一株分离自华南离子吸附型稀土矿的短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附行为及机理研究

离子吸附型稀土矿是重要的表生矿床,提供了全球90%以上的重稀土。矿床中活跃的微生物能够通过吸附作用影响稀土元素的富集及分异,然而风化壳中的天然细菌对全配分稀土元素吸附行为及机理的相关研究仍然较为缺乏。本文选用离子吸附型稀土矿风化壳中分离出的短小芽孢杆菌,通过吸附实验研究在不同pH值、吸附时间和细菌浓度条件下,细菌对稀土元素的吸附行为。结果表明,短小芽孢杆菌对稀土元素的吸附容量最大可达41.9 mg/g,且重稀土元素在细菌细胞表面和水体之间的分配系数大于轻稀土元素。TEM图像显示,稀土元素在细菌表面形成沉淀; EDS分析显示,细胞表面大量Na、K、Ca等元素在与稀土元素发生离子交换后被脱除。细胞表面磷与稀土元素的分布一致性指示磷酸基团是稀土元素吸附的重要位点,重稀土元素通过与磷酸基团形成稳定的高配位络合物优先吸附在细菌表面。Zeta电位曲线表明,短小芽孢杆菌等电点为2.8,在高于等电点的pH值条件下,微生物对稀土的吸附存在静电吸引。因此,在表生环境中,微生物能够通过形成微沉淀、离子交换、表面络合和静电作用的多种机制吸附稀土元素,促进稀土元素的富集及分异。另外,短小芽孢杆菌有望作为潜在的生...     

温控桩-土接触面三轴试验系统研制与验证

为探讨温度对桩?土接触面力学性质的影响,自主研制了一套温控桩?土接触面三轴试验仪。基于常规土工三轴仪压力腔,搭建桩?土接触面构件,分别增设桩体和土体温度控制系统,实现非等温条件下桩?土接触面热力耦合特性测试。开展了不同类型、温度荷载等级下桩?砂土接触面热?力耦合特性三轴试验,实测了桩体与土体温度控制精度、桩?土接触面剪切应力、不排水条件下的孔隙水压力以及排水条件下的体积变化等规律,初步验证了试验系统的可靠性和准确性。该试验系统结构简单、拆装方便,可实现温控桩?土接触面三轴试验与常规/温控三轴试验的自由切换。相关研究成果将为桩?土接触面热?力耦合机制与本构模型的建立提供技术支撑。     

类质同象置换对磁铁矿表面反应性的制约机制

铁(氢)氧化物矿物对环境物质的地球化学行为有着重要的制约作用。相比于其他铁氧化物,磁铁矿具有一些独特的结构特征与表面性质,而赋予其良好的氧化还原活性。天然磁铁矿结构中广泛存在类质同象置换,探讨类质同象置换对磁铁矿表面反应的制约机制,有助于深刻理解磁铁矿族矿物在环境自净化过程中的作用机制。本文介绍了典型置换离子在磁铁矿结构中的赋存状态,及其对磁铁矿物化性质影响,重点阐述类质同象置换对磁铁矿表面反应性(如吸附、氧化、还原等性能)的制约机制,最后针对已有的相关研究现状以及面临的挑战,为未来的研究方向提出了一些设想和建议。     

高扬程虹吸保障条件分析与合理管径选择数值模拟

富水性斜坡易产生滑坡进而形成泥石流,斜坡排水是防止地质灾害的重要手段。虹吸排水具有实时性和免动力等优势,但因斜坡排水涉及高扬程,在虹吸管内的低压环境中流动液体会发生强烈的空化现象,从而产生气液两相流。在间歇性虹吸排水过程中,如果不及时将析离的气泡带走,气泡会积聚在虹吸管顶点附近,最终破坏虹吸过程。通过对管内两相流型分析,发现只有形成完整的弹状流,才能将气泡带走,保证虹吸的长期有效。采用流体数值计算软件FLUENT的VOF模型,分别对管径为4、5、6、8 mm的虹吸管内气液两相流型进行模拟。结果表明：管径小于5 mm的条件下,表面张力起主要作用,形成完整弹状流;管径大于6 mm的条件下,形成附壁弹状流。该结论通过物理模型试验也得到证明。     

鄂尔多斯盆地大牛地奥陶系马五2段储层成岩相

通过岩心、薄片观察,结合测井、地球化学数据分析,认为大牛地马五2段主要有利储层发育的成岩作用为溶蚀作用、白云石化作用和破裂作用。综合分析得出马五2段储层成岩相主要包括泥质充填成岩相、去云化成岩相、去膏化成岩相以及白云石化成岩相,对马五2段成岩相的展布进行了深入分析,发现泥质充填成岩相主要沿岩溶沟槽的边缘分布,说明泥质充填相可能受古地貌的控制;去云化和去膏化成岩相主要在较高的部位发育;白云石化成岩相主要受沉积相分布的控制。对马五2段储集空间进行测井识别后认为,成岩相反映了沉积微相所决定的溶蚀差异特征;成岩相的分布反映了古地貌对岩溶储层的控制作用;白云石化成岩相为较为有利的储集相带分布区。      

