任意起伏地形下重力异常三维正演及并行计算

为了进一步提高空间-波数域三维重力异常正演算法的适用范围和计算效率,本文采用任意傅里叶变换算法实现了空间-波数域三维重力异常正演,且在NVIDIA CUDA平台上进行CPU-GPU并行加速.任意傅里叶变换算法的基本思想是将二维傅里叶变换转化为两个一维傅里叶变换,一维傅里叶变换积分离散为多个单元积分累加和,离散单元中原函数采用二次插值形函数拟合,求出单元积分的解析表达式.相比现有的傅里叶变换算法,新方法具有采样灵活、积分精度高、计算速度快和傅里叶变换的截断效应小等优势.利用空间-波数域算法的高度并行性,采用CPU并行求解常微分方程,GPU并行计算任意傅里叶变换,实现了CPU-GPU并行加速方案,进一步提升了本文算法效率.利用常密度模型,对比数值解和解析解,结果表明本文算法正确;利用变密度模型对比了任意傅里叶变换算法与高斯快速傅里叶变换算法的计算效率与精度,在相近的数值精度下,本文算法波数选取少,效率高;测试CPU-GPU并行效果,结果表明相比CPU串行算法,CPU-GPU并行算法的计算效率大大提升,千万数量级节点数模型正演仅耗时数秒.最后利用实际地形数据进行三维重力异常场数值模拟,证明了...     

水体溶解态黑碳的分子标志物苯多羧酸的气相色谱-质谱分析

苯多羧酸分子标志物法是定量水体中溶解态黑碳的常用方法,然而由于部分苯多羧酸,尤其是硝基苯多羧酸商业化标准品的缺失,采用该方法定量溶解态黑碳仍需进一步完善和优化。本文通过已有的苯多羧酸商业化标准品,建立了气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分离和定量 9 种缺少商业化标准品苯多羧酸的分析方法。并首次将菲-D10 作为溶解态黑碳的替代物,指示苯多羧酸法定量溶解态黑碳过程中的损失率。结果表明,该方法具有良好的重现性(RSD=10.34%),方法检出限为 0.67~5.38 ng/L。本文采用该方法分析了大亚湾表层水体溶解态黑碳的分布特征,其浓度范围为 30.38~46.19 μg/L,平均值为(38.93±6.17)μg/L,空间分布表现为从湾内到外海递减的趋势。     

用磁流源并矢Green函数的递推矩阵方法计算层状各向异性地层中多分量感应测井响应

采用递推矩阵方法计算各向异性介质的磁流源并矢Green函数,并利用上述并矢Green函数对层状各向异性倾斜地层中多分量感应测井的响应进行数值模拟,分析了线圈距、层厚、倾角和围岩对多分量感应测井响应的影响.计算发现,共面视电导率比共轴视电导率变化规律复杂,不能反映地层电导率的真实情况.各向异性地层共轴视电导率随井眼相对倾角的增加而减小,而共面视电导率随井眼相对倾角的增加而增加.仪器的垂向分辨率、围岩各向异性对目的层响应的影响程度取决于线圈距,围岩各向异性对高电导率目的层中测井响应的影响大于对高电阻率目的层中测井响应的影响.     

三维直流电场数值模拟的拟解析近似法:张量近似

拟解析近似方法是一种解决电磁场散射问题的快速求解积分方程的近似方法,它绕开了传统数值方法中的求解大型代数方程组或大型矩阵问题,适用于强散射和大扰动问题.本文应用孙建国提出的求解异常电场积分方程的张量拟解析近似理论公式,研究用其求解直流电场积分方程.利用接近实际的地电模型对异常电场进行模拟,研究了均匀场中异常球体的张量拟解析近似解;并对均匀场中的立方体异常体进行了数值计算.效果良好并具有很高的计算速度.研究结果为三维直流电场快速正反演模拟打下基础.     

