Application of Linear Mean-Square Estimation in Ocean Engineering

The attempt to obtain long-term observed data around some sea areas we concern is usually very hard or even impossible in practical offshore and ocean engineering situations. In this paper, by means of linear mean-square estimation method, a new way to extend short-term data to long-term ones is developed. The long-term data about concerning sea areas can be constructed via a series of long-term data obtained from neighbor oceanographic stations, through relevance analysis of different data series. It is effective to cover the insufficiency of time series prediction method’s overdependence upon the length of data series, as well as the limitation of variable numbers adopted in multiple linear regression model. The storm surge data collected from three oceanographic stations located in Shandong Peninsula are taken as examples to analyze the number-selection effect of reference oceanographic stations (adjacent to the concerning sea area) and the correlation coefficients between sea sites which are selected for reference and for engineering projects construction respectively. By comparing the N-year return-period values which are calculated from observed raw data and processed data which are extended from finite data series by means of the linear mean-square estimation method, one can draw a conclusion that this method can give considerably good estimation in practical ocean engineering, in spite of different extreme value distributions about raw and processed data.     

Ultimate Bending Capacity of Strain Hardening Steel Pipes

Based on Hencky’s total strain theory of plasticity, ultimate bending capacity of steel pipes can be determined analytically assuming an elastic-linear strain hardening material, the simplified analytical solution is proposed as well. Good agreement is observed when ultimate bending capacities obtained from analytical solutions are compared with experimental results from full-size tests of steel pipes. Parametric study conducted as part of this paper indicates that the strain hardening effect has significant influence on the ultimate bending capacity of steel pipes. It is shown that pipe considering strain hardening yields higher bending capacity than that of pipe assumed as elastic-perfectly plastic material. Thus, the ignorance of strain hardening effect, as commonly assumed in current codes, may underestimate the ultimate bending capacity of steel pipes. The solutions proposed in this paper are applicable in the design of offshore/onshore steel pipes, supports of offshore platforms and other tubular structural steel members.     

海洋Pseudomonasaeruginosasp.DES-3的鉴定以及基因ap02对其产蛋白酶的影响研究

海洋是地球上最大的生态系统,其多样独特的生态环境造就了其有别于其他环境的微生物资源。本研究利用蛋白酶的活性筛选策略,从辽宁省营口市某海洋淤泥中分离得到一株产蛋白酶的优势菌株DES-3。通过微生物形态学特征、生理生化性质和16SrDNA基因鉴定以及系统发育进化关系的分析,将该菌株鉴定为铜绿假单胞菌属,命名为Pseudomonas aeruginosa sp.DES-3。其胞外蛋白酶的最适反应温度和最适pH分别为55℃和9.0。将来自于碱性污染土壤宏基因组文库的编码碱性蛋白酶基因ap02与广宿主表达载体pBBR1MCS-5连接,转化至野生型菌株P.aeruginosasp.DES-3细胞中,成功构建了基因工程菌株P.aeruginosasp.DES-3/pBBR1MCS-5-ap02。基因工程菌株的最适反应温度为60℃,较野生型菌株提高了5℃。本研究构建基因工程菌株的策略可为菌株的改造和相应工业应用提供一定的技术参考。     

S-101与S-57分类编码对比分析(三):复杂结构

地理要素的分类编码是人类认知地理信息世界的成果,也是人类对地理信息世界再认知的入口和关键。在海洋地理信息领域,S-101数据标准即将替代现行S-57 ENC标准,分类编码方案也将会相应改变。从复杂要素、复杂属性两方面内容,对新旧两套分类编码进行对比分析,为涉海人员消化吸收新标准提供一定的参考。     

