东南极DT401冰芯中NO3-离子沉积记录及影响因素

1999年中国南极科学考察队在中山站-DomeA考察沿线DT401点钻取到一支长102.65m的浅冰芯,为我们研究东南极内陆地区NO3-离子沉积特征及影响机制提供了契机.对冰芯中δ18O（年平均气温替代指标）、积累率、火山沉积记录及地球以外各种影响因素（太阳活动、超新星爆发和流星雨等）与冰芯中NO3-离子沉积关系的研究结果显示,积累率对冰芯NO3-离子沉积通量的影响较之沉积浓度更为显著.与积累率相比,气温（δ18O）与NO3-沉积记录的相关性较差.火山喷发物质的沉降可以显著的影响雪层中NO3-离子的沉积,表现为nss-SO42-离子的峰值对应NO3-的谷值.太阳活动对该地区NO3-离子的影响在冰芯中也有所记录,NO3-离子的浓度波动表现出3个显著的周期（16.6,24.0和102.0年）,均较好的对应了太阳活动的相关周期.历史上过去1150年间与太阳活动有关的6次气候事件（Dalton极小期、Maunder极小期、Sporer极小期、Wolf极小期、Oort极小期和Medieval极大期）均与同时期DT401冰芯中NO3-离子的波动趋势相吻合,前五次事件表现为NO3-离子的低值期,最后一次事件表现为高值.     

中国北部背景区域霾天气溶胶的水溶性无机离子组分及混合状态

2011年1月16~31日在华北平原山东半岛背景地区采集大气气溶胶样品,利用离子色谱技术及透射电子显微镜技术分别获得了霾天和清洁天PM2.5中水溶性无机离子的浓度特征和单颗粒的形貌、粒径和混合状态.研究期间PM2.5平均质量浓度为(54.0±29.9)μg m?3,污染天和清洁天的质量浓度分别为(62.5±26.8)和(19.9±11.5)μg m?3,前者是后者的3倍.研究表明,水溶性无机离子占PM2.5质量浓度的61.4%,SO42?,NO3?和NH4+三种离子的质量浓度和为(19.0±11.5)μg m?3,占PM2.5水溶性无机离子的69.8%~89.4%.霾天三者质量浓度表现出不同的粒径分布特征:SO42?与NH4+呈单峰分布,峰值在0.56~1.8μm处,而NO3?粒径呈双峰分布,主峰为0.56~1.8μm,次峰为5.6~10μm.背景区域大气颗粒物主要为二次颗粒(70.9%)和含碳颗粒(13.3%),且污染天的颗粒物老化现象明显,混合程度较为复杂.结合48 h气团来源分析结果,污染天气气团主要来自长距离输送和山东半岛局地低气流的传输,其中长距离输送的污染气团在到达采样点前经过了11~19 h的近地面污染物累积过程.因此,污染地区背景点大气气溶胶颗粒虽然质量浓度和数量浓度低于污染城市点,但是颗粒物老化程度明显增加,这可能极大改变颗粒物的吸湿及光学特性,该研究结果可作为进一步研究背景点大气气溶胶气候效应的依据.     

水-岩反应过程中离子浓度变化特征实验研究及其对地震异常成因的启示

针对地震前后离子浓度异常变化成因以及机理等问题,以不同条件下（温度、粒度、时间）,不同岩石(灰岩、橄榄岩、花岗岩)的水一岩反应为研究对象,利用控制变量与偏最小二乘法对反应后溶液中Na+、K+、Cl-、SO2-、Ca2+、Mg²+的变化进行研究,并与地震台站水化学观测数据进行对比。结果表明：随着温度升高,Na+、K+、S...     

