全自动进样原子荧光法测定海洋沉积物中的As、Sb、Bi、Hg

采用全自动原子荧光光谱仪对海洋沉积物中的As、Sb、Bi、Hg进行连续测定,选择了仪器的最佳工作条件,探讨了方法的精密度、检出限。方法精密度为3.10%～3.92%,各元素的方法检出限:As、Sb为0.02×10-6,Bi为0.01×10-6,Hg为0.1×10-9。方法经国家一级标准物质验证,分析结果与推荐值十分吻合。该方法简便、快速、准确,已经应用于大量海洋沉积物样品的测定,取得了满意的效果。     

广西铅锑矿冶炼区表层土壤重金属污染的分布规律

为了解铅锑冶炼活动对周边土壤的污染情况,通过实地采样调查和室内样品分析,对河池铅锑矿冶炼区周边土壤中重金属含量的空间分布规律进行了分析,并对该区重金属污染情况进行评价。结果表明:冶炼区表层土壤受到较高含量的Sb、Pb、Zn污染,As、Cd和Cu也有一定程度的污染。土壤中的w(Sb)、w(Pb)和w(Zn)分别为195～2034 mg/kg、259～2261 mg/kg和365～1033 mg/kg,分别达到背景值的4.8～33.3倍、3.4～29.7倍和1.4～3.9倍。冶炼区表层土壤中的重金属含量与冶炼厂的远近关系密切,Sb、As和Pb在0～400 m范围急剧衰减,400 m范围内Sb、As和Pb分别衰减了92.5%、95%、93.7%。在400～2400 m的2000 m区间Sb、As和Pb分别衰减了64.4%、80.9%、52.1%。Cd在200 m范围内衰减了88.7%,在200～2400 m范围没有显著变化。Sb、As、Cd和Pb在400～2400 m范围呈缓慢衰减,使得重金属的影响可达很远。Sb和Pb的衰减趋势高度相似,这对于Pb-Sb的全球迁移具有相关的意义。     

X射线荧光光谱法测定土壤和沉积物中的锰

X射线荧光光谱法(XRF)是测定土壤和沉积物中锰的重要方法,具有制样简单、非破坏性测定、检测速度快等优点。目前用于建立工作曲线的土壤和沉积物标准物质的锰含量最高为2490mg/kg,采用XRF法测定受污染土壤和沉积物中的锰含量时易超出工作曲线测定范围。本文将锰标准溶液定量加入到土壤标准物质中,制备锰含量更高的校准样品,工作曲线的测定上限范围由2490mg/kg提高至3780mg/kg。该方法测定不同含量标准物质中锰含量的结果均在认定值范围内,实际样品的加标回收率为97.8%～108.3%,高含量锰的实际样品测定值与电感耦合等离子体发射光谱法测定值的相对偏差小于5.7%,相对标准偏差(RSD)小于0.4%(n=7)。实验结果表明该法测定锰含量高的土壤和沉积物的准确度和精密度良好。     

渤海西部表层沉积物中重金属的环境地球化学特征

为探讨渤海西部在多重环境因素变化下沉积物中重金属的环境地球化学行为,分析了渤海西部44个站位表层沉积物样品中8种重金属元素含量,研究了重金属元素的分布特征、环境影响因素及其生态风险。结果表明,渤海西部表层沉积物中As、Cu、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn的平均含量分别为117 mg/kg、255 mg/kg、014 mg/kg、689 mg/kg、0037 mg/kg、303 mg/kg、223 mg/kg、757 mg/kg;Cu、Cr、Ni、Zn含量与有机碳含量、小于63 μm细粒沉积物呈显著正相关,其在表层沉积物中的分布明显受到有机质含量和沉积物粒径的控制,而As、Hg分布没有明显受到有机质含量的影响。富集系数显示,Cr、Ni、Pb和Zn为无富集,Cu、As为轻度富集,Cd和Hg为中度富集。与多种背景值和一致性沉积物质量基准相比较,渤海西部表层沉积物Pb、Cd的含量超出背景值,而Cu、Zn、Ni、Cr、As、Hg含量也存在一定的异常,但其含量水平引发有害生物效应的可能性不大,尽管重金属元素含量偏高,但生态风险较小。     

