海水中矿物质颗粒吸收和散射特性Mie理论分析

利用Mie理论模型对不同粒径分布和复折射率的矿物质颗粒吸收和散射特性进行了模拟计算.颗粒的衰减和散射效率随着参数ρ的增大呈现出振幅依次减小的一系列有规则的振荡变化,而吸收效率则随着ρ的增加而增大;随着颗粒吸收性的增强,散射效率和吸收效率随着ρ的增大最终都将趋近极限值1.对于矿物质颗粒群,颗粒群的粒度分布变化对散射和后向散射特性影响很大,小粒径粒子对散射和后向散射的贡献比较大;折射率实部以及虚部变化对散射特性均有影响,颗粒的吸收性越强,则散射会相应地减弱;粒度分布以及折射率虚部对吸收系数也存在较大的影响,但是折射率实部对吸收系数的影响不大.     

大亚湾水体后向散射比率的光谱变化

采用2007年5月大亚湾浮标定点航次采集的生物-光学数据, 分析了大亚湾水体后向散射比率的光谱变化及其影响因素。分析结果表明, 660nm处后向散射比率变化范围在0.0040—0.0245之间, 均值为0.0082±0.0032, 实测后向散射比率光谱波段间的相对变化不超过15%; 颗粒后向散射比率随着叶绿素a浓度增加呈减小的趋势, 高叶绿素浓度显著对应较低的后向散射比率; 粒径是影响大亚湾水体后向散射比率的重要因素之一, 随着水体中Junge粒级斜率的增大, 颗粒后向散射比率显著增大; 折射率的变化也对后向散射比率产生一定影响, 类似的水体粒径分布情况下, 浮游植物与非藻类物质相对贡献的变化将导致折射率的明显变化, 并将主导水体后向散射比率的变化。     

中肋骨条藻和东海原甲藻的散射特性

浮游藻类是海水中的重要组成成分,对其固有光学特性的研究有助于深入了解水体光学的辐射传输。在过去的30年中,大量的研究都集中在藻类吸收特性上,缺少对其散射特性的认识。本文利用分光光度计设计了在实验室中测量含颗粒水体散射和后向散射特性的方法,并利用标准球形颗粒对该方法的可行性进行验证,结果表明,在400~700 nm范围内,散射测量结果与理论值的一致性较好,最大误差小于3%,而后向散射测量结果在蓝紫光处的一致性较好,在近红外波段处有一定误差。运用这两种测量方法对东中国海常见的赤潮藻种中肋骨条藻Skeletonema costatum和东海原甲藻Prorocentrum donghaiense进行测量,结果显示:中肋骨条藻与东海原甲藻的散射系数幅值相近但谱形差异较大,前者随波长增加散射强度递减,后者则相反;在色素吸收较强的波段,两者散射强度均出现与其它波长位置变化趋势相反的情况,这主要是受细胞物质物理性质的影响。两者的后向散射差异较小,但可以看出其谱形受色素吸收的影响很大,在幅值上,东海原甲藻略高于中肋骨条藻,在550 nm处分别为0.001 74,0.001 43 m²/mg(以藻类叶绿素a浓度归一化),后向散射概率分别为1.104%和0.723%。     

黄东海海区悬浮颗粒物后向散射系数和后向散射比的空间分布规律研究

悬浮颗粒物在海洋光学特性中扮演着重要角色,后向散射系数是水色遥感反演中最主要的基础参数之一,因此对于悬浮颗粒物后向散射系数的研究具有重要意义。利用2003年4月黄东海春季航次测量的吸收、衰减和后向散射数据,研究该区域悬浮颗粒物后向散射系数和后向散射比的光谱特征以及空间分布规律。研究结果表明颗粒物后向散射系数光谱呈指数衰减且在垂直方向上与深度正相关;后向散射比的光谱具有波段特征;由于近岸颗粒物浓度大、粒径小,远岸颗粒物浓度小、粒径大以及湍流扰动的影响,导致后向散射系数和后向散射比呈现出在近岸海域较大而在远岸海域较小的空间分布规律。     