新型铁碳微电解填料处理含苯污染地下水的实验

将土壤、铁屑、活性炭以及添加剂按一定比例混合、造粒,再经过加热焙烧后制备成新型铁碳微电解规整化填料,以模拟含苯类污染质的污染地下水为研究对象,考察了粘土、铁碳比、填料粒径、粘土比例、添加剂及焙烧温度等因素对微电解过程处理效果的影响。结果表明：粘土经焙烧后对苯的吸附作用很小;在铁碳质量比为6∶1,粘土的质量分数为25%,焙烧温度为300 ℃的制备条件下,填料对苯的处理效果最佳。用该填料处理含苯系物污染地下水,连续稳定运行后,处理率可以达到80%以上。     

金属改性的FSM-16分子筛的合成、表征及催化性能的研究

制备了掺杂不同含量钒和铁的FSM(Folded-sheet mesoporous materials)-16分子筛,采用X粉末衍射仪(Powder X-ray Diffractometer,XRD)、红外光谱仪(Infrared Spectrometer,IR)研究了V-FSM-16和Fe-FSM-16分子筛的结构特征和表面性质,并考查了掺杂不同量金属的FSM-16分子筛对苯氧化成苯酚催化性能的影响,探求掺杂合适金属及合适量的催化剂。实验结果表明掺杂金属钒与载体物质的量比为0.077时,催化剂的催化活性最高。     

酸处理对坡缕石结构及其苯吸附性能的影响

酸化粘土矿物在环境污染物的治理方面有广泛的应用。本文研究了酸处理对坡缕石结构的影响,以及酸化坡缕石对典型挥发性有机污染物苯的吸附性能。结果表明,坡缕石晶体有较强的抗酸性,酸活化明显提高其比表面积与孔容,但其最可几孔径大小不会发生变化。盐酸对坡缕石的溶蚀主要发生在端面及外表面,硅溶出产生的无定型二氧化硅仍保持原坡缕石的棒状形貌。酸活化可提高坡缕石在低压区与高压区内对苯的吸附量,分别比原土提高了35.2%和19.9%。低压区吸附占主导作用的是比表面积与微孔体积,而吸附剂表面对有机物的亲和性在中压区占主导,高压区吸附则以介孔与大孔为主。     

苯并[a]芘在脊尾白虾（Exopalaemon carinicauda）体内富集的动力学研究

通过室内实验模拟了脊尾白虾（Exopalaemon carinicauda）对苯并[a]芘（benzo[a]pyrene,Ba P）的生物富集,通过非线性曲线拟合获得脊尾白虾对Ba P的富集动力学参数（吸收速率常数k1、释放速率常数k2、生物富集因子BCF、平衡状态下脊尾白虾体内Ba P含量CAmax、生物学半衰期B1/2）.各动力学参数分别为：k1范围为12.34～24.96,平均值为18.80,k2范围为0.06～0.10,平均值为0.08,BCF范围为208.41～248.03,平均值为228.02、CAmax范围为12.40～93.79 ng/g,平均值为46.78 ng/g,B1/2范围为6.89～11.71 d,平均为8.95 d.脊尾白虾对Ba P的吸收速率常数k1、释放速率常数k2、BCF均随外部水体中Ba P浓度的增大而减少,CAmax、B1/2随外部水体中Ba P浓度的增大而增大.     

苯并芘B[a]P对泥蚶组织EROD、GST酶活力和MDA含量的影响

采用实验生态学的方法,通过染毒和清除,研究了不同浓度(0.05、0.5、5和10 μg/L)苯并芘B[a]P胁迫15d和释放15d后,泥蚶(Tegillarca granosa)消化盲囊和鳃丝乙氧基异吩唑脱乙基酶(EROD)、谷胱甘肽转移酶(GST)活力和脂质过氧化物(MDA)含量的变化。结果表明: 在胁迫阶段0.5、5 和10μg/L,B[a]P处理组对泥蚶消化盲囊和鳃丝EROD、GST 酶活力和MDA含量显著影响(P＜0.05), EROD、GST 酶活力分别被诱导和抑制,第5d趋于稳定, MDA含量随时间呈上升趋势, 在第10d基本达到峰值并趋于稳定。在清除阶段, EROD活力和MDA含量逐渐下降, GST活力逐渐升高, 并在5～10d恢复到对照组水平。本研究中, EROD和GST活力的变化能够反映机体解毒代谢的能力, MDA含量的变化反映了机体氧化损伤的程度,表现出了一定的剂量和时间效应。     

超高效液相色谱法检测地下水中苯并(a)芘

通过对荧光检测器波长、色谱柱温的选择,建立了超高效液相色谱测定地下水中苯并(a)芘的简便方法。采用Acquity C18色谱柱,流动相为甲醇,流速为0.40 mL/min,方法线性范围为0.082~200 ng/mL,检出限为0.033 ng/mL。在此分析条件下,苯并(a)芘保留时间仅为0.61 min。应用超高效液相色谱法和高效液相色谱法对地下水中苯并(a)芘的测定结果进行比较,超高效液相色谱在分析速度、分辨率和灵敏性方面,特别是在节省时间与溶剂消耗上具有显著的理论优势。