膨胀石墨吸附重油的热力学研究

研究膨胀石墨对模拟海水中重油的吸附热力学行为.结果表明:在293～308 K,含油量为2.172～18.11 mg·dm-3实验浓度范围内,膨胀石墨对模拟海水中重油的吸附是放热过程,吸附等温线符合Freundlich和Langmuir方程.根据热力学函数关系计算出膨胀石墨对模拟海水中重油的标准吸附焓变为-39.49 kJ·mol-1,标准吉布斯自由能变为-22.40～-23.50 kJ·mol-1,说明吸附过程可自发进行.     

海口湾的溶解氧及海水水质指标限制值问题

海水溶解氧对海洋生物的生存、生长和发育相当重要,与生物活动有着密切的联系,它的含量变化是反映生物生长状况的一个重要标志,同时也是污染监测的重要指标.海口湾是海南省的重点海域,1989年以来,陈春华等对海口湾的环境问题进行了大量的研究^[1~6],本论文就海口湾的溶解氧监测结果进行分析,并发现了溶解氧水质标准限制值存在的问题.每年在该湾布设10余个站点进行污染监测,有必要对海口湾近7年监测结果进行综合分析.     

泥水平衡盾构用海水泥浆的改性试验研究

由于海水中富集大量可溶性盐类及各种金属离子成分,利用海水配置的海水泥浆具有相对密度大、胶体率低、稳定性差、失水量高等特点,不能满足泥水平衡盾构施工要求。为实现对海水泥浆改性以达到利用海水泥浆维持开挖面稳定,降低穿江越海盾构施工成本,选用CMC(羧甲基纤维素钠)、纤维素PAC(聚阴离子纤维素)、聚丙烯酸铵等8种添加剂进行海水泥浆性质变化试验,优选出对海水泥浆改性明显的添加剂,并分析优选添加剂掺入量和时间对海水泥浆性质的影响规律。同时,基于优选的添加剂CMC,利用泥膜形成试验平台进行改性海水泥浆地层渗透试验。研究表明:不同添加剂对海水泥浆性质变化差异较大,增黏剂PAC、CMC对海水泥浆的改性效果稍好,24 h离析出现浑浊层、混合层、絮凝沉淀层。海水泥浆对地层渗透的滤水量大于改性海水泥浆,泥皮也稍厚,但呈稀疏状态。可以推测,添加剂中和部分海水成分,呈絮凝沉淀,多余添加剂表现出对淡水泥浆的增稠作用。     

锦州湾表层海水微塑料分布特征

海洋微塑料是全球关注的新兴环境问题,海湾由于特殊的地理环境特征,成为微塑料分布研究的热点区域。本研究以锦州湾为研究海域,于2017年10月布设了11个点位开展表层海水微塑料样品采集,在实验室采用湿式氧化法开展样品前处理,应用傅立叶变换显微红外光谱仪分析鉴定微塑料成分。研究结果表明,锦州湾表层水体微塑料平均丰度为(0.93±0.59)个/m³,微塑料数量占全部塑料样品的96.2%。微塑料的主要成分为聚丙烯和聚乙烯,分别占55.0%和23.5%;线状和片状塑料的比例最高,分别占41.7%和26.2%;白色、蓝色和半透明微塑料分别占35.1%、26.0%和21.4%。受水动力条件和陆域河流输入等影响,锦州湾表层水体中微塑料的空间分布整体呈现北部偏高,向南部递减的趋势。     

Observations and modelling of the travel time delay and leading negative phase of the 16 September 2015 Illapel,Chile tsunami

