北极冰下声传播特性实验研究

通过2017年8月6日在北极海域开展的一次声传播实验,开展了冰下声传播特性实验研究。结合Burke-Twersky （BT）散射模型与射线模型,分析了冰下声传播的多途到达结构,研究了接收声强变化规律,解释了接收声强在30 min内衰减20 dB的现象,分析了接收信号的时间相关性,探讨了接收信号相关性较低的原因。实验结果表明,表面接收信号主要由小角度多次反转反射声线、一次海底反射声线和二次海底反射声线依次构成,表面声道到达信号显著强于海底反射信号。试验冰站在试验期间的运动导致了声传播信号强度和相关性的迅速衰减,并通过仿真得到了验证。     

西沙群岛基底火山碎屑岩中单斜辉石的矿物化学特征及其地质意义

本文利用电子探针对南海西沙群岛琛航岛珊瑚礁底部火山碎屑岩中的单斜辉石矿物的化学特征进行了研究。结果表明,该单斜辉石属于富钙透辉石,部分有正环带结构,从核部到边部Ca、Fe、Ti的含量逐渐增加,是岩浆正常结晶顺序的反映,说明该区域的岩浆演化是向着富Ca、Fe、Ti方向发展的。主量元素数据显示,单斜辉石具有低Si高Al的特征(SiO₂=41.40%～48.44%,Al₂O₃=5.54%～10.20%),且AlⅣ含量较高,说明母岩浆为不饱和碱性岩浆系列;此外,单斜辉石Ca含量偏高,Ca/(Ca+Mg+Fe)值在46.1%～51.4%之间,推测是母岩浆的高Ca含量导致了大量高钙辉石的产出。结合西沙海域的地震和构造资料,推测琛航岛珊瑚礁的基底是玄武质火山碎屑岩组成的平顶状海山,系岩浆穿过断裂发育的岩石圈层在西沙群岛的海底喷发,随后火山碎屑物质经过堆积、固结作用而形成;该火山碎屑岩的原岩为板内碱性玄武岩。     

多向不规则波浪作用下群墩结构上爬高的计算研究

波浪的方向分布对波浪的传播及其与工程结构物的作用都具有明显影响,目前现有的研究大多是基于单向波浪进行的。为了研究方向分布对群墩结构上的爬高影响,基于规则波浪与群墩作用的理论解,结合多向不规则波浪的造波方法,建立了多向不规则波浪与群墩作用的计算模型,同时进行了物理模型试验对模型的有效性进行了验证。系统地对群墩周围及表面上的波浪爬高进行了计算分析,结果表明,方向分布对波浪爬高具有较大的影响,且不同位置处的影响并不相同,在实际的工程设计中如果按照单向波浪计算,可能低估或者高估群墩周围的爬高。     

海马齿浮床对富营养化海湾营养盐削减的模型评价：以东山湾八尺门养殖海域为例

Many coastal seas are severely eutrophic and required to reduce nutrient concentrations to meet a certain water quality standard. We proposed a method for nutrient removal by planting Sesuvium portulacastrum at the water surface using the floating beds in the aquaculture area of the Dongshan Bay as an example, which is an important net-cage culture base in China and where dissolved inorganic nitrogen(DIN) and dissolved inorganic phosphate(DIP) reach 0.75 mg/L and 0.097 mg/L, respectively far exceeding China's Grade IV water quality standards.Numerical simulations were taken using the ecological model, field observations and field plantation experimental results to assess the environmental restoration effects of planting S. portulacastrum at some certain spatial scales. Our field experiments suggested that the herbs can absorb 377 g/m~2 nitrogen and 22.9 g/m~2 phosphorus in eight months with an inserting density of ～60 shoot/m~2. The numerical experiments show that the greater the plantation area is, the more nutrient removal. Plantation in ～12% of the study area could lower nutrients to the required Grade II standards, i.e., 0.2 mg/LDIN≤0.3 mg/L and 0.015 mg/LDIP≤0.03 mg/L.Here the phytoremediation method and results provide helpful references for environmental restoration in other eutrophic seas.     

周期性的或伴有贯穿流的西边界流跨隙流动的迟滞变异过程

使用1.5层准地转约化重力模式研究了周期性的或伴有贯穿流的西边界流跨隙流动的迟滞变异过程。当西边界流变化的周期比罗斯贝波在缺口处调整的时间尺度大得多时,在雷诺数增加和减少过程的霍夫分叉点都发生延迟,从而产生新的雷诺数迟滞区间;并且西边界流流态转变的临界值变化显著;且周期强迫越短,雷诺数迟滞区间越大。当西边界流变化的周期与罗斯贝波在缺口处调整的时间尺度相当时,西边界流在缺口的流态呈无迟滞的周期性变化,且西边界流入侵西海盆的程度随周期减少而变小。此外,当贯穿流的流量大于西边界流的一半时,会显著影响西边界流在缺口处的迟滞变异过程;西边界流向西入侵程度和流态转变发生的临界雷诺值均发生变化,且贯穿流流量越大变化越大。     

