硼同位素分析测试技术研究进展

硼(B)是一个质量较轻的流体活动性元素。它有2个稳定同位素：10B和11B,两者之间相对质量差较大,导致自然界显著的硼同位素分馏。因此,硼同位素作为强有力的非传统稳定同位素示踪工具,在化学、环境、生物、地球及行星科学等研究领域具有广泛的应用。近二十年来,国内外硼同位素分析测试技术不断改进并取得了诸多重要进展。然而,获取高质量硼同位素数据,在样品消解、分离纯化以及质谱测试三个主要环节中仍然存在很多挑战。因为硼具有易挥发性及其在不同pH值环境中因配位不同导致同位素分馏,样品消解和分离纯化对硼同位素准确测量有很大影响。样品消解法主要有高温水解法、酸溶法、碱熔法和灰化法,其中酸溶法与碱熔法是最常用的方法。分离纯化法主要包括离子交换法、硼酸甲酯蒸馏法和微升华法。这些样品前处理方法各有利弊。质谱测试方法主要有两类：一类是溶液法,即热电离质谱法(TIMS)或多接收电感耦合等离子体质谱法(MC-ICP-MS);另一类是微区原位分析法,即二次离子质谱法(SIMS)或激光剥蚀法(LA)-MC-ICP-MS。不同的测试方法对样品前处理要求不同：溶液法要求去除基质;微区原位分析法要求样品与标样的成分匹配。这些测试方法也存在不同技术挑战：TIMS分析过程中容易产生同位素分馏。而SIMS和LA-MC-ICP-MS分析过程中存在缺少标准样品、样品表面污染、低含量样品精度有限及高含量样品重现性差等问题。基于MC-ICP-MS测量低含量样品中硼同位素的独特优势,本文深入探讨了基体效应、记忆效应和质量歧视效应三方面的现存挑战,通过梳理文献和数据对比,在总结现有硼同位素地球化学研究方法的基础上提出一些分析测试技术发展方向的建议。     

广州SARS流行过程的空间模式与分异特征

根据广州市SARS感染者的家庭住址信息进行空间化处理,得到了不同SARS感染人群在空间上的分布,并用数据模型定量表达了广州市SARS疫区的传播中心及其置信范围,结合SARS接收医院中心点的分布及其变化规律,对不同感染人群传播中心的异质性及其变化规律进行了分析,结果表明:随着疫情的发展,广州市SARS传播中心具有明显的向SARS接收医院中心点接近的趋势,且变化规律与SARS接收医院中心点的迁移规律大致相同,医院传播对广州市SARS传播过程有重要影响,且经历了由强到弱再到强的变化过程。本文研究有助于更好地了解SARS及其他新型传染病在都市区的空间传播扩散过程,并为公共卫生应急预案提供科学依据。     

太白山北坡花粉通量与表土花粉研究

太白山北坡各森林植被带乔木花粉百分比多高于45%,与植被组成类似。高山草甸带捕捉器样品乔木花粉百分比低于15%,与植被组成一致,但表土花粉组合中乔木花粉百分比高于50%,外来花粉数量较多,进行高山带古环境研究应予注意。太白红杉林花粉通量最低,高山灌丛草甸最高。落叶栎林带表土花粉浓度最低,红桦林带最高。表土中松、冷杉属花粉百分比远高于花粉捕捉器,表明其在表土中有较好的保存能力。落叶松属和杜鹃花科花粉在表土及捕捉器中百分比均较低,表明对植被指示性良好。栎属与桦属花粉通量类似,但桦属花粉浓度大于栎属,表明栎属较桦属易于保存。     

Allelopathic effects of mixotrophic dinoflagellate Akashiwo sanguinea on co-occurring phytoplankton: the significance of nutritional ecology

Blooms of Akashiwo sanguinea frequently break out around the world, causing huge economic losses to the aquaculture industry and seriously damaging coastal ecos...     