The systematic discrepancies in both tsunami arrival time and leading negative phase (LNP) were identified for the recent transoceanic tsunami on 16 September 2015 in Illapel, Chile by examining the wave characteristics from the tsunami records at 21 Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunami (DART) sites and 29 coastal tide gauge stations. The results revealed systematic travel time delay of as much as 22 min (approximately 1.7％ of the total travel time) relative to the simulated long waves from the 2015 Chilean tsunami. The delay discrepancy was found to increase with travel time. It was difficult to identify the LNP from the near-shore observation system due to the strong background noise, but the initial negative phase feature became more obvious as the tsunami propagated away from the source area in the deep ocean. We determined that the LNP for the Chilean tsunami had an average duration of 33 min, which was close to the dominant period of the tsunami source. Most of the amplitude ratios to the first elevation phase were approximately 40％, with the largest equivalent to the first positive phase amplitude. We performed numerical analyses by applying the corrected long wave model, which accounted for the effects of seawater density stratification due to compressibility, self-attraction and loading (SAL) of the earth, and wave dispersion compared with observed tsunami waveforms. We attempted to accurately calculate the arrival time and LNP, and to understand how much of a role the physical mechanism played in the discrepancies for the moderate transoceanic tsunami event. The mainly focus of the study is to quantitatively evaluate the contribution of each secondary physical effect to the systematic discrepancies using the corrected shallow water model. Taking all of these effects into consideration, our results demonstrated good agreement between the observed and simulated waveforms. We can conclude that the corrected shallow water model can reduce the tsunami propagation speed and reproduce the LNP, which is observed for tsunamis that have propagated over long distances frequently. The travel time delay between the observed and corrected simulated waveforms is reduced to <8 min and the amplitude discrepancy between them was also markedly diminished. The incorporated effects amounted to approximately 78％ of the travel time delay correction, with seawater density stratification, SAL, and Boussinesq dispersion contributing approximately 39％, 21％, and 18％, respectively. The simulated results showed that the elastic loading and Boussinesq dispersion not only affected travel time but also changed the simulated waveforms for this event. In contrast, the seawater stratification only reduced the tsunami speed, whereas the earth's elasticity loading was responsible for LNP due to the depression of the seafloor surrounding additional tsunami loading at far-field stations. This study revealed that the traditional shallow water model has inherent defects in estimating tsunami arrival, and the leading negative phase of a tsunami is a typical recognizable feature of a moderately strong transoceanic tsunami. These results also support previous theory and can help to explain the observed discrepancies.     

海南南部沿海地下水水文地球化学及成因

海岸带地下水的水文地球化学特征及其成因研究对海岸带地区地下水合理利用、保护和污染防治等具有重大意义。利用Piper图、矿物相平衡分析、离子比例系数和Gibbs分析,揭示了海南南部沿海黎安港Z1、三亚湾Z2和板桥Z3监测井在大、小潮时段地下水的水文地球化学过程、水岩交互作用、成矿趋势和地下水的成因。结果表明,Z1、Z2和Z3的地下水分别为盐水、淡水和极度咸水。水化学类型分别为Cl-Na型、HCO3·Cl-Na·Ca型和Cl-Na型。硬石膏、石膏和岩盐溶解是该区地下水中的主要离子来源。Z1和Z3的地下水来源与受蒸发浓缩控制型的高矿化度的海水紧密相关,Z2的水化学环境主要受含钠硅酸盐矿物的岩石风化溶解作用影响。研究结果为进一步开展海岸带地下水环境监测和污染防治提供基础资料。     

南海北部中层水盐度时空变化及盐量输送研究

为探讨南海北部中层水盐度的时空分布特征及与外海水的交换,选用1871—2010年共140年的月平均海洋同化数据（SODA2.2.4）,利用EOF、小波等分析方法,分析南海北部中层水盐度的时空分布、变化周期、盐通量等特征。结果表明：① 南海北部中层水的盐度月际变化特征为：1—3月,南海北部中层水受到越南东部沿岸向东北方向延伸出的高盐舌的影响（＞34.45 psu）,盐度偏高,中部盐度较低;4月南海北部中层水的盐度分布均一,盐度范围在34.40～34.45 psu;5—8月,夏季南海北部的中层气旋式环流将北太平洋中层水（North Pacific Intermediate Water,NPIW）携带至南海中部,在南海中部偏北形成一低盐水团（＜34.42 psu）, 并在此时间段内低盐水团逐渐向东北方向移动,直至9—10月,上述低盐水团与NPIW混合;11—12月,NPIW东撤,收缩至吕宋海峡西北侧。② 过去140年,南海北部中层水的盐度值波动上升,其中,1985年中层水盐度值最高,可能与当年夏季风爆发早且强有关。1963—2002年,存在较强的16～21 a的周期性,小波系数的实部正相位的峰值和负相位的谷值所对应的年份,与ENSO冷事件具有较好的对应。③ 对EOF第一模态分析显示,整个研究海域为单极子变化特征,呈一致性变化。第二模态的空间分布呈偶极子形态,一正一负相位中心沿NW-SE走向对称分布。④ 南海北部中层水全年的净盐通量均由南海向东流入太平洋,夏季最少,冬季最多。1871—2010年的140年间,中层水的盐通量一直处于下降的趋势,下降的趋势十分缓慢。     