三苯基氯化锡对扁藻细胞超微结构的影响

于１９９２年４月－１９９２年６月以扁藻为材料进行半抑制深度三苯基氯化锡处理７２ｈ实验，用透射电镜观察观察中毒状态扁藻细胞超微结构的变化。结果表明，线粒体发生水肿，内脊局部瓦解，基质内出现由双层膜包围的同心质膜轮；叶绿体内光合片层的网状结构被破坏，光合片层上下重叠成厚块状；蛋白核中央髓部肿胀，淀粉鞘破裂成多角形淀粉板，并分散在髓部周围；叶绿体基质中出现大量淀粉粒，眼点因受淀粉粒挤压而由藻体中下部移至     

超声改性对不同粘土去除藻华生物效率的影响

粘土表面改性方法是提高改性粘土絮凝有害藻华效率的关键。本文研究了超声改性法对粘土去除藻华生物效率的影响,对比分析了粘土颗粒在改性前后的粒度分布、扫描电镜图像以及表面电位等理化特征变化,进而初步探讨了超声改性的作用机制。结果显示,超声改性处理可以有效提高本研究中所试验五种粘土去除藻华生物能力。超声改性导致粘土颗粒粒径进一步减小,且超声时间越长,颗粒粒径越小;超声处理后的粘土粒度分布集中、颗粒均匀,延长超声处理时间可以有效提高增效效果。同时发现,超声改性后粘土颗粒的表面电位负电性变弱,降低了粘土颗粒与表面负电性藻细胞之间的静电斥力,从而提高了粘土对藻华生物藻细胞的絮凝去除能力。本研究探索了提高粘土去除藻华生物效率的新方法,为进一步增强改性粘土去除能力提供了参考。     

热带产卡拉胶海藻形态及表皮特征比较

2008 年6 月至2009 年6 月, 在山东青岛实验室和海南陵水试验平台, 以光学显微镜及电子扫描显微镜等技术, 对12 种原产印度尼西亚和菲律宾热带产胶红藻外观形态, 表皮细胞特征进行了比较。结果表明:1)不同株系藻体呈现褐色、绿色、黄绿色、翡翠绿色、橄榄绿色和咖啡色等多样性; 2)在表皮细胞特性方面, 5 号株系细胞最小、排列最致密、分布最均匀, 8 号株系细胞最大、胞间距最宽; 3)在亚显微结构方面, 1 号藻呈均一球状突起, 2 和4 号藻为不规则突起, 3、6 和9 号藻表面布满酒窝样凹陷, 5和8 号藻表面比较平整, 7 和11 号藻呈脑纹状褶皱, 12 号藻在凹凸结构外覆盖鳞片状白色胶质; 4)在实验株中, 1、2 和4 号藻未发现四分孢子, 3、5、6、11 和12 号藻表皮细胞上具有结构对称的四分孢子, 且主要分布于较老的主干上; 5)在四分孢子排列上, 3、5、11 和12 号四分孢子间排列紧密, 6 号藻四分孢子间距离较远; 6)不同藻的四分孢子囊大小形态存在明显差异, 6 号藻株四分孢子囊最长, 约110 μm, 5号藻四分孢子囊最短, 约40 μm, 3、11、12 号藻四分孢子囊长约60 μm, 四分孢子囊宽度相对恒定, 除5 号藻较窄约为10 μm 外, 其他株系均约为15 μm。     

2012年6月份桑沟湾褐潮期间浮游植物和浮游纤毛虫群落结构特征

报道了2012年6月份桑沟湾藻华期间的浮游植物和纤毛虫群落结构,并对环境因子进行了初步分析。研究发现,藻华原因种为一种直径为2μm左右的小球型藻类,细胞形态和粒径均与近年来在中国秦皇岛近岸海域频繁引发水华的超微型浮游植物相似。藻华发生期间,调查区海水中藻华原因物种细胞丰度高达109个/L,高于2011年同期调查区该物种藻华期间的细胞丰度(108个/L)。除藻华原因种外,其他浮游植物共鉴定38种,隶属3门23属,以硅藻和甲藻为主,优势种为:具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、裸甲藻(Gymnodinium sp.)、圆筛藻(Coscinodiscus sp.)、长菱形藻(Nitzschia longissima)和太平洋海链藻(Thalassiosira pacifica)等。纤毛虫共鉴定3属5种,以砂壳纤毛虫为主,优势种为百乐拟铃虫(Tintinnopsis beroidea)。细胞丰度分布方面,藻华原因种从湾内向湾外逐渐降低;硅藻细胞丰度在位于湾口处的6号站位最高,并向湾内和湾外递减;甲藻和纤毛虫细胞丰度均从湾内向湾外降低,这分别由优势种裸甲藻和百乐拟铃虫的分布决定。分析发现,调查区藻华原因物种细胞丰度与海水温度和层化系数呈良好的正相关性,与盐度呈负相关性;与裸甲藻和百乐拟铃虫细胞丰度呈良好的正相关性,这两种异养微型浮游生物对藻华原因种的摄食能力值得探索。与历史资料的对比发现,调查区藻华期间浮游植物群落多样性下降,群落稳定性降低。     

