potential growing season, while stomatal conductance (g_s) did not differ between elevated and ambient CO₂treatments. Seasonal and diurnal gas exchange dynamics in elevated CO₂mirrored patterns in ambient CO₂, indicating that elevated CO₂did not extend photosynthetic activity longer into the dry season or during more stressful times of the day. Net assimilation vs. internal CO₂(A/C_i) responses showed no evidence of photosynthetic down-regulation during the dry season. In contrast, after significant autumn rains, A_max(the CO₂saturated rate of photosynthesis) and CE (carboxylation efficiency) were lower in Larrea under elevated CO₂. In situ chlorophyll fluorescence estimation ofLarrea Photosystem II efficiency (F_v/F_m) responded more to water limitation than to elevated CO₂. These findings suggest that predictions regarding desert plant responses to elevated CO₂should account for seasonal patterns of photosynthetic regulatory responses, which may vary across species and plant functional types.