东南极格罗夫山地区的土壤特征

在东南极格罗夫山地区哈丁山南岭发现的三个土壤地点, 是人类首次在东南极内陆地区发现的土壤, 属南极寒漠土壤(cold desert soil), 其主要特征是地表发育漠境砾幂(desert pavement), 土壤中含有丰富的盐分, 具有较强的染色作用, 土壤呈弱酸性, 不含有机质. 据1:5的土水提取液分析, 主要阳离子为Mg²⁺和Na⁺, 其次是K⁺和Ca²⁺, 主要阴离子为SO₄^2-, 其次为Cl^-和NO₃^-. 本区土壤中盐分层的分布与土壤中最大水分层和土壤中粘粒级含量最大层相一致. 土壤中有粘粒迁移, 这是本地区土壤与其他寒漠土壤的不同. 部分土壤剖面上部具有较强的染色作用, 由土壤中暗色矿物的风化所致, 染色程度与土壤中游离铁含量有很大关系. 土壤特征指示其年龄在0.5~3.5 Ma之间, 且在哈丁山上也没有发现冰川运动的遗迹, 说明至少在0.5 Ma以来, 即使在末次冰期极盛期, 该区的冰盖表面也没有到达过哈丁山土壤采样点的高度.     

Demeter观测的电离层非震变化特征研究

利用法国电磁卫星Demeter装载的ICE(电场探针)及IAP(等离子体分析仪)探测数据,分析研究2006年不同季节、不同地方时顶部电离层电场及各等离子参量的全球空间分布特征,结果发现,电场x分量及H+离子浓度、O+离子浓度、He+离子浓度、等离子体温度具有显著的季节变化和地方时变化,而电场y分量及z分量全球分布的季节...     

不同条件下乌梁素海污染物在冰-水体系中分布规律的模拟

为探讨单一因素(如浓度、温度、酸碱度)对冰封期乌梁素海中营养盐和盐分(总氮、总磷、Na+和Cl-)迁移的影响,对不同条件下各物质水样进行室内单向结冰模拟,分析总结物质在冰层和冰下水层中的分布特征,并用分配系数(K)来表征.结果表明:冰体中物质浓度随水样初始浓度(C0)的增大而增大,随结冰温度的升高而减小;各物质在冰体中的浓度分布表现为顶层中层底层.总氮、总磷的分配系数K随C0的增大呈递减趋势,Na+和Cl-的K值随C0的增大呈递增趋势;对各条件下的K值进行假设检验,结果为:水样中物质初始浓度和结冰温度显著影响其在冰-水体系中的分布;同一温度下,C0较小时,酸碱度显著影响各物质在冰-水体系中的分布,C0较大时,酸碱度显著影响Na+和Cl-在冰-水体系中的分布,但对总氮、总磷浓度分布的影响不显著.可见,在不同环境因素下,各物质在冰-水体系中表现出不同的分布特征,对此进行模拟可为寒区湖泊污染物迁移和生物地球化学循环的研究提供一定的参考.     

辽东南地区地下水化学时空变化

根据辽东南地区10处泉水、井水的水化学组分和氢、氧同位素组成,讨论了地下水的化学类型、成因及其动态变化特征.测得水样的TDS范围为105.38～809.05 mg·L-1,主要阳离子为Na+、Ca2+,主要阴离子为SO42-、HCO3-;δ18O和δD值分别为-9.25‰～-7.53‰和-66.43‰～-54.33‰.根据Piper分类法,所采水样可划分为9种水化学类型.样品的氢氧同位素组成表明,研究区泉/井水主要来源于大气降水,并有深部流体的混入.在花岗岩分布区,大气降水经水-岩相互作用演化成F-含量较高的SO4·HCO3-Na型、HCO3-Na型或SO4-Na型水,为花岗岩裂隙水的典型特征;金州的水样因受碳酸盐岩层影响和海水入侵形成Cl-Ca·Mg型水;砂砾岩中的长石类矿物水解和粘土矿物的离子交换作用使得Na+和Ca2+相对富集形成HCO3-Na·Ca型水.地震发生前后部分泉/井出现了K+、F-和Cl-离子浓度的异常变化,这可能是深部流体混入浅层地下水造成的.K+、Mg2+、Ca2+、Cl-离子浓度变化对辽宁地震活动的响应较好.研究结果可用于辽宁地区流体地球化学地震监测、预测和水环境研究.     

