纳米气泡改性矿物颗粒的湖泊沉积物-水界面增氧效果实验研究

季节性缺氧导致夏季沉积物内源磷强烈释放,加剧水体富营养化,是我国西南地区深水湖泊（水库）面临的重要挑战.有效增加夏季缺氧期深水沉积物-水界面的含氧量,是减少内源磷释放的关键.现有的深水增氧技术由于缺乏对沉积物-水界面增氧的针对性,因此治理效果有限.近年来,纳米气泡已被证实具有的稳定性好、氧传质速率高和环境风险低等优点,为新型深水增氧技术研发提供了巨大潜力.本文以天然矿物材料白云母、绢云母、硅藻土和沸石为基底,负载纳米气泡,研发纳米气泡改性矿物颗粒技术,开展湖泊沉积物-水界面增氧模拟实验研究,运用平面光电极技术评估其界面增氧效果.结果表明,纳米气泡改性矿物颗粒对沉积物-水界面具有比较明显的增氧效果.其中,改性白云母、绢云母和沸石的界面持续增氧时间可达7天以上,增氧后的界面最大溶解氧（DO）浓度达4.40 mg/L,而改性硅藻土不具有增氧能力.其次,矿物粒度对改性颗粒的增氧效果有一定影响：粒度越细,界面的最大增氧浓度越高,且持续增氧时间越长.纳米气泡改性矿物颗粒技术有望成为夏季缺氧期深水沉积物-水界面精准增氧和内源污染控制的有效技术手段.     

利用AIRS观测资料进行红外高光谱大气探测能力试验的研究

利用EOS Aqua卫星平台上搭载的光栅式高光谱分辨率大气红外探测仪器AIRS（Atmospheric Infrared Sounder）的实际观测资料，采用经验正交函数展开法（特征向量法）进行了大气温度、湿度廓线的反演误差敏感性试验研究。试验内容包括光谱覆盖、通道覆盖、通道宽度等。通过这些试验，研究在中国现有的经济、技术条件下要达到在对流层1km气层温度、湿度分别小于1K和20％的反演精度和垂直分辨率所应该具备的光谱通道特征，为发展中国自己的红外高光谱分辨率探测技术提供科学依据。试验计算结果表明，基于中国现有的经济和技术基础，发展具有100个左右的光谱通道，通道宽度为2-4个波数的干涉式红外大气探测仪器（比中国目前FY-3初期的滤光片式红外分光计的光谱波段宽度减小3-4倍），可明显改善大气参数反演精度，基本满足现阶段使用要求。     

芜湖市中山北路地下通道基坑支护及稳定性计算

根据芜湖市中山北路地下通道基坑勘察报告, 提出排桩支护和内支撑为本基坑的围护结构方案, 同时考虑基坑外侧杂填土层较厚, 在基坑支护结构外侧设置压密注浆止水帷幕。最后采用瑞典条分法、普朗德尔理论和太沙基等理论分别对基坑的整体以及抗倾覆稳定性进行分析, 并且对基坑抗隆起进行了验算。计算与分析结果证明了以上稳定性及隆起验算均符合安全性要求, 基坑的支护方案是可行的, 支护方法与验算方法为同类工程设计与验算提供参考。     

The Impact of Aqueous Medium on Gas Yields and Kinetic Behaviors of Hydrogen Isotope Fractionation during Organic Matter Thermal Degradation

In order to recognize the impact of aqueous medium on gas yields and the kinetic behaviors of hydrogen isotope fractionation during organic matter thermal degradation, the gold tube apparatus was used to conduct thermal simulation experiments by mixing the nC18 with the water of different properties and proportions. The yields of natural gas components, the relation among hydrogen isotope composition of each component and the experimental temperatures vs. heating rates have been obtained, and the results indicate that under the higher temperature conditions, the hydrous experiment has obvious impact on gas yields, such as when more water is added, higher amounts of hydrocarbon gas and H2 are yielded, and the existence of water obviously prolongs the temperature interval with the existence of heavy hydrocarbon gas. It also shows that the hydrogen isotope of hydrocarbon gas generated by the hydrous experiment is obviously lighter than that generated by the anhydrous experiment, and with the increasing amount of added water, the δD value of hydrocarbon gas gradually decreases. Compared with gas yields, the variation of δD value is more sensitive to aqueous medium in the thermal simulation experiment. However, compared with the amount of the added water, the aqueous medium property has smaller impact on the gas yields, which still shows the inherit effect on hydrogen isotope composition of aqueous medium. Through the model simulation and the isotope fractionation behavior analysis, it is validated that the hydrogen isotope fractionation process can be well described by the chemical kinetic model. The difference of reaction fraction of normal methane and D-containing methane is large, corresponding to the same activation energy. The content of normal methane is obviously higher in the part with lower activation energy, while the content of D-containing methane is higher in the part with higher activation energy. Therefore, it will result in larger hydrogen isotope fractionation amplitude, and the δD values will be more sensitive to the variation of maturity. Meanwhile, the average activation energy of methane generation from nC18 in the hydrous experiment is higher than that in the anhydrous experiment, and the greater amount of added water, the larger the average activation energy of methane generation reaction. This has laid foundation for its exploratory application in the study of gas reservoir forming history and the gas-source correlation, which indicates the research and application prospects in this orientation.     