转基因与野生型三角褐指藻生理特性的比较研究

利用叶绿素荧光仪分别测定转基因和野生型三角褐指藻的最大光能转化率,利用流式细胞仪分别测定它们的细胞大小和叶绿素含量,通过血球计数板计数绘制其生长曲线并计算比生长速率。统计分析结果显示:在培养周期内,野生型和转基因三角褐指藻的最大细胞密度有显著差别,野生型藻株的比生长速率显著高于转基因藻株,说明转基因影响了三角褐指藻的生长;野生型与转基因藻株的F_v/F_m在第2天差别不显著,但到第8天时,转基因藻株的F_v/F_m却显著高于野生型的;特基因藻株的叶绿素含量和细胞大小均显著高于野生型藻株。研究结果表明,转基因对藻细胞的生理特性产生了一定的影响,该结果为微藻转基因研究提供一定的理论依据。     

球等鞭金藻胞外滤液对自身藻细胞生长的影响

以4个不同生长阶段的球等鞭金藻的胞外滤液为研究对象,将其直接或添加营养盐后用于球等鞭金藻的培养,通过监测培养过程中藻细胞的密度、培养液中硝酸态氮和可溶性磷等指标的变化,探讨球等鞭金藻胞外滤液对自身藻细胞生长的影响;并采用紫外光谱和高效液相色谱对胞外滤液的乙酸乙酯粗提物进行初步分析。结果表明,随着4组胞外滤液老化程度的增加,藻细胞的生长受到越来越强烈的抑制作用,即便是补充了足够的营养盐,也无法消除胞外滤液对藻细胞生长的抑制作用;并且,胞外滤液对藻细胞吸收硝酸态氮和可溶性磷也有一定的抑制作用。因此,推测是球等鞭金藻在生长过程中产生某种抑制物,该抑制物在进入稳定期时逐渐释放到培养液中,至细胞衰亡期时含量达到最大。紫外光谱和高效液相色谱分析表明,抑制物的特征吸收为235nm,且抑制物的粗提物中包含5个主要化学成份。     

Phytoplankton and iron limitation of photosynthetic efficiency in the Southern Ocean during late summer

As part of two USJGOFS cruises, we investigated spatial variability in phytoplankton properties across the strong environmental gradient associated with the Antarctic Polar Frontal Zone during late austral summers of 1997 and 1998. Cell properties, including size and an index of pigment content as well as photosynthetic efficiency (as indicated by relative variable fluorescence), changed dramatically across this frontal region. A general trend toward reduced photosynthetic efficiency south of the Polar Front was correlated with low dissolved iron concentration and is consistent with physiological iron limitation in the phytoplankton. We detected no significant differences in photosynthetic efficiency among different size classes of the dominant pico- to nanophytoplankton, despite a systematic community level shift toward larger sized cells south of the Polar Front. In contrast to other cells, those classified as cryptophyte algae showed relatively high photosynthetic efficiency in low iron waters; however, this group was never found in high abundance. One group, all cells ⩽2 μm, showed an unexpected increase in intracellular pigment content (based on single cell chlorophyll fluorescence measurements) south of the Polar Front where dissolved iron concentration and the cells’ relative abundance were low. Overall, these results suggest that group- or size-specific differences in physiological status were not directly regulating community structure in the pico- to nanophytoplankton during the late summer season; other processes, such as differential grazing or sinking losses, must be important.     

