中国煤层气成藏作用研究进展与述评

中国以成藏作用为核心的煤层气基础地质研究近些年取得显著进展。本源菌条件下褐煤生物气模拟、矿物/元素催 化生气作用、无烟煤层重烃极度异常原因、煤层次生生物气等的研究成果,深化了对煤层气多元化成因的学术认识。在更 为广泛的盆地和更加深入的层次上探讨了煤层气成藏作用的宏观地质过程及其控制因素,经典煤层气成藏作用理论得到发 展。提出了原创性的煤层气成藏效应研究思路,从地层能量角度探讨了煤层气成藏作用的实质,提出了某些新的学术观 点,初步探讨了深部煤层气成藏作用的特殊性。我国煤层气地质条件复杂多变,诸多基础地质问题尚待解决,近期探讨的 重点在于宏观动力学方面的地应力场效应和深度效应,以及微观动力条件方面的煤级效应和粒度效应,涉及到深部、构造 煤、低煤级煤等资源量巨大的煤层气成藏领域。同时,含煤地层非常规气（煤系气）的共生成藏关系以及共采中的基础地 质问题,也将是今后的一个重点研究方向。     

贺兰山东麓罕见特大暴雨的预报偏差和可预报性分析

提要:利用常规气象观测资料、银川CD多普勒雷达探测资料和ECMWF、T639、WRF、NCEP/NCAR等模式资料,分析了宁夏气象台漏报的2016年8月21日夜间贺兰山东麓历史罕见特大暴雨天气过程的成因,探讨了重大预报误差之缘由和可预报性,结果表明:(1)ECMWF、T639、WRF三种模式均预报宁夏中北部有15 mm以下的降雨,量级显著偏小是漏报诱因;而ECMWF降雨预报结果明显优于其他模式。(2)2016年8月中下旬西太平洋副热带高压持续偏强、位置偏北,21日达最强,在588dagpm线控制下,592dagpm线从宁夏南部东退,受低层切变线、辐合场和低空急流及贺兰山地形的共同影响,引发了宁夏极为罕见的特大暴雨。当地预报员对于极端暴雨事件预报经验匮乏,对副热带高压强盛、位置偏北的极强暴雨环流形势演变了解和认识欠缺。(3)源于东海的中低层偏东气流在西行中形成东南和南风低空急流,并在贺兰山东麓建立一暖性辐合线,由于贺兰山地形阻挡了气流的移动而产生的绕流、摩擦辐合及迎风波抬升,延长了降雨时间,对暴雨的增幅有促进和加强作用,预报中忽视了贺兰山地形对降雨影响。(4)对暴雨预报有效的物理量场θ_(se500)-θ_(se850)0K、θ_(se500)≥337K和θ_(se850)≥337K、K指数≥38℃、LI≤-3、Q_(700)≥12kg·kg~(-1)等指标掌握应用不熟练。分析结果表明:对于8月21日特大暴雨预报员可提前6h确定暴雨落区、订正降雨量级达到暴雨,可做到过程不漏报,但是经订正后的预报无法报出历史罕见的极端暴雨。     

单次极端高温过程中城市热岛效应的识别

利用高密度自动观测站逐时气温资料和NCEP再分析资料,按照客观的标准选择参考站,分析2010年7月2~6日北京一次极端高温过程中城市热岛强度(IUHI)对城区地面气温时空分布的影响。此次高温过程连续5日的日最高气温均超过35.0°C,为北京站1951年以来连续5日平均最高气温的最高值。大陆暖高压控制我国大部分地区,北京处于高压脊前,西北气流下沉增温,加之气流越山引起的焚风效应,是导致此次极端高温过程发生的环流背景。但受城市热岛效应影响,最高、最低和平均气温的空间分布均出现了以城区为中心的高值区,从城区中心向郊区平均IUHI逐渐减小,最低气温IUHI较大,四环线以内5日平均IUHI达到2.93°C,四、五环线之间1.87°C,五、六环线之间1.43°C;最高气温IUHI较小,但四环线以内,四、五环线之间和五、六环线之间5日平均IUHI仍分别达到1.45°C、0.96°C和0.72°C。在7月3~6日夜间,四环内IUHI极值均在3.00°C以上,特别是7月6日凌晨达到5.50°C;白天IUHI相对较小,其中2日早晨甚至还出现了负值。城区各地带IUHI日变化规律几乎同步,具有两个相对稳定阶段和两个快速变化阶段。稳定的强IUHI阶段从21:00(北京时间,下同)持续到次日05:00,稳定的弱IUHI阶段从08:00至18:00;05:00至08:00是IUHI快速衰减阶段,而18:00至21:00是IUHI快速上升阶段。因此,城市热岛效应对北京城区夏季单次极端高温过程的强度及其空间分布具有显著影响,在很大程度上加重了城区特别是中心城区的高温影响。     

