Environmental impact of fluidized solidified silt casting on surrounding water bodies

Abstract

With the growing demand for underwater refill engineering, the construction technology of implementing fluidized solidification in underwater pouring has recently received increased attention. However, the environmental impact of underwater casting on surrounding water bodies, especially when the silt is polluted, is still unclear. In this study, a simulated underwater pouring test and a static immersion release test were conducted separately to study the quality of the surrounding water during and after pouring. The results showed that fluidized-solidified silt casting could increase the pH of the surrounding water, even after the pouring had stopped, by approximately 1.0 and the turbidity could reach 200 NTU. No diffusion of Zn and Cu into the surrounding water was observed and while Ni and Cr exhibited slight diffusion, this was at a level well below international water quality standard. During construction, reducing the distance from the seafloor to the bottom of the pouring catheter could reduce the level of pollution. After construction, the use of neutral solidified materials can effectively reduce the pH of the surrounding water and the potential risk of heavy metal dissolution.     

海南儋州海域造礁石珊瑚种类组成及动态变化研究

文章通过断面法调查分析了儋州海域海花岛沿岸、南华墟沿岸和磷枪石岛沿岸造礁石珊瑚的种类组成与群落分布,结果表明：儋州海域造礁石珊瑚共有12科25属55种,相较于此前的研究增加了10个种,优势种为斯氏角孔珊瑚、澄黄滨珊瑚、柱角孔珊瑚;活造礁石珊瑚覆盖率急剧下降,由2012年的42.92%下降至现在的22.24%,降幅高至48.18%;造礁石珊瑚死亡率高居不下,长期维持在35%左右;初级群落以团块状造礁石珊瑚为优势种的趋势愈发明显,且单一绝对优势种的情况频繁出现,说明该海域造礁石珊瑚群落受到了较为严重的破坏,导致群落退化演替,分析认为这种破坏是由自然因素和人为活动共同造成的。     

HY-2B卫星散射计海面风场产品质量分析 *

星载微波散射计是获取全球海面风场信息的主要手段, HY-2B卫星散射计的成功发射为全球海面风场数据获取的持续性提供了重要保障。本文利用欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)再分析风场数据、热带大气海洋观测计划(Tropical Atmosphere Ocean Array, TAO)和美国国家数据浮标中心(National Data Buoy Center, NDBC)浮标获取的海面风矢量实测数据, 对HY-2B散射计海面风场数据产品的质量进行统计分析。分析表明, HY-2B风场与ECMWF再分析风场对比, 在4~24m·s^-1风速区间内, 风速和风向均方根误差(root mean square error, RMSE)分别为1.58m·s^-1和15.34°; 与位于开阔海域的TAO浮标数据对比, 风速、风向RMSE分别为1.03m·s^-1和14.98°, 可见HY-2B风场能较好地满足业务化应用的精度要求(风速优于2m·s^-1, 风向优于20°)。与主要位于近海海域的NDBC浮标对比, HY-2B风场的风速、风向RMSE分别为1.60m·s^-1和19.14°, 说明HY-2B散射计同时具备了对近海海域风场的良好观测能力。本文还发现HY-2B风场质量会随风速、地面交轨位置等变化, 为用户更好地使用HY-2B风场产品提供参考。     

不同饵料对植食性海水鱼——黄斑蓝子鱼的内脏器官特性及消化酶活性的影响

黄斑蓝子鱼（Siganus canaliculatus）是可养殖的少数植食性海水鱼之一。为进一步了解黄斑蓝子鱼的消化生理特征,以及将海藻更科学地应用于配合饲料中,本研究采用不同类型饵料：冰鲜杂鱼（Raw fish,RF）、配方饲料（Formulated diet,FD）、浒苔（Enteromorpha prolifra,EP）和龙须菜（Gracilaria lemaneiformis,GL）饲喂黄斑篮子鱼8周,分析鱼内脏特征及其消化酶活性的变化情况。研究结果显示：RF组和FD组鱼的肝体比和脏体比,以及EP组和GL组鱼的肠长比（Relative intestine length,RIL）,都显著高于其他组。此外,分析不同处理组鱼的肝和前肠组织形态结构,发现RF组肝细胞核被脂滴挤到细胞边缘,两海藻组前肠黏膜的皱褶程度最高。养殖前三周,鱼的消化酶活性变化波动明显,而之后消化酶活性趋于平稳。消化道的蛋白酶,脂肪酶和α-淀粉酶的水平分别随着日粮中蛋白质,脂肪和碳水化合物水平的变化而变化。虽然,海藻饵料显著降低了黄斑篮子鱼的胃蛋白酶活性,但是提高了机体RIL和前肠黏膜的皱褶程度以弥补其对胃蛋白酶的负面影响。以上结果表明黄斑蓝子鱼的消化系统可较好地适应不同类型的饵料,其适应时间大约为三周。因此,本研究结果也暗示黄斑蓝子鱼也具有一些杂食性鱼类的属性。     

面向海上目标搜索任务的多无人机协同航路优化

提出了一种面向多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)协同搜索海上目标任务的航路优化方法。首先,分析多无人机协同航路优化问题的基本要素模型。然后,在对各UAV独立维护的目标概率图信息进行探测更新的基础上,采用状态预测一致性算法实现目标概率图信息的快速融合。最后,同时考虑局部搜索收益与未来搜索收益,采用分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)方法优化各UAV的搜索航路。仿真结果表明,本研究提出的方法具有较高的搜索效率,可有效应用于海上目标的快速搜索任务,具有重要的应用价值。     

