鄱阳湖湿地溶解性有机质的光化学属性对水体光活性中间体(PPRIs)季节性变化的影响

湿地的水文和水化学在时空尺度上会呈现显著差异,进而会引发光化学反应的变化,光活性中间体(PPRIs)是水体间接光反应的产物,具有极强的氧化性,对水环境中有机物和污染物的归驱具有重要的影响,因此迫切需要探究湿地中PPRIs的产生过程。本研究通过捕获剂法监测了鄱阳湖湿地4个季节水体中3种PPRIs(¹O₂、·OH及³CDOM^*)的产生速率和稳态浓度的变化,并通过紫外吸收光谱、三维荧光光谱、以及傅立叶变换离子回旋共振质谱等技术对水体中可溶性有机质(DOM)组分的化学特征进行分析,揭示了鄱阳湖湿地不同季节水体中的DOM的光化学反应特性及与PPRIs产生的相关性。结果发现:鄱阳湖夏季和秋季水体的pH值、溶解有机碳(DOC)浓度较高,相反,硝酸盐、亚硝酸盐浓度在夏季和秋季较低。夏季和秋季的DOM中芳香族化合物丰度较高,并且木质素丰度明显高于冬季和春季。不同季节鄱阳湖水体有色可溶性有机物产生能力依次为秋季>夏季>冬季>春季。夏季和秋季水体中¹O₂和·OH产生速率和稳态浓度显著高于春季和冬季水体。pH、DOC、E2/E3、脂类、蛋白类及木质素类与PPRIs产生速率展现出了良好的正相关关系,尤其是其中的DOC与木质素类组分;另外在三维荧光指标结果中,荧光指数(FI)和新鲜度指数(β/α)与PPRIs呈现负相关关系,证明FI值越低即DOM陆源性越高、非新生DOM比例越高,则PPRIs产生速率越高。综上,PPRIs的光化学产生与植物源DOM密切相关。与春季和冬季相比,夏季和秋季鄱阳湖水体的有机质高,而其中DOM组分中芳香族化合物丰度较高,主要来自陆生植物和土壤有机质,其有机质的腐殖化水平较高,而在春季和冬季水体有机质主要来自湖泊本身和微生物产生的有机质,属于内源。淹水植物残体降解过程释放的有机组分,对夏、秋季DOM的来源和组成有着极易被忽视的影响和作用,而其中光化学活性较强的有机组分如木质素是造成其PPRIs产率更高的主要原因。     

低纬高原雹云识别物元可拓模型及效果检验

雹云识别是一个多参数的模式识别问题,应用物元可拓思想将单参数雹云识别的不相容性转化为相容性问题。在与成都地区雹云识别的物元可拓模型进行对比后,根据低纬高原地形及气候特点,通过适当增加参数,构造完成低纬高原雹云识别的物元可拓模型,以此进行雹云识别,准确率达86％以上。     

Fugacity analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons between microplastics and seawater

Recently, the accumulation of plastic debris in the marine environment has become a great concern worldwide. Although plastics are biologically and chemically inert, plastic debris has been suspected of causing adverse effects on ecosystems due to the increase in reactivity by size reduction and/or micropollutants associated with plastics. Because of the high sorption capacity of microplastics toward organic micropollutants, it is suspected that microplastics may play roles in the distribution and fate of micropollutants. In order to quantitatively evaluate the “net flow” of environmental contaminants in water-plastic-organism systems, a fugacity analysis was conducted using concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in open oceans and in polyethylene as a representative material of plastic debris. Ratio of fugacity in polyethylene to that in seawater showed a decreasing trend with increasing partition coefficient between polyethylene and seawater (K_PE/sw). This indicates that phase equilibrium between polyethylene and seawater is not attained for higher molecular weight PAHs. Disequilibrium of high molecular weight PAHs suggests that transfer from seawater to plastic debris is thermodynamically driven and the role of plastic debris as a vector to transfer them to living organisms would be minimal. However, additives may slowly migrate from plastics into the environment causing potentially serious effects on ecosystems.     