汞胁迫对菹草无菌苗生理代谢的影响

以菹草(Potamogeton crispus L.)无菌苗为实验材料,研究其在不同浓度汞(Hg²⁺)的胁迫下,光合色素含量、叶绿体自发荧光强度、ATP酶活性及相关矿质营养元素(Ca、Mg、Na、K、Fe)的含量变化以及可溶性蛋白含量的变化,以探讨Hg²⁺胁迫对菹草无菌苗光合系统及相关生理指标变化的影响.研究表明:随着Hg²⁺浓度的增加,各种光合色素的含量均呈现下降的趋势,叶绿体自发荧光强度逐渐减弱;Na/K逐渐增大,Na⁺ K⁺-ATP酶活性逐渐降低,Ca²⁺ Mg²⁺-ATP酶活性呈先升后降趋势;可溶性蛋白含量先升后降.结果表明,菹草无菌苗在Hg²⁺胁迫下,光合及其它正常的生理过程遭到破坏,功能紊乱.     

以断层破裂震源模式为基础的烈度衰减规律

本文根据文献[1]中有关椭圆形等烈度线的统计结果,讨论了我国东部和西部地区不同震中烈度或震级的地震的平均震源深度和断层破裂长度,提出了适用于点源(以震源距为距离参数)和线源(以场地——破裂线最短距离或场地——破裂线两端点平均距离为距离参数)的烈度衰减规律.      

巴丹吉林沙漠湖泊水离子空间复杂性分析

为探讨巴丹吉林沙漠湖泊水离子的空间复杂性,本文采用滑动样本熵方法,将沙漠东南部115个湖泊的313组采样点分为两组(2009年9月和2010年9月为一组,2011年4月、2012年4月、2013年4月和2016年4月为一组),并计算采样点水化学离子的样本熵,分析其空间变化规律.结果表明,4月各个离子和TDS的空间复杂度大于9月;4月和9月TDS熵值和Na~+、Cl~-、K~+熵值相关系数较高,TDS和Na~+、Cl~-、K~+在空间上的复杂度变化趋势较为一致,且Na~+、Cl~-、K~+、CO_3~(2-)、HCO_3~-都是在西北部和东南角空间复杂度高,其他区域复杂度相对较低;Mg~(2+)比同期其他离子空间复杂度低,其在采样Ⅰ区中间部分的复杂度较高;Mg~(2+)和Ca~(2+)在9月和4月空间复杂度相差较大,9月Ca~(2+)在采样Ⅰ区西北部有一个复杂度较高的突变区域;除9月东南角出现较高熵值之外,SO_4~(2-)空间复杂度分布趋势在4月和9月基本相同;对于离子熵值的季节性变化,气候条件是主导因素;在同月气候条件相似的情况下,影响可溶性离子熵值空间变化的主要因素是水源补给;4月和9月的可溶性离子熵值在研究区中间部分较低,说明该区水源补给量较大.     

云南宁洱—通关火山区温泉水文地球化学与地震短临前兆异常特征研究

温泉水文地球化学监测可以提供很好的地震短临前兆异常信息。通过采集云南宁洱—通关火山区8个温泉出露点的水样进行水化分析,研究了温泉水文地球化学变化与地震的关系。结果表明：(1)通关火山温泉有6种水化类型,分别是Na·Ca-HCO₃、Na·Cl-HCO₃、Na-HCO₃、Ca-HCO₃、Na·Ca-SO₄·HCO₃和Na·Ca-Cl·SO₄型。(2)δ¹⁸O和δD值分别为12.69%～-10.80‰和-89.2%～-81.5‰,表明研究区温泉水主要补给来源是大气降水,补给高程为2.0～2.7 km。(3)温泉的热储温度在81.7℃～86.3℃,热循环深度为1.1～1.3 km,其热源主要是地热增温及岩浆热。(4) 2020年云南绿春M_L4.4地震前,清平热水塘和西萨温泉的Na⁺、Cl^-、SO₄^2-浓度均出现不...     