天山—阿尔泰地区古生代构造成矿作用

天山—阿尔泰地区古生代大地构造及其相关的内生金属成矿作用是一个重要而又有趣的研究课题。阿尔泰地区属于早古生代碰撞带,天山地区属于晚古生代早期(晚泥盆世—早石炭世,385~323 Ma)碰撞带,均为区域性近南北向(按现代磁方位)缩短-碰撞作用的结果。在晚泥盆世—早石炭世碰撞作用下,阿尔泰地区近NW向区域性断层呈现为右行走滑的特征,天山地区近东西向的区域性断层表现为逆断层的活动。然而,在晚石炭世—二叠纪(323~260 Ma)受乌拉尔碰撞带向东挤压作用的远程效应影响,该地区受到较弱的向东挤压作用,阿尔泰地区NW向断层转变成左行走滑断层,天山地区近东西向的断层则转为右行走滑断层,使该区岩石发生适度的破碎,以致在天山—阿尔泰地区形成大量世界著名的大型内生金属矿床。对于亚洲大陆来说,碰撞作用最强烈的时期并不一定是内生金属成矿作用最有利的阶段。应该审慎地对待"造山带成矿"假说。     

中国北方砂栖纤毛虫的空间分布及其驱动因素

为深入了解不同地理尺度因素对驱动微型生物群落空间结构的相对影响,本研究于2020年10月调查了中国北方14个砂质潮间带的砂栖纤毛虫群落。研究结果如下：（1）检获纤毛虫105种,隶属26目65属,按丰度优势依次为帆口目、小胸目和环毛目;（2）黄海、渤海两区域的环境因子存在显著差异,但纤毛虫群落组成趋于相似;（3）偏Mental分析显示,环境条件较空间距离在纤毛虫群落组成的驱动中更为重要,其中盐度、粒度和海滩坡度是解释纤毛虫空间分布的最优环境因子组合,而潮差和溶解无机氮含量是次要影响因子;（4）沿海区域微型生物的强扩散效应在一定程度上掩盖了环境异质性影响。综上,由于沿海生态系统中微型生物受到更少扩散限制,在空间分布格局的形成上,环境条件的影响比空间距离更重要。本研究为海洋微型生物地理学提供了基础数据,有助于在全球变化背景下制定沙滩管理和保护规划。     

非线性效应对浅水水波变形的影响

本文采用波数矢量无旋和波能守恒方程建立了一个考虑非线性作用的浅水水波变形数值模型,模型中采用Ｂａｔｔｊｅｓ关系与波数矢量无旋,波能守恒方程一起来求解波浪在浅水中变形的波浪要素,在波能守恒方程中考虑了底摩擦的影响。利用本文提出的数值模型对一个斜坡浅滩水域波浪折射绕射现象进行了验证,验证计算中用一个非线性经验弥散关系近似浅水水波变形的非线性效应并与用线性弥散关系的计算结果进行了比较,结果说明使用非线性     

