祁连山七一冰川雪冰和冰川融水中正构烷烃和多环芳烃的分布特征及来源研究

2008年6月,在祁连山七一冰川采集雪坑、冰川融水和冰川末端冰样,经过大孔吸附树脂富集后,用GC-MS对样品中的正构烷烃(nC14～nC32)和多环芳烃进行了分析.结果表明,正构烷烃的含量在冰川融水中最高,雪坑次之,冰中最低;多环芳烃的含量在雪坑中最高,冰中最低,冰川融水界于二者之间.正构烷烃与多环芳烃都具有很强的疏水性,在固-液相分配过程中倾向于保留在残留固相中.由于冰川融水样品距冰川末端约1km,沿途地表土壤和植被会贡献部分正构烷烃,所以冰川融水中正构烷烃的含量最高.与正构烷烃不同,多环芳烃较易挥发,而且易被沿途土壤和植被所吸附,导致冰川融水中多环芳烃的含量降低.冰川末端冰中正构烷烃与多环芳烃的含量都很低,可能是由于冰川末端冰年代比较古老,受人类活动的污染较轻.正构烷烃的碳优势指数(CPI值)表明,七一冰川中的正构烷烃主要来自高等植物蜡和化石燃料燃烧产物的混合物,多环芳烃的荧蒽/芘(Fla/Pyr)和菲/蒽(Phe/Ant)比值表明,七一冰川冰雪和冰川融水中检测到的多环芳烃主要来自化石燃料的不完全燃烧.     

青藏高原玉珠峰冰川和小冬克玛底冰川雪坑中的环境记录

研究了玉珠峰冰川和小冬克玛底冰川雪坑中离子、正构烷烃和多环芳烃的含量及分布特征,并利用正构烷烃和多环芳烃的相关参数以及离子与这两种有机物之间的相关系数探讨了雪坑中这些化学组分的可能来源.结果表明:虽然同受两风环流的影响,但玉珠峰冰川雪坑中离子、正构烷烃和多环芳烃的含量远高于小冬克玛底冰川,这与它们所处的地理位置有关.∑...     

白令海陆架区柱样沉积物脂类分子特征及其气候变化响应

为探究全球变暖对于高纬度海洋生态环境的影响,对中国第5次北极科学考察在白令海陆架区采集的BL16柱样沉积物中的脂类进行了研究.沉积物中检测到丰富的饱和烃和脂肪酸等化合物,其组成和分布显示,该沉积柱中有机质为陆源和海源混合输入.其中长链正构烷烃和长链饱和正构脂肪酸主要来源于陆源高等植物,饱和异构和反异构脂肪酸主要来源于海洋自生细菌,短碳链正构烷烃、反异构烷烃和烷基环戊烷烃的浓度相互间有较好的相关性,表明其来源较为一致,主要来源于海洋浮游藻类和细菌.海源短链正构烷烃与陆源长链正构烷烃的比值∑C_15-21/∑C_23-33在0.14~0.90之间,表明该沉积柱中正构烷烃主要以陆源输入为主.沉积柱中短链正构烷烃、反异构烷烃和烷基环戊烷浓度,以及脂肪酸中异构、反异构脂肪酸组分与长链饱和正构脂肪酸组分的相对变化与总有机碳含量（TOC）、总氮含量（TN）变化一致,尤其在20世纪70年代以来明显升高,可能反映了海洋初级生产力持续增加的趋势,并且对全球变暖做出了灵敏的响应.      

