树轮稳定同位素记录:进展、问题及展望

树轮稳定同位素比率(δ13 C、δ18O 和δD)变化与树木生长季的气候和环境条件密切相关。控制实验表明, 树轮稳定同位素比率变化可较好地记录树木叶片气孔活动、水分来源、水分利用效率等相关信息, 已成为古气候和全球变化生态学研究的重要代用指标和手段之一。树轮稳定同位素记录能够较好地保留低频气候环境变化信息, 与年轮宽度相结合, 可有效地进行区域古气候重建和全球变化生态学方面的研究。文章综述了树轮稳定同位素的分馏机理及其发展, 系统阐述和评价了利用树轮稳定同位素指标进行古气候和古环境的相关研究成果, 并指出树轮稳定同位素研究在中国未来亟须着重发展的方向。     

基于性能的边坡支护结构抗震设计探讨

汶川地震造成大量的边坡支挡结构的破坏,边坡抗震设计必须进行新的考虑。提出基于性能设计的原则为边坡抗震设计方法,即边坡支挡结构抗震设计应该按照3级设防的要求规定如下:遭遇多遇地震时候,边坡处于稳定状态,要求稳定系数达到1.2; 遭遇设计地震时候,边坡处于基本稳定状态,要求稳定系数达到1.15; 遭遇罕遇地震时,边坡处于欠稳定状态,要求稳定系数达到1.05。采用上述抗震设计方法,结合具体算例,采用强度折减动力分析法进行了算例边坡抗震设计,结果表明基于性能设计的方法,既满足抗震设计总的原则,又具有很强的可操作性,对边坡支挡结构抗震设计具有重要意义。     

航空重力仪减振系统振动研究

航空重力减振系统是有效减弱机载环境下高频振动的主要途径,从而提高航空重力的测量精度。因此,设计减振系统的首要问题是设定其合理的刚度、阻尼和质量等重要的特性参数。笔者通过建立航空重力仪两种减振系统类型运动微分方程,经过理论和实例探讨了减振系统模型,旨在深入了解航空重力减振系统的减振规律,为其特性参数设计提供理论依据。     

露天生物质燃烧对地面PM2.5浓度的影响评估

利用MODIS火点、土地类型、植被覆盖、生物质载荷和排放因子等数据产品,开发了露天生物质燃烧排放模型,并将其嵌入空气质量模式WRF-CUACE,通过敏感性试验定量评估了露天生物质燃烧对中国地面PM_2.5浓度的影响。研究设计了3种模拟方案,比较模式评估结果发现修订后的方案能更好地模拟PM_2.5浓度。结果表明:2014年10月露天生物质燃烧主要集中在我国东北、华南和西南地区,其对PM_2.5月平均浓度的贡献达30～60μg·m³,局地甚至超过100μg·m³;华北、华东和华南地区生物质燃烧对PM_2.5月平均浓度的贡献达5～20μg·m³。从相对贡献看,东北大部分地区生物质燃烧对地面PM_2.5浓度的贡献超过50%,华南地区达20%～50%,西南局部地区甚至超过60%;华北、华中以及华东地区相对较低,平均相对贡献达10%～20%。生物质燃烧越严重的地区,其产生的PM_2.5中二次气溶胶的贡献占比越小,反...     

大河影响下的边缘海沉积有机碳输运与埋藏及再矿化研究进展

大河影响下的边缘海是陆源输入物质的主要储库,也是有机碳埋藏和再矿化的主要场所,在全球碳的生物地球化学循环中有着重要作用。从有机碳的输运、埋藏和再矿化等方面综述了大河影响下的边缘海沉积有机碳生物地球化学研究的最新进展。研究表明,有机碳的来源、组成、粒径和密度分布等显著影响着有机碳的分布特征和归宿,大河影响下的边缘海中移动泥等特殊沉积环境在有机碳的输运、埋藏和再矿化分解等方面发挥了独特的作用;微生物分解作用则是边缘海沉积有机碳,特别是难降解陆源有机碳发生分解的重要因素。综合运用分子生物学、有机地球化学、生物地球化学等多学科研究手段,深入研究特定微生物、浮游生物功能类群等在大河影响下的边缘海沉积有机碳生物地球化学过程中的作用,将极大地丰富对河口和陆架边缘海生源要素生物地球化学循环的认识。     