胶州湾沉积物中石油降解菌的降解能力及多样性研究

2013年青岛输油管道爆炸,大量石油污染了附近海岸。课题组采集了污染的沉积物样品,以原油为唯一碳源和能源,富集了四个石油降解菌群。生物多样性和群落分析表明,Luteibacter、Parvibaculum 和属于食烷菌科的一个属是降解菌群的主要优势菌,都属于变形菌门。从石油降解菌群中分离筛选,获得了9株具有不同16S rRNA基因序列的降解菌,分别属于8个属。重量法测定降解菌的石油降解率,其中5株的石油降解率大于30%。GC-MS分析结果表明,石油降解菌多倾向于降解烷烃,对多环芳烃的降解能力较差,其中5株细菌的烷烃降解率较大,仅1株菌D2对多环芳烃的降解率较大,其降解率在34.9%到77.5%。通过对高通量数据的分析,表明食烷菌属是菌群A和菌群E的主要降解菌群,其中筛选获得的菌株E4可能是菌群E的一株优势降解菌。本研究所筛选菌株证明了其石油降解潜力,为油污染海滩生物修复提供了菌株资源。     

Isolation, distribution and evaluation of cytotoxic and antioxidant activity of cultivable actinobacteria from the Oman Sea sediments

Screening bioactive natural products from bacteria is a determinative step in the drug discovery programs. The present study aim to isolate actinobacteria from the Oman Sea sediments for determining the effects of different culture media and treatments on the yield of the isolation process, and measure the DPPH radical scavenging and Artemia cytotoxic activity of culture extracts of the actinobacterial isolates. A total of 290 actinobacterial isolates were collected from 14 sediment samples. Heat treatment(40.68%) and M_4 medium(29.31%) exhibited the maximum isolation rates of actinobacteria. Streptomyces isolates were dominantly distributed in all of the investigated stations according to 16 S rRNA gene sequencing. The distribution pattern of Streptomyces followed a depth-dependent frequency trend, whereas the members of rare genera including Micromonospora, Nocardia Actinoplanes, Nocardiopsis, Saccharopolyspora and Crossiella were distributed in deeper stations. Approximately,25% of the examined isolates could scavenge 90% of 10~(–4) mol/L DPPH solutions at 1 250 μg/mL final concentration of their ethyl acetate culture extracts. Furthermore, the most potent extracts could scavenge DPPH radicals with IC50 ranges from 356.8 to 566.4 μg/mL. Brine shrimp cytotoxicity tests showed that 38.88% of the examined culture extracts exhibited LC_(50) lower than 1 000 μg/mL against the Artemia cells. Moreover, the most potent culture extracts exhibited LC_(50) range from 335.4 to 534.4 μg/mL. Phylogenetic analysis by 16 S rRNA gene sequence revealed that the OS 005, OS 263 and OS 157 closely related to Streptomyces djakartensis, Streptomyces olivaceus and Nocardiopsis dassonvillei respectively. These results suggested the widespread distribution of the antioxidant and cytotoxic producing actinobacteria in the Oman Sea sediments, which could be considered as promising candidates for the discovery of microbial bioactive compounds.     

基于高通量测序方法分析荣成月湖潮间带趋磁细菌多样性

荣成月湖是一个典型天然潟湖,潮间带沉积物中存在多种形态趋磁细菌。通过Roche454高通量测序平台,对沉积物样品(B_S)和磁收样品(B_M)进行16SrRNA基因高通量测序,认识荣成潮间带沉积物的细菌群落结构,并了解趋磁细菌多样性及系统进化地位。研究结果表明沉积物样品中主要的细菌类群为δ-变形菌纲,占总细菌数的26.4%,其次是γ-变形菌纲和α-变形菌纲;而磁收样品中细菌多样性和种类明显降低,以α-变形菌纲占绝对优势,相对比例达72.6%。在磁收样品和沉积物样品分别发现了1 612条和186条reads与趋磁细菌相关,分别占细菌总数的5.76%和0.85%,磁收样品中趋磁细菌数是沉积物样品的6.8倍。对两个样品中获得的趋磁细菌序列进行系统进化分析,发现这些序列多数属于变形菌门的α-变形菌纲,以趋磁球菌占绝对优势,少数属于δ-变形菌纲,与多细胞趋磁原核生物亲缘关系最近。海洋趋磁螺菌属仅在B_M样品中检出,趋磁弧菌属在B_M样品优势度高于B_S样品,而多细胞趋磁原核生物和趋磁螺菌属在B_S样品中优势度更高。通过分析样品间的差异OTUs,认为荣成潮间带沉积物中可能存在大量未知的趋磁细菌新类群。研究结果为下一步培养和开发趋磁细菌这一功能菌群,发现趋磁细菌新类群及趋磁细菌生态功能提供了基础资料。     

基于动态极坐标参数化的遥感影像匹配方法

图像匹配作为三维重建至关重要的环节,其精度直接影响了平差优化、正射校正等模块的精度。对于城镇、农场等特征密集型区域,特征距离小,相似性强,易于匹配图像;而针对草地、沙漠等特征不明显区域,特征距离大,如果使用特征点匹配的方法,严格阈值下难以获得足够数量的匹配对,放宽阈值又将引入较多误匹配对,这也是导致稀疏点云不够均匀的原因之一。在此场景下,本文提出了基于动态极坐标参数化的无人机正视影像匹配算法,首先对图像做极坐标参数变化,采用动态策略解决极轴方向采样不均匀的问题,使用最小二乘法对得到的极坐标影像对做位移方向上的匹配,匹配后得到的旋转量和平移量,将该结果和SIFT算法的结果做比较。本文设计了2组实验,即参数已知的解算实验和参数未知的解算实验,且每组实验进行3次。在同等配置的计算机上,对两张7360像素×5400像素,32位的影像,本文方法的位姿解算时间相比SIFT的时间减少约57%,二者求得的位姿差通常小于1%。结论表明二者的结果在精度上表现相当,在时间上明显优于SIFT算法,具有实际的应用价值。