水草腐烂引发的黑臭水体应急处置技术研究

水草腐烂加速水体耗氧和水体还原性物质的溶出进程,在夏、秋季高温条件下极易引发局部水体黑臭.以太湖沉水植物优势种马来眼子菜(Potamogeton malaianus)、苦草(Vallisneria natans)及浮叶植物优势种莕菜(Nymphoides peltatum)为受试材料,利用太湖原位底泥培养模拟水草腐烂形成的黑臭水体,考察不同的环境材料处置方式(壳聚糖(CTS)、聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)、CTS+PAC和PAC+PAM)对黑臭水体浊度、溶解氧浓度、挥发性硫化物等黑臭水体特征污染物的絮凝沉降规律及去除机理.结果表明:(1)絮凝处理24 h后,CTS+PAC组合对黑臭水体的浊度去除效果最佳,浊度去除率达70.3%,上覆水溶解氧浓度明显提高,增加率为261.5%;(2)加石英砂悬浊液加速絮体沉淀,形成絮体之后加石英砂使水体浊度稳步下降,4 h之后,浊度去除率达74.9%,显著高于与絮凝剂一起加入的处理组(29.8%);(3)植物腐烂释放的含硫特征嗅味物质主要为硫化氢(H_2S)、甲硫醚和二甲基三硫醚.不同植物体腐烂释放的含硫挥发性有机物浓度差异显著,马来眼子菜释放的4种含硫有机物总和分别为莕菜和苦草释放的319.8%和252.2%;(4)CTS+PAC处理后苦草及马来眼子菜腐烂水体中挥发性有机硫化物浓度较对照组分别降低了18.6%和44.5%.PAC+PAM组合絮凝处理组对莕菜腐烂水体中H2S有较好的去除效果,去除率达到52.4%.CTS+PAC絮凝剂组合处理的H2S浓度均低于对照组,苦草、马来眼子菜和莕菜腐烂后黑臭水体中H2S浓度分别降低了27.4%、41.0%和28.6%.CTS+PAC组合对H2S和二甲基硫醚类物质等致臭物释放的抑制效果优于PAC+PAM组合絮凝处理.     

均匀黏弹性地基中现浇X形桩低应变动测响应数值模拟

建立现浇X形桩(XCC桩)桩-土体系三维有限元模型,对XCC桩低应变检测动力响应进行数值模拟,得到完整桩和缺陷桩的桩顶速度响应结果,并分析完整桩及缺陷XCC桩桩顶速度响应特性及规律。计算结果表明:XCC桩低应变瞬态动测时桩顶速度响应存在明显的三维效应,桩心(激振点)附近点的入射波峰值较大,且到达时间较早;距离桩心越远点的入射波峰到达时间越滞后,入射波峰值从桩心到尖角边界先减小后增大。桩顶距桩心距离相同的环向上各点的入射波和反射波区别不大,而各点所受的高频干扰情况并不相同。变模量桩的入射波和完整桩相同,反射波峰值较完整桩小,反射波峰对应时间较完整桩滞后。局部缺陷桩桩顶距桩心距离相同环向各点的第一个缺陷反射波有微小差别,而第二个缺陷反射波有较大差别。     

新疆温泉县泥火山喷发水的化学特征研究

本文讨论了新疆温泉县泥火山喷出水的化学特征。于2012年10月~2014年6月测量了温泉县泥火山喷发水、明目泉泉水及附近河水的化学组分(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、F-、Cl-、SO2-4、HCO-3♂和CO2-3)和温泉县泥火山喷发水的氢氧同位素组成(δD和δ18O)。结果表明,该泥火山喷发水的化学类型为Na-HCO3SO4,δ18O-δD值小幅度偏离大气降水线,主要形成于大气降水顺断裂或裂隙深循环过程中与围岩的水岩作用;泥火山离子浓度较高,变化幅度低于5%,背景值稳定,可作为区域地震地球化学监测的对象。     