富硫型水库沉积物AVS和SEM空间分布特征及重金属风险评价

随着湖库外源性污染的有效控制,沉积物污染特征成为影响湖库水环境质量的关键因素。本文以富硫型水库——汤河水库为研究对象,分析探讨水库沉积物的理化性质、重金属总量、酸可挥发性硫化物(acid volatile sulfide,AVS)和同步提取重金属(simultaneously extracted metals,SEM)的空间分布特征,采用沉积物基准法(sediment quality guidelines, SQGs)和AVS与SEM关系法对重金属可能诱发的生态风险和毒性效应进行评估。结果表明:汤河水库沉积物中AVS含量在0.03~51.75 μmol/g之间,并呈现坝前深水区>东支流库区>西支流库区的空间分布特征。根据Pearson相关性分析可知,汤河水库沉积物AVS含量与间隙水中SO₄^2-浓度、沉积物烧失量(LOI)含量呈显著正相关,与沉积物间隙水中NO₃^-浓度和沉积物pH呈现显著负相关。间隙水中SO₄^2-浓度和沉积物LOI含量是控制AVS产量的重要因素。水库沉积物中ΣSEM变化范围为0.52~2.75 μmol/g,呈现出东支流库区>坝前深水区>西支流库区的分布规律。水库沉积物中ΣSEM/AVS和ΣSEM-AVS的变化范围分别为0.06~22.73和-49.18~2.44 μmol/g,显示出水库坝前深水区表层0~10 cm沉积物不具有生态风险,而东、西支流库区沉积物中的SEM因为不能完全被AVS所固定而存在潜在生态风险。就单一重金属而言,汤河水库坝前深水区和东西支流中部区域沉积物Ni、Cu、Pb和Zn含量均介于临界效应含量(threshold effects level, TEL)值和可能效应含量(probable effect level, PEL)值之间,可产生低级风险毒性效应,但Ni的毒性效应风险接近中级,今后应予以重点关注。富硫型水库沉积物中容易出现高含量AVS,沉积物间隙水中SO₄^2-和NO₃^-的浓度是决定沉积物AVS净产量的重要因素。流域内重金属土壤背景值以及工业、采矿产业排放的废水类型直接影响着诱发生态风险的重金属种类。     

Three-dimensional topography corrections of magnetotelluric data

Topographic effects due to irregular surface terrain may prevent accurate interpretation of magnetotelluric (MT) data. Three-dimensional (3-D) topographic effects have been investigated for a trapezoidal hill model using an edge finite-element method. The 3-D topography generates significant MT anomalies, and has both galvanic and inductive effects in any polarization. This paper presents two different correction algorithms, which are applied to the impedance tensor and to both electric and magnetic fields, respectively, to reduce topographic effects on MT data. The correction procedures using a homogeneous background resistivity derived from a simple averaging method effectively decrease distortions caused by surface topography, and improve the quality of subsurface interpretation. Nonlinear least-squares inversion of topography-corrected data successfully recovers most of structures including a conductive or resistive dyke.     

川西北地区中三叠统顶部溶蚀型喀斯特特征及地质意义*

中三叠统顶部溶蚀型喀斯特在什邡金河剖面及四川盆地大部分地区已有报道。在近期的野外工作中,在川西北地区绵竹汉旺观音崖、江油黄莲桥和江油马鞍塘剖面天井山组近顶部、顶部也识别出这一古特提斯面,其形成与强烈的构造活动或全球海平面下降造成的岩层长时间的暴露有关。其表现形式主要为: (1)暴露溶蚀间断沉积面;(2)溶沟、溶缝及其内的碳酸盐、陆源碎屑充填物;(3)暴露期黏土层;(4)喀斯特角砾。其中暴露溶蚀间断沉积面上的沉积构造以鸟眼、层状孔洞构造最为典型,在绵竹汉旺观音崖剖面最为发育,孔、洞充填物主要为亮晶方解石和白云石;溶沟、溶缝及其内的碳酸盐、陆源碎屑充填物在江油马鞍塘、汉旺观音崖、什邡金河等剖面均有发育,这些溶缝、溶沟一般近于竖直发育,宽度及深度不一,被碳酸盐角砾、亮晶方解石、白云石或陆源黏土等所充填;暴露期黏土层主要见于江油黄莲桥剖面,共发育2套,厚5~20 cm,与铁质矿物共生,其上下发育深灰色潟湖沉积;喀斯特角砾主要见于汉旺观音崖剖面,喀斯特角砾最大可达15×20 cm大小,呈棱角状充填于富含泥质和有机质的暗色碳酸盐基质中。天井山组近顶部溶蚀型喀斯特的发现可为区域地层等时对比提供依据,与其有关的古岩溶作用可在天井山组(或雷口坡组)顶部碳酸盐岩中形成以溶蚀孔、洞、缝为主要储集空间的古岩溶型储集层。     

