地质流体状态方程

几乎所有的地球化学过程都有地质流体参加, 定量地了解地质流体的物理化学性质是定量研究地球化学过程的基础.100多年以来, 广大化学和实验地球化学工作者做了大量的实验测定工作, 可是所有这些工作之和, 仅仅覆盖地球范围内一个不大的温压空间, 远远不能满足地球化学研究的需要.近年来, 我们试图通过分子水平上的研究, 结合热力学和统计力学方面的知识, 在重现前人实验结果的基础上, 研究实验工作者没有或不能研究的温压和成分空间, 得到了一系列能够精确预测地质流体在广阔的温压范围内的物理化学性质的状态方程.这些状态方程不仅能够重现实验数据, 而且具有良好的外延能力, 可以应用于地球化学领域诸多方面的研究.重点讨论了几个状态方程(包括纯流体状态方程含水溶液状态方程和含盐-水-气的状态方程) 在预测流体的溶解度、相平衡、化学位和PVT性质方面的应用.简要介绍了近年来笔者应用分子动力学和蒙特卡罗模拟在地质流体研究方面所取得的成果      

水库调控下黄河口沉积有机碳的分布、来源与输运特征

黄河是全球输沙量最大的河流之一,陆源颗粒有机碳通量高。然而,近年来流域水库调控对黄河下游水文格局和颗粒有机碳输送产生了重要影响,小浪底水库调水调沙时期成为黄河水沙和有机碳入海的关键时段。为揭示水库调控对河口水动力和有机碳分布的影响机制,基于2020年7月调水期和调沙期黄河口的水动力观测结果,结合沉积物有机碳测试结果,研究了水库调控不同阶段下河口沉积物粒度参数和表层沉积物有机碳的时空分布。研究结果表明,水库不同阶段下悬浮颗粒物的物源和主要扩散、沉积区域的变化,使得黄河口表层沉积物的粒度组成特征发生明显变化;在高径流量的调水期期间,粗颗粒泥沙携带颗粒有机碳在河口距离口门12 km范围内大量埋藏,河口区域表层沉积物的有机碳含量相较于调沙期明显偏低。调水期黄河口陆源有机碳主要来自下游河床冲刷,颗粒较粗,调沙期则转变为水库释放的细颗粒有机碳和流域C₃维管植物碎屑。水库调控的不同阶段使得黄河下游河流水动力格局和泥沙运输机制改变,从而引起黄河口沉积有机碳来源和分布的显著变化。因此,人类活动对调节有机碳向海洋的输送及其在近岸海域的分布具有主导性作用。     

富硫型水库沉积物AVS和SEM空间分布特征及重金属风险评价

随着湖库外源性污染的有效控制,沉积物污染特征成为影响湖库水环境质量的关键因素。本文以富硫型水库——汤河水库为研究对象,分析探讨水库沉积物的理化性质、重金属总量、酸可挥发性硫化物(acid volatile sulfide,AVS)和同步提取重金属(simultaneously extracted metals,SEM)的空间分布特征,采用沉积物基准法(sediment quality guidelines, SQGs)和AVS与SEM关系法对重金属可能诱发的生态风险和毒性效应进行评估。结果表明:汤河水库沉积物中AVS含量在0.03~51.75 μmol/g之间,并呈现坝前深水区>东支流库区>西支流库区的空间分布特征。根据Pearson相关性分析可知,汤河水库沉积物AVS含量与间隙水中SO₄^2-浓度、沉积物烧失量(LOI)含量呈显著正相关,与沉积物间隙水中NO₃^-浓度和沉积物pH呈现显著负相关。间隙水中SO₄^2-浓度和沉积物LOI含量是控制AVS产量的重要因素。水库沉积物中ΣSEM变化范围为0.52~2.75 μmol/g,呈现出东支流库区>坝前深水区>西支流库区的分布规律。水库沉积物中ΣSEM/AVS和ΣSEM-AVS的变化范围分别为0.06~22.73和-49.18~2.44 μmol/g,显示出水库坝前深水区表层0~10 cm沉积物不具有生态风险,而东、西支流库区沉积物中的SEM因为不能完全被AVS所固定而存在潜在生态风险。就单一重金属而言,汤河水库坝前深水区和东西支流中部区域沉积物Ni、Cu、Pb和Zn含量均介于临界效应含量(threshold effects level, TEL)值和可能效应含量(probable effect level, PEL)值之间,可产生低级风险毒性效应,但Ni的毒性效应风险接近中级,今后应予以重点关注。富硫型水库沉积物中容易出现高含量AVS,沉积物间隙水中SO₄^2-和NO₃^-的浓度是决定沉积物AVS净产量的重要因素。流域内重金属土壤背景值以及工业、采矿产业排放的废水类型直接影响着诱发生态风险的重金属种类。     