广州市空气颗粒物中烃类物质的粒径分布

用 Andersen六段分级大流量采样器 (粒径为 : 10～ 7.2 μ m, 7.2～ 3.0 μ m, 3.0～ 1.5 μ m, 1.5～ 0.95 μ m, 0.95～ 0.49 μ m, ≤ 0.49 μ m)采集了广州市荔湾区 4个季度的大气颗粒物样品 , 用气相色谱 (GC)定量分析了其中的正构烷烃 (n-alkanes)组分,用气相色谱-质谱 (GC-MS)定量分析了其中的多环芳烃 (PAHs)组分. CPI2(代表石油成因的碳优势指数 )、 CPI3(代表生物成因的碳优势指数 ) 和 Wax(植物蜡含量 )表明了石油成因的烷烃倾向于富集在细颗粒物上,而生物成因的烷烃倾向于富集在粗颗粒物上.正构烷烃和低相对分子质量多环芳烃表现出双峰模型分布,高相对分子质量多环芳烃呈现单峰模型分布,仅在细颗粒段有一峰值.烷烃和芳烃秋冬季的 MMDs(质量中值直径 )比春夏季的大.在高温季节化合物优先富集在细颗粒物上,而在低温季节则向粗的颗粒物方向偏移.     

太原市大气总悬浮颗粒物中正构烷烃和多环芳烃空间分布及来源分析

收集了太原市不同功能区的大气总悬浮颗粒物样品,经超声波提取分离得到正构烷烃、多环芳烃,经色谱-质谱分析表明,太原市大气颗粒物中正构烷烃主要来源于化石燃料的燃烧,少量为自然排放源。含量较高的不带取代基的多环芳烃有8种,其年平均浓度为1.50μg/m3,其中苯并(a)芘的年平均浓度为74.7ng/m3。多环芳烃的浓度分布为一电厂化工区>太钢工业区>桃园三巷商业居民区>太行仪表厂文化区。利用三角图与烟尘、汽车尾气样品中的多环芳烃特征相比较,认为太原市大气颗粒物中的多环芳烃主要来源于煤的燃烧。     

南岭山地湖泊多环芳烃的大气沉降历史记录

高大山脉对大气环流具有阻挡或屏障作用.通过分析测定南岭山地湖泊沉积物中多环芳烃(PAHs)的垂直分布,结合210Pb定年,探讨了大气PAHs污染在南岭山地的沉积历史.结果显示,沉积物中的PAHs主要以低环数化合物为主,其中尤以菲的含量为最高.在剖面深度0～28 cm范围内,总多环芳烃的含量范围为86～778 ng/g.自1970年开始,PAHs含量持续增加,其中20世纪80、90年代中后期PAHs含量略有降低;在2000年后,沉积柱中的PAHs含量呈急剧增加之势态.多环芳烃在大气迁移过程中发生了组成分异,沉积物中相对富集轻组分(低环数)PAHs,与颗粒物结合的大气干湿沉降是PAHs向偏远山地积的主要途径.     

强烈气洗作用导致原油成分变化的定量计算:以库车坳陷天然气藏为例

库车坳陷以产天然气为主,同时产出少量原油和凝析油,油气充注不同步,普遍具有"油早气晚"的特点,晚期大量天然气的侵入,必然对早期聚集的油藏发生改造作用。对气藏中原油成分变化的定量计算和讨论,可为天然气的注入强度定量评价提供直接证据。未遭受气洗的原油,正构烷烃摩尔浓度的对数与相应的碳数呈线性关系,而气洗作用可使轻组分的正构烷烃最先溶解于干气中,并随着天然气继续向前运移,原始油藏中的轻组分正构烷烃大大减少。以此为理论基础,建立了正构烷烃损失的定量计算模型。结果表明克拉2构造原油正构烷烃损失程度最高,平均可达70%左右,大北构造带原油正构烷烃损失程度差异较大,与该地区断块发育有关。气洗作用导致原油正构烷烃减少,而金刚烷、多环芳烃等在天然气中溶解度较低的化合物得以浓缩富集,相对含量大大增加。轻芳烃含量也会随之而增加,原油芳香度增加,石蜡度降低。在模拟实验基础上对气洗程度进行了定量评价,初步估算表明,克拉2构造原油遭受的气洗作用最强,是其他构造带的2～5倍。     

