地球内部熔/流体的分子模拟:进展与展望

目前对超临界地质流体的形成条件、成分、结构和物理化学性质的认识还不是特别清晰,分子模拟作为一种方兴未艾的理论研究手段,正在被广泛应用于地球科学领域。本文简述了目前采用分子模拟研究硅酸盐熔体、含水硅酸盐熔体、富水流体以及超临界地质流体所取得的主要成果,侧重讨论分子模拟方法在其中的应用,为超临界地质流体的计算模拟研究提供帮助,并展望了超临界地质流体分子模拟可能遇到的挑战和发展趋势。已有研究结果表明,不同分子模拟方法各有优缺点,相对于精度较低的经典分子动力学方法而言,采用一般泛函的第一性原理方法加上色散校正之后,可以满足目前对超临界地质流体研究的精度需要。另外,机器学习和第一性原理方法结合,以及建立相关热力学模型将是推进与超临界地质流体相关研究的有效途径。     

一种实时场地校正方法及其在地震预警中的应用

地震预警系统对地震数据处理的实时性要求极高。其系统数据来源除布设在基岩的测震台站外,还有大量非基岩场地的强震动台站和地震烈度仪台站,其场地影响不容忽视。为了考虑震级估算和地震动场预测中的场地影响,需实时对各种场地条件下的地震波形进行校正。目前处理一般使用某个标量来表征场地放大效应。本文采用一种实时的场地校正方法,首先计算目标场地与参考场地的谱比,然后通过最小二乘法、双线性变换将谱比转化为因果递归的无限冲激响应(IIR)时域滤波器,之后可以应用该滤波器进行实时场地校正。该方法考虑了场地放大系数的频率依赖性,相比于标量校正提高了准确度。应用我国四川和日本部分强震动台站记录,验证并讨论了这种实时场地校正方法在地震预警中的应用效果。     

1988-2016年洞庭湖大型底栖动物群落变化及驱动因素分析

洞庭湖是我国第二大淡水湖泊,其水文条件对湖泊湿地生态系统健康的维系发挥着不可替代的作用.近年来,水环境恶化日益威胁湖区水生态系统健康.然而,有关底栖动物水生态健康评价的研究仍然停留在物种群落结构方面,缺乏底栖动物群落功能对水污染响应的研究,尤其在较长时间尺度上.因而,本研究分析了19882016年近30 a来洞庭湖的水质和底栖动物群落数据,探寻底栖动物群落功能对水环境恶化的响应规律.结果表明,洞庭湖水体总氮浓度是威胁底栖动物物种和功能群落变动的主要因素.此外,不断恶化的水环境驱动底栖动物物种和功能群落结构改变,表现为敏感水生昆虫的比例下降,寡毛类、小型软体动物比例的上升,并伴随着体长为1.00~1.99 cm、背扁型、侧扁型、不移动等功能性状类别比例的下降.同时,水环境恶化降低物种丰富度、功能丰富度和劳氏二次熵多样性.基于距离的冗余分析结果显示,水体氮营养盐、重金属离子和有机污染物共同驱动底栖动物物种群落结构的变异,而营养盐类与无/有机污染物决定着其功能群落结构的变异.鉴于洞庭湖水质不断恶化的状况,本研究建议采取一系列措施,包括合理管控湖区周边废水直排入湖、取缔湖区内的非法采砂以及调控枯水季洞庭湖水位等.生物监测和评价方面,建议将底栖动物物种和功能群落一并纳入评价体系,且优先选用物种丰富度、功能丰富度和劳氏二次熵指数评估换水周期较短的大型浅水湖泊水质变化对底栖动物物种和功能多样性的影响.     

湖北太白湖孢粉记录揭示的近1500年以来长江中下游地区的气候变化与人类活动

太白湖TN1孔总长153cm岩芯的孢粉组合与炭屑指标,揭示了近1500年以来太白湖流域的植被经历了7个阶段的变化,对引起植被发生这种变化的主导冈素探讨认为,520-1310AD期间,植被变化主要受气候变化的控制,人类活动的影响相对较弱;1310-1710AD期间,人类活动对植被的影响强度增加,为以自然控制为主向人类活动驱动为主转化的过渡期:1710AD以来,植被变化以人类活动驱动为主,反映的气候信号相对较弱.在孢粉组合所反映的气候变化中,具有520-720AD、1050-1310AD和自1950AD以来的三个暖期和720-1050AD、1310-1710AD期间的两个冷期.     