论我国东部第三纪含油气盆地是否存在海侵海漫海啸

本文以沟鞭藻生态为基础,结合我国东部第三纪盆地的地球化学、古生物、岩相古地理、区域地质和全球海平面变化,论证东部含油气盆地在第三纪时不存在海水侵进。出现有"海相"沟鞭藻、有孔虫和钙质超微化石是由于当时湖泊咸化及富养料造成的。同时认为沟鞭藻是广盐性生物,其最适应于半咸水环境。     

基于多变量统计分析和水化学特征的海水入侵特征研究——以青岛市崂山区为例

沿海地区地下水环境问题日益突出,进行地下水水化学特征及演化规律的研究,能够更有效地开展地下水环境的监测和保护。以青岛市崂山区地下水为研究对象,综合运用统计分析、主成分分析、Piper图解法、HFE-D图解法、Chadha’s矩形图法等方法,对研究区海水入侵特征与地下水化学特征演化进行分析,探究地下水水化学特征及演化规律,并进一步评价了海水入侵现状。结果表明,研究区地下水以Na+、Ca2+、Cl−、${\rm{SO}}_4^{2-}$为主要优势离子,地下水化学类型多为Cl·SO4-Na型和SO4·Cl-Ca·Mg型。地下水中Cl−浓度变化幅度较大,且其均值超出了有无海水入侵的分界值（250 mg·L−1）,地下水可能发生一定程度的海水入侵;青岛市崂山区地下水呈中性至弱碱性（pH均值=7.0~8.0）,是沿海地区长期的水文地球化学过程的影响;地下水化学变化主要受自然因素（岩石与水的相互作用）或人为因素（农业和家庭活动）的控制;采用反距离加权（IDW）方法,结合地理信息系统（GIS）,进行海水入侵位置的空间映射,研究结果表明崂山区海水入侵主要分布于江家土寨东−浦里社区北入侵段,王哥庄−港西−港东入侵段、仰口湾入侵段、登瀛村−栲栳岛入侵段。     

超声辅助酸提取-ICP-MS快速测定水产品中多种重金属

海洋环境中的重金属污染备受关注,准确测定海水中的痕量重金属,对保护海洋环境和人类健康具有重要意义。海水样品的高盐和重金属痕量浓度等特点给仪器分析带来巨大挑战,直接准确测定高盐基质中的低含量重金属元素是非常困难的,须经前处理去除海水中的大量盐分,并对待测元素进行富集,从而消除基体干扰,降低检出限。为实现海水中的痕量铅和铜的绿色分离与快速检测,本文采用吸附脱附的方式,将海水中铅和铜富集在椰壳生物炭上,再用超纯水反复冲洗生物炭,除去盐分基质,经硝酸溶解脱附,脱附液用0.45μm滤膜过滤后利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定,建立了生物炭富集ICP-MS测定海水中铅和铜含量的方法。两种金属元素在0.10～100μg/L范围内线性关系良好,线性相关系数均大于0.9995。海水中铅和铜,方法检出限分别为0.005μg/L和0.006μg/L,测定下限分别为0.020μg/L和0.024μg/L,满足《海水、海洋沉积物和海洋生物质量评价技术规范》(HJ 1300—2023)规定的海水质量评价要求。海水样品加标回收率在96.1%～102.3%范围内,相对标准偏差小于5%。本方法操作简便、分析成本低、绿色环保,更适合于基层海洋监测应用,也可用于高矿化度基体样品的水质监测。