氢化物发生-原子荧光光谱法测定土壤中水溶态砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)

以氢气发生器为氩-氢火焰提供纯净、稳定的氢气,原子荧光光谱法测定土壤中水溶态和可交换态Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)已有应用,本研究进一步将此方法用于测定土壤样品中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)。在0.3mol/L NaH2PO4-Na2HPO4缓冲液中,采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定土壤中水溶态As(Ⅲ)和总砷的含量,通过差减法计算As(Ⅴ)的含量。实验考察了0.02～0.4 mol/L NaH2PO4-Na2HPO4对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)测定的影响,结果表明0.3 mol/L NaH2PO4-Na2HPO4可以有效掩蔽As(Ⅴ)。As(Ⅲ)的检出限为2.92 ng/g,总砷的检出限为2.35 ng/g;As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的加标回收率分别为96%～104%和101%～103%。本方法不再依靠化学反应产生氢气来点燃并维持氩氢火焰,可在发生氢化反应的任何介质中测定砷,且不需要考虑酸度问题。方法操作简便,准确度高,能满足大批量样品分析要求。     

渤海沿岸环境沉积调查:As、重金属、氮和磷污染

对天津,河北和辽宁地区沿渤海海岸沉积物进行了粒度,重金属、As、P和N的分析表明,在表层沉积物(<62.5μm粒级)中重金属和As的含量变化很大。在天津地区Hg、Cd、Cu、Ni、Pb、Zn、Cr、Mn和As的平均含量(μg/g)分别为0.15、0.19、31.6、46.5、29、112、82、1008和16.2,辽宁地区它们分别为0.08、0.44、24.2、34.1、29、96、64.4、976和13.1,在河北地区它们分别为0.03、0.13、20.3、28.7、22.7、58、63、888和8.5。天津地区Hg、Cr和As的高值(μg/g)为0.26～0.35,83.4～94.9和23.3。河北省个别地区Hg、Cd和Zn含量(μg/g)高达3.12,2.01和602。上述结果反映渤海沿岸沉积物遭受了不同程度的重金属和As的污染。天津环渤海地区表层沉积物中总氮(TN)和总磷(TP)的含量(mg/g)分别为0.7～1.5和0.7～1.0,它们在辽宁地区分别为0.5～1.0和0.5～0.7,在河北地区一般为0.6～1.2和0.5～0.8。但是,在河北个别明显遭受Hg、Cd和Zn污染地区的沉积物中TN和TP含量(mg/g)分别高达6.6和1.5,需要研究它对底栖生物的危害。     

漳州市城市土壤重金属含量特征及控制因素

讨论了 108个取自漳州市城区公园、生活区及环城菜地等不同功能区的表层 (0～ 20 cm)土壤样品中重金属含量及分布特点,根据土壤中重金属元素与主元素间的相关分析、聚类分析,探讨了影响土壤中重金属分布和来源的因素.结果表明,漳州市城市土壤 Hg、 Cd、 Pb、 Cu、 Zn、 As、 Cr和 Ni的平均含量分别为 0.471 mg/kg、 0.353 mg/kg、 75.9 mg/kg、 32.6 mg/kg、 106.7 mg/kg、 6.86 mg/kg、 29.7 mg/kg和 12.8 mg/kg,其中相对于区域土壤背景值与国家土壤环境质量标准,污染较突出的元素是 Hg和 Cd.深受人为污染活动影响的城区土壤和菜地土壤重金属平均含量也尤为突出,城区土壤 Hg平均含量最高,菜地土壤 Cd平均含量最高.元素的相关性分析和聚类分析结果表明 Hg相对于其他元素表现较独立, S对 Hg有一定的捕获能力;As、 Cr和 Ni是受控于成土母质的元素组合;Cd和 Pb是受人为污染影响较强的元素, Cu来源于地质成因的比例较大;Zn受控于土壤中锰氧化物粘粒.     