水质较好湖泊环境保护的理论基础及中国实践

目前,我国湖泊富营养化及蓝藻水华问题十分突出,国家高度重视湖泊的生态环境保护.自“九五”以来,国家就投入太湖、巢湖、滇池“老三湖”等重污染湖泊的治理,但成本巨大,且历经近30年才初见成效.按照湖泊污染程度,湖泊治理与保护可分为“污染治理型”“防治结合型”“生态保育型”3大类.“老三湖”的治理是典型的“先污染、后治理”的模式,水质较好湖泊主要属于生态保育型湖泊,因此,“老三湖”治理模式不适用于水质较好湖泊的保护.本文系统总结了我国水质较好湖泊优先保护理念的形成和水质较好湖泊专项实施的历程.根据水质较好湖泊的特点,及其生态系统退化与修复的一般过程,提出了水质较好湖泊保护的基本思路.从热力学角度,阐明了氮磷营养盐输入湖泊生态系统中是熵增过程,也是湖泊生态系统退化的根本原因,湖泊氮磷污染负荷源头控制是关键.湖泊流域生态安全格局是确保湖泊生态系统健康的基础,从景观生态学角度,阐明了优化湖泊流域水土资源利用、优化发展模式是减轻湖泊环境压力的重要途径.在浅水湖泊生态系统,以沉水植物占优势的“清水态”和以浮游植物占优势的“浊水态”转换过程不是沿着同一条途径,存在上临界阈值和下临界阈值,水生态修复过程表现出一种迟滞的现象.从湖泊水生态系统稳态转换理论角度,阐明了湖泊生态修复工程应在湖泊生态系统发生退化转变之前实施,才能获得较高的环境效益.通过国家财政专项对81个水质较好湖泊的支持,既能促进湖泊流域经济社会发展,又能确保湖泊水环境质量变好,湖泊水生态系统逐步改善.建议加强不同类型湖泊保护模式的总结,深入对水质较好湖泊生态系统演替理论和保护技术研究,支撑国家系统开展水质较好湖泊保护.     

流化冰对于鲣鱼的保鲜效果研究

以远洋鲣鱼为研究对象,以传统淡水碎冰保鲜为对照,研究流化冰处理对鲣鱼的理化性质及微生物特性的影响。结果表明:(1)–4°C冷藏18d后,流化冰保鲜鱼肉pH值、TVB-N、TBA、a*值和菌落总数依次为5.57、10.2mgN/100g、2.87mg/100g、8.92和2.61lgCFU/g,而淡水碎冰保鲜鱼肉各指标已达6.05、20.3mgN/100g、6.60mg/100g、7.16和3.02lgCFU/g,故可知流化冰保鲜处理效果明显优于碎冰保鲜。(2)在25±1°C室温条件下,将冰与鱼放入保温箱内保鲜8h后,流化冰保鲜鱼肉的a*值、pH值、TVB-N、TBA、菌落总数和汁液流失率均显著低于空白和淡水碎冰保鲜处理组(P0.05)。流化冰保鲜可显著减缓鱼体的腐败进程、延长产品货架期,进而满足冰鲜水产品的远洋及长距离运输要求。     

青藏高原多年冻土区碎石护坡降温作用及效果分析

基于青藏高原北麓河多年冻土区碎石护坡路基与普通路基温度监测资料分析,结果表明:碎石层的铺设具有减小坡面年平均温度及坡面温度年较差的作用;与普通路基相比,碎石护坡在暖季主要起到隔热作用,但在冷季主要存在不利于路基散热的弊病.从路基人为冻土上限抬升状况、温度降低程度和路基变形量的差异来看,碎石护坡路基较普通路基有利于冻土路基的热稳定性.但碎石护坡调节路基内部温度场是一个长期过程,即坡面温度对多年冻土温度的影响具有滞后性,若作为青藏铁路多年冻土区补强措施使用时应慎重.     

分子筛/石墨烯复合电极材料电化学性能的对比研究

利用溶液共混法制备得到分子筛/石墨烯(RGO)复合电极材料。比较了分子筛(4A、13X、SBA-15)种类、煅烧温度以及分子筛与氧化石墨烯(GO)质量比等因素,对分子筛/RGO复合电极材料电化学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、孔径分析、扫描电镜(SEM)和电化学测试等分析方法考察了3种复合电极材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明,RGO可以将4A很好地包覆,且4A均匀镶嵌在RGO层间并阻止RGO团聚,形成了三维空间导电网络结构,13X、SBA-15并不能完全被RGO包裹,RGO层间团聚现象仍较严重,不能形成三维导电网络结构。当分子筛与RGO质量比为6∶1,煅烧温度为320°C时,在4 A/g电流密度下,4A/RGO复合电极材料的比电容为450 F/g,而相应的13X/RGO、SBA-15/RGO复合电极材料的比电容分别为195、43 F/g。4A/RGO复合电极材料优异的超级电容性能可归于4A与RGO之间较强的协同效应。