不同对流参数化方案和初值场组合对四川两次暴雨影响的数值模拟

针对2004年9月2~6日四川盆地东北部一次持续性暴雨过程和2004年6月30日成都地区暴雨过程,利用MM5中尺度数值模式,进行了Grell、Kuo、KF及BM四种积云对流参数化方案与T213模式分析值及NCEP再分析值两种初始值组合的数值试验,分析了不同积云方案和初值组合的模拟性能。比较结果表明,MM5模式较好地再现了这两次强降水过程。在同一模式中,不同对流参数化方案和不同初值组合在降水落区和强度模拟上存在一定程度的差异。初步模拟表明NCEP资料模拟的降水强度较T213资料模拟的降水强度偏弱,但降水落区较T213资料模拟的更接近实况,T213资料模拟的降水空报现象较严重。以T213资料模拟得到的高度、温度场都较NCEP资料更有利于影响系统的加强,模拟的湿度场、散度场和垂直运动场都较NCEP资料更有利于强降水的发生。相对而言,NCEP资料模拟结果更接近实况,Kuo和Grell方案对初值表现出更为敏感。     

The Early Permian Woniusi Flood Basalts from the Baoshan Terrane, SW China: Petrogenesis and Geodynamic Implications

The Woniusi flood basalts from the Baoshan terrane, SW China, represent a significant eruption of volcanic rocks which were linked to the Late Paleozoic rifting of the Cimmeria from the northern margin of East Gondwana. However, the precise mechanism for the formation and propagation of the rifting is still in debate. Here we report ⁴⁰ Ar/³⁹ Ar dating, whole-rock geochemistry, and Sr–Nd–Pb isotopes for the Woniusi basalts from the Baoshan terrane of SW China, with the aim o...     

2010—2020年黄河下游河南典型灌区浅层地下水中砷和氟的演化特征及变化机制

黄河下游典型灌区河南段是豫北平原重要的农业种植区。该地区浅层水质整体较差,因常用于作物灌溉或家畜饮用,会对人体健康产生风险,因此对该地区地下水中砷与氟浓度变化特征和机制的研究将有助于提高对该地区地下水污染的认识水平。本文基于2010年和2020年在灌区范围内采集的327组浅层地下水样品,研究区内地下水砷和氟分布情况,并在此基础上对比研究十年间灌区浅层地下水中砷、氟的演化特征,探索分析砷与氟浓度及空间变化机制。研究结果表明：该地区浅层地下水中存在砷与氟超标问题,2020年浅层地下水中高砷（砷浓度大于10μg/L）和高氟（氟浓度大于1mg/L）的样品数量分别占总数的26.1%和26.06%。高砷水分布在太行山前洼地与黄河冲积平原等泥沙互层结构的沉积环境中,还原性较强,同时地下水径流不畅,较强的阳离子交换作用使得其所处环境中Ca2+浓度较高。近十年间砷浓度增加的水样占总数31.8%,砷浓度减少的水样占36.7%。砷浓度的增长（减少）是地下水还原性增强（减弱）使得锰氧化物溶解释放（吸附）导致。近十年间不同地区农业灌溉和水源置换等用水方式导致水位变化是引起砷浓度变化的潜在因素。高氟水主要分布在河南新乡与濮阳的黄河沿线,氟离子浓度受到沉积物中萤石等钙质矿物溶解影响,使得高氟地下水出现在低钙环境中。近十年间研究区中氟离子浓度减少的占总数60.2%,氟离子浓度增加的占32.1%,整体变化趋势向好,但是高氟区中氟离子浓度继续增加。氟浓度的变化同样受到Ca2+变化影响,在Ca2+浓度降低（升高）时氟浓度进一步升高（降低）。地下水中氟升高地区分布在黄河沿线,因此受到黄河水补给影响较大,地下水径流条件较好,阳离子交换作用减弱,使得Ca2+浓度降低,此时地下水中砷浓度受到环境影响而降低,因此研究区氟增加地区中砷与氟的分布和演化呈现反向关系。     

