勃姆石的热相变及其降氟作用研究

笔者于1985年春,发现了我国迄今报道的品位最高的勃姆石矿。将勃姆石在650℃下焙烧0.5—1h,则可相变生成γ-Al₂O₃,其比表面积最大,利用这样的γ-Al₂O₃,可以有效地除去水中过量的氟。该工艺的水处理费用较低,有可能为高氟水地区的饮水降氟提供一条新途径。     

具有良好热稳定性的勃姆石纳米粉体的制备及表征

以Al(NO3)3·9H2O与氨水作用制备出勃姆石(AlOOH)沉淀,通过超声胶溶将沉淀转化为勃姆石溶胶,向所获溶胶中加入聚乙二醇使之凝胶化,再经冷冻干燥脱水,得疏松勃姆石粉体.对该粉体及其煅烧产物进行SEM,XRD表征,发现400℃/2 h煅烧产物仍然为勃姆石相,表明此方法合成的勃姆石有良好的热稳定性,用Scherrer公式计算的晶粒尺寸为10 nm左右;1 200℃/2 h煅烧产物为结构疏松、粒度微细的θ-Al2O3及α-Al2O3混相产物.     

鄂尔多斯盆地东北缘准格尔煤田煤中超常富集勃姆石的发现

运用X射线衍射分析(XRD)、带能谱仪的扫描电镜(SEM-EDX)和光学显微镜等技术,首次在鄂尔多斯盆地东北缘准格尔矿区6号巨厚煤层中发现了超常富集的勃姆石及其特殊的矿物组合,勃姆石含量可高达13.1%,与勃姆石伴生的矿物有磷锶铝石、锆石、金红石、菱铁矿、方铅矿、硒铅矿和硒方铅矿。重矿物的组合特征与华北地区本溪组铝土矿中的重矿物组合特征相似,高含量的勃姆石主要来源于聚煤盆地北偏东方向本溪组风化壳铝土矿,三水铝石以胶体溶液的形式从铝土矿中被短距离带入泥炭沼泽中,在泥炭聚积阶段和成岩作用早期经压实作用脱水凝聚而形成勃姆石。     

准格尔煤田哈尔乌素矿区6号煤层夹矸中勃姆石的分布及成因

运用X射线衍射、傅里叶红外光谱以及偏光显微镜等手段对内蒙古准格尔煤田哈尔乌素矿区主采6号煤层夹矸的矿物成分进行了分析,结果表明:勃姆石在6号煤夹矸中分布广泛,尤其是在煤层中部层位局部含量高达87%,底部层位勃姆石含量逐渐减少,而在煤层的上部层位则基本不含勃姆石。结合偏光显微镜分析推断其形成方式主要为2种,其一是高岭石脱硅蚀变形成;其二是泥炭聚集时期,由来源于盆地边缘隆起的古风化壳的Al(OH)3胶体在成岩作用过程中经压实脱水形成。     

天然勃姆石热相变体(γ-Al_2O_3)的阴离子交换-吸附性能的研究

天然勃姆石热相变体(γ-Al_2O_3)对阴离子交换-吸附序列为:OH~-、S_~(2-)、PO_4~(3-)、F~-、Cr_2O_7~(2-)、NO_3~-、HCO_3~-,Cl~-,SO_4~(2-)。它表明γ-Al_2O_3对这些阴离子交换-吸附的相对能力。γ-Al_2O_3吸附或交换溶液中阴离子时,也对阳离子发生吸附或交换作用。溶液的pH值是影响阴离子交换-吸附作用的重要因素。γ-Al_2O_3对阴离子的交换-吸附及其可解脱性,具有潜在应用价值。     

天然勃姆石热相变体γ－Al_2O_3阴离子交换－吸附模式的研究

天然勃姆石热相变体γ－Ａｌ２Ｏ３第一次与含某些阴离子的化合物溶液接触时,可对这些阴离子及其配对的阳离子产生吸附作用,一旦γ－Ａｌ２Ｏ３已经吸附了某些化合物,再与另外一种化合物的溶液接触时,那么,γ－Ａｌ２Ｏ３吸附的阴离子及其配对的阳离于均具有可置换性。因此,γ－Ａｌ２Ｏ３既具有阴离于交换－吸附性能,又具有阳离子交换－吸附性能。这种特性具有潜在应用前景。     

天然勃姆石热相变体γ-Al2O3交换氟离子的研究

天然勃姆石矿在适当焙烧条件下可相变成γ-Al₂O₃,而γ-Al₂O₃,具有吸附水体中F^-的性能。吸附F^-后可用稀NaOH溶液解吸,酸中和再生。解吸后的含氟NaOH废液可用石灰粉回收,既减少了NaOH的消耗,又避免了对环境的污染。     

