草原露天煤矿区32年土地利用/覆盖及碳储量遥感变化监测

草原露天煤矿区资源开采、开垦等人类活动导致土地利用变化及生态系统碳储量不断变化,利用遥感技术可实现准确、快速监测。本文基于1984—2016年共9期的Landsat多时相遥感影像,以内蒙古草原大型露天煤矿区为研究区,利用面向对象决策树方法得到研究区的土地利用信息,进一步利用土地转移矩阵和景观格局指数分析,基于2016年分类结果进行变化监测,高覆盖草地斑块占景观面积比例减少,景观形状指数增加;随着1999年排土场的生态复垦,近年来复垦与采矿区扩增速率基本保持一致;通过年平均温度与降水量建立碳密度估算模型,得到总体固碳-261.07×103t,表现为碳排放。总的来看碳储量出现降低现象,与草地面积转化为农田、采矿区等碳储量较少的土地类型有关,排土场复垦对减缓土地碳储量减少有一定作用。本研究表明:遥感技术可用于受采矿等人类活动影响造成的矿区土地利用/覆盖与碳储量变化特征实时、动态监测与分析,为采取合理的环境保护措施提供了一定的理论依据。     

基于颗粒流的直切槽式巴西圆盘裂纹扩展分析

利用颗粒流程序（PFC) 对直切槽式圆盘试样进行巴西试验模拟,分析了不同的裂隙倾角和裂隙长度对直切槽式圆盘试样裂纹扩展规律的影响。根据起裂位置的不同,主裂纹可分为从裂隙尖端萌生的Ⅰ型主裂纹和从裂隙尖端一定距离处萌生的Ⅱ型主裂纹;次生裂纹可分为从加载点附近萌生的Ⅰ型次生裂纹和从远离加载点的一侧萌生的Ⅱ型次生裂纹。当裂隙长度保持不变而增大裂隙倾角时,主裂纹从Ⅰ型过渡为Ⅱ型,次生裂纹则从Ⅰ型转变为Ⅰ型和Ⅱ型共存,最后又变为Ⅰ型。当裂隙角度保持不变而增大裂隙长度时,主裂纹保持不变,次生裂纹则由Ⅰ型逐渐过渡为Ⅰ型和Ⅱ型共存。另外,当径向应力达到峰值应力之后,试样内会有大量的微裂纹萌生、扩展,造成了圆盘试样的破坏。从力链和能量角度来看,巴西圆盘试样的破裂过程是试样内部拉应力集中产生的颗粒间黏结破裂以及应变能释放的过程。     

碳酸盐岩碳同位素地层学研究中数据的有效性

碳酸盐岩碳稳定同位素组成数据能否有效地反应原始大洋的同位素组成是稳定同位素地层学研究成败的关键,因此,如何准确地判断碳同位素比值的有效性成为该稳定同位素地层学研究中的焦点问题之一。碳同位素值有效性受成岩作用、地层缺失、样品处理过程等多方面因素影响,但成岩作用是诸多因素中最普遍、最主要的,因而正确判别碳同位素值可靠性通常也就是对样品及其同位素组成经受成岩改造程度的评定。确保碳同位素测试结果可靠应主要把握前期严格选样和后期数据分析两个重要环节。前期选样包括野外和室内两步,是在宏观尺度上对数据可靠性的把握;后期数据分析则主要是在严格选样的基础上,利用碳(及附带的氧)同位素自身数据特征以及借助Mn、Fe、Sr等微量元素特征从元素级别的微观角度对同位素值有效性做出进一步判别。     

页岩油评价的关键参数及求取方法研究

随着非常规油气勘探的进一步深入,页岩油气逐渐成为现今勘探研究的热点和难点。目前国内针对页岩油的勘探开发没有成功的案例可循,实际工作中一直沿用了国外页岩气的勘探及评价思路。通过研究指出,页岩油自身的特点决定了其勘探不能照搬国外的页岩气评价思路,将研究重点仅仅停留在有机碳含量上无法满足勘探需要,页岩油勘探的核心问题在于地层已生成的游离烃含量的评价。利用胜利油区第一口页岩密闭取芯井分析化验资料为基础,系统研究了孔隙度与单位含油体积以及含水体积之间的关系,发现了烃源岩中孔隙性越好,含油性越好的特点。利用孔隙度、含油饱和度等岩心分析数据推导出了反映泥质页岩游离烃含量的评价模型,并构建了基于实测的深侧向电阻率、孔隙度、有机质成熟度等参数的求取模型。利用页岩地层游离烃中有机碳含量和总有机碳含量对比可以直观反映地层中游离烃含量的垂向变化规律,指示页岩层段的有利油气区段。以胜利油田沾化凹陷罗家地区罗69井实验分析资料为例,对模型的参数求取及效果分析进行了阐述,构建的地层有机质成熟度模型及游离烃中有机碳含量均精度较高,在此基础上,通过游离烃有机碳含量绝对值、以及游离烃中有机碳含量与地层有机碳含量的比值实现了对页岩油地层可动油气富集带的指示,可动油气相对富集的层段即为页岩油地层的勘探目标。该思路可为目前的陆相页岩油勘探提供借鉴和参考。     

