模拟扰动条件下太湖表层沉积物磷行为的研究

利用恒温震荡器构筑的模拟扰动环境,研究了太湖水－沉积物界的磷释放和吸附行为。结果表明：表层沉积物的磷酸盐释放作用在模拟扰动条件下并不十分明显,在低强度的扰动条件下未观察到释放现象,模拟高强度扰动后,出现一个相对较强的释放过程,最大释放时沉积物上覆水浓度约为低强度扰动时的3倍,最大释放时间（Tmax)可能受磷酸盐形态分布的不同而有所差异,相比较而言,磷酸盐的吸附作用表现得十分明显迅速,沉积物上覆水磷酸盐浓度在0．5h后分别0229mg/L和l0.215mg／L下降为0．05mg/L和0.013mg/L,可以看出当上覆水磷酸盐浓度较高时,吸附作用的强度远大于释放作用,在25℃,模拟中等强度（100rpm)的模拟扰动条件下,当初始磷酸盐浓度为1．01mg/L时,梅梁湾和五里湖的表层沉积物吸附容量分别为每克千重吸附0．04mg和0.050mg磷酸盐,这种较高的吸附能力对浅水湖泊的磷酸盐缓冲作用能起到积极作用。     

过氧化钙对水中低浓度磷的去除性能

针对水体中低浓度磷深度净化问题,以过氧化钙为吸附剂,采用等温吸附、吸附热力学模型和吸附动力学模型的方法开展其对磷酸盐吸附特性的研究,讨论p H、共存阴离子对其除磷过程的干扰能力.结果表明:(1)过氧化钙对磷酸盐的吸附等温线方程符合Langmuir方程,过氧化钙对磷酸盐的最大吸附量为381.7 mg/g(25℃);(2)过氧化钙在除磷过程中系统的热力学参数ΔG00,ΔH00,即过氧化钙对磷的吸附作用是一个自发的放热过程;(3)二级反应速率方程可精准地描述过氧化钙的吸附行为,其吸附速率随着溶液中磷酸盐浓度的升高而升高,经过4 min即可达到吸附平衡;(4)过氧化钙在p H=8时除磷效果达到最佳;(5)高浓度倍数的共存阴离子中,CO2-3对过氧化钙除磷影响最大,在10倍浓度下可造成吸附量减少14.7%.     

改性黑臭河道沉积物对营养盐去除的研究

为研究黑臭河道沉积物资源化利用方式,评估沉积物资源化以后对营养盐去除效果和研究其去除机制,以北京市某黑臭河道沉积物（S）为供试样品,对其进行氧化并负载金属离子改性,最终得到氧化-载钠改性沉积物（MS）.选取S和MS两种材料,评估其对氮和磷的去除效果,通过采用动力学、热力学等手段,进一步阐明改性材料对氮、磷去除机制.结果表明,在环境温度为35℃,固液比1：50（g：ml）的条件下,经氧化-载钠联合改性材料对氮（初始浓度20 mg/L）的去除效果均达到90%以上,其中对磷（初始浓度10 mg/L）的去除率最高可达98%;准二级动力学模型能更好的描述改性材料的吸附动力学行为（R²>0.93）,且动力学和吸附等温分析结果显示,Langmuir模型可以更好地描述两种材料的吸附等温线,改性材料对氮和磷的最大吸附量分别达到0.891和0.474 mg/g;热力学研究结果表明,吸附过程中,标准反应焓变（ΔH⁰）、标准反应熵变（ΔS⁰）均为正值,标准吉布斯自由能变（ΔG⁰）为负值,且随着温度的升高,ΔG⁰呈下降趋势.研究显示,MS具有更高的吸附性能,对氮、磷的吸附主要是材料表面活性吸附点位起主导作用,并且吸附过程是个吸热、自发进行的过程,更高的温度更有利于吸附.在同一温度下,随着氮、磷初始浓度的增加,MS对氮、磷的解吸比吸附过程更容易发生.     

