鱼耳石中锶和钡富集的影响因素及其环境响应

鱼耳石中元素锶和钡主要来源于鱼类生存的水体,这两种元素通过腮或肠进入内耳淋巴液,继而以类质同象的方式沉淀在耳石晶格内部空位和晶格间隙中。耳石结晶沉淀的整个过程不仅受生物的调控作用,而且还受到外界环境,如水体元素浓度、盐度、温度等因素的影响,因此耳石中某种元素的浓度与其在水体中的浓度之比(元素富集系数)与鱼类所生存的环境之间具有一定的响应关系。在以上各种因素中,水体元素浓度对耳石元素富集系数的影响最为显著。一般来说,耳石中某种元素的含量与水体中相应的元素浓度呈正相关关系,而水体中元素之间就耳石中的富集过程也存在一定的相互促进或抑制作用,如Sr对Ba为协同作用,Ca对Sr、Zn为拮抗作用。另外,水体盐度或温度与元素富集系数之间不存在简单的线性相关关系,而是因鱼种、水体综合环境及元素种类不同而有所差异。研究结果表明:鱼种一定的情况下,耳石中元素富集系数与水体盐度和温度存在良好相关关系。基于以上相关性分析,可以认为耳石中元素富集系数与环境因子(水体元素浓度、盐度、温度)之间存在响应关系。因此,可以选用那些受环境影响大但对自身调控影响小的元素(如:Sr、Zn、Pb、Mn、Ba、Fe、Li、Ni、Cd)来建立耳石与水体环境之间元素富集系数的定量化模型,并利用这种响应关系及定量化模型进行生态环境监测和渔业管理。     

磷处理粉煤灰可作农业土壤磷源

粉煤灰(简称CCP或ash)具有改良土壤,增加植物产量的功能。此外,由于它特殊的多孔结构,也可用作吸纳并承载植物养分的载体。用NaH2PO4配制成含磷0.10mol/L浓度的溶液,对采自加拿大西安大略省Sarnia地区Lambton电厂的底灰(bottomash)进行振荡浸渍处理。结果表明,振荡浸渍66h后的粉煤灰中磷含量可达784×10-6。以磷处理粉煤灰、未进行磷处理的粉煤灰和石英砂按比例混合,作为基本生长介质进行玉米种植实验,其中实验配方设计为生长介质中含磷量分别为标准含磷浓度(50×10-6)的10%、25%、50%、75%和100%。生长26、34和46d后分别与不含磷的空白配方、施加含氮-磷-钾为0-20-0标准磷肥并控制磷含量为标准浓度(50×10-6)配方进行生物产量对比。生长实验结果表明,以磷处理粉煤灰供磷的生长介质,当含磷量为标准浓度的25%至100%时,其植物生长量就比添加标准浓度磷肥的配方好。种植46d后的生物生长量统计结果显示,含磷分别为标准浓度50%、75%和100%的实验介质中,玉米杆的鲜重较施标准磷肥介质中玉米分别增长39.46%、42.73%和46.13%;玉米杆干重依次增加29.71%、13.39%和28.87%;根鲜重平均增加16.62%;根干重平均增加14.03%。上述实验结果启示,粉煤灰可以很好地吸纳承载磷养分,并持续供给植物吸收生长,如果采用吸纳磷(或其他养分)的粉煤灰改良砂质土壤将有重要意义。     

三维地震技术在煤层顶板稳定性研究中的应用

龙固井田为全隐蔽的华北型煤田,位于巨野煤田中部,其首采扩大区主采煤层为3号煤层。考虑3煤层顶板稳定性主要受其顶板的构造信息和岩性信息影响,因此首先依据三维地震勘探综合解释成果及波阻抗反演解释成果对二者进行定量化,然后对波阻抗数据进行归一化处理,使得波阻抗数据和量化后的构造数据具有相同的变化范围及等量贡献。在此距离范围内构造和岩性的权值各为0．5,依此生成综合因素煤层顶板稳定性隶属度。分析3煤层顶板以上10m、20m处的综合因素煤层顶板稳定性隶属度图可以发现,该区3煤层顶板稳定性比较好。且其稳定性主要是受构造因素控制,岩性因素相对影响较小。     

A robust-symmetric mean: A new way of mean calculation for environmental data

Environmental data seldom follow normal distributions, so how to calculate their means is a very important problem. Commonly used methods for mean calculation, such as arithmetic mean, geometric mean, and median, were evaluated. Arithmetic means should only be used when datasets follow normal distributions. Geometric means are suitable for datasets which follow log-normal distributions. Medians are a kind of robust treatment. However, their efficiency is very low. Based on the methods described, two new ideas are developed: robust and symmetric, for calculating means. As far as the symmetric feature is concerned, Box-Cox power transformation is better than logarithmic transformation. Robust statistics and Box-Cox transformation are combined to produce the robust-symmetric mean. As environmental data often follow log-normal or skewed distributions, this method is better than the previous ones and also is appropriate.     

