2022年6月珠江流域洪水对下游溶解有机物浓度和组成的影响

当前极端气候事件频发,引起了人们广泛的关注。然而,气候变化对中国典型河流溶解有机物(DOM)的影响尚且未得到充分的认识。2021年11月至2022年10月,每月于珠江下游广州段采集河水样品,并分析其中溶解有机碳(DOC)、发色溶解有机物(CDOM)和荧光溶解有机物(FDOM)的浓度和组成。采样期间,2022年6月珠江流域遭遇百年一遇的洪水。结果显示,洪水大幅度降低了河水中的DOC和CDOM浓度,并提高了DOM的芳香化程度。尽管洪水对DOM浓度产生了明显的稀释效应,但通过分析FDOM组成,进一步发现FDOM中不同组分对洪水的响应存在较大差异。FDOM短激发波长(230~235nm)处的类蛋白质组分峰值在洪水期间出现高值;与此同时,长激发波长(280~285nm)的类蛋白质组分和激发波长在345nm处的类腐殖质组分峰值在洪水期间出现最低值。此外,与长江下游相比,珠江下游水体中往往具有较高的DOC和CDOM浓度、DOM芳香化程度以及CDOM分子量。研究将有助于进一步了解珠江等世界大河DOM浓度和组成的变化规律和控制机制,以及揭示极端洪水对大河DOM动态变化产生的影响。

基于原位原子力显微镜的巴洛沙韦酯单晶溶解机制研究

本文使用原位原子力显微镜(in-situ AFM),在近分子尺度探究了抗流感药物巴洛沙韦酯晶型Form I晶体最大暴露晶面在水中的溶解行为。该晶体最大暴露晶面为(020)面,溶解前呈现出层状台阶和螺旋位错的微观形貌特征。原位原子力显微镜测试表明该晶面在水中主要以台阶后退溶解机制和蚀坑扩展溶解机制溶解。台阶后退溶解机制主要发生在留存有生长台阶的晶面处,通过层状台阶逐步后退推进溶解。蚀坑扩展溶解机制中,蚀坑具有规则蚀坑和倒螺旋位错型蚀坑两种形态。倒螺旋位错型蚀坑与螺旋位错处的缺陷溶解启动相关;规则四边形蚀坑则主要出现在较为平整光滑的完美晶面处,其原因在于该特征晶面仅能通过自发蚀坑成核来推进溶解过程。通过规则四边形蚀坑溶解机制溶解时,该晶面还存在溶解蚀坑临界尺寸现象,即只有超过一定尺寸的蚀坑才能推进溶解。

采空区碳封存条件下CO_(2)-水界面特性及溶解传质规律

采空区CO_(2)封存作为解决煤炭行业碳排放难题的重要负碳技术储备,在采空区废弃资源二次利用、CO_(2)封存等方面具有广泛的应用前景。利用原位界面张力测定仪开展了不同温压、地层水矿化度及阳离子溶液类型对CO_(2)地层水系统的界面张力(IFT)影响规律实验,明晰了CO_(2)注入含水碎胀煤岩体中的气液界面扩散效应,并将基于统计缔合理论结合兰纳−琼斯势能模型的状态方程(SAFT-LJ状态方程)与密度梯度理论(DGT)结合预测了IFT理论值;利用自主研发的地质封存地化反应模拟实验平台对相同条件下的CO_(2)溶解性进行了探究实验,得到了采空区储层环境下CO_(2)溶解度变化特征,采用D-S模型计算了对应CO_(2)溶解度理论值。实验结果表明:环境温度一定时,采空区储层压力与IFT呈线性负相关关系,储层温度升高,IFT相应增加,但变化幅度较小;温压条件一定时,矿化度与IFT存在正相关性,且在本实验范围内,低压、高温、高矿化度会促使IFT升高;CO_(2)−盐溶液之间的IFT呈现出随着阳离子价态升高而增大的现象(K^(+)<Na^(+)<Ca^(2+)<Mg^(2+));采空区储层压力与CO_(2)溶解度呈正相关关系,当温度为25℃、纯水条件下,压力由0.5 MPa增至2.5 MPa,对应CO_(2)溶解度由0.1627 mol/kg升至0.7141 mol/kg;CO_(2)溶解度随着温度与矿化度的升高而降低;相同质量分数下,一价阳离子溶液(NaCl、KCl)比二价阳离子溶液(CaCl_(2)、MgCl_(2))可溶解更多的CO_(2)。注入采空区中的游离相CO_(2)克服界面张力通过扩散溶解传质作用打破了采空区地层的地球化学平衡,通过明确环境温压条件、采空区水环境对IFT及CO_(2)溶解度的影响规律,阐明CO_(2)地层水气液界面效应及溶解传质机理,以期为采空区CO_(2)封存安全性及封存量评估提供理论基础。