南海东北部东沙海域沉积物烃类有机地球化学研究及其意义

采用GC—MS技术测定了南海东北部东沙海域沉积物柱样HD196A中的有机物，共检测出90多种烃类化合物：正构烷烃、类异戊二烯、支链烷烃、多环芳烃等化合物。正构烷烃分布曲线的形状、碳数范围、主峰位置以及CPI值和0EP值说明，沉积物中的有机质主要来源是大陆高等植物和海洋浮游生物藻类和细菌源，并以陆源高等植物来源占优势。研究还表明，随着深度增加，柱样中重烃减少，而轻烃增加，奇偶优势指数趋近于1，长链烷烃和支链烷烃减少，芳烃的甲基化和甲基重排作用等，均显示出该区沉积物成熟度较高。同时结合该区已有的研究资料（烃类气体——甲烷、重烃组分分布，以及热释光、有机碳等），其高值异常区与本次研究站位相吻合，显示该海区具有烃渗漏来源，是海底油气和天然气水合物找矿的有利地区。     

低纬度淡水湖沉积物中正构烷烃氢同位素组成特征及其有机质源和环境指示意义

为认识低纬度亚热带地区湖泊沉积物中正构烷烃氢同位素组成特征及其与母源输入和生态环境的关系,本文利用气相色谱-高温热转变-同位素比值质谱议(GC-TC-IRMS),对系统采集的抚仙湖沉积物样品中正构烷烃氢同位素进行了测定。抚仙湖沉积正构烷烃δD值分布在-219.3‰~-142.5‰之间,样品中平均值为-208.1‰~-154.5‰,并且奇碳数正构烷烃δD值明显地将样品划分为两种类型。类型Ⅰ样品中正构烷烃平均δD值明显地高于类型Ⅱ样品,反映了它们生物源存在明显差别。沉积物与水生植物和陆生植物中正构烷烃氢同位素组成对比结果指示了沉积C_(17)、C_(21)~C_(25)奇碳数正构烷烃来自水生植物,C_(27)和C_(29)奇碳数正构烷烃主要来自木本植物,C31和C33正构烷烃来自水生和陆生草本植物的混合。对比研究结果表明,湖泊地区生态环境是控制湖泊沉积正构烷烃氢同位素组成的重要因素之一,在利用沉积正构烷烃氢同位素研究古水文学特征时,还要考虑研究区古生态环境对沉积正构烷烃氢同位素的影响,并且结合沉积正构烷烃ACL值和Qw值,才能对沉积有机质中正构烷烃氢同位素组成及变化作出合理的解释。     

东海泥质区表层沉积物中多环芳烃的分布特征及物源

以 GC/MSD内标法定量测定了东海近岸和远岸泥质沉积区 18个表层沉积物中多环芳烃 (PAHs)的含量,探讨了多环芳烃在这些泥质区的分布特征、影响因素及来源.结果显示 ,近岸泥质区多环芳烃含量普遍较高,介于 180.3～ 424.8 ng/g(干重 )之间;冲绳海槽次之,含量为 211.7 ng/g ;济州岛西南泥质区最低,含量介于 117.1～ 211.7 ng/g之间.东海泥质区多环芳烃的分布主要受控于离物源的远近、沉积物粒度、有机碳含量以及东海环流体系.东海泥质区的多环芳烃主要来源于热成因,大气干湿沉降和河流输入是其进入泥质区的主要途径.东海泥质区多环芳烃的污染程度中等.     

不同来源区洪水对黄河下游流量-含沙量关系的影响

根据1950-1960年及1974-1985年实测洪峰水沙资料,分析了不同来源区洪水对黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站流量 含沙量关系的影响,以河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河总来水量占三门峡、黑石关、小董总水量的20%或25%以上作为中游粗沙来源区洪水,以河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河总来水量占三门峡、黑石关、小董总水量的20%或25%以下作为细沙来源区或少沙区洪水。这样,黄河下游花园口、高村、艾山、利津水文站平均流量 平均含沙量关系可分为以增加平均含沙量为主和以增加平均流量为主的两个区。同时,河口镇至龙门区间、马莲河和北洛河的洪水,大大增加了黄河下游平均来沙系数和平均含沙量,并导致全下游河段的必然淤积。     

AYX2型积时式悬沙采样器进水管路优化设计

积时式悬沙采样器进口管路的结构和几何参数是影响采样器管嘴进口流速的关键因素之一。为保证所采水样的真实和准确性，一般要求采样器进口流速接近河流的天然流速。本文通过建立采样器进口流速的数学模型，对采样器进口管路进行了参数优化。研究表明，通过优化结构参数，在水深0-40m。天然流速0-5m／s的范围内，采样器的进口流速系数K在[0．9，1．1]区间的概率可达98％。     