水汽补给下砂土水分迁移规律及冻胀特性研究

利用自主研发的水分迁移和冻胀试验装备,研究了不同初始含水率、冷端温度、干密度对砂土水分迁移规律的影响,分析了三因素作用下砂土水平冻胀力和冻胀量的变化规律,确定了冻结锋面位置。研究表明：初始含水率和冷端温度对砂土的水分迁移和冻胀效果影响明显;初始含水率从0%增加至10%,试样含水率峰值增大了5.00倍,水平冻胀力和冻胀量不断增大,冻结锋面位置上移至2.5 cm高度处。冷端温度从?5 ℃降低至?15 ℃,试样含水率峰值增大了4.38倍,水平冻胀力和冻胀量不断增大,冻结锋面位置上移至2.6 cm高度处。干密度对试样水分迁移和冻胀特性影响相对不明显,整体呈现出在较小干密度下,试样含水率、水平冻胀力和冻胀量增幅稍大的趋势,冻结锋面集中在2.2～2.5 cm高度处。针对不同影响因素提出了水平冻胀力和冻胀量预测公式,为认识水汽补给下砂土水分迁移规律及合理预防冻胀提供参考。     

青藏高原雨季降水的水汽条件研究

利用1961—2017年青藏高原109站降水量资料、NCEP全球逐月再分析资料,讨论了雨季期间高原的水汽输送特征.结果表明:高原雨季降水呈显著的年际变化特征,高原雨季降水主模态为南北反向型和全区一致型.气候态高原雨季的水汽输送路径为来自阿拉伯海的偏西风水汽输送,在孟加拉湾附近分为三支水汽输送气流:一支向北输送,自高原南...     

南极科考断面水汽同位素观测与模拟及其反映的水循环信息

大气水汽同位素实时监测为水循环和区域大气环流分析提供了新的定量化方法. 依托雪龙号考察船, 利用水同位素激光光谱仪(PICARRO L1102-i)完成了38° N~69° S海表大气水汽氢氧稳定同位素的观测, 结合表层海水和GNIP降水同位素分析了多相水同位素纬向特征. 结果表明: 水汽、降水和表层海水同位素比率(δ¹⁸O, δD)随纬度呈明显的递变性规律, 赤道最低, 副热带升高, 而在南极大陆外围高纬区域则急剧降低;过量氘(d-excess)变化与此相反, 反映出副热带下沉气流对同位素富集影响以及高纬度极地气团经过洋面时过饱和分馏的剧烈变化. 实测水汽同位素与LMDZ4-iso和ECHAM5-wiso模型对比表明了模拟结果较好, 根据模拟进一步分析了南极内陆Dome A水汽同位素反映的水汽源区. 结果显示, 除了中纬度印度洋海区之外, 中低纬东太平洋海域也是冰盖内陆的重要水汽源区.     

西风带与季风对中国西北地区的水汽输送

利用美国国家环境保护委员会/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析气候资料,分析了西风带与季风对我国西北地区水汽输送的作用。分析表明,大气水汽输送在西北地区的3个分区特征非常明显:高原切变线以南,主要是来自西南季风的水汽输送;高原切变线以北,主要是来自西风带的水汽输送;高原切变线向东北方向的延长部位是一鞍型区,为西风带与西南季风的共同影响区。青藏高原东部的西南季风气流有绕行和向北翻越青藏高原的水汽输送;而在青藏高原中西部地区,主要是由青藏高原周边向主体的水汽输送,没有明显的翻越青藏高原的水汽输送。在青藏高原以北的大部分地区以对流层中层的水汽输送为主;在青藏高原南部以低层水汽输送为主。在青藏高原以北的大部分地区,水汽输送为辐散,即输入的水汽又被扩散出去了;在青藏高原主体和我国西北地区东部为水汽输送的辐合区。西风带的水汽输送为我国西北大部分地区提供了基本的水汽来源,西风变化对其水汽输送通量散度年际变化有直接的作用;南亚夏季风通过西南季风气流水汽输送直接影响我国西北地区南部和东部,并且,其变化通过环流结构调整影响西风带的波动,进而影响西风带对西北地区的水汽输送。     