海洋浮游微食物网结构及其影响因素

微食物环是海洋生态系统中重要的物质和能量过程,是传统食物链的有效补充。微食物环研究是当前海洋生态学研究的热点之一,但对其结构的系统研究较少,海洋微食物网结构在2000年才被Garrison提出。尽管微食物网各个类群的丰度在不同海洋环境中有相对变化,但是这些变化都处于一定的范围之内,其丰度结构约为纤毛虫10 cell ml-1、鞭毛虫103 cell ml-1、微微型真核浮游生物104 cell ml-1、蓝细菌104-5 cell ml-1、异养细菌106 cell ml-1、病毒107 particle ml-1。海洋浮游食物链中捕食者和饵料生物粒径的最佳比值为10:1,实际研究中该比值会略低,例如纤毛虫与其饵料的粒径比值为8:1,鞭毛虫为3:1。Pico和Nano浮游植物的丰度比（Pico:Nano）是研究微食物网结构的指数之一,该指数具有不受研究尺度影响的优点,可用于研究区域性和全球性微食物网结构。近年来,学者们从多角度对海洋微食物网的结构开展了研究,不同海区微食物网各类群丰度、生物量的时间和空间变化研究有很多报道,微食物网的结构可受空间、季节、摄食、营养盐等多种因素影响。在对不同空间微食物网的研究中,学者往往研究不同物理性质的水团中各类群生物丰度的不同,以此来表征微食物网结构的不同;同一海区微食物网结构的季节变化也是使用各个类群丰度和生物量的变化来表示,该变化主要受水文环境因素影响。摄食者对微食物网各类生物的影响通过三种途径：1. 中型浮游动物摄食;2. 中型浮游动物摄食微型浮游动物,通过营养级级联效应影响低营养级生物;3. 中型浮游动物通过释放溶解有机物、营养盐影响细菌和低营养级生物。浮游植物通过产生化感物质和溶解有机物影响微食物网结构,而营养盐的浓度及变化则可以对微食物网产生直接或间接影响。     

管状蠕虫Ridgeia piscesae TAK1的克隆及其转基因果蝇制备

Ridgeia piscesae是唯一一种存在于东北太平洋Juan de Fuca Ridge热液区的管状蠕虫,我们成功通过RACE PCR获得Ridgeia piscesae TAK1(Rp TAK1)基因全长c DNA序列.为深入研究TAK1基因在管状蠕虫中的作用,本文通过显微注射获得Rp TAK1转基因果蝇,并在果蝇体内成功过表达Rp TAK1基因.我们发现由Rp TAK1编码的氨基酸序列具有一定保守性,可能暗示其功能上的保守性,同时也暗示TAK1蛋白在物种进化中的保守性.而过表达突变体果蝇的眼睛出现变异,包括眼睛变得粗糙、单眼排列不整齐及整体形状变小,可以看出Rp TAK1基因影响果蝇的机体发育,我们猜测在Rp TAK1基因在管状蠕虫的生长发育过程中也可能起到重要作用.     

深海细菌Pseudomonas sp. IOFA1中甲醛歧化酶FM11的纯化及性质研究

从印度洋深海沉积物中分离出一株能够高效降解甲醛的假单胞菌(Pseudomonas sp.IOFA1),该菌株可在40 min内完全降解100 mg/cm~3的甲醛.通过阴离子交换柱层析对菌株破碎液中的粗酶液进行纯化,得到一条具有甲醛降解活性的单一蛋白条带.经MALDI-TOF/TOF质谱鉴定,该蛋白为甲醛歧化酶蛋白(FM11).序列分析表明FM11与其它物种已知醛脱氢酶的氨基酸序列最高相似性为65%;结构域分析表明FM11含有2个保守的锌结合位点和一个NAD结合位点.酶学性质分析结果显示,FM11的最适反应温度为40℃,在25~50℃范围内能够保留95%以上的酶活力,尤其是在高于70℃的高温环境下仍保有约50%的活力,表现出广泛的温度适应性.FM11具有非常广泛的最适反应pH值范围(pH值为5~9),且在pH值4和pH值10时仍分别保留50%和80%左右的酶活力,表现出广泛的pH适应性.在pH值为5~7的条件下孵育1 h后,FM11仍保有97%以上的酶活,且在pH值为7~10条件下孵育1 h后,仍保留90%以上的酶活,表现出极好的酸性和碱性稳定性.Ca~(2+)、Mg~(2+)在低浓度时(0.5 mmol/dm~3)对FM11有较明显的激活作用.这些研究为我们进一步开发Pseudomonas sp.IOFA1甲醛歧化酶在降解甲醛方面的用途奠定了基础.     

基于高分辨率高度计沿轨数据吕宋海峡亚中尺度过程季节波动分析

亚中尺度过程是指海洋流场罗斯贝数接近于1,空间尺度量级1km、时间尺度量级1d的动力学过程.根据高分辨率的Jason-2卫星高度计沿轨数据,采用改进的方差归一化方法,结合一维功率谱斜率分析,对南海吕宋海峡海域亚中尺度过程进行季节性统计,结果表明:吕宋海峡亚中尺度过程季节高发月份特性与相应的海平面异常波动特性较为一致性,较大的月份主要出现在秋冬季节,夏季波动相对较弱.结合当前研究和实例观测,冬季黑潮入侵和两侧"波动高能区"涡流波动是亚中尺度高发的诱因.     