海洋三维VC观测系统优化设计

观测系统设计在地震勘探中起着至关重要的作用,最佳观测系统不仅可以提高资料品质,还能够降低采集成本。通过对海洋垂直缆（vertical cable,VC）进行正演模拟我们发现,随着偏移距的增大,同相轴会出现交叉、合并现象,地层顺序也会发生变化。我们针对单VC和多VC的特点,分别设计了相应的观测系统。然后对所设计的观测系统进行评价与优化,并得出了一些有益的结论：采用增加激发点密度的方法对面元覆盖次数的改善效果要好于采用增加激发面积的方法对面元覆盖次数的改善效果;当目标层存在倾角时,通过在构造走向上增加激发线条数,同时在下倾方向上增加激发线长度可以补偿照明损失;当目标层为背斜或向斜时,通过增大最大环半径来增加背斜和向斜照明范围的方法奏效甚微;当激发面积和接收面积相等时,通过同时增大激发面积和接收面积来提高中心区域面元覆盖次数的方法行不通,而当激发面积大于接收面积时则该问题得以解决。     

NOBIAS PA1螯合树脂富集——ICP-MS定量测定近海水体中的稀土元素

稀土元素是海洋中一类极为重要的地球化学过程的示踪剂,但因其浓度多在pmol/kg数量级,分析测试一直是难点,为了使稀土元素在海洋研究中得到更广泛的应用,必须对海洋中低浓度的稀土元素进行准确测量。本研究建立了NOBIAS PA1螯合树脂富集—ICP-MS法,可以对近海的小体积水样中的稀土元素进行高准确度、高精密度分析。研究表明,调节样品溶液pH为4.59~4.69、清洗溶液为6 mL 0.05 mol/L NH_4AC、洗脱溶液为2 mL 1 mol/L HNO_3时,实验测试条件为最优。本方法对稀土元素的回收率在94%~106%,检出限范围为0.001~0.424 pmol/kg,分析精密度优于5%(n=5)。本研究所建立的方法,可用于河水、海水与河口盐度梯度区稀土元素的分析。     

基于PXRF的西南印度洋脊硫化物表层沉积物地球化学找矿研究

海底热液喷发形成的热液羽状流中富含成矿物质,并沉淀在距离热液喷口不等的范围内。对西南印度洋中脊热液喷口附近、距离喷口中等距离、远离喷口的六个表层沉积物样品开展了不同粒度沉积物的便携式XRF（PXRF）分析。结果表明,PXRF可以有效获得的洋中脊钙质沉积物中成矿元素的富集特征。>40目的沉积物样品具有较高的Cu、Zn、Fe、Mn等元素含量,40目以下沉积物中则相对稳定,可能与粗粒沉积物中玄武岩碎屑/玻璃含量较高有关,与镜下鉴定结果一致。以热液喷口为中心,表层沉积物中表现出Cu、Zn、As、Fe、Mn的元素分带,靠近喷口的沉积物中具有较高的成矿元素的含量,并具有较高的Cu/Fe、Zn/Fe比值或者Cu/Mn与Zn/Mn比值。上述结论表明,洋中脊沉积物中成矿元素的含量主要受与喷口的距离的影响,而与粒度的关系不大,洋中脊沉积物地球化学找矿应采用40目以下粒径沉积物作为分析样品。通过PXRF获得的Cu、Zn、As、Fe、Mn等元素含量及其比值特征可以作为海底多金属硫化物沉积物地球化学找矿的指标,该方法满足快速有效识别洋中脊沉积物中地球化学异常的要求。     

Principal stress rotation and cyclic shear strength for an elliptical rotation stress path

Based on the analytical solutions for wave-induced soil response in an unsaturated anisotropic seabed of finite thickness, an elliptical, i.e., noncircular rotation stress path is proven to be a more common state in a soil element with the cyclic shear stresses due to the traveling linear wave. The influence of an elliptical stress path on the characterization of failure strength is analyzed using three new parameters representing the shape, size, and the orientation of the ellipse. A series of cyclic rotational shear tests on the reconstituted specimens of Chinese Fujian Standard Sand have been performed to investigate the effect of elliptical stress path. A strength function in term of failure cycles is derived to quantify the failure strength of a given sand within a seabed subjected to regular wave loading. The results provide a basis for the evaluation of liquefaction potential of seabed but also point to a unique backbone cycle shear strength curve for soil under principal stress rotation.