太湖西北湖区浮游植物和无机、有机氮的时空分布特征

以太湖重度蓝藻水华发生的西北湖区为研究对象,从河口至湖心区设置5个采样点,于2012年10月至2013年10月逐月采集表层水体样品,测定了水温、溶解氧和浮游细菌丰度,并分析了浮游植物群落结构的组成、溶解性无机氮(DIN)和有机氮(DON)浓度以及氮磷比.研究结果表明,太湖西北湖区浮游植物主要由蓝藻、硅藻、绿藻和隐藻组成.可能由于风、浪等混合作用使太湖西北湖区不同采样点之间蓝藻细胞密度没有显著差异.蓝藻生物量在浮游植物中所占比例最高为34%±15%,春季部分点位隐藻生物量高于50%,表明隐藻与蓝藻的相互竞争趋势显著.CCA排序图结果表明,DIN、DON浓度以及总氮∶总磷比(TN∶TP比)是影响西北湖区浮游植物优势属分布的重要环境因子.5个采样点铵态氮(NH_4~+-N)与DIN浓度具有显著差异,与DON浓度没有显著差异.夏季蓝藻水华暴发期间,可能由于蓝藻的吸收利用引起NH_4~+-N和硝态氮(NO_3~--N)浓度迅速降低.此外,由于NH_4~+-N浓度还可能受到沉积物NH_4~+-N释放的影响,因此,蓝藻细胞密度与NO_3~--N的相关系数和显著水平均高于NH_4~+-N.夏季TN∶TP比和DIN∶TP比降至最低,表明该湖区浮游植物,尤其是蓝藻的生长可能受到氮限制.蓝藻细胞密度与DON浓度呈显著负相关,表明在氮限制条件下,DON可能是蓝藻氮素利用的重要补充.     

等离子体片离子分界线的模拟研究

等离子体片离子向内磁层的渗透在亚暴和磁暴过程中都起到了重要作用.以往对于等离子体片离子向内磁层的渗透都是通过固定磁矩的磁层离子漂移轨道理论来进行的.本文将过去的(U,B)空间中固定磁矩的磁层离子漂移轨道理论扩展为固定能量的磁层离子漂移轨道理论,讨论了等离子体片质子在向地球输运过程中,不同能量的质子开放轨道和封闭轨道的分界线的特性,及其随Kp指数的变化.在高能端,随着能量的升高,等离子体片质子分界线地心距离逐渐增大,且分界线的晨侧地心距离远远大于昏侧的地心距离.在低能端,随着质子能量的降低,质子分界线地心距离逐渐增大,且其分界线的昏侧地心距离要大于晨侧的地心距离.模拟结果还显示随着Kp指数的增强,等离子体片中不同能量的质子分界线都向地球移动.但在低能端和高能端,质子分界线的行为是不一样的.在低能端,随着Kp指数的增大,质子内边界形状基本保持不变.但在高能端,随着Kp指数的增大,质子内边界形状也将发生变化.在E=20 keV,Kp=6和E=10 keV,Kp=3两种情况,质子分界线甚至出现了两个分离的区域,一个是环绕地球的封闭轨道区域,一个是晨侧孤立的锥型区域.等离子体片能量为E的质子的内边界就是具有不同磁矩的Alfven层上能量为E的点的连线.TC-1热离子谱仪对等离子体片离子内边界的观测显示模拟结果与观测结果符合得很好.     

滇池表层沉积物铵态氮吸附特征

为研究滇池内源污染特征,2013年利用GIS软件针对滇池全湖布设36个采样点,采集表层沉积物,研究滇池表层沉积物铵态氮(NH_4+-N)吸附特征,同时分析沉积物的理化性质对NH_4+-N吸附特性的影响.结果表明:滇池表层沉积物对NH_4+-N的吸附量在前2 h之内呈增长趋势,吸附速率较大,之后沉积物对NH_4+-N的吸附量不随时间变化而变化,基本达到平衡,最大吸附速率均发生在0~5 min内;不同区域表层沉积物NH_4+-N最大吸附速率平均值表现为:外海南部湖心区外海北部草海,最大吸附量平均值表现为:湖心区外海南部外海北部草海,吸附效率平均值表现为:外海北部草海湖心区外海南部;沉积物对NH4+-N的吸附量与NH_4+-N的初始浓度大致呈线性关系,并且低浓度下表现出很好的吸附/解吸特征;滇池表层沉积物NH_4+-N的吸附解吸平衡浓度(ENC0)高于上覆水中NH_4+-N浓度,表明沉积物中NH_4+-N有向上覆水中释放的风险,沉积物在很长一段时间内起到水体污染"源"的作用;ENC0与沉积物中总氮、NH_4+-N含量呈显著正相关,本底吸附量和有机质总量呈显著负相关,沉积物吸附NH_4+-N主要受有机质的影响.     