新疆乌鲁木齐东部早二叠世枕状玄武岩火山岩系的发现及大地构造意义

新疆乌鲁木齐东部野生动物园附近的下二叠统下部发育了一套以枕状玄武岩为代表的火山岩系。该玄武岩在公路上发育有两层,上部一层较厚,可达7～8m,下部一层2～3m。岩枕近圆形、肾状、枕状、条带状或蠕虫状等,多呈顶突底凹。岩枕长轴平行排列,长轴基本顺层面分布;有的岩枕中含大量海百合茎、珊瑚及腕足等生物化石。在TAS图中大部分样品位于玄武粗安岩,而在K_2O-SiO_2图上主要落在低K拉斑玄武岩区间。MnOTiO_2-P_2O_5图解显示以岛弧为主,常量元素的特征总体上更接近岛弧玄武岩。在Hf/3-Th-Ta图解上也以岛弧为主;在Zr/4-2Nb-Y图解显示以火山弧为主,常量元素的特点总体上更接近岛弧玄武岩。微量元素原始地幔标准化蛛网图表明为同源岩浆产物,具高度相似的演化过程,多种微量元素判别图揭示岛弧-弧后盆地环境;稀土总量明显较低,在稀土元素球粒陨石标准化图解上,其稀土分布曲线一致性较好,呈轻稀土富集右倾型,Eu为负异常,揭示了乌东玄武岩岩浆有一定分异。稀土元素配分曲线与弧后盆地玄武岩(BABB)具有很好的一致性。U-Pb和谐年龄为283±8Ma,结合地层及古生物资料推测乌东玄武岩喷发的时间为早二叠世早期。乌东枕状玄武岩-灰岩之下有一套(磨拉石)底砾岩,初定为石炭-二叠系的界限。底砾岩之下为下石炭统的中厚层灰岩,具有明显的喀斯特化,为不整合接触,揭示在两者之间发生了造山作用。通过对新疆乌东早二叠世早期的枕状玄武岩的地质特征、地球化学特征、形成环境和时代的研究,表明乌东一带早二叠世主要为一个岛弧和弧后盆地环境,进一步揭示了北天山北缘石炭-二叠世碰撞闭合造山之后又发生了松弛扩张形成了弧后盆地,海水再度大规模入侵。最终的闭合碰撞造山的时间最早可能在晚二叠世。由于乌东枕状玄武岩在喷出地表后受到了生物化石和陆源碎屑的污染,再加上侵入过程中地壳的污染,使其具有非常复杂的地球化学特点和多解性。乌东玄武岩的研究对于了解博格达山、甚至天山中段在晚古生代的构造沉积演化及造山作用具有重要意义,同时对准噶尔盆地、吐哈盆地及三塘湖盆地油气资源的形成与分布具有重要意义。     

江西牛形坝-柳木坑金银铅锌多金属矿床铋矿物类型及指示意义

江西银坑矿田的牛形坝-柳木坑矿床是赣南于都-赣县矿集区典型的金银铅锌多金属矿床。根据野外调研、系统矿相学研究和电子探针成分分析,表明铋在牛形坝-柳木坑矿床中是一种重要的伴生矿化金属元素,呈独立矿物或呈微细矿物包体分布在早期硫化物内部或边缘。铋矿物种类丰富,主要包括块硫铋银矿、硫铋银矿、板硫铋铜铅矿、针硫铋铅矿、硫铜铋矿、库辉铋铜铅矿、辉碲铋矿等。与同一矿集区石英脉型盘古山钨铋矿床相比,两矿床铋矿物种类均出现Pb-Ag-Bi-S、Te-Bi-S元素组合,赋存形式和含量有所不同,Cu-Pb-Bi-S元素组合仅在牛形坝-柳木坑矿床出现。矿床属于Au-Bi-(低Te)-S体系,铋盐矿物形成于中低温、中高密度、低盐度的成矿环境。从岩浆中分馏出来的成矿流体发生减压沸腾迫使大量蒸汽相逸散,硫逸度增加,铋主要以硫络合物形式运移,随着黄铁矿等硫化物沉淀,硫被大量消耗形成金矿物和碲化物(碲银矿)。成矿流体演化过程中由于温度和硫逸度进一步降低导致在成矿后期沉淀出大量铋硫盐矿物。成矿过程中的Bi促进金的迁移富集。铋矿物在两矿床中的赋存特征、化学成分、形成环境以及沉淀机制等表现出差异,说明铋具有成矿选择性,起到对成矿物质示踪的作用。