水库水体二氧化碳分压研究进展

天然水体中存在同化二氧化碳（CO2）的光合作用,也存在释放CO2的微生物呼吸过程。地球表层水体与大气之间的CO2交换构成全球碳循环的一个重要环节。水-气之间CO2交换的方向和通量主要受大气圈和水体表层CO2分压（pCO2）的制约。水体pCO2值可以通过对近水面气体成分变化过程的现场仪器检测或者根据测定的水体化学参数运用经验公式计算求得。迄今对陆地水体,尤其河流筑坝形成的"蓄水河流"（下称水库）水体CO2动态研究中,由于水域及其近表层大气成分的时空多变,一般采用水化学参数计算方法求得水体的pCO2值。全球约70.97%的水库表层水体pCO2高于大气pCO2。全球尺度上水库表层水体pCO2自热带向寒温带逐渐递减;单个水库水体的pCO2一般呈现"出库>入库>库中"、pCO2随深度而增加的变化规律。水库表层水体pCO2的时间变化一般表现为"冬季>夏季、消融期>冰冻期、黑夜>白天"。水库水体的pCO2是其水化学平衡的结果,受水温、水体pH、水生生物活动以及外来水体的混合等多种因素影响,变化较为复杂。为精确量化水库水-气界面CO2交换通量,水文学、湖沼学、生态学和地球化学等领域的学者有必要合作,共同努力进行水库流域尺度的实地观测,完善水体溶解无机碳计算模型,深入探讨水库水体碳动力学机制,为全球碳循环研究和气候变化预测提供可靠的基础数据。     

Sequestration of CO2 in geological media: Criteria and approach for site selection in response to climate change

The well-developed coal electricity generation and coal chemical industries have led to huge carbon dioxide (CO₂) emissions in the northeastern Ordos Basin. The geological storage of CO₂ in saline aquifers is an effective backup way to achieve carbon neutrality. In this case, the potential of saline aquifers for CO₂ storage serves as a critical basis for subsequent geological storage project. This study calculated the technical control capacities of CO₂ of the saline aquifers in the fifth member of the Shiqianfeng Formation (the Qian-5 member) based on the statistical analysis of the logging and the drilling and core data from more than 200 wells in the northeastern Ordos Basin, as well as the sedimentary facies, formation lithology, and saline aquifer development patterns of the Qian-5 member. The results show that (1) the reservoirs of saline aquifers in the Qian-5 member, which comprise distributary channel sand bodies of deltaic plains, feature low porosities and permeabilities; (2) The study area hosts three NNE-directed saline aquifer zones, where saline aquifers generally have a single-layer thickness of 3‒8 m and a cumulative thickness of 8‒24 m; (3) The saline aquifers of the Qian-5 member have a total technical control capacity of CO₂ of 119.25 × 10⁶ t. With the largest scale and the highest technical control capacity (accounting for 61% of the total technical control capacity), the Jinjie-Yulin saline aquifer zone is an important prospect area for the geological storage of CO₂ in the saline aquifers of the Qian-5 member in the study area.     

武夷山成矿带及邻区上地幔速度结构及其对燕山期岩浆-成矿活动的启示

武夷山成矿带燕山期岩浆-成矿活动的深部动力学机制一直是学者们研究的热点。已有的研究结果表明,武夷山成矿带及邻区的上地幔存在着显著的低速异常,可能与地表的岩浆-成矿活动存在着密切的联系。本研究利用分布在华夏地块98个固定地震台站以及59个流动地震台站所记录到的278个远震事件,采用远震层析成像方法构建了武夷山成矿带及邻区上地幔三维P波速度结构模型。成像结果表明,武夷山成矿带及其东侧的上地幔存在着显著的低速异常,代表了热物质富集的地幔楔,且上地幔的热物质在这些地幔楔间进行着横向流动。东南沿海的地幔过渡带存在着一个显著的低速异常,推测为新生代欧亚板块与菲律宾海板块碰撞俯冲的产物。南岭成矿带下方的低速异常从上地幔一直向上延伸到上地壳,可能指示了一个热物质上涌的通道。结合已有的研究结果,本研究认为武夷山成矿带燕山期岩浆-成矿活动可能与古太平洋板块的俯冲和后撤所引起的热物质上涌有关。