浙南近海虾类群落结构及其多样性分析

作者根据2015年11月(秋季)、2016年2月(冬季)、2016年5月(春季)和2016年8月(夏季)对浙南近海进行的渔业资源调查数据,用生物量作为虾类资源分布的数量指标,对该海域虾类的组成、数量分布以及季节变化进行分析。结果显示:该区域共鉴定出虾类30种,隶属于10科21属,以对虾科(Penaeidae)虾类最多,其次为管鞭虾科(Solenoceridae),长臂虾科(Palaemonida)位居第3位。按季节来看,秋季共鉴定虾类27种,各站位平均生物量为6.97 kg/km2,优势种为凹陷管鞭虾(Solenocera koelbeli)、中国毛虾(Acetes chinensis)和中华管鞭虾(Solenocera crassicornis)等3种;冬季鉴定出虾类25种,平均生物量为1.65 kg/km2,优势种为凹陷管鞭虾、扁足异对虾(Atypopenaeus stenodactylus)、日本鼓虾(Alpheus japonicus)、鲜明鼓虾(Alpheus digitalis)、中国毛虾、中华管鞭虾和周氏新对虾(Metapenaeus joyneri)等7种;春季20种,平均生物量为2.22 kg/km2,优势种为戴氏赤虾(Metapenaeopsis dalei)、东海红虾(Metapenaeopsis dalei)和中华管鞭虾等3种;夏季16种,平均生物量为10.36 kg/km2,优势种有鹰爪虾(Trachysalambria curvirostris)和中华管鞭虾等2种。Margalef丰富度指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)和Pielou均匀度指数(J′)秋季均低于冬季。秋冬季受到浙闽沿岸流影响,温度、盐度相对较低,夏季受到台湾暖流外侧影响,温度、盐度相对较高,且各季节间由于瓯江、椒江、飞云江、鳌江等陆源性冲淡水的影响,盐度、温度变化相对较大,使得该区域的物种不得不适应一个跨度较大的温盐范围,广温广盐性种类为主。     

太平洋深海沉积物来源的菌株Tenacibaculum sp.HMG1对孔雀石绿降解特性的研究

本文在太平洋深海沉积物中分离得到一株孔雀石绿降解菌株,鉴定命名为Tenacibaculum sp.HMG1。通过菌株生长实验和高效液相色谱的研究表明, HMG1菌株可以在20 mg/L的孔雀石绿中维持较快的生长速率,并且在12 h内可降解98.8%的孔雀石绿,这证明该菌株具有很高的孔雀石绿耐受能力和降解活性。通过基因组测序在HMG1菌株发现一条过氧化物酶基因可能参与了孔雀石绿的降解,随后利用原核表达获得了相应的重组蛋白。实验表明,该重组过氧化物酶具有极强的活性,可在1000 mg/L的孔雀石绿中发挥降解功能。本文利用液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术对孔雀石绿的菌株降解产物和重组酶降解产物进行鉴定,并基于鉴定结果推测了两种降解途径。结果发现两种降解方式存在共同的降解途径。此外,孔雀石绿降解条件的实验结果证明重组过氧化物酶可以在低温（20℃）、复杂的pH值（6.0–9.0）、高盐度（100 mmol/L）、金属离子和EDTA等反应条件下依旧维持很高的孔雀石绿降解活性。以上实验结果表明,HMG1菌株和重组过氧化物酶均在孔雀石绿污染生物修复方面具有很大潜力。     

Boussinesq相位解析的海岸水动力学数学模型研究进展

由于在平衡计算效率和精度上具有优势,Boussinesq相位解析数学模型研究不断取得突破,已成为波浪和水流精细化模拟的较优解析方式,为海岸工程、环境、地质等问题提供了实用和高效的研究手段。本文对已有Boussinesq类模型的研究进行了评述,深入探讨其重要发展、实际应用和理论瓶颈,从高阶非静压修正、GPU准三维高性能算法编译、波浪破碎和泥沙运移沉积等4个方面提出未来可能的科学突破方向。     

不同台风合成风场方案在南海的适用性研究

我国南海地区常受台风侵扰,台风场是研究台风浪灾害以及风暴增水灾害的必要条件之一。因遥感风场存在台风大风圈附近风速明显偏小的问题,所以在台风场相关研究中,多采用台风模型风场和背景风场相结合的方式——即合成风场。本文选取南海相关研究中常用的3种台风场模型,对比其特点,并采用NECP CFSR作为背景风场,将合成风场和实际观测风速进行对比,结果显示在南海地区采用Jelesnianski模型得出的风场和实际风场吻合度最好,建议在该风场基础上考虑南海的地理特殊性,进行台风场模型的改进。     

Extreme Flood Events over the Past 300 Years Inferred from Lake Sedimentary Grain Sizes in the Altay Mountains,Northwestern China

Understanding the temporal variations of extreme floods that occur in response to climate change is essential to anticipate the trends in flood magnitude and frequency in the context of global warming. However, long-term records of paleofloods in arid regions are scarce, thus preventing a thorough understanding of such events. In this study, a reconstruction of paleofloods over the past 300 years was conducted through an analysis of grain sizes from the sediments of Kanas Lake in the Altay Mountains of northwestern China. Results showed that grain parameters and frequency distributions can be used to infer possible abrupt environmental events within the lake sedimentary sequence, and two extreme flood events corresponding to ca. 1736–1765 AD and ca. 1890 AD were further identified based on canonical discriminant analysis(CDA) and coarse percentile versus median grain size(C-M) pattern analysis, both of which occurred during warmer and wetter climate conditions by referring to tree-ring records. These two flood events are also evidenced by lake sedimentary records in the Altay and Tianshan mountains. Furthermore, through a comparison with other records, the flood event from ca. 1736–1765 AD in the study region seems to have occurred in both the arid central Asia and the Alps in Europe, and thus may have been associated with changes in the North Atlantic Oscillation(NAO) index.