人工湿地复合基质深度净水除磷实验

通过垂直上升流人工湿地模拟柱实验,研究了泥炭、蛭石、砾石以不同体积比(柱1比例1:1:3,柱2比例1:1:2, 柱3比例1:1:1,柱4全为砾石)组成的复合基质对人工湿地出水的深度除磷效果．结果表明,填充复合基质的柱1-3对总磷和正磷酸盐的处理效果较好,去除率分别达到了77％和90％以上,明显优于填充单一基质砾石的柱4(27％和 21％);蛭石、泥炭价格远高于砾石,从经济、有效的原则出发,用蛭石、泥炭、砾石以1:1:3的体积比例混合作为复合填料比较合理;该复合基质适合于水质深度净化,在进水总磷浓度不超过0．1 mg／L的情况下,除磷效果相当稳定,可以保证 0．02mg／L以下的出水浓度(地表Ⅲ类水质标准),并达到80％左右的去除率;遇到高浓度磷污染负荷冲击时,磷去除率会降低;该复合基质的除磷机制主要为吸附净化,单独使用易吸附饱和,而与人工湿地中与湿地植物的吸收净化衔接起来,就能形成稳定持久的除磷效果．     

滇池水-沉积物界面磷形态分布及潜在释放特征

通过现场调查和室内模拟实验,对滇池35个上覆水-沉积物磷的分布特征以及沉积物中磷释放动力学特征进行研究,结果表明:滇池表层沉积物中不同形态磷含量表现为:有机磷(OP)(1482.49±1156.82 mg/kg)钙结合态磷(Ca-P)(865.54±558.40 mg/kg)金属氧化物结合态磷(Al-P)(463.77±662.18 mg/kg)残渣态磷(Res-P)(218.52±83.11 mg/kg)可还原态磷(Fe-P)(128.13±101.56 mg/kg)弱吸附态磷(NH4Cl-P)(2.26±3.05 mg/kg);滇池上覆水草海总磷浓度处于劣Ⅳ类水平,外海不同湖区总磷浓度介于Ⅳ~Ⅴ类之间;滇池水体中的磷以颗粒态磷含量最高;滇池表层沉积物中磷的释放是由快反应和慢反应两部分组成.释放过程主要发生在前8 h内;不同区域沉积物磷的最大释放速率、最大释放量、磷的释放潜力平均值均表现为:草海外海北部外海南部湖心区;滇池表层沉积物中磷的释放主要由NH4Cl-P、Fe-P、Al-P和OP进行,其中,NH4Cl-P和Fe-P所占比重较大;磷的释放与上覆水中溶解性总磷、溶解态无机磷和溶解态有机磷呈显著正相关,预示着上覆水中磷的迁移转化更多地受到水-沉积物界面浓度梯度的控制,进一步说明不能以总磷含量来评价湖泊磷素释放的状况,需与磷形态及分布特征相结合进行分析.     

蓝藻碎屑分解速率及氮磷释放形态的实验分析

在试验条件下研究了水华蓝藻堆积使叶绿素浓度达到1600μg/L时,水体所含蓝藻形成的碎眉在水中的分解速率及其营养盐释放情况.结果表明:蓝藻碎屑的总氮含量为88.56±4.10mg/g,其在水体中有较高的分解速率,2d内即分解掉41.9％的生物量;蓝藻碎屑磷释放速率要高于氮,但其导致的水体中溶解性总氮浓度的升高则较溶解性...     

