沉积硼酸盐矿物硼同位素组成特征及控制因素研究

硼资源主要来自沉积硼酸盐矿床,其硼同位素组成携带着丰富的成矿及蚀变信息。通过室内模拟实验及统计全球沉积硼酸盐矿物δ¹¹B值,分析发现硼酸盐矿物δ¹¹B值主要受硼源、硼酸盐结构、pH值、后期蚀变及瑞利过程影响。不同试剂合成及不同盐湖产出的硼酸盐矿物δ¹¹B值存在显著差异,说明硼源是决定δ¹¹B值的第一要素。同一矿床及全球沉积硼酸盐矿物间δ¹¹B值均表现出钠硼酸盐(硼砂、三方硼砂、贫水硼砂)>钠—钙硼酸盐(钠硼解石、硼钠钙石)>镁硼酸盐(多水硼镁石、柱硼镁石、库水硼镁石)>钙硼酸盐(硬硼钙石、板硼石、白硼钙石、三斜硼钙石)>钙—镁硼酸盐(砷硼镁钙石、水方硼石),这与硼酸盐矿物中BO₃/BO₄比值及卤水pH值有关。原始沉积硼酸盐后期埋藏过程经历的蚀变反应会改变δ¹¹B值：(1)次生硼酸盐矿物δ¹¹B值比原生硼酸盐矿物低2‰～4‰,这是由于脱水反应中¹¹...     

Modelling of concentration fluctuations in canopy turbulence

The knowledge of the concentration probability density function (pdf) is of importance in a number of practical applications, and a Lagrangian stochastic (LS) pdf model has been developed to predict statistics and concentration pdf generated by continuous releases of non-reactive and reactive substances in canopy generated turbulence. Turbulent dispersion is modelled using a LS model including the effects of wind shear and along-wind turbulence. The dissipation of concentration fluctuations associated with turbulence and molecular diffusivity is simulated by an Interaction by Exchange with the Conditional Mean (IECM) micromixing model. A general procedure to obtain the micromixing time scale needed in the IECM model useful in non-homogeneous conditions and for single and multiple scalar sources has been developed. An efficient algorithm based on a nested grid approach with particle splitting, merging techniques and time averaging has been used, thus allowing the calculation for cases of practical interest. The model has been tested against wind-tunnel experiments of single line and multiple line releases in a canopy layer. The approach accounted for chemical reactions in a straightforward manner with no closure assumptions, but here the validation is limited to non-reacting scalars.     

Enhancements of Major Aerosol Components Due to Additional HONO Sources in the North China Plain and Implications for Visibility and Haze

The Weather Research and Forecasting/Chemistry model(WRF-Chem) was updated by including photoexcited nitrogen dioxide(NO2) molecules,heterogeneous reactions on aerosol surfaces,and direct emissions of nitrous acid(HONO) in the Carbon-Bond Mechanism Z(CBM-Z).Five simulations were conducted to assess the effects of each new component and the three additional HONO sources on concentrations of major chemical components.We calculated percentage changes of major aerosol components and concentration ratios of gas NO y(NOyg) to NO y and particulate nitrates(NO-3) to NO y due to the three additional HONO sources in the North China Plain in August of 2007.Our results indicate that when the three additional HONO sources are included,WRF-Chem can reasonably reproduce the HONO observations.Heterogeneous reactions on aerosol surfaces are a key contributor to concentrations of HONO,nitrates(NO 3),ammonium(NH + 4),and PM 2.5(concentration of particulate matter of 2.5 μm in the ambient air) across the North China Plain.The three additional HONO sources produced a～5%-20% increase in monthly mean daytime concentration ratios of NO-3 /NO y,a ～15%-52% increase in maximum hourly mean concentration ratios of NO-3 /NO y,and a ～10%-50% increase in monthly mean concentrations of NO-3 and NH+4 across large areas of the North China Plain.For the Bohai Bay,the largest hourly increases of NO-3 exceeded 90%,of NH+4 exceeded 80%,and of PM 2.5 exceeded 40%,due to the three additional HONO sources.This implies that the three additional HONO sources can aggravate regional air pollution,further impair visibility,and enhance the incidence of haze in some industrialized regions with high emissions of NO x and particulate matter under favorable meteorological conditions.     