北黄海西部泥质区全新世以来沉积有机碳埋藏特征

北黄海西部泥质区沉积环境稳定、沉积记录连续,是重建过去周边流域变化与黄海海洋环境信息的良好载体。目前围绕北黄海西部泥质区沉积有机碳的研究工作多局限于通过表层沉积物揭示其现代分布特征,对于该泥质区长时间尺度沉积有机碳埋藏过程与机制的研究相对薄弱。通过北黄海西部泥质区W03岩芯的总有机碳指标,重建了全新世以来北黄海西部沉积有机碳的埋藏特征,探讨了气候及海洋环境变化对北黄海西部沉积有机碳埋藏的控制机制。研究表明：海平面上升的停滞期（10.3～9.8 cal.kaBP）,发育硬质黏土层,有机碳以陆源输入为主（60.7%）,动荡的沉积环境导致总有机碳含量相对较低,平均含量仅为0.22%;海平面上升期（9.8～7.0 cal.kaBP）,海源有机碳的贡献增加（47.7%）,相对稳定的沉积环境有利于该时期有机碳的埋藏;高海平面以来（7.0 cal.kaBP至今）,黄海环流体系逐渐形成,陆源有机碳输入随着东亚冬季风驱动的沿岸流强度变化发生相应的改变,海源有机碳的贡献继续增加（50.0%）,总有机碳的含量升高至0.58%。北黄海西部泥质区全新世以来沉积有机碳埋藏主要受控于海平面变化和海洋环流体系的运动。     

在X—射线物相分析中的颗粒晶体法

本文利用三角与球面三角的原理,解析出任意衍射斑点的Q值,然后通过布拉格方程计算出各斑点的面网之间的距离d;并利用斑点的黑度估计相对强度。本法对于粒度大于0.2mm的矿物颗粒即可作物相分析。解决了微量样品的分析困难问题。该方法的优点:样品用量少、分析速度快,在分析过程中不破坏样品的外形,在分析完成之后,样品尚可留作它用。     

白沙河流域地下水及营养盐向海湾输送

根据白沙河流域自然地理和水文地质特征 ,在大量室内外试验的基础上分别运用水量均衡法、断面法和咸淡水界面法 ,估算了白沙河流域地下水向海湾的输送水量及营养盐输送量。 3种方法估算的结果表明 ,白沙河流域地下水向海湾输送量较大且受降雨影响显著 ,丰水年 (1998年 )地下水入海量高达 2 .2× 10 6m3 ,是枯水年 (1992年 )入海量的 2倍。另外 ,农田灌溉及大气降雨淋滤土壤中所施肥料使该区地下水中营养盐浓度 (尤其是硝酸盐氮浓度 )严重超过了饮用水水质标准 ,每年有 (4～ 11)× 10 6mol硝酸盐氮随地下水入海 ,相比之下 ,可溶性二氧化硅含量稳定 ,氨氮、亚硝酸盐氮、总磷含量较低 ,排海量较少。     

Ficolin在毛蚶抗弧菌感染中的作用

Ficolin是一类含FBG结构域的蛋白,在动物免疫防御中发挥重要作用。无脊椎动物中,Ficolin主要作为模式识别受体和免疫效应分子发挥免疫功能。本研究从毛蚶中克隆获得一条Ficolin基因(命名为SsFic1),该基因编码区序列长度为897 bp,编码298个氨基酸,推测的蛋白含有典型的FBG结构域和Coiled coil结构域,但未发现胶原样结构域。SsFic1的mRNA在毛蚶各组织中广泛分布,其中在肝胰腺和鳃中表达丰度较高,但SsFic1转录产物在卵细胞和四细胞期未检测到,说明该基因不是母源性免疫基因。副溶血弧菌和脂多糖、葡聚糖等免疫刺激物均可诱导SsFic1显著上调表达。利用RNAi技术抑制SsFic1基因表达,酚氧化酶激活因子PAF和补体相关基因(C1qDC、补体C3和Fic3)的表达量及CAT、SOD和PO的酶活力均显著下降,而TEP、C1q2和Fic2等基因的表达显著上调。敲降SsFic1表达后,感染副溶血弧菌后毛蚶血细胞数量和吞噬能力均显著低于对照组,这也是RNAi实验组毛蚶死亡率和血细胞凋亡率显著升高的原因。综上,SsFic1可能通过调控补体通路和酚氧化酶原激活通路参与毛蚶免疫防御反应,这对贝类免疫学研究及抗病新品系的选育具有重要意义。     

青海湖湖温预估研究

青海湖对青藏高原的生态安全有着重要作用,深入理解青海湖未来湖表温度变化特征至关重要。本文通过站点观测数据和再分析数据评估第六次国际耦合模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project 6,CMIP6）中3个全球气候模式的常规气象数据,并利用观测数据和MODIS地表温度数据评估一维湖泊模式（Freshwater Lake Model,FLake）在青海湖的适用性,预测4种不同排放情景（SSP126、SSP245、SSP370、SSP585）青海湖未来湖温的演变趋势,阐明湖温变化的驱动机制及其对青海湖裸鲤生存环境的潜在影响。结果表明：（1）再分析数据和CMIP6多模式集合的历史气象数据优于单个模式。2015—2100年,青海湖年均湖表温度持续升高,但由于社会共享经济路径（Shared Socioeconomic Pathway,SSP）和辐射强迫的差异,CMIP6 4种不同排放情景Flake模拟的湖表温度升温速率表现出明显差异。SSP126情景2050年后的升温速率低于历史水平,而在SSP245、SSP370和SSP585情景,2050年前后的升温速...