海南岛表层及深层土壤重金属分布特征及源解析

地学统计及多元分析是判断土壤中重金属元素来源和影响因素的有效方法。区域尺度上不同岩性地区表层及深层土壤中重金属元素含量和空间分布的对比分析,也可以为区分重金属元素来源提供有价值的信息。本研究在海南岛共采集了8 713件表层土壤样品和2 197件深层土壤样品,分别测定了其中8种重金属元素和Sc等元素含量。结果表明,表层和深层土壤中As、Co、Cr、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg的平均含量分别为5.29 mg/kg、11.95 mg/kg、60.79 mg/kg、17.24 mg/kg、26.18 mg/kg、51.22 mg/kg、0.081 mg/kg、0.043 mg/kg和5.53 mg/kg、12.89 mg/kg、65.24 mg/kg、19.97 mg/kg、29.15 mg/kg、58.87 mg/kg、0.065 mg/kg、0.029 mg/kg。通过Pearson相关性分析和多元成分数据分析,发现影响海南岛表层和深层土壤中重金属元素分布的主要因素为成土母岩的岩性、成土过程以及人类活动。分析结果表明,As、Co、Cr、Cu、Pb、Zn元素主要继承于土壤母质并受成土过程影响,而Cd和Hg元素受到人为活动输入影响较大。     

多目标生态地球化学调查土壤样品中砷硒锑有效态分析方法的商榷

以0．10mol／L NaH2PO4和0．50mol／L NaHCO3为浸提剂，试验了其对土壤样品中As、Se、Sb的浸提效果；以氢化物发生-原子荧光法(HG-AFS)测定了浸提液中As、Se、Sb的含量。方法在武汉、宁镇测区应用试验表明：采用0．50mol／L的NaHCO3为As、Se、Sb的有效态浸提剂，以HG—AFS法测定其含量的方案可行，检出限分别为：0．006mg／kg、0．001mg／kg、0．002mg／kg。精密度试验，6个标准样品的RSD(n=12)As、Se、Sb均≤10．15％。     

洞庭湖沉积物重金属环境地球化学

对洞庭湖沉积物样进行了Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni、As和Hg等8种元素含量分析.结果显示,洞庭湖沉积物中重金属污染物主要是Cd和Hg,其次是Pb、Zn、As和Cu;Cd平均含量达到2.7mg/kg,是国家土壤环境质量三级标准(1.0mg/kg)的近3倍;Cu、Pb、Zn、As和Hg平均含量分别为51.3mg/kg、52.8mg/kg、140mg/kg、22.5mg/kg和0.22mg/kg,均超过国家土壤环境质量一级标准.运用地累积指数法对其污染程度进行了评价,认为重金属污染最严重的湖区是东洞庭湖的鹿角至城陵矶湖区(段),污染物可能主要来源于湘江流域;各子湖区(段)重金属综合污染状况评价结果是:东洞庭湖＞大通湖＞横岭湖＞万子湖＞西洞庭湖＞采桑湖.入湖各河口区沉积物重金属含量与历史资料的对比表明,8种重金属含量均有较高程度的富集,反映近年来洞庭湖流域内重金属污染有增加的趋势.     

RS和GIS技术集成及其应用

本文简要地介绍了ＲＳ（遥感图像处理系统）和ＧＩＳ（地理信息系统）技术及其集成的基本概念和方法。讨论了ＲＳ和ＧＩＳ技术及其集成的内在涵义、相互关系,认为ＲＳ是ＧＩＳ重要的外部信息源,是其数据更新的重要手段,尤其对于全球性的 地理动力学分析,更必须有ＲＳ所提供的覆盖全球的动态数据与ＧＩＳ的结合。反之,ＧＩＳ则可以提供ＲＳ所需要的一些辅助数据,以提高ＲＳ图像的信息量和分辨率,同时,ＧＩＳ可以将实地调查所     