北京市北运河沉积物对氮、磷的吸附/解吸动力学特征

选取北运河土沟、榆林庄及和合站3个典型河道断面,进行河道0~60 cm深度沉积物对氨氮、磷酸盐的吸附/解吸批平衡静态试验研究,采用多种动力学模型分析北运河沉积物对氮、磷的吸附/解吸动力学特性,提出适用于北运河沉积物吸附/解吸特性的动力学模型,并对模型参数的主要影响因素进行探讨.结果表明:1)北运河典型断面各深度的沉积物对氨氮和磷酸盐的吸附/解吸过程总体呈现3个阶段:快反应阶段—慢反应阶段—平衡阶段;在0~0.5 h的快反应阶段可完成吸附或解吸总量的60%,且对氮、磷的吸附速率大于解吸速率.2)北运河各断面对氨氮与磷酸盐的平衡吸附量表现为S(榆林庄)S(土沟)S(和合站);对氨氮的平衡解吸量表现为S(土沟)S(榆林庄)S(和合站),对磷酸盐的平衡解吸量表现为S(和合站)S(土沟)S(榆林庄),沉积物对氨氮和磷酸盐的吸附以化学吸附为主,平衡吸附与解吸量随断面深度的增加而减小,0~20 cm表层沉积物对氮、磷的吸附能力较强.3)Lagergren二级动力学模型对各深度沉积物的吸附/解吸过程拟合最优,模型参数公式为k2=S-0.369max+0.163;qe=0.022 Smax+18.077 Kf+41.947.通过模拟得出在400 mg/L氮、磷浓度下吸附于沉积物中的氮、磷污染物会随着解吸过程释放52%~80%的氨氮和6%~42%的磷酸盐,可能不仅二次污染上覆水体,还随河水下渗从而对地下水质形成潜在污染风险.     

太湖铜绿微囊藻磷摄取动力学若干重要参数与其竞争优势相关研究

对从太湖分离的铜绿微囊藻(Microcystisaerugionosa)进行了不同氮磷比对生长影响的实验,以探索蓝藻生长优势形成的基础.实验结果虽然在一定程度上符合“氮磷摩尔比低于29蓝藻将会占据优势”的理论,但发现只在较低的营养水平时比较吻合.同时进行了不同磷营养条件下磷营养摄取与生长的实验,为太湖富营养化研究中应用的水质模型提供所需的参数值.微囊藻生长的磷半饱和常数Ks=16.21μM、磷摄取的半饱和常数Km=17.66μM、藻细胞最小的磷份额K=4.36μg/mg(dw);微囊藻在实验条件下的过度储磷系数Q0/Qmax=0.14;测定了磷饥饿和磷丰富时细胞最大的摄磷速率分别为1.66μg/(L·mg·h)和0.06μg/(L·mg·h).可见初始细胞内磷份额较低的藻细胞对磷的吸收速率要比胞内磷份额较高的藻细胞高.     

太湖底泥悬浮中营养盐释放的波浪水槽试验

波浪水槽中研究了小波掀沙(波高8.77cm,波周期0.8s)和大波掀沙(波高12.31cm和13.29cm,波周期1.0s)对太湖沉积物悬浮及N、P营养盐释放的作用规律.结果显示:小波掀沙时,底泥并未发生大量悬浮,SS浓度最高时仅13.6mg/L;大波掀沙时,底泥大规模悬浮,SS浓度最高达达245.2mg/L水体悬浮物、营养盐浓度变化滞后波高变化1h以上.当波高改变1h后,水体悬浮物、N、P营养盐浓度才改变到相应的平衡浓度.除总磷浓度显著提高外,小波掀沙对水体N、P浓度的影响很小,大波掀沙则显著提高了水体总氮、总溶解氮、总磷、总溶解磷、氨氮(NH4 -N)、溶解性活性磷(SRP),其中NH4 -N、SRP最大增幅达30％和20％.小波和大波掀沙过程中,水体溶解氧浓度均持续增加,掀沙2h后增高2mg/L,溶解性有机碳持续下降,2h后下降33％-51％.试验结果表明,掀沙过程中水体充氧及颗粒物的絮凝、吸附作用可能是限制NH4 -N、SRP浓度增高的重要因素之一.     