生物炭对磷石膏中磷的固化作用

磷石膏中的磷在雨水淋滤作用下浸出,将污染堆场附近水体。本研究采用生物炭固化磷石膏中的磷,以减少其对周遭水体的污染。主要通过模拟固化实验和对照浸出实验,分析生物炭用量、反应时间和温度、初始pH值对固化效果的影响,通过XRD、SEM-EDS分析固化后的生成物。实验结果显示,在生物炭用量为25 mg时,单位固化量达到最大值13.20 mg/g;在反应温度T=293 K、初始pH=7条件下,反应平衡时间72 h时浸出液的磷平衡浓度C_e= 1.40 mg/L;温度提升有助于提高生物炭的固化效果,当T=308 K时,浸出液的磷平衡浓度C_e=0.167 mg/L;碱性条件有利于固化反应持续进行,在pH=11条件下,浸出液的磷平衡浓度C_e=0.153 mg/L。实验结果表明生物炭对磷石膏中的磷具有明显的固化效果。磷石膏中的二水硫酸钙溶解后,Ca²⁺与表面带负电的生物炭结合,在生物炭显微结构的凹陷处,化学吸附溶液中的磷酸根生成了絮状、团簇状的羟基磷灰石(HAP)沉淀,从而使浸出磷得到有效控制。     

全球不同构造环境蛇纹岩全岩和矿物微量元素组成及非传统稳定同位素(Fe- Zn- Cu同位素)特征

蛇纹岩对地球深部和浅部的元素循环以及氧化还原状态调节具有非常重要的作用。蛇纹岩中的流体活动性元素(fluid- mobile element, FME)是揭示地幔岩石水化、脱水以及元素循环的关键。本文系统收集和分析了前人报道的不同构造环境的蛇纹岩矿物化学、全岩微量元素和非传统稳定同位素(Fe、Zn、Cu)的组成特征，试图从多个角度总结蛇纹岩脱水过程的元素迁移规律及流体性质。蛇纹岩主要矿物蛇纹石微量元素含量具有以下主要特征：① 不同变质程度的蛇纹岩中的蛇纹石既包含轻稀土元素(light rare earth element, LREE)富集，又包含LREE亏损的特征；② 纤蛇纹石的REE和微量元素分布在利蛇纹石和叶蛇纹石的范围内，利蛇纹石重稀土元素(heavy rare earth element, HREE)整体上略高于叶蛇纹石且更加富集FME；③ 通过中度不相容元素与REE含量相结合，能够较好地区分橄榄石和辉石蛇纹石化所形成的蛇纹石，即辉石形成的蛇纹石富集相容元素(如Sc、Zn、Cr、Y和Ti等)并具有较高的HREE，而橄榄石形成的蛇纹石则表现为平坦且整体较低的REE分布型式。在蛇纹岩全岩微量元素和稀土元素(rare earth element, REE)含量方面，不同构造环境的蛇纹岩具有较大范围的重叠，但也有一定的差异：① 慢速扩张的印度洋中脊蛇纹岩REE和微量元素含量要整体高于快速扩张的大西洋中脊和太平洋中脊的蛇纹岩；② 马里亚纳蛇纹岩泥相比于蛇纹岩和蛇纹石化纯橄岩具有更高的REE和微量元素，而蛇纹石化纯橄岩相比于蛇纹岩则具有相对低的REE及流体不活动性元素含量。因此，利用微量元素的含量在区分不同环境的蛇纹岩方面存在一定的困难。但是，碱金属元素与U元素含量及其相应的比值，则可以较明显区分出大洋蛇纹岩和弧前蛇纹岩。目前已发表的蛇纹岩Fe、Zn、Cu同位素数据表明：① 蛇绿岩中的蛇纹岩Fe和Zn同位素的分馏与其变质程度密切相关。蛇纹岩在进变质过程中δ 56Fe值与Fe 3+/∑Fe值呈负相关，而Zn含量和δ 66Zn值则呈现正相关，表明蛇纹岩变质脱水能够释放氧化性流体；② 与橄榄岩相比，蛇纹岩具有明显低的δ 65Cu值，表明橄榄岩蛇纹石化过程中存在氧化性流体的加入。蛇纹岩Fe、Zn、Cu同位素在示踪流体性质和氧化还原状态方面有很大潜力，对壳幔系统的化学循环具有重要意义。     