红藻石和蓝藻石概念及分类归属的综述和修订

在分析和总结前人对红藻石和蓝藻石研究成果基础上,结合岩石薄片显微镜下观察实例,发现在以往碳酸盐岩颗粒分类中没有红藻石和蓝藻石的合适位置。鉴于红藻石重要的成因意义和造礁作用,有必要明确红藻石的概念和归属。珊瑚藻本身极易钙化,经生物矿化作用最终保存下来的珊瑚藻屑一直放在生物碎屑中,而红藻石是由非固着的珊瑚藻构成的钙质独立结核,因此也可以被划分到生物碎屑中。蓝藻石作为蓝细菌钙化作用的产物,同时鉴于蓝藻石的广泛存在,把钙化蓝细菌形成的核形石命名为蓝藻石,这一重要概念从提出到现在一直被使用。然而蓝绿藻概念已变更为蓝细菌,蓝藻石的形成与藻类无关,显然将其称作蓝菌石更加确切。因此,应将红藻石和蓝藻石分别归为生物碎屑和核形石当中,并用新的术语蓝菌石替代蓝藻石。其意义在于使红藻石和蓝藻石的概念及归属更为规范,并为碳酸盐岩颗粒的深入研究提供有益线索。     

矿物——成矿与找矿

单颗粒矿物微量元素激光原位定量分析测试数据的大量积累和研究,使矿物成为矿床地球化学研究和矿床勘查的重要示踪剂。本文重点选择磁铁矿、磷灰石、石榴子石、榍石、锆石、绿泥石和绿帘石等的原位分析研究所获得的认识,介绍单颗粒矿物成分组合及变化在矿床类型划分、成矿年龄测定、氧逸度、成矿过程与物质来源、找矿与勘探等方面的应用。不同矿床类型中普遍存在的矿物,如磁铁矿、磷灰石等的微量元素含量及组合差异,提供了矿床类型识别的标志。单颗粒矿物,特别是矿石矿物和密切共生矿物如锡石、铌钽铁矿、赤铁矿、石榴子石、方解石等的原位定年,使成矿年龄的直接准确测定成为现实。矿物中变价元素,如Fe、V、Mn、Ce、Eu含量和/或比值的变化,指示了成矿过程氧逸度及其变化特点。从矿物核部向震荡环带与边部的微量元素含量或同位素组成的变化,示踪了成矿过程中流体来源或性质的变化。斑岩和矽卡岩矿床中与成矿作用关系密切的蚀变矿物,如绿泥石、绿帘石的形成温度、特征微量元素比值,如Ti/Sr、Ti/Co、V/Ni、Mg/Sr等,与距矿床中心距离呈线性函数关系,可定量预测距矿床中心的距离,使以绿泥石、绿帘石为代表的找矿指示矿物研究迅速发展。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

自动化智能化地质岩芯钻探技术装备研发与应用

为解决5000 m地质岩芯钻探基础准则与依据缺失问题，提高钻探装备的自动化、智能化水平，启动了5000 m智能地质钻探技术装备研发工作，通过钻机装备、钻探器具研制，钻探工艺技术研究并经试验示范验证，取得多项创新成果，形成了5000 m地质岩芯钻探技术体系。通过特深孔钻孔口径与管柱规格优化研究、钻杆规格设计、装备性能参数选配，形成了5000 m地质岩芯钻探技术规范体系；基于5000 m特深孔地质岩芯钻机、孔口自动化作业装置等关键设备研制，实现了绳索取芯钻进的孔口作业全流程自动化，形成了轻量化钻机孔口管柱柔顺控制技术；基于复杂地层孔内工况判别、钻进参数优化与轨迹优化控制等技术问题研究，形成了多源信息融合的地面与孔底一体化钻进过程智能控制技术；基于高性能薄壁绳索取芯钻杆和系列小口径高效钻具研制，形成了大深度绳索取芯系列钻杆钻具技术；研发了耐高温环保型冲洗液、生物破胶废浆处理技术、“广谱型”双浆堵漏技术，形成了绿色环保型冲洗液体系与护壁堵漏技术。     

现代新技术新方法与工程地质

本文阐述了瓣技术，新方法应用于工程地质研究取得的进展，内容涉及原位测试技术，数值模拟技术，物理模拟技术和物探测技术，这些方面的研究推动了工程地质学的发展。     

桩-岩摩擦黏着特性的试验与分析

研究桩与岩石的侧摩阻力组成及影响因素,有助于准确地把握桩与岩石的侧摩阻力取值原则。在对桩与岩层的摩擦黏着机制分析的基础上,指出界面力与岩层抗剪力的区别,并提出岩层的极限侧摩阻力由界面强度及岩石强度两者较弱一方决定的观点。进行了中风化岩中4组混凝土短桩的抗压及抗拔极限摩阻力对比试验,获得了相应的极限侧摩阻力值以及抗拔与抗压极限侧摩阻力值的比值。抗拔时由于上部岩层对桩侧岩层的约束作用较弱,会使侧摩阻力相对抗压时有较大降低。通过有限元计算及其与试验值的比较分析,研究短桩与岩层的界面强度条件,发现岩层和混凝土灌注桩间的侧摩阻力中界面黏着力占很大比例。     