地震电离层响应异常时空演化统计特征

本文利用DEMETER卫星运行约6.5年总离子浓度数据和期间全球发生Mw 4.8以上地震参数,自动检测距震中1500 km范围内、震前15天出现电离层扰动,统计电离层扰动异常随地震临近在时间、空间上的演化特征以及异常变化幅度随震级变化规律.数据处理过程中通过控制K_p指数以去掉部分因太阳活动引起的电离层扰动.统计结果显示,地震探测率及电离层响应异常幅度随震级增大而增高.大地震能引起强电离层扰动,扰动幅度可超过背景值1倍以上.全球范围,电离层存在变化活跃区,小幅度电离层扰动趋向于背景变化.北半球中低纬度地区是有利的地震电离层响应监测区.地震相关电离层扰动异常出现频次随地震临近而增高,主要出现在震前一周.空间上,扰动有随地震临近向震中运移的趋势.     

藏南羊卓雍错流域水化学主离子特征及其控制因素

水化学主离子特征是流域湖泊的一个重要特征,对气候以及河流所经地区的环境具有指示作用.本文对藏南羊卓雍错流域水化学主离子组成特征及其控制因素进行分析,结果显示流域内不同水体(湖水、河水、地下水)之间的主离子组成以及水化学类型差异显著.其中,羊卓雍错的水化学类型为SO24--HCO3--Mg2+-Na+,巴纠错为SO24--Mg2+-Na+,沉错为SO24--Na+-Mg2+-Ca2+,普莫雍错为HCO3--SO24--Mg2+-Ca2+,空姆错为HCO3--SO24--Ca2+;流域河水中主要阴离子为HCO3-和SO24-,Ca2+为绝对优势阳离子;流域地下水化学类型则为HCO3--Ca2+.究其原因,流域水体化学组成主要受岩石风化作用控制;除此,羊卓雍错、巴纠错和沉错水化学组成亦受自身蒸发-结晶作用的影响.就入湖河水而言,羊卓雍错入湖河水整体受碳酸盐岩石风化的影响较大,蒸发岩溶解的影响次之;沉错和空姆错入湖河流(卡鲁雄曲)的蒸发岩来源则略大于碳酸盐岩来源;而硅酸盐对流域内河水的水化学性质影响较小.与入湖河水相比,羊卓雍错和沉错湖水的Mg2+、Na+和SO24-含量较高,而Ca2+和HCO3-含量较低.这应该与湖水蒸发强烈使得湖水中Ca2+和HCO3-析出并沉积到湖底有关.而空姆错由于湖泊面积小、入湖河水流量大,致使其湖水与入湖河水的主离子组成差异不显著.     

2001～2018年瓦里全球本底站氧化亚氮浓度变化特征

对中国瓦里关站(WLG)(36°17’N, 100°54’E, 3816m asl)2001～2018年空气样品中大气N₂O摩尔分数进行了分析,得到逐年年均值、增长率和季变化特征.瓦里关站的N₂O浓度呈长期持续增长趋势,季节变化特征明显, 18年的平均年增量为(0.9±0.01)ppb a^-1(1σ)(1ppb=10^-9),接近全球平均值.平均季节变化的低值出现在6月,浓度为-(0.25±0.04)(1σ) ppb,高值出现在9月,浓度(0.13±0.07)(1σ) ppb,季节振幅为0.38ppb.季节变化主要受地面排放源、边界层高度和对-平流层传输(STE)等影响.多年增长率变化一定程度受热带平流层的准两年波动(QBO)影响.不同季节的后向轨迹聚类分析显示, N₂O主要来自中亚干旱和半干旱低排放地区的气团输送,表明瓦里关的大气N₂O浓度一定程度代表了亚洲内陆地区的背景水平.