雅砻江下游表层土壤碳储量及其驱动因素

采集青藏高原东南缘雅砻江下游代表性植物群落表层土壤(0 ~ 10cm)样品, 测量土壤不同形态碳含量和稳定碳同位素组成(δ13Corg), 运用δ13Corg和化学计量指标探讨干热河谷土壤碳储量及其驱动因素。结果表明: 1)雅砻江下游表层土壤碳储量为121×109 kg C, 其中颗粒有机碳储量占79.48 %, 颗粒无机碳储量占20.05 %, 溶解有机碳和溶解无机碳储量甚微。2)比较发现, 研究区土壤碳含量和碳汇潜力较大。土壤有机碳(SOC)含量较高(21.23g/kg), 尤其杂木林地SOC含量高达49.71g/kg。揭示研究区物种多样性对SOC含量的贡献。研究区分布多种植物群落且具有较强的光合碳同化(植被叶片碳氮比(C/N)高达31.21)固碳能力, 为研究区较大的SOC储量提供了充足的植物源碳保障。研究区较大的土壤无机碳含量和成壤无机碳输出通量(2.065×108 kg C/a), 揭示研究区存在相当大的成壤无机碳碳汇过程和贮存潜力。在流域尺度上计算土壤成壤无机碳碳汇时, 径流输出的成壤无机碳不可忽视。3)研究区土壤C/N变化率和δ13Corg变化率空间变化均不显著(p>0.05), 揭示研究区不同群落土壤微生物代谢活动无显著差异。研究区SOC含量变化受非生物因素(气温、降水和坡度)驱动的生物因素(群落生产力和微生物代谢活动)调控。本研究可为土壤碳汇/源调控机制研究和实现我国"碳中和"目标提供基础数据。     

泥炭地碳源汇功能与“双碳”目标

自工业革命以来, 大气中CO2浓度快速升高导致了全球变暖, 并引发了一系列气候和环境问题。应对气候变化、实现"碳达峰与碳中和"(以下简称"双碳")已成为世界各国共同倡导的目标; 而理解自然系统的碳源汇功能, 对实现这一目标具有重要的意义。泥炭地是世界上分布最为广泛的湿地类型, 对全球碳循环和气候变化有着十分重要的影响, 其在实现"双碳"目标中的重要性受到越来越多的关注, 这也使泥炭地碳循环研究成为前沿领域。本文简要回顾了国内外泥炭地碳循环的研究现状, 阐述了泥炭地的碳源汇特征(包括CO2净交换、CH4排放、溶解有机碳迁移、碳累积)、变化及驱动机制, 并对其在实现"双碳"目标中的作用进行了分析。总体来说, 泥炭地碳循环对全球碳源汇估算具有重要的影响, 未来需进一步加强对泥炭地分布和碳库的研究, 强化泥炭地生态环境演变规律、碳循环-相关过程对气候变化的敏感度以及研究薄弱地区等的针对性研究。在此基础上, 科学地可持续管理和恢复退化泥炭地, 如人为水文调节, 以保持甚至增加其碳汇潜力和储存碳的稳定性, 可发挥泥炭地在"双碳"时代的最大碳汇潜力, 也将是减缓气候变暖经济而高效的途径之一。     

煤岩吸附二氧化碳气体的CT实验研究

利用工业CT技术及应变测量研究不同气压下煤岩的二氧化碳气体吸附性质。研究发现:煤样的应变随吸附时间和气体压力的增加而增加,且在不同方向是不同的,吸附气体导致煤样孔隙率增加;煤样CT图像的灰度均值和灰度标准差随吸附时间和气体压力的增长都表现出增加的趋势。结果表明:吸附二氧化碳导致煤样总体发生膨胀变形,这为吸附提供更多的孔隙表面积而使吸附气体量增加,含气煤样的密度也因此而增大;气体吸附导致的煤样密度均值增加的效应大于体积膨胀导致的煤样密度均值减小的效应;吸附使煤样内部物质分布不均匀程度增加。     

基于层理影响的煤样加载过程声发射差异性分析

为了探究层理对煤矿开采过程中煤岩声发射特征的影响,在寺河矿采集煤样,根据煤样制作要求,分别沿轴向垂直层理方向和平行层理方向加工煤样。利用RMT-150B岩石力学实验系统和CDAE-1全数字化声发射检测及分析系统,对煤样加载过程中的应力-应变、声发射特征进行测试分析。测试结果显示：轴向垂直层理煤样不仅具有较高的岩石力学强度和声发射强度,而且声发射特征具有较强的突变性和滞后性。声发射特征的差异性体现了在加载过程中,轴向垂直层理煤样以整体变形、破坏为主,轴向平行层理煤样以局部变形、破坏为主,这为煤矿井下动力灾害的监测、预报提供了指导。     

江苏徐州城市规划区浅层地温能潜力评价及环境效益分析

浅层地温能属于清洁、安全、可再生的地热资源,是国家重点支持开发利用的能源方向.徐州城市规划区总面积3157km2,主城区面积641km2.通过调查规划区水文地质-工程地质钻探、热物性试验、施工钻孔热响应试验等工作手段,大致查明了规划区浅层地温能赋存的地质背景、形成条件、分布规律及地温场特征,进行浅层地温能开发利用适宜性分区,进而进行浅层地温能资源潜力评价及环境效益分析.根据评价分析结果,若徐州市城市规划区的浅层地温能资源全部开发利用,节能减排效益十分可观.