可见光波段灰度熵和热红外亮温差的沙尘遥感判识

沙尘作为对流层气溶胶的主要成分,对气候系统有许多影响;同时,作为环境污染物,对人类健康危害也很大。沙尘天气一般在春季爆发,对中国北方大部分区域的生产和生活有较大影响。以往针对沙尘遥感监测人们开展了许多研究,取得了一定的效果。但对于一些云和沙尘混合的复杂状况,传统方法识别效果较差,几乎不能有效识别出沙尘。采用葵花8号(Himawari-8)卫星数据,提出一种针对性的识别方法。引入了0.46μm和0.51μm反射率差值RDI,统计发现该指数在一定范围内可以表现出沙尘连续性特征,并有效地将中高云和大部分地表与沙尘区分开来。碎积云的RDI值分布与沙尘的较为相似,为此进一步引入了灰度熵方法来滤除。例举了3次沙尘过程的判识结果,并结合地面观测数据进行了验证。其中对2017年5月4日沙尘的地面验证表明,位于云沙混合区的27个站中有22个站的地面观测与判识相一致。对于一些复杂条件下的沙尘,该方法是对分裂窗亮温差的有效补充。     

贝叶斯网络在水资源管理中的应用

为了解决水资源管理中具有不确定性的多目标决策问题,将贝叶斯网络方法引入水资源管理中。通过对实例系统中变量间相互关系的分析,构建描述变量间不确定性关系的贝叶斯网络模型,其中包括表示其依赖关系的有向无环图和表示其具体概率依赖程度的条件概率表,并在6个目标变量均达到预期目标的前提下进行概率推理。实例结果表明：当补偿款数额增加到500元/亩时,所有的目标变量均可达到最优,因此确定出政府应给农民补偿款的数额为500元/亩的合理水资源决策方案。贝叶斯网络以图模型的方式直观地表达了实例系统中变量之间的不确定性关系,概率推理的结果兼顾了环境效益以及农民的利益,使多个预期目标均达到了最优,有效地解决了水资源管理中具有不确定性的多目标决策问题。     

济阳坳陷古近系多级控砂机制分析

济阳坳陷古近系砂体形成和分布受到多种因素的控制,主要包括:①断陷类型;②构造带类型;③坡折带类型;④体系域类型;⑤沉积相类型。在不同类型断陷中发育的沉积体系相差较大,在不同规模箕状断陷中发育的沉积体系也具有差异性。同时,断陷类型控制着构造带的发育,构造带类型又决定着坡折带的发育部位,坡折带类型则影响着湖盆沉积体系域的发育程度和分布范围,而沉积相类型对砂体的特征具有直接的控制作用。显然济阳坳陷砂岩体的形成和分布遵循“多级控砂”的特征,5种因素共同影响并逐级控制着砂岩体在断陷湖盆中的形成与分布。     

探讨利用SCIAMACHY数据反演温室气体二氧化碳

自工业革命以来CO2已经成为引起全球气候变暖的一种最主要的人为温室气体,由此引起的全球气候变化是当今社会经济可持续发展面临的最严峻挑战之一.为了更好的研究二氧化碳在时间与空间尺度上的格局及变化,综合分析CO2与太阳辐射、地面反照率、气溶胶等要素之间的关系,本文回顾了以往利用新型卫星传感器获取多源遥感数据的特点,分析了多种反演计算方法的优缺点,并结合地面实测数据进行对比分析的方法与理论,全面阐述国际上有关CO2柱浓度反演的思想.作者认为目前在地面观测站较少的情况下,针对先进的SCIAMACHY传感器数据利用DOAS相关算法及BESD算法进行CO2柱体浓度反演的数据连续,技术成熟,并由此提出了下一步工作中应解决的3个问题.     

表面气温内部变率估算方法的比较研究

本文利用37个CMIP5模式和CESM（Community Earth System Model）包含40个成员的超级集合试验的表面气温预估数据，比较了工业革命前气候参照试验、多项式拟合法和方差分析方法这三种目前在国际上运用较多的方法所估算的表面气温内部变率的异同，分析了内部变率的估算对气候预估中信号萌芽时间（TOE）的影响。结果表明:若采用CMIP5多模式集合，则工业革命前气候参照试验和多项式拟合法都是估算内部变率的合理方法，而方差分析方法则由于包含模式性能自身的影响会夸大内部变率故不推荐使用。内部变率的全球分布呈现出极向强化的现象，中高纬度地区的内部变率幅度远大于热带、副热带地区。内部变率受不同排放情景的影响较小，且随时间无显著变化，但方差分析方法估算的内部变率在热带地区容易受到排放情景的影响。若基于类似CESM这样的单个气候模式的超级集合模拟试验来估算内部变率，三种方法估算的结果相似。不同方法估算的内部变率对TOE的影响主要位于北大西洋拉布拉多海、南大洋威德尔海和罗斯海等邻近海洋深对流区。对于中国区域平均来说，基于CESM超级集合模拟试验，三种方法估算的内部变率与强迫信号之比都小于15%；对CMIP5多模式集合，采用工业革命前气候参照试验和多项式拟合法得到的结果与此接近，但若采用方差分析方法则显著高估内部变率的作用。