     

帕米尔高原Rushan-Pshart古特提斯洋或中特提斯洋争论的岩石地球化学证据

帕米尔高原上广泛分布的加里东期火山岩,印支期火山岩与燕山期火山岩被认为是块体依次向北俯冲拼贴到欧亚板块上的产物。特别是燕山期火山岩被认为是Rushan-Pshart中特提斯洋闭合的产物。但近年来地层古生物、火山岩证据不断表明Rushan-Pshart洋闭合时间在晚三叠—早侏罗世,由此限定Rushan-Pshart古特提斯洋性质,而帕米尔高原上广泛分布的燕山期火山岩是更南部的Shyok中特提斯洋闭合的产物。目前,中国境内Rushan-Pshart缝合带属性的研究工作展开较晚,研究程度较低。我们对塔什库尔干明铁盖沟一线燕山期火山岩带展开的工作发现零星分布的印支期花岗岩。印支期花岗岩锆石U-Pb年龄显示岩体侵位时间在201 Ma左右。全岩主量元素特征表明岩石为Ⅰ型高钾钙碱性闪长花岗岩;稀土元素在球粒陨石标准化图解中呈轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损的右倾海鸥型。明铁盖岩体的微量元素显示大离子亲石元素明显富集,而高场强元素明显亏损。稀土微量元素特征倾向花岗岩属性为岛弧型花岗岩,Sr-Nd-Hf同位素比值特征显示岩体形成于下地壳部分熔融环境。岩体的地化特征表明岩体形成的构造环境为板块汇聚的洋壳俯冲阶段,结合区域地质特征,我们将花岗岩体归为Rushan-Pshart古特提斯洋壳俯冲消减的产物。Rushan-Pshart缝合带传统上认为是中特提斯带,近年的研究进展认为其为古特提斯缝合带,本文的工作支持这种观点。Rushan-Pshart古特提斯缝合带的确立对帕米尔高原与青藏高原主体的块体对比提供了可信的对比方案,并对青藏高原新生代陆内变形方式的争论提供了可靠的证据。     

承德市富硒土壤区镉的地球化学特征及生态风险评价

硒是人体必需的生命元素,开发富硒农产品是提升人体硒摄入的安全有效途径,富硒土地资源是开发富硒农产品的基础。然而,近年来全国开展的多目标地球化学调查发现,富硒土壤中重金属元素镉通常较高,不利于富硒土地开发利用,因此,研究富硒土壤区镉的地球化学特征和生态风险状况对于富硒土地开发具有重要的指导意义。文章对承德市富硒土壤区表层土壤中主要的重金属元素镉的地球化学特征及生态风险进行评价,旨在为承德市富硒土地开发利用提供科学依据。采用“七步提取法”研究了表层土壤镉的形态特征。同时,配套分析了苹果、玉米样品中的重金属元素镉的含量,以了解其生物有效性。结果显示：承德市富硒土壤区表层土壤镉在全区均较富集,在新积土和中性粗骨土、水田中显著富集。研究区圈定了4处镉轻度污染土壤,均在表层土壤镉的高值区。表层土壤镉形态平均含量大小顺序为：水溶态 < 离子交换态 < 强有机结合态 < 腐殖酸结合态 < 铁锰氧化物结合态 < 碳酸盐结合态 < 残渣态,生态风险相对较低。表层土壤镉未对苹果和玉米样品产生影响,苹果和玉米中镉均不超标。承德市富硒土壤区表层土壤镉的生态风险较低,暂不影响承德市富硒土地开发利用。     

土壤—作物系统中硒的地球化学特征及影响因素研究(代序2)