青藏高原东南缘次林错岩体晚白垩世- 早新生代快速剥蚀

青藏高原东南缘是研究构造、地貌演化和气候变化相互作用的理想场所，前人研究主要揭示了晚始新世—早中新世和晚中新世以来的快速剥蚀事件，缺乏晚白垩世—早新生代时期地貌演化过程的研究。次林错花岗岩已有的低温热年代学数据覆盖了整个新生代时期，为探索该区域新生代早期的剥露演化历史提供了重要资料。该岩体新生代早期冷却事件是岩浆冷却单一作用的结果，还是受快速剥蚀作用的影响，目前仍然存疑，需要定量研究。因此，本文结合已有的岩石地化和年代学数据，对次林错花岗岩开展了锆石饱和温度和一维岩浆冷却模拟研究。锆石饱和温度计算结果表明次林错花岗岩的岩浆结晶温度介于647~705℃之间，属低温花岗岩。一维岩浆冷却模拟结果显示岩体侵位时的最小围岩温度为160~120℃，对应深度约为3. 7~5. 0 km。结合锆石和磷灰石(U- Th)/He年代学数据，本文认为该岩体在晚白垩世—早新生代时期(67~40 Ma)经历了一期剥蚀量至少为2 km的快速剥蚀事件。已发表成果的综合分析表明，此次快速剥露事件可能是整个青藏高原地区广泛存在的构造剥蚀事件，新特提斯洋的俯冲闭合与印亚板块的初始碰撞可能是触发此次大规模区域剥蚀的主要原因     

30 m global impervious surface area dynamics and urban expansion pattern observed by Landsat satellites: From 1972 to 2019

Using more than three million Landsat satellite images, this research developed the first global impervious surface area (GISA) dataset from 1972 to 2019. Based on 120,777 independent and random reference sites from 270 cities all over the world, the omission error, commission error, and F-score of GISA are 5.16%, 0.82%, and 0.954, respectively. Compared to the existing global datasets, the merits of GISA include: (1) It provided the global ISA maps before the year of 1985, and showed the longest time span (1972–2019) and the highest accuracy (in terms of a large number of randomly selected and third-party validation sample sets); (2) it presented a new global ISA mapping method including a semi-automatic global sample collection, a locally adaptive classification strategy, and a spatio-temporal post-processing procedure; and (3) it extracted ISA from the whole global land area (not from an urban mask) and hence reduced the underestimation. Moreover, on the basis of GISA, the long time series global urban expansion pattern (GUEP) has been calculated for the first time, and the pattern of continents and representative countries were analyzed. The two new datasets (GISA and GUEP) produced in this study can contribute to further understanding on the human’s utilization and reformation to nature during the past half century, and can be freely download from http://irsip.whu.edu.cn/resources/dataweb.php.

     

坡地农林复合系统的结构类型与效益分析─以长江三峡库区坡地农业为例

本义认为现代术语的农林复合系统来源于生产实践,体现了农业与林业的有机结合、品种生态和经济的有机结合、产品多样化以及管理科学化4个方面相统一的特点。文章在分析三峡库区农林复合系统的类型结构基础上,提出了农林复合系统可以进行层次结构划分的观点。最后,以典型案例研究方法入手,对1种农林结构类型进行效益分析,结果表明,采用植物篱农林复合坡地系统,是现阶段生产力水平下实现坡地生态经济协调发展的有效途径,值得广泛推广。     

黑龙江省与呼伦贝尔盟土地类型的划分及其分布规律

本文就土地研究的几个主要概念,即土地、土地分类、土地分级作了简要讨论,并结合黑龙江省及呼伦贝尔盟的具体条件,对为农、林、牧业服务的土地分类原则进行了初步探讨,还拟订了该区土地分级系统——土地类和土地型,及适合于大比例尺制图的土地组。在此基础上,将全区分为18个土地类、71个土地型。文章还从水平带性、垂直带性和土地结构三个方面,介绍了该区土地类型分布的一般规律。