基于挟沙力的三峡水库泥沙淤积形态分析

三峡水库蓄水运用后,泥沙淤积主要分布在常年库区的宽谷和弯道,峡谷则无累积性淤积。基于实测资料计算了三峡成库前（2001年）和成库后（2003-2011年）的挟沙力,结果表明挟沙力随着不同运行阶段坝前水位的抬高而逐步降低,宽谷河段降低幅度较大,峡谷河段降低幅度较小,泥沙淤积比率逐步增大。宽谷河段挟沙力普遍降至含沙量以下而发生淤积,峡谷河段挟沙力仍大于含沙量而无累积性淤积。流量越大,宽谷河段的挟沙力越小于含沙量,而峡谷河段的挟沙力越大于含沙量,表明宽谷河段淤积主要发生在汛期,而峡谷河段汛期以冲刷为主。由于细颗粒泥沙絮凝沉降以及黏性淤积物难以冲刷,恢复饱和系数淤积取1、冲刷取0.01得到的沿程淤积量计算值与实测值吻合较好。弯道河段计算的淤积量与实测值差异较大,表明弯道河段二维特征明显,利用一维的挟沙力计算淤积量不能适用。     

三峡工程蓄水运用以来水库排沙效果

针对三峡水库蓄水运用以来排沙比问题,在深入研究三峡水库不同蓄水运用阶段水库排沙效果的基础上,着重研究各年年内蓄水排沙过程,系统地分析水库排沙效果的影响因素。结果表明:库区河道特性、入库水沙条件以及坝前水位的高低是水库排沙比变化的主要影响因素。2003年6月~2010年12月,水库排沙比为26.1%。水库排沙主要集中在汛期5~10月,排沙比为29.0%。尤其是在洪峰期间,库区水流流速较大,水流挟沙能力强,进入水库的泥沙大部分能输移到坝前,水库排沙比较大,当入库流量大于30000m³/s时,水库最大排沙比可达81.0%。此外,随着汛期坝前水位的抬高,水库排沙效果有所减弱,尤其是粗颗粒泥沙的多少也很大程度上影响水库排沙效果,水流的挟沙能力随着水流流速的减小而减小,粗颗粒泥沙的排沙比随之发生较全沙更为明显的减小。     

黄河下游输沙水量研究综述

对输沙水量的计算方法,黄河下游汛期、非汛期输沙水量的研究现状,水库对输沙水量的影响,输沙用水总量的研究现状等方面分别作了回顾。分析指出,输沙水量与来水含沙量、来水流量、河道冲淤、河床前期条件等有关。黄河下游各时期输沙水量不同,汛期最小,其余依次为非汛期、冬三月、凌汛期。水库调水调沙的同时也改变着黄河下游的输沙水量。利用水库群调水调沙,使小浪底水库以造床流量、高含沙水流输沙,是目前推荐的黄河下游节水减淤高效输沙入海的主要方式。提出了一些有待进一步研究的问题。     

三峡库区泥沙絮凝临界条件现场测量

三峡库区絮凝现象是细颗粒泥沙淤积的重要原因,泥沙絮凝临界条件对三峡库区泥沙淤积规律和模拟具有重要意义。在三峡库区忠县和奉节河段开展泥沙絮凝的现场测量,基于声学多普勒流速仪（Acoustic Doppler Velocimeter,ADV）和泥沙采样测得同步的瞬时流速和含沙量,通过泥沙扩散理论反算现场泥沙沉速及絮团粒径,得到了三峡库区泥沙絮凝度及其与粒径、流速和含沙量的关系。结果表明:库区细颗粒泥沙发生絮凝,且多为中轻度絮凝,重度絮凝较少;库区泥沙絮凝的临界粒径约为0.018 mm,临界流速约为0.7 m/s,临界含沙量约为0.8 kg/m3。研究结果可为三峡库区泥沙的运动规律以及泥沙淤积模拟等提供一定的理论支撑。     