再论流体势及其与圈闭和油气藏关系

在Hubbert(1953)关于流体势和圈闭的经典论文基础上,从流体势计算的基本原理出发,论证了气势与水势、油势计算表达式的具体形式是不同的,如等地温梯度的静水压力场中理想气体的势包含压力的对数函数与线性函数之和,而不只是包含压力的线性函数.表述了同一求势面所对应的测势面对于不同流体是不同的;指出了圈闭的溢出点通常是等势面与非渗透层面交线的切点;应用简洁的数学分析方法,推导了地下水三维流动情形下油(气)等势面某点切平面坡度与水头、渗滤速度关系的表达式,其中坡度绝对值与渗滤速度关系的表达式为:tanθ=√v2x v2y/|vf vz|,其中vf=K[ρw-p(p)]g/μ,式中:θ为切平面的倾角;vx、vy和vz分别为沿坐标轴ox、oy和oz方向的渗滤速度分量;K和μ分别为渗透率和水的动力黏度;ρw、ρ(p)分别为水和油(气)的密度.根据这些基础性的分析,对被广泛引用的Levorsen(1954)的背斜-水动力复合油藏中水头与油水界面产状的关系示意图进行了两点修改:将油水界面改为曲面、将油水界面处油藏的测势面改为高于油水界面处水的测势面的水平面;对向斜部位聚集油气的水动力条件进行了讨论,认为只有两(各)翼水流都向下流动且水流强度中等条件下才能在向斜部位聚集油气.     

Glyph and hyperstreamline representation of stress and strain tensors and material constitutive response

Results of numerical analyses of boundary value problems in geomechanics include output of three‐dimensional stress and strain states. Two‐dimensional plots of stress–stress or stress–strain quantities, often used to represent such output, do not fully communicate the evolution of stress and strain states. This paper describes the use of glyphs and hyperstreamlines for the visual representation of three dimensional stress and strain tensors in geomechanics applications. Glyphs can be used to represent principal stress states as well as normal stresses at a point. The application of these glyphs is extended in this paper to represent strain states. The paper introduces a new glyph, called HWY glyph for the representation of shear tensor components. A load step‐based hyperstreamline is developed to show the evolution of a stress or strain tensor under a general state of loading. The evolution of stress–strain states from simulated laboratory tests and a general boundary value problem of a deep braced excavation are represented using these advanced visual techniques. These visual representations facilitate the understanding of complex multidimensional stress–strain soil constitutive relationships. The visual objects introduced in this paper can be applied to stress and strain tensors from general boundary value problems. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

毫米波测云雷达的特点及其研究现状与展望

云在大气的能量分配、辐射传输,尤其是水循环系统中有不可忽视的作用。云探测对云物理、人工影响天气、气候变化和航空航天等领域有重要意义,是大气科学研究的热点之一。尽管目前已经发展了很多种遥感设备对云进行观测(如激光雷达、卫星、云幂仪等),但这些设备无法得到高时空分辨率的云水平和垂直结构,而毫米波雷达是云三维精细结构探测的重要工具。由于毫米波雷达具有更接近小粒子尺度的短波长,因此更适合用来探测弱云,同时毫米波雷达也存在衰减严重的缺点。介绍了毫米波雷达的特点以及其探测小粒子的优势;对比分析了其与新一代多普勒天气雷达、晴空风廓线雷达的差异,得出：毫米波雷达具有高时空分辨率,能够更精确地反映云的垂直和水平结构,比普通天气雷达更适合监测云的变化。概括了国内外毫米波测云雷达的发展现状以及在云物理研究方面的情况,并展望了国内毫米波雷达未来研究的方向。