沙尘表面非均相吸附系数不确定性及其影响的数值模式研究

本文从实验气溶胶样品、实验技术和分析方法三个方面对以往的实验室研究结果进行综合分析, 归纳总结出适合东亚地区沙尘气溶胶的非均相吸附系数γ的参考值, 并利用区域大气化学模式, 模拟研究了非均相吸附系数γ的不确定性对东亚地区沙尘气溶胶非均相化学过程的影响。为了研究非均相反应对γ的敏感性, 针对其中四种物质(HNO3、N2O5、O3和SO2) 的γ上限值和下限值, 分别进行了T-up (上限值) 和T-low(下限值)两个敏感实验; 针对相对湿度对HNO3和N2O5非均相吸附系数的影响进行了T-rh敏感实验。模拟结果与观测资料进行了对比分析, 结果表明模式可以比较好地反映气态物质、气溶胶浓度的演变过程和非均相反应过程。考虑非均相反应后模拟的硫酸盐和硝酸盐浓度与观测值更接近一些。采用γ参考值的模拟结果总体上比采用γ上限值和γ下限值更合理, 把γ系数作为相对湿度的函数来处理比作为常数处理更合理。沙尘气溶胶通过非均相化学反应, 可以使模拟区域内SO2、NOx和O3的平均浓度下降, 使硫酸盐和硝酸盐颗粒物浓度增加, 采用γ参考值计算得到3 km以下的上述物质的变化率分别为－3.44%、－5.92%、－1.75%、5.22%和23.25%, 显示沙尘表面非均相化学反应对大气化学成分特别是气溶胶有较大的影响; 不同γ取值对上述物质变化率有一定影响, 其中对硝酸盐和臭氧的影响较大, T-up和T-low 模拟结果之间可以相差13.4%和10.1%。     

非均相化学过程在青藏高原臭氧低谷形成中的作用

分析SAGE II资料发现:青藏高原对流层顶最高不超过17.6 km,夏季平均在17 km以下:来自对流层中低层的物质很少能被输送到17.5 km以上,来自对流层中低层的输送不会长时间持续地影响17.5 km以上的区域。青藏高原以及同纬度地区在15 20 km高度温度低于210 K,非均相化学反应可能在此起着重要作用。夏季青藏高原臭氧低谷的形成高度主要是15—20km,而且是长时间持续性的。分析结果显示:15—20km非均相化学过程在夏季青藏高原臭氧低谷的形成中可能起重要作用,特别在17.5—20km高度其所起的作用可能是主要的;而在17.5 km以下,从以往的研究可以知道青藏高原的动力和热力作用对夏季青藏高原臭氧低谷的形成起着主要作用。在春季和秋季,青藏高原上15—20km的臭氧"亏损"也可能是由于非均相化学过程造成的,使得青藏高原臭氧低谷每年从4月持续到10月。并且,影响非均相化学过程的主导因素可能是温度。     

关于用室内三轴(CD)试验方法确定基床系数的探讨

根据基床系数的理论结合现场平板载荷试验方法结果,对用室内三轴(CD)试验测定基床系数测定结果的处理方法进行分析。     

对流、湿度锋与低空急流的耦合——持续性暴雨维持的一种可能机制

根据暴雨发生和持续依赖于对流层低层水汽辐合的事实,重点针对持续性暴雨维持机制这一重要问题,从天气学和动力学方面分析了1989年7月9～10日四川盆地东部持续性暴雨维持机制。分析结果发现,大气运动非平衡强迫、凝结降水的非均匀分布与强烈垂直风切变的耦合作用、“湿度锋”与低空急流的耦合相互作用通过促进低空辐合流的维持,导致了对流云团和暴雨天气的持续。     

利用钾长石合成雪硅钙石纳米粉体的反应机理研究

采用CaO为助剂,在水热条件下分解钾长石,进而合成雪硅钙石。影响反应的主要因素为：n(CaO)/n(SiO₂+AlO_1.5)、晶化温度和晶化时间等。在n(CaO)/n(SiO₂+AlO_1.5)为0.75～1.00、晶化温度为230～250 ℃、晶化时间为5～8 h的条件下,可以合成结晶良好的雪硅钙石晶体。反应机理分析表明：在钾长石-氧化钙的水热体系中,钾长石的分解并不是简单的离子交换作用或铝硅酸盐解聚作用,而是在碱金属离子与水作用的基础上,反应物中H⁺与矿物表面的碱金属离子K⁺、Na⁺、Ca²⁺作用,首先形成表面富硅贫铝的前驱聚合体（SiO_2·nH₂O）;然后这些前驱聚合体分解,与溶液中的Ca²⁺作用,生成C-S-H凝胶和水钙铝榴石;随着反应时间的延长,C-S-H凝胶和水钙铝榴石进一步转变为雪硅钙石。     

溶胶凝胶法制备（Eu^2＋，Dy^3＋）SrAl2O4

采用无机盐溶胶-凝胶法制备了颗粒均匀的形态为针状的(Eu2+,Dy3+)SrAl2O4纳米粉体.通过TG-DTA分析和X射线衍射和扫描电镜分析方法,对样品进行了微观结构和表面形态的表征.研究了纳米(Eu2+,Dy3+)SrAl2O4粉体在不同烧结温度下固相反应过程和成相规律.实验结果表明,当样品的烧结温度为500 ℃时是单一的Sr(NO3)2晶相;750 ℃左右生成了Sr3Al2O6,并伴有少量SrAl2O4晶体;1 100 ℃是生成了结晶度良好的针状纳米(Eu2+,Dy3+)SrAl2O4粉体.通过计算,样品粉体晶粒平均为80～100 nm.该晶体粒度随烧结温度升高而逐渐变大.