新疆阿尔泰可可托海伟晶岩型稀有金属矿床中磷灰石地球化学特征及意义

磷灰石可以记录和保存岩浆和热液活动的信息。可可托海伟晶岩型稀有金属矿床磷灰石发育,为研究该矿床伟晶岩成岩成矿过程提供了优良的条件。已有对可可托海伟晶岩型稀有金属矿床磷灰石的研究集中在其稀土元素特征,较少讨论其对伟晶岩成岩成矿过程的制约。本文选取可可托海伟晶岩型稀有金属矿床富矿伟晶岩脉（3号脉）和相对贫矿伟晶岩脉（1号、2b号和3a号脉）中的磷灰石作为研究对象,进行磷灰石岩相学和地球化学研究。岩相学分析表明,磷灰石主要与钠长石、石英、白云母、锰铝榴石等伴生。EPMA分析显示,磷灰石F含量为3.67%~4.41%,Cl含量小于0.67%,较低的Cl含量表明伟晶岩熔体出溶的流体Cl含量较低;大部分磷灰石MnO含量为4.67%~8.71%,但2b号脉磷灰石MnO含量变化较大（1.23%~14.28%）,这是由于2b号脉磷灰石具有分带结构,暗示其遭受后期热液作用,促使磷灰石溶解-再沉淀,导致MnO含量发生较大变化。LA-ICP-MS分析显示,贫矿伟晶岩脉磷灰石的稀土元素含量较低（< 180×10^-6）;相反,富矿伟晶岩脉磷灰石的稀土元素含量较高（>700×10^-6）,并具有明显的四分组效应（TE_1-3平均值为1.7）。1号脉和3a号脉磷灰石均显示轻稀土元素富集,反映其形成过程中有含Cl热液的参与。3号脉磷灰石显示强烈Eu负异常和Ce正异常,而2b号脉磷灰石显示强烈Ce负异常和中等Eu负异常,这种Eu、Ce异常的差异可能与岩浆-热液阶段大量流体出溶密切相关。磷灰石的沉淀将导致热液中HF含量的降低,促使磷灰石周围铌钽矿结晶和Nb、Ta进入磷灰石中。可见,在伟晶岩形成过程中,磷灰石并非保持稳定,其分带结构和主微量成分变化记录了后期热液活动,暗示后期热液活动对伟晶岩的成矿具有重要作用。

     

地球磁层顶磁场重联的动力学过程

用三维可压缩MHD数值模拟研究了在磁场重联过程中电子压力梯度项的效应研究结果发现在较高等离子体β,较小离子惯性尺度条件下,广义欧姆定理中压力梯度项在重联过程的作用不可忽略.在磁重联过程中,压力梯度项虽然没有明显改变磁场拓扑结构和重联速度,但它使电子和离子速度明显增大.由于在离子惯性尺度下,离子和电子运动解耦,电子是电流的主要载流子,所以场向电流也增大,并导致核心磁场明显增大.考虑到场向电流是磁层电离层耦合的一个重要因素,所以电子压力梯度项的引入加强了行星际磁场南向期间磁层电离层的耦合.电子压力梯度项还在重联区激发了波动,该波动可向重联区外传播.     

中间层顶变化的SABER/TIMED卫星观测

本文利用TIMED卫星搭载的SABER探测仪对全球中间层顶信息进行了研究,包括中间层顶的高度、温度及其季节和纬度变化,并对双中间层顶现象进行了分析.中间层顶的温度约在160~180 K之间变化,高度在85~100 km内变化,温度和高度都是冬季高夏季低,有着较为一致的变化趋势.中间层顶高纬呈现显著年变化,而低纬和赤道呈现弱的半年变化,南北半球的中间层顶信息有着不对称性.高纬地区的双中间层顶现象十分显著,中间层顶一般会从100 km附近迅速降低至85 km附近.根据长时间范围内平均的结果显示,北半球的双中间层顶现象在20°N—30°N的中纬范围开始发生,证实了北半球双中间层顶现象不再仅限于极区和中高纬地区.而南半球则仍是在50°S才显著发生双中间层顶现象.我们统计了中高纬地区夏季所有的单个观测剖面并且与当年冬季的平均背景剖面相比较,数据显示,较低的夏季第二中间层顶高度绝大多数比冬季中间层顶低12~16 km.