硒是人体和动物必需的微量元素,而植物硒是人体摄入硒的重要来源。探究土壤-作物系统中硒的地球化学特征及其影响因素,从土壤地球化学的角度评价硒的生物有效性、进而建立富硒农作物模型具有重要意义。本文描述了世界和中国土壤中硒含量的分布情况,并从成土母质和土壤理化性质方面分析土壤中硒含量的影响因素。由于土壤中的硒形态是评价土壤硒生物有效性的关键,本文对土壤生物有效性硒的提取方法进行评述,且从土壤硒的赋存形态、土壤生物有效性硒的主控因素出发,探究土壤理化性质对农作物吸收硒的影响。此外,本文归纳总结了基于土壤理化性质的农作物硒含量回归模型,旨在分析农作物硒含量的主要影响因素,并以此预测农作物中的硒含量。     

斜坡地基刚性桩水平承载力上限分析

为探讨斜坡地基刚性桩水平极限承载力的计算方法,介绍柔性桩的等效刚性桩有效嵌入深度并引入极限水平地基反力分布形式。根据荷载指向坡外及坡内两种情况,提出适用于斜坡地基桩前土体的两种极限破坏模式。然后,基于极限分析上限定理,推导出两种荷载方向下的刚性桩极限承载力,并引入多组现场试验,验证了理论方法的合理性。探讨了边坡坡角、内摩擦角、黏聚力及荷载方向对极限承载力的影响,得出了一些规律性结论,并基于以上分析结果,提出斜坡地基刚性桩水平极限承载力随坡角变化的拟合公式。这些分析为斜坡地基上基桩设计提供了一定的参考,具有理论及工程应用价值。     

青海玛多7.4级地震极震区震灾调查及分析

2021年5月22日2时4分,青海省玛多县发生7.4级地震,距震中26 km的野马滩大桥及周边区域为此次地震极震区（地震烈度Ⅹ度,面积约69 km2）,受损尤为严重。桥梁表现为落梁式破坏,房屋不同程度受损。对极震区内野马滩大桥及周边房屋进行实地调查与震灾分析,并提出灾后重建及震灾防御相关建议,包括组织专业人员进行灾区房屋安全鉴定,建议牧民居住建筑采用轻钢式结构,建议原地重建野马滩大桥并增加限位装置及连梁装置。     

鄂尔多斯盆地煤储层低温氮等温吸附特征分析

利用美国Micromritcs ASAP 2000自动等温吸附仪,测试了鄂尔多斯盆地煤储层孔隙特征。在测试数据分析的基础上,确定了等温吸附和脱附曲线3种类型:第1类属孔结构是具有平行权构成的狭缝毛细孔型;第2类为发育一端尖灭的不平行的裂隙型;第3类属“墨水瓶”型孔。总结了鄂尔多斯盆地煤储层几种常见的比表面积分布曲线及累计孔体积分布曲线模型。     

富水水库中微生物成因的显微针铁矿及其对微量元素的富集

通过对湖北省富水水库坝基渗漏水及其析出物的研究,探讨了现代沉积环境(水库)中显微铁矿物形成的机理及微生物在铁的生物矿化中的作用和意义.对析出物中微量元素的富集特征也进行了初步研究.用化学分析方法测试出坝基渗漏水中阳离子以Ca2+、Mg2+、k+、Na+为主,Fe2+和Fe3+含量极少,阴离子以HCO-3为主.析出物的化学成分以铁的氧化物为主.采用X射线衍射、差热分析、红外光谱和穆斯堡尔谱,以及透射电镜和扫描电镜等测试手段,分析研究了析出物的物相和形貌特征.析出物的主要矿物相为针铁矿、石英、伊利石、蒙脱石及微量方解石,呈弱结晶状态.由析出物中显微针铁矿特殊的形貌特征及其特征的穆斯堡尔谱图推测出富水水库沉积环境中显微针铁矿是由铁细菌形成.ICP-MS测试测试结果表明,析出物中不仅富集了铁,还富集了Yb、Pb、Dy、Zn、Co、Be、Eu、Sm和Tb等微量元素.微量元素的富集是微生物与显微针铁矿共同作用的结果.