三江源区大气水汽含量时空特征及其转化变化

利用1979-2016年ERA-Interim再分析资料提供的1°×1°水汽通量和大气可降水量（PWV）数据,采用相关性分析、趋势分析法、累积距平及反距离加权（IDW）等方法,研究三江源地区PWV与水汽通量的时空分布特征和降水转化率（PCE）。结果表明:①过去38年来,经、纬向多年平均水汽通量分别为2.0 kg/（m·s）、10.3 kg/（m·s）,水汽通量纬向增幅高于经向,水汽在纬向汇入为主,经向输出为主;② PWV呈微弱增多趋势,年平均PWV为1 791.6~2 278.9 mm,季节平均PWV为122.2~1 134.2 mm,不同季节内空间差异明显;③三江源区多年平均PCE为24.6%,1989年最高,达32.8%;季节与多年平均PCE空间分布一致,都表现出由东南向西北递减的变化特征,季节分布变化差异大;④该地区空中水资源丰富但自然PCE低,开发潜力大,应用前景广阔。     

中国西北地区水汽的平流输送和辐合输送

分析了中国西北地区上空的水汽汇聚过程———平流输送与辐合输送,为西北地区降水过程数值模拟的参数化提供依据.分析表明:中国西北大部分地区为负的水汽平流输送,从上风方向得到的水汽输入小于水汽输出,是水汽的净流失区;中国西北地区中部为大范围负的水汽辐合输送,当地的水汽由风场向外扩散,加剧了当地的水分流失,是水汽扩散区;在水汽净输送的年际变化中,中国西北地区小于华北地区,平流输送呈上升趋势,辐合输送下降,平流的相对贡献在增加;在与大气环流系统的关系中,中国西北地区水汽的平流输送主要受西风带影响,辐合输送与南亚夏季风有显著相关.变化趋势表明西风的作用在加强.     

不同类型降雨过程中GPS可降水量的特征分析

利用成都地基GPS观测网2007年8月21日～2008年11月30日观测数据,结合地面自动气象站网资料反演GPS大气可降水量(P_WV)。选取夏季暴雨,秋季绵雨和冬季雨雪天气过程分析GPSP_WV在不同类型降雨天气过程中的演变特征及日变化规律。结果表明,发生在不同季节的暴雨对应PWV的演变有所不同,盛夏暴雨发生在P_WV由峰值向波谷变化过程中,夏末的暴雨则出现在由波谷向波峰转变阶段,降雨前GPSP_WV的增减速率可很好地预示其后的暴雨强度。在秋季绵雨中P_WV的连续大幅递增或递减可作为降雨开始或结束的预报依据。GPSP_WV在降雨天气分析及预报中具有重要的指示意义。     

Changes in water vapor and aerosols and their relation to stratospheric ozone

Although catalytic chemistry involving ozone-depleting substances (ODSs) is currently a primary driver impacting the abundance of stratospheric ozone, water vapor and aerosols are constituents that also affect stratospheric ozone. Variability in both water vapor and aerosols can induce variability in ozone, and although small relative to that due to trends in ODSs, in the future may become a much more important source of ozone variability.     

辽宁省冬季区域暴雪水汽输送特征

利用1949 - 2015年NCEP/NCAR逐日及月平均资料, 对辽宁省冬季区域暴雪水汽输送特征进行研究, 结果表明： 受冬季风影响, 辽宁省冬季降水水汽主要来自西边界中纬度西风气流的输入, 区域暴雪的发生是经向水汽异常输送的结果, 西风带偏西气流与日本海反气旋性环流西南侧偏南气流在辽宁省交汇是辽宁省区域暴雪产生的主要原因。辽宁省区域暴雪水汽源地主要有西太平洋、 日本海、 东海和黄海, 其中东海、 黄海是直接的水汽源地。日本海高压是辽宁省区域暴雪水汽输送的关键系统, 82.4%的区域暴雪过程海平面气压场有日本海高压存在, 根据其位置和强度可分为偏北型、 偏南型和高压脊型, 不同环流型高压水汽输送强度不同, 区域暴雪分布范围不同。东海、 黄海湿度平流作用和风场辐合作用是辽宁省区域暴雪产生的贡献因子, 不同环流型日本海高压湿度平流作用的贡献不同。     

基于MODIS数据的金塔绿洲上空大气水汽含量反演研究

2004年夏季,选择天气状况较好的时段在金塔县施放探空气球,采集高空温、压、湿等气象要素计算整层大气水汽含量。同时选取EOS-MODIS遥感资料近红外波段,反演整层大气水汽含量。反演结果与实测结果对比表明:最大相对误差为8.02%、最小相对误差为0.70%,平均相对误差为4.5%,反演结果可信。从绿洲上空水汽含量区域分布及沿着探空站南北向和东西向剖面看,水汽含量在空间分布上存在较大差异。戈壁沙漠上空水汽含量相对较少,绿洲上空水汽含量相对较大;绿洲边缘或通过沙漠的窄长护林带、河流以及水渠附近,存在着影响绿洲稳定和发展的“晒衣绳效应”。