潜流带生物地球化学特征研究进展

潜流带(即地表水-地下水交互作用带)是位于地表水和地下水之间发生物质和能量交换的,具有物理、化学、生物梯度的饱和含水带。潜流带内发生着强烈的生物地球化学过程,在改善水环境质量和维持水生态系统稳定中发挥着重要作用。潜流带生物地球化学特征主要受河床沉积物结构特征、水文特征、环境特征、生物群落格局、物质输入等因素的影响,潜流带内C、N、P元素以及有毒金属元素(Fe、Mn、As、Hg等)会发生氧化-还原、吸附与解吸、沉淀与溶解、生物催化等生物地球化学过程。原位监测、数值模拟、原位培养和地球物理探测等技术是潜流带中生物地球化学过程研究中常用的研究手段。未来针对潜流带的研究可以从监测和数值模拟技术、河床沉积物变化特征以及微生物生态系统的结构和功能等方面进一步开展。     

松辽盆地中央坳陷区深部咸水层二氧化碳储存潜力评价及其不确定性分析

地质储存是减少CO2等温室气体向大气中人为排放的有效措施,深部咸水层是优先考虑的地下储存空间之一,准确评价CO2在深部成水层中的储存潜力是进行CO2地质储存研究的重要基础.本次研究以松辽盆地中央坳陷区深部咸水层为例,评价其储存CO2的潜力,并考虑储层物性参数的随机性,进行储存潜力的不确定分析.研究结果表明,中央坳陷区深部咸水层CO2地质储存理论潜力为5.34×10<'11>t,若考虑孔隙度不确定性,则储存潜力的随机分布区间为4.14×10<'11>-5.72×10<'11>t,且大于理论储存潜力值的概率约为58.3%,说明孔隙度的不确定性对储存潜力评价结果影响较大,在实际工程中应重点考虑这一问题.     

石油类污染场地的自然衰减作用

在野外石油类污染场地地质、水文地质调查的基础上,对场地地下水中总石油烃的吸附、生物降解等自然衰减作用进行研究。开展了砂质粉土、粉砂、细砂等场地包气带、含水层介质对总石油烃的吸附动力学实验、等温吸附实验、不同矿化度吸附实验、生物降解实验和挥发实验等。实验结果显示,砂质粉土、粉砂、细砂的吸附平衡时间分别为4、7和10 h;通过计算确定了每种介质对总石油烃的等温吸附模型。矿化度对介质吸附总石油烃能力的影响表现为,矿化度越高吸附量越高。生物降解实验结果表明,在场地水土条件下,降解能力最强,且降解符合一级衰减动力学方程。研究表明,地下水受到污染后,吸附、降解、挥发等自然衰减作用对地下水石油类污染物的去除具有非常重要的作用。     

Single electron loss in the collisions of C3 + and atomic hydrogen

This paper studies the projectile electron loss cross sections of C^{3 +} colliding with atomic hydrogen in the frame work of extended over-barrier model at intermediate velocities (25 keV/u--600 keV/u). The electron loss is calculated in terms of the interaction between the screened target nucleus and the active projectile electron and of the interaction between projectile electron and target electron. Compared with the convergent close-coupling calculations, screening and anti-screening calculations, this model satisfactorily reproduces the experimentally obtained energy dependence of the electron-impact ionisation cross sections and the single electron loss cross sections over the energy range investigated here.     

水分胁迫/复水对谷子光合特性及产量影响

以谷子品种大金苗为研究对象,采用遮雨棚控水的大田试验方法,比较孕穗开花期和灌浆期水分胁迫/复水对叶片光合特性及产量影响,分析光合速率的限制因素,阐述光合速率、水分利用效率与产量的协同关系。结果表明:水分胁迫会导致谷子光合速率和产量下降,水分利用效率提高,随胁迫增强和持续时间延长,光合速率和产量下降幅度增大;水分胁迫后复水后,光合性能有所恢复,光合作用可产生补偿效应,水分胁迫越强和持续时间越长,补偿效应越低;轻度和持续时间短的水分胁迫,光合速率降低主要由气孔因素决定,随胁迫增强和持续时间延长,非气孔限制逐渐成为光合速率下降的主要原因;与孕穗开花期相比较,灌浆期水分胁迫对光合速率的影响更大且复水后光合性能恢复能力更低,光合速率与产量的协同关系更明显,产量对灌浆期水分胁迫更敏感。     