烟台西部近岸海域冬季悬浮泥沙浓度时空变化及其输运特征

基于2017年12月在烟台港近岸海域6个站位大、小潮期的海流和悬沙同步观测资料,分析了悬浮泥沙浓度的时空变化规律,利用悬浮泥沙通量机制分解方法计算了研究区的悬浮泥沙输运通量,并初步讨论了潮流作用下悬浮泥沙的输运机制。结果表明,研究区各站位悬浮泥沙含量大潮期大于小潮期;大潮期各站位悬浮泥沙浓度多出现2～4个峰值,小潮期各站位悬浮泥沙浓度变化较为复杂,其规律性较弱;悬浮泥沙变化一般滞后于流速变化1～2 h。从平面分布上来看,研究区大潮期各站位悬浮泥沙浓度差异较大,小潮期差异较小;垂向上,大小潮期各层位悬浮泥沙含量变化不大,层化现象较弱。研究区水体的平流输运项主导着这一区域的悬浮泥沙输运,垂向净环流项起辅助作用,其他输沙项的贡献很小,研究区悬浮泥沙净输运方向与余流方向大致一致。大潮期垂向净环流项对悬浮泥沙输运的贡献略大于小潮期,小潮期平流输运项对悬浮泥沙输运的贡献略大于大潮期,大小潮变化对研究区泥沙输运影响显著。     

CE-5器间分离的同波束干涉测量的准实时监测法

“嫦娥5号”探测器的组成包括轨道器、返回器、着陆器和上升器。在环月阶段，两个组合体（轨道器/返回器组合体和着陆器/上升器组合体）之间的分离实时监测，是飞行控制的关键检测段。本文提出利用甚长基线干涉测量（VLBI）测轨技术实现绕月探测器器间分离实时监测。特别是在器间分离前后，本文方法能够利用探测器器间两路下行信号进行同波束干涉测量（SBI），差分时延测量能够提高器间相对距离的解算精度。单基线试验分析表明，本文方法基于实测数据的“嫦娥3号”着陆器两天线的相对距离解算精度优于0.3 m，平均相对距离误差约为0.15 m，基于“嫦娥5号”仿真数据的双阈值判定对器间分离监测的响应时延优于30 s。     

1960-2015年山西省“数九”时节气温时空变化特征

水中可溶性离子的含量及各离子的比例关系是衡量水质的重要指标，但常用的方法不能同时反映这两种关系。Maucha图既可以反映8种主要阴、阳离子的总浓度，同时也可以指示各离子的相对浓度，兼顾了离子的绝对含量和相对含量，具有较强的实用性。但由于缺乏绘制Maucha图的专业软件，导致Maucha图在实际应用中受到很大限制。通过介绍Maucha图的演化过程，绘制Maucha图时建立坐标系及确定Maucha图各组成部分坐标值的方法，并阐述了基于Matlab语言实现Maucha图计算机输出的编程流程。最后以内蒙古浑善达克沙地东部地区为例，说明了Maucha图在天然水体水化学分析中的应用。该应用表明，Maucha图在反映样品矿化度、指示各离子的相对浓度和绝对浓度、判断水体水化学类型及水化学数据空间分析等方面均具有较强的优势，能显著提高水化学数据的可视化表达能力，丰富水化学图在水文地质中的应用，并为水化学数据更深层次的分析提供参考依据。     

基于嫦娥二号立体影像的全月高精度地形重建

提出了一种针对嫦娥二号高分辨率立体影像的全月处理方法,采用5个激光反射器的月面位置作为绝对控制点,制作了一个新的全月地形产品（CE2TMap2015）,包括7 m、20 m和50 m 3种不同分辨率类型的数据,实现了全月球范围内的无缝镶嵌和高精度绝对定位,数字高程模型（DEM）和数字正射影像（DOM）均实现了全月球覆盖。在评估CE2TMap2015地形数据产品平面位置精度和高程精度的基础上,与SLDEM2013、GLD100和LOLA DEM等全月地形产品进行了比较,结果显示CE2TMap2015地形数据产品在空间分辨率、全月覆盖率、数据连续性、绝对定位精度和地貌结构细节表达等方面与其他全月地形产品相比具有明显的优势,可广泛用于月球科学研究和应用。     

图书文献信息综合利用评估研究

论述了有关图书文献信息综合利用的各项评价主指标,同时建立其指标体系及数学模型－层次分析法。     

相邻地区风暴潮灾害风险评估与区划成果集成方法初探及应用

由于风暴潮灾害常年对我国造成严重影响,因此国内许多沿海省(自治区、直辖市)均开展了风暴潮灾害风险评估与区划工作。随着该工作的陆续完成,考虑全局风暴潮灾害风险管理的需要,即将面临相邻地区成果衔接或集成的问题。为此,文章开展了相邻地区风暴潮灾害风险评估与区划成果集成方法的初步研究,提出潮位、增水、淹没水深、危险性、脆弱性、风险等级和风险区划等模型计算或评估结果的分类集成方法,并以上海市沿海5区的3个区域风暴潮模型的计算和评估结果为基础进行了方法应用,成功获得了上海全市的集成成果。文章提出的成果集成方法旨在为全国其他沿海省(自治区、直辖市)、县的成果集成提供方法借鉴。