新形势下环境岩土工程的机遇和挑战

新形势下,国际国内面临碳达峰、碳中和“双碳”目标的实现,可持续能源利用和基础设施建设,生态环境保护等方面的挑战,这也给了环境岩土工程领域新的机遇。对于环境岩土工程领域学者和从业者,如何通过创新和学科交叉的合作和努力,从理论、技术、管理、实践等方面应对这些新的挑战,并化挑战为机遇,是亟需厘清的重点。由国际环境岩土工程学会(ISEG)主办,南京大学承办的“新形势下环境岩土工程的机遇和挑战”研讨会于2021年7月13日至14日顺利召开。本次研讨会显示近年来国内外环境岩土工程研究工作取得了很多新进展：(1)“双碳”目标引领环境岩土工程发展;(2)生态环境保护与地质灾害防治日趋重要;(3)新兴技术助力环境岩土工程上新台阶。未来的研究趋势包括：(1)环境岩土低碳技术研发与应用;(2)绿色生态修复及高效灾害预防;(3)基于新兴技术的深度学科交叉。     

Carbon and Noble Gas Isotopes in the Tengchong Volcanic Geothermal Area, Yunnan, Southwestern China

Carbon and noble gas isotope analyses are reported for bubbling gas samples from the Tengchong volcanic geothermal area near the Indo-Eurasian suture zone. All samples contain a resolvable component of mantle-derived 3He. Occurrence of mantle-derived 3He coincides with surface volcanism. However, 3He occurs over a larger geographic areathan do surface volcanics. δ13C values for CO2 and CH4 vary from -33.4‰ to 1.6 ‰ and from -52.8‰ to -2.8‰, respectively. He and C isotope systematics indicate that CO2 and CH4 in the CO2-rich gases originated predominantly from magmatic component mixed with crustal CO2 produced from carbonate. However, breakdown of organic matter and near-surface processes accounts for the CH4 and CO2 in N2-rich gases. 3He/4He ratio distribution pattern suggests that mantle-derived He and heat sources of high-temperature system in central Tengchong originate from a hidden magma reservoir at subsurface. CO2-rich gases with the highest 3He/4He ratio (5.2 Ra) may be representative of the     

青藏高原净生态系统碳交换量的遥感评估模型研究

青藏高原作为世界海拔最高的区域,是全球气候变化的敏感区之一。定量估算这一区域的净生态系统碳交换量（NEE）有利于理解陆地生态系统碳平衡对未来气候变化的响应。本文构建了一个模拟该地区NEE动态变化的净碳收支模型（NCBM）。该模型由来源于MODIS影像的增强型植被指数（EVI）、陆地表面水分指数（LSWI）以及来源于地面观测的空气温度和短波辐射共同驱动,并利用青藏高原地区的3种植被类型（包括高寒灌丛、高寒湿地和高寒草甸）的碳通量长期观测数据对模型进行了校准和验证。结果表明,在模型校准站点年,NCBM模型可以模拟NEE观测值81%的变化,均方根误差（RMSE）为0.03molC/m2/d,模型效率（EF）为0.81。在模型验证站点年,NCBM模型可以预测NEE观测值84%的变化,RMSE为0.03molC/m2/d,EF为0.81。在大多数情况下,NCBM模型可以清晰地模拟各植被类型的NEE季节和年际变化。此外,NCBM模型因为结构简单,模型驱动变量易于获取等优势,具有在区域尺度上模拟NEE时空变化的潜力。但是该模型还需要进一步的改进和发展,特别需要提高对植被非常稀疏地区NEE变化的模拟能力。     

长江源区布曲流域土壤有机碳分布特征及其影响因素北大核心CSCD

基于长江源区布曲流域23个采样点的138个土壤样品,分析了土壤有机碳的分布特征,并探讨1 m以内土壤有机碳含量的影响因素。结果表明,长江源区布曲流域0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm和50~100 cm的6层土壤有机碳含量的平均值±标准差分别为(10.23±4.84) g·kg^(-1)、(10.18±5.19)g·kg^(-1)、(9.34±5.20)g·kg^(-1)、(9.04±4.41)g·kg^(-1)、(8.01±4.74)g·kg^(-1)、(9.40±4.67)g·kg^(-1),其随土壤深度增加而降低(R^(2)=0.511)。研究区土壤有机碳含量与海拔并非线性相关(P>0.05),而是在4 700~5 100 m的海拔范围内,随海拔的升高而增加,然后在5 000~5 100 m海拔处达到最大值后降低。土壤有机碳含量与pH值呈现极显著的负相关(P<0.01),与碳氮比呈现极显著的正相关(P<0.01),与体积含水量呈现显著的正相关关系(P<0.05),而与年均气温、年均降水量、全氮、全磷、全钾、无机碳含量、阳离子交换量、容重和黏粒含量的相关性不显著(P>0.05),表明长江源区布曲流域1 m以内土壤有机碳含量的主要相关因素是土壤的pH值、碳氮比和体积含水量。研究结果可以为长江源区布曲流域土壤碳循环的研究提供基础数据和科学依据。