人工湖滨湿地磷素汇-源功能转换及理论解释

采用水动力弥散和吸附理论建立了表流湿地水-土界面磷通量模型,定义了湿地汇-源转换的临界水体磷浓度值.模型揭示,湿地对磷的截留是水动力弥散和吸附共同作用的结果.在湿地建成运行初期,吸附作用明显,临界浓度值较低,湿地较好地发挥截磷功能.随着湿地的运行,土壤吸附趋于饱和,吸附作用减弱,水动力弥散变为主导因素,临界浓度值增大,使湿地除磷功能减弱,在一定条件下,反而可能释放磷.本文建立的磷通量模型具有明确的物理基础,能解释湿地对磷去除功能退化的机理和汇-源转换条件.应用模型对抚仙湖马料河湿地的观测数据作了初步解释,该湿地运行两年后,临界磷浓度值为0.58 mg/L,湿地除磷功能明显衰退.     

东、南洞庭湖的径流、泥沙特征及冲淤规律

通过实地调查并对1957年以来水文、泥沙观测资料做系统分析和计算,探讨东、南洞庭湖出、入湖水量、沙量的年际和年内变化特征,以及长江下荆江段裁弯对湖区径流和泥沙的影响。提出了湖区泥沙汛淤枯冲的变化规律及水位升降与湖区泥沙冲淤的关系;论证了丰、平、枯年湖区淤积严重,面积日益缩小对径流的调节作用正在减弱。     

燕郊等测点迁移优化与地磁观测研究

为优化地磁观测条件，开展了燕郊、夏垫等测点迁移工作；按照测眯迁移原则与实施技术方案，完整地收集并整理了地质构造与地球物理等方面的基本资料；进行了野外实地勘察，磁场梯度的测量，确定了新测点，在新老测点上进行了较长时间的地磁场对比观测；应用多种方法分析研究了地磁对比观测资料，结果表明，新老测点与有关测点的地磁变化具有良好的一致性，并得到了新老测点之间的地磁数据的按点差。     

Temporal variations and scaling of streamflow and baseflow and their nitrate-nitrogen concentrations and loads

The patterns of temporal variations of precipitation (P), streamflow (SF) and baseflow (BF) as well as their nitrate-nitrogen (nitrate) concentrations (C) and loads (L) from a long-term record (28 years) in the Raccoon River, Iowa, were analyzed using variogram and spectral analyses. The daily P is random but scaling may exist in the daily SF and BF with a possible break point in the scaling at about 18 days and 45 days, respectively. The nitrate concentrations and loads are shown to have a half-year cycle while daily P, SF, and BF have a one-year cycle. Furthermore, there may be a low-frequency cycle of 6–8 years in C. The power spectra of C and L in both SF and BF exhibit fractal 1/f scaling with two characteristic frequencies of half-year and one-year, and are fitted well with the spectrum of the gamma distribution. The nitrate input to SF and BF at the Raccoon watershed seems likely to be a white noise process superimposed on another process with a half-year and one-year cycle.     

GIS与防灾减灾

地理信息系统(GIS)在我国已得到广泛的应用。在简要介绍G1S的发展历程、特点和发展趋势的基础上，重点从防灾减灾的角度介绍了GIS在气象灾害、地震灾害、地质灾害等领域的应用成果。     

Fault and system stiffnesses and stick-slip phenomena

Summary This paper discusses the influence of system stiffness on the dynamic instability of fault surfaces under laboratory conditions for a number of test modes. In conjunction with shear load stiffness, the normal load stiffness, often neglected, is shown to have a considerable effect on the stick-slip process —its presence or absence and its characteristics. Also appropriate stiffnesses are suggested for an earthquake sequence modeled as a growing dislocation.     