白洋淀湖沼湿地系统景观格局演变及驱动力分析

以白洋淀湖沼湿地系统为研究对象,分析了1979年、1991年、2000年和2006年4个时期白洋淀湖沼湿地系统景观格局演变过程及其湿地景观格局指数的动态变化,并剖析白洋淀湖沼湿地系统格局演变的驱动力。研究结果表明,研究期内湿地面积呈减少趋势,由1979年的404.5 km²缩减到2006年的338.4 km²,且减少部分大多转化为耕地;同时,各景观类型分布趋于集中分布,但景观多样性降低。1979-2006年期间,1979-1991年时段内的湿地景观格局指数变化最快,之后变缓。近30年内耕地斑块面积、边界密度和面积加权平均邻近指数最大;建设用地的斑块数量最多,斑块密度最大;各湿地景观类型的平均分维数都接近1,形状都比较简单。引起湿地系统景观格局演变的主要原因包括气候、水文过程以及社会经济和政策等因素。     

气候变暖下四川气候响应及对紫茎泽兰入侵之影响

四川地处中亚热带,气候温暖湿润。地形地貌复杂,是一个以山地和丘陵为主的农业大省,山地和丘陵约占全省总土地面积的70%。适宜的气候和广阔的农耕土地适宜于农耕,也为外来有害生物的入侵创造了良好的生境。在四川主要农区的川西南山地和四川盆地,于上个世纪80年代中期,一种以紫茎泽兰为代表的入侵性有毒杂草,通过大陆间外来物种的交换和迁徙,先由经云南侵入到攀西与之接壤处,继而快速扩散蔓延,在适宜的气候生态环境下,经短短的20多年时间形成了漫山遍野多处密集成片的单一优势群落,泛滥成灾。随着气候变暖波动变化的加快,紫茎泽兰在进入四川新环境的过程中,自身适应能力在增强,其强大的生长繁殖能力,几乎没有天敌和竞争对手能与之抗争构成制衡。进入21世纪以来,大举犯境四川盆地,大有横行霸道扩张之态势。关注气候变化与紫茎泽兰入侵发展危害的严峻形势,不仅是一个学术难题,更是关系到自然生态、社会经济、人类生活等国计民生安全的社会管理大事。      

大情字井地区葡萄花油层储层砂体地震描述技术

松辽盆地南部大情字井地区姚一段葡萄花油层为三角洲平原-前缘相沉积,分流河道砂体为本区主要储层类型。本文从井点出发,井震联合,利用地层切片对平原相带分流河道砂体平面展布规律进行了刻画。在三角洲前缘相带,针对储层砂体薄、横向变化快、地震响应不明显的特点,利用对比度纹理属性和基于云变换的地质统计学反演技术,精细刻画了纵波阻抗I_P≤1.11×10⁷ kg/（m²·s）、深侧向电阻率R_LLD≥15 Ω·m的河道砂体,对窄、小目标河道砂体的边界、走向及厚度进行了定量描述,储层预测符合率达83%。根据储层预测结果编制了研究区内砂岩厚度图,区内河道砂体整体走向为南西-北东向,西南物源,油气主要集中在中央断裂带河道砂体内,为断层-岩性油藏类型,反向断阶是油气有利聚集区。     

地层衰减对地震波速度逆散射反演的影响研究

在利用地震波数据进行地球物理反演时,地层对地震波的吸收衰减效应会对地层物性参数的准确反演产生较大的影响,因此利用黏弹性声波方程进行反演更符合实际情形.本文在考虑地层衰减效应进行频率空间域正演模拟的基础上,提出基于黏弹性声波方程的频率域逆散射反演算法并对地震波传播速度进行反演重建,在反演过程中分别用地震波传播复速度和实速度来表征是否考虑地层吸收衰减效应.基于反演参数总变差的正则化处理使反演更加稳定,在反演中将低频反演速度模型作为高频反演的背景模型进行逐频反演,由于单频反演过程中背景模型保持不变,故该方法不需要在每次迭代中重新构造正演算子,具有较高的反演效率;此外本文在反演过程中采用了基于MPI的并行计算策略,进一步提高了反演计算的效率.在二维算例中分别对是否考虑地层吸收衰减效应进行了地震波速度反演,反演结果表明考虑衰减效应可以得到与真实模型更加接近的速度分布结果,相反则无法得到正确的地震波速度重建结果.本文算法对复杂地质模型中浅层可以反演得到分辨率较高的速度模型,为其他地震数据处理提供比较准确的速度信息,在地层深部由于地震波能量衰减导致反演分辨率不太理想.     

沅江下游入湖段河床沉积物重金属污染特征

对沅江入湖沉积物进行钻探取样,利用等离子质谱仪（ICP-MS）对沉积物重金属进行分析。结果表明：重金属Ba、Sc、V、Th、U、Cu、Co、Ni、Cr等在沉积物中含量变化相对稳定,分布相对均匀;而Mn、Zn、Pb、Mo、Cd、Tl、Bi等重金属的含量变化大,分布不均匀。重金属含量柱状剖面变化特征及富集系数（EF值）的计算结果显示：沉积物中Cd达显著富集,而Sc、V、Mn、Pb、Bi等为中等富集程度。沉积物中存在3个重金属富集层,即中下部Pb、Tl、Bi富集层;中上部Pb、Cr、Ni、Cu富集层;浅表部V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd、Tl、Bi等多种重金属富集层。地累积指数（I_geo）和综合富集指数（EI）评价结果显示：沅江入湖沉积物重金属污染程度自河床深部向浅部,污染程度趋于增强,污染元素组合趋于由Pb-Bi的单一元素组合向由V-Cr-Mn-Ni-Cu-Zn-Pb-Cd-Bi组成的复合元素组合变化。且自上游向下游,沉积物重金属污染程度趋于降低。这种重金属污染空间变化特征与区域人为活动有关,值得进一步研究。