天目山千亩田泥炭腐殖化度记录的中全新世气候变化

以14C测年为基础,构建了天目山千亩田地区泥炭沼泽剖面年龄-深度模式曲线,通过该区的腐殖化度与烧失量分析研究,发现两者呈现出很好的相关性,共同记录了该地区4 200 aBP以来的气候变化,可划分出3个主要阶段:早期(4 135±40~3 200 aBP)泥炭腐殖化度偏低,指示气候湿热;中期(3 200~630 aBP)泥炭腐殖化度偏高,指示气候温凉偏干;晚期(630 aBP以来),泥炭腐殖化度偏低,气候温凉湿润。     

环境同位素特征对滨海岩溶地区海水入侵过程的指示意义

大连大魏家水源地位于中国北方典型滨海岩溶地区。近30年来,地下淡水的不合理开采造成的地下水位降落漏斗引发了严重的海水入侵。以大魏家水源地为研究对象,通过大量的水文地质调查和水化学及同位素采样测试分析,探讨海水入侵形成的水动力条件,通过分析滨海岩溶含水层中地下水主要水化学和多种同位素(δ2H-δ18O,δ34S,δ13C)组成特征,识别了海水入侵过程中发生的主要水文地球化学作用,并对其进行了定量模拟,从而阐明了岩溶含水层中的海水入侵机理。研究结果表明:大连大魏家海水入侵主要通道为大魏家地区存在的导水断裂、岩溶裂隙以及第四系松散地层。对δ2H-δ18O同位素的组成分析表明,研究区地下水主要来自大气降水补给,结合Cl-浓度分布,认为除海水入侵淡水含水层后增加了地下水中的盐分外,浅层地下水的蒸发也对地下水中盐分的累积起到了重要作用。根据不同水体中δ34SSO4,δ13CHCO3等同位素特征,结合水化学成分(如SO2-4,Cl-)分析认为,研究区微咸水和咸水并不是地下水淡水和海水简单混合而成。利用反向水文地球化学模拟揭示了控制滨海岩溶含水层中水化学演化的主要水文地球化学反应有方解石、蒙脱石和石膏的溶解作用,伊利石的沉淀作用以及Ca-Na离子交换作用,伴随着CO2的释放。     

PRB反应介质火山渣净化石油类污染地下水特性

以石油类污染地下水为研究对象、火山渣为天然活性可渗透反应格栅(PRB)反应介质,进行净化总石油烃(TPH)的性能和作用机理的研究。颗粒分级实验表明:粒径为0.25～2.00 mm的火山渣,对TPH及特征污染物苯、萘、菲、十八烷的去除效果均为80%以上。吸附动力学和等温吸附模型研究结果表明:吸附过程遵循准二级动力学模型,等温吸附模型符合Langmuir等温吸附方程,理论上最大吸附量为1.7mg/g。联合场发射扫描电子显微镜、傅里叶变换近红外光谱仪、X射线衍射仪、X射线荧光光谱分析仪进行作用机理分析。研究结果表明:火山渣的蜂窝状孔隙和突起有利于物理吸附作用,火山渣赋存硅盐促进了化学吸附作用,水体中烃类有机化合物和火山渣在微观尺度上的有效碰撞对火山渣中的[SiO4]4-四面体结构产生微扰,同时烃类有机官能团与[Si-O]、[Si-H]键间发生了分子间键合作用。     

苏锡常地区地裂缝地质灾害形成机理分析

从苏锡常地区特定的地质环境背景条件出发,系统分析了地裂缝地质灾害的形成机理,即基岩起伏形态差异、第四纪沉积结构差异和水文地质条件差异是引发地裂缝灾害的内在条件,长期过量开采地下水是诱发地裂缝灾害的外在因素.通过对地裂缝灾害成因类型的系统划分,为今后进一步进行地裂缝灾害分区评价、防治规划等工作提供了先导性意见和理论基础,具有积极的现实意义.     

地面沉降风险评价初探

平原区超采地下水引发的地面沉降地质灾害已成为影响这些地区经济可持续发展的重要因素,风险管理是实现灾害防治从被动应对向主动防御转变的标志.根据地面沉降地质灾害自身特点,从其易发性、易损性和抗风险能力三方面进行分析评价,初步构建了地面沉降风险评价指标体系,介绍了常用的数学模型方法和空间分析技术,最后以苏锡常地区为例进行了实例研究.结果表明,决定当前地面沉降区风险分布的首要因素是地区经济发展水平,就相同级别的地面沉降而言,其对经济发达地区所造成的侵害要高于经济欠发达地区;其次才是地面沉降灾害发生程度.由此建议加大抗灾投入,增强区域风险抵御能力.