Correlation of foreshocks and aftershocks and asperities

A close correlation in spatial distribution of local seismic activity and energy release patterns before and after the 1979 Petatlan, Mexico earthquake suggests heterogeneity within the fault plane of this major low-angle thrust event associated with subduction along the Middle America Trench. A simple two-asperity model is proposed to account for the complexity. Foreshocks and aftershocks of the neighboring 1981 Playa Azul earthquake showed a similar pattern. As both events occurred at the junction of the Orozco Fracture Zone and the Middle America Trench, we speculate that the observed complex fault plane is caused by subduction of the rugged ocean floor of the Orozco Fracture Zone. Short-term precursory seismicity prior to the Petatlan earthquake can be explained by using the asperity model and migration of a slip front from the south-east to the north-west across the main shock source region.     

地震系统科技信息资源集成整合的探索与研究

本文探索了网络化环境下,利用现代化的信息技术,对地震科技信息资源集成整合以及共建共享等问题。     

Causes and solutions of overshoot and undershoot and end swing in Hilbert-Huang transform

Introduction Hilbert-Huang transform (HHT) is a great break in processing nonlinear and non-stationary data and can be successfully used in many science domains. There are mainly two parts in this method. The first part is to decompose the original data into several intrinsic mode functions (IMF) with the empirical mode decomposition (EMD). IMF components are derived from the original data directly according to the local characteristics in the data under some rules, so that IMF are poste…     

石油双机(有机+无机)混合成因的研究与探索

石油与天然气的成因问题关系到我国乃至世界各国能源结构的配置及其能源在社会与经济发展中的地位和导向.自从17世纪展开对石油的有机与无机成因的争论以来,至今已有约300~400年的历史.尽管有机成因论占据了统治地位,但是无机成因论亦不断地在兴起!通过对这二者的理解和研究,从理论上讲他们都具有一定的物质基础和论据.基于对国内、外一些特异油田的生储环境,原油中所富含的微量金属元素的聚集与散失,某些油田中并未找到卟啉分子这样的生物标志物,碳、氢、氧化学合成实验等方面取得了一定的成效,故全盘否定无机生油的论点和论据确尚感为时过早或欠妥!显然,在以有机物成油为主体的前提下,无机物亦可生成部分石油,并通过运移、渗透到各油田的储集层中应是完全可能的.基于这样的分析、研究和探索,现提出石油的双机(a有机+b无机)混合成因的新理念.诚希能在今后的石油工业发展中,从理论、技术、实验和实践中强化对双机混合成因新理念的深化研究与探索,以达深切理解和扩展石油生、储空间环境等是不无裨益的!     

Advancements and best practices for analysis and correlation of tephra and cryptotephra in ice

Geochemical analysis of fine grained (<20 μm) tephra found in ice cores is inherently difficult, due to the typically low number and small size of available particles. Ice core tephra samples require specialized sample preparation techniques to maximize the amount of information that can be gained from these logistically limited samples that may provide important chronology to an ice record, as well as linking glacial, marine and terrestrial sediments. We have developed a flexible workflow for preparation of tephra and cryptotephra samples to allow accurate and robust geochemical fingerprinting, which is fundamental to tephrochronology. The samples can be prepared so that secondary electron imagery can be obtained for morphological characterization of the samples to ensure that the sample is tephra-bearing and then the sample can be further prepared for quantitative electron microprobe analysis using wavelength dispersive techniques (EMP-WDS), scanning electron microscopy with energy dispersive spectrometry (SEM-EDS), laser ablation inductively coupled mass spectrometry (LA-ICP-MS) or secondary ion mass spectrometry (SIMS). Some samples may be too small for typical instrumentation conditions to be used (i.e. 20 μm beam on the EMP) to analyze for geochemistry and we present other techniques that can be employed to obtain accurate, although less precise, geochemistry. Methods include analyzing unpolished tephra shards less than 5 μm in diameter with a 1 μm beam on an SEM; using the “broad beam overlap” EMP method on irregular particles less than 20 μm in diameter, and analyzing microlitic shards as well as aphyric shards using EMP to increase the number of analyzed shards in low abundance tephra layers. The methods presented are flexible enough to be employed in other geological environments (terrestrial, marine and glacial) which will help maximize and integrate multiple environments into the overall tephra framework.