改性黏土除藻的絮凝形态学特征初步研究

在理论上改性黏土絮凝体的形态变化对其除藻过程有指示作用,可作为改性黏土用量和用法调控的依据,本文探讨了现有絮凝颗粒形态学观测与分析方法在改性黏土除藻效率评价上的适用性。借助激光颗粒表征技术和电子显微成像技术,本文观测了改性黏土除藻时的颗粒表面电性、粒径分布、絮凝体结构等絮凝形态学特征,分析了其与除藻效率的相关性。结果表明,现有观测方法可以表征改性导致的黏土颗粒Zeta电位反转、改性前后黏土在不同介质中的颗粒粒级分布差异、以及改性黏土与微藻形成絮凝体的多种显微结构;但由于较大粒径絮体对现有方法观测结果的影响更大,各种黏土的粒径特征与其除藻效率之间没有显著的相关性。现有观测方法获得的改性黏土颗粒形态特征仍不能反映其消除藻细胞的精细过程,特别是由于缺乏有效的絮凝体形态分析方法而导致现有形态参数还不能指示除藻效率的变化,亟需发展适用于改性黏土法除藻过程的颗粒形态分析新方法。     

Determination of stratospheric aerosol parameters from two-wavelength lidar sensing data

We calculate the microphysical characteristics of stratospheric aerosol from lidar-sensing data at wavelengths of 355 and 532 nm using a priori information about the aerosol spectra obtained from balloon and aircraft measurement data. We analyze the mode structure of the spectra and its coupling with the integral microphysical characteristics of aerosol. For most implementations, it was shown that two aerosol modes (of background and volcanic natures) make commensurate contributions to integral aerosol characteristics, which makes it difficult to use the traditional method of model estimates. It is more efficient to use an optical model of a statistical character that is based on approximation dependences between the required integral aerosol characteristics and lidar-measured optical characteristics. We found that the area, volume, and effective size of particles and the lidar ratio at a wavelength of 355 nm correlated with the absolute values of backscattering coefficients at wavelengths of 355 or 532 nm and the lidar ratio at the wavelength of 532 nm correlated with the ratio of backscattering coefficients at these wavelengths. We estimate the error in the determination of integral characteristics of aerosol using the model developed. The model efficiency is demonstrated on real data of stratospheric aerosol lidar sensing.     

掺Ga对ZnO电子态密度和光学性质的影响

采用密度泛函理论下的第一性原理平面波赝势方法,研究了掺Ga对纤锌矿ZnO电子态密度和光学性质的影响.从晶体配位场理论分析了掺Ga前后ZnO的成键情况及态密度的变化.计算得到掺Ga后电子浓度为2.42×10²¹ cm^-3,ZnO的载流子浓度提高了10⁴倍.比较分析掺Ga前后ZnO的介电函数、复折射率、吸收光谱和反射光谱可得,ZnO光吸收边向高能端移动,光学带隙增大.在可见光区,ZnO光吸收系数与反射率减小,光透过率显著提高,使ZnO:Ga成为     

The black water around the Changjiang (Yangtze) Estuary in the spring of 2003

The Changjiang (Yangtze) Estuary is located in the East China Sea shelf with shallow water. Affected by the tide mixing and the runoff of the Changjiang River and the Qiantang River, the turbidity is very high. Generally, the water-leaving radiance is high in the turbid water because of the large particle scattering. Based on the in-situ data and ocean color remote sensing data of SeaWiFS, it was found that there was a black water region with the normalized water-leaving radiances less than 0.5 mW/(cm2·μm2·...     

Structural, electronic and optical properties of orthorhombic distorted perovskite TbMnO3

This paper calculates the structural parameters, electronic and optical properties of orthorhombic distorted perovskite-type TbMnO₃ by first principles using density functional theory within the generalised gradient approximation. The calculated equilibrium lattice constants are in a reasonable agreement with theoretical and experimental data. The energy band structure, density of states and partial density of states of elements are obtained. Band structures show that TbMnO₃ is an indirect band gap between the O 2p states and Mn 3d states, and the band gap is of 0.48 eV agreeing with experimental result. Furthermore, the optical properties, including the dielectric function, absorption coefficient, optical reflectivity, refractive index and energy loss spectrum are calculated and analysed, showing that the TbMnO₃ is a promising dielectric material.