波流边界层水沙运动数值模拟——Ⅲ.底部高含沙层模拟

为了解析底部高含沙层特征,研究了物理影响机制和时均含沙量剖面。采用波流边界层1DV泥沙数学模型,结合试验资料,通过设置不同的计算工况进行了影响因素敏感性分析;在此基础上,提出波浪相关的时均泥沙扩散系数分布,考虑主要影响机制,推导了基于边界层物理过程的波浪作用下时均含沙量剖面表达式。结果表明,底部高含沙层与波浪边界层密切相关,是受水动力和床面形态综合影响的结果。仅建立高含沙层与水动力或床面形态的单一关系是有局限性的。含沙量层化效应和制约沉速对底部高含沙层具有重要影响。提出的平底床面含沙量剖面表达式为幂函数-Rouse-指数分布,漩涡沙波床面为指数-幂函数-Rouse分布。预期可应用于二维和三维泥沙数值模拟。     

Bed sediment entrainment by streamflow: State of the science

In fluvial sedimentology, bed sediment entrainment by streamflow has a decisive role in controlling several fluvial processes. Owing to its huge practical importance, the subject has been painstakingly explored for over a century. However, a detailed understanding of the mechanism of the bed sediment entrainment phenomenon achieved hitherto is far from complete. The central theme of bed sediment entrainment is occupied by the sediment entrainment threshold, which varies enormously in its qualitative definition, identification and quantification encompassing a broad range of spatiotemporal scales. This article presents the state of the science of the entrainment of non‐cohesive bed sediments under a steady‐unidirectional streamflow. It begins with the diverse definitions and representations of the entrainment threshold criterion from both qualitative and quantitative perspectives, scrutinising its suitability and ambit of applicability. Then, the effects of energetic factors that drive the entrainment threshold criterion are critically appraised. The indispensable mechanisms of bed sediment entrainment, including the theoretical background and modelling strategies, the role of turbulent bursting phenomenon and the phenomenological perspective into the origin of the scaling laws of sediment entrainment, are explained. Throughout the article, special emphasis is given to the strengths and weaknesses of the current state of the science. In addition, a deliberate attempt is made to invoke the thought‐provoking ideas on the multifarious features of bed sediment entrainment. Finally, the innovative perspectives on the bed sediment entrainment are provided and the concluding remarks are made, elucidating the major challenges and suggesting the prospective ways to resolve them as a future scope of research.     

东江沙卵石河床浅滩-深潭序列水沙演变特征

东江是珠三角网河区入汇河流之一,属少沙河流,其上游浅滩-深潭序列密集分布,河床结构的演变特性尚不清晰。选取东江浅滩-深潭序列河段进行现场河床质与推移质测量,结合试验得到不同流量和坡降中水流与河床在无上游来沙补给中的互馈机理。试验结果表明：浅滩与深潭交替造成沿程平均流速不连续变化,浅滩中部在洪水流量的塑造下容易产生紊动能峰值。无上游来沙条件下,序列中粗化层的形成、破坏过程交替与循环发生,其中静态分选是主导因素且导致沿程级配不连续。流量与坡降的增大促进浅滩-深潭序列发育,同时使得深潭与浅滩的纵向长度缩短;有上游来沙条件下推移质输沙率增大,无来沙条件下输沙率减小。     

阳离子浓度对泥沙沉速影响实验研究

应用了静态沉降实验方法中的移液管法,初步研究了水中常见阳离子对河流中细颗粒泥沙沉速的影响,这些阳离子包括Na+、Ca2+、Mg2+和Al3+等。实验结果表明,阳离子浓度对泥沙沉速的影响可以分为两个阶段:①随着阳离子浓度的增加泥沙沉速也增大;②当离子浓度大于某值时,离子浓度对泥沙沉速的影响不大。在同样离子浓度条件下,离子价态高者影响较大。同时分析了长江和黄河干流中下游河段的水化学特性;分析结果表明,在一般的河水水质的情况下,有必要考虑水中阳离子(主要是Ca2+、Mg2+)对细颗粒泥沙沉速的影响。