配施紫云英对不同类型水稻土溶解性有机碳氮淋溶及损失的影响

为探讨配施紫云英对不同类型稻田土壤溶解性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)和溶解性有机氮(Dissolved organic nitrogen,DON)含量的影响程度,阐明稻田土壤DOC和DON的淋溶特性,本研究以亚热带3种典型水稻土(黄泥田、灰黄泥田和灰泥田)为研究对象,通过田间试验,探讨等氮磷钾条件下单施化肥(CK)和紫云英配施化肥(cmv)处理对不同水稻土DOC和DON的动态变化、淋溶特性及损失的影响。结果表明,不同土壤类型水稻土DOC和DON的淋溶特性有所不同。3种供试水稻土中,灰泥田水稻土DOC淋溶损失量最大,其CK处理DOC淋溶损失量较灰黄泥田和黄泥田分别显著提高24.09%和72.15%,cmv处理淋溶损失量较灰黄泥田和黄泥田分别显著提高16.53%和40.55%;而黄泥田水稻土DON淋溶损失量最大,其CK处理淋溶损失量较灰黄泥田和灰泥田分别显著提高18.93%和37.01%,cmv处理3种不同类型水稻土DON淋溶损失量无显著差异。配施紫云英可显著降低水稻土DON的淋溶损失量,每季水稻中cmv处理黄泥田、灰黄泥田和灰泥田DON淋溶损失量较CK处理分别降低了24.67%、14.88%和13.54%;黄泥田cmv处理DOC较CK处理提高了19.19%,而灰黄泥田和灰泥田2种施肥处理无显著差异。供试稻田中DOC和DON在土层间的淋溶具有一定的延迟性,且DOC的延迟时间大于DON。灰色关联分析表明,在土壤性质中有机质是影响水稻土DOC淋溶损失的重要因素,孔隙度是DON淋溶损失的重要影响因素。不同类型水稻土DON的淋失早于DOC,且DON在黄泥田中淋溶损失较高,而DOC在灰泥田中淋溶损失较高;在等氮磷钾的条件下,配施紫云英可减少水稻土DON的淋溶损失,而低肥力水稻土DOC的淋溶损失量有所增加。

夏季闽江口鳝鱼滩湿地潮汐过程中溶解态碳动态

潮汐过程中溶解态碳的动态变化是理解湿地碳侧向输出和完善湿地碳计量的关键。以闽江河口湿地受潮汐影响的潮沟为研究对象,测定并分析潮汐过程中溶解有机碳(DOC)、溶解无机碳(DIC)、碱度(TA)、紫外可见吸收光谱参数(α355,SUVA 254,S 275-295)的动态变化。结果表明:DOC和DIC在潮汐过程中呈现明显变化,低潮位时DOC、DIC分别为1353、3726μmol·L^(-1),高潮位时降低至233、940μmol·L^(-1),DIC、DOC及TA均与潮高呈显著负相关。潮汐过程中DIC与DOC输出比例约为1.6。光谱参数(α355,SUVA 254)在潮汐过程中有明显变化特征,可作为示踪潮汐过程溶解有色有机物变化的手段。DIC和TA增加量的比值(~0.96)指示反硝化或硫酸盐还原是维持DIC产生的主要生物地球化学过程。

硝酸中二氧化铀溶解行为与机理研究进展

乏燃料的首端溶解是Purex流程的关键步骤,该步骤产生的料液直接影响后续的铀钚回收及分离效果。二氧化铀是乏燃料的主要成分,要实现乏燃料的有效溶解,必须要对二氧化铀的溶解行为及机理进行系统研究。首先,以二氧化铀与硝酸的基本反应为基础,结合对反应中产生气体的分析,探讨了氧化溶解的机理和溶解过程中亚硝酸的自催化作用,并系统分析了亚硝酸浓度、硝酸浓度、温度和芯块形态对二氧化铀溶解过程的影响;然后,介绍了二氧化铀在硝酸中溶解模型的研究进展,并对模型的适用性进行了探讨;最后,讨论了当前二氧化铀在硝酸中的溶解研究存在的主要问题,并对未来的发展方向进行了展望。

高氯酸钠溶解度测试与结晶行为

采用质量法测定313.15—338.15 K(40—65℃)高氯酸钠的水溶解度并绘制溶解度曲线,使用Apelblat方程、多项式方程和Van′t Hoff方程对溶解度数据进行关联拟合。采用激光法测量高氯酸钠溶液的超溶解度并计算介稳区宽度,考察温度、搅拌速率和降温速率对介稳区宽度、晶体形貌等高氯酸钠结晶行为的影响。结果表明:高氯酸钠溶解度随着温度升高而增大,Apelblat方程对高氯酸钠溶解度的关联性最优。升温、高搅拌速率、低降温速率会使高氯酸溶液介稳区宽度变窄。在起始温度40—65℃下,搅拌速率250 r/min、降温速率0.3 K/min时,可获得晶型完整的高氯酸钠晶体。这可为解决高氯酸钠工业结晶过程中晶体易聚集、晶型不稳定等问题提供数据支撑和理论参考。

微晶纤维素在季铵碱水溶液中的低温溶解研究

选用四甲基氢氧化铵(TMAH)、四乙基氢氧化铵(TEAH)、四丙基氢氧化铵(TPAH)3种季铵碱水溶液为溶剂,通过低温冷冻、室温解冻溶解微晶纤维素(MCC),研究不同温度及不同溶剂浓度下MCC的溶解效果,对不同季铵碱水溶液处理后的MCC的溶解行为进行表征。结果表明:随着冻融温度的降低,3种溶剂中MCC的溶解度整体上均呈现先上升后慢慢趋于稳定的趋势;在不同溶剂体系下,随着季铵碱浓度的增大,MCC的溶解度均呈现上升趋势;当冻融温度为-30℃、溶剂中季铵碱质量分数为35%时MCC的溶解效果最佳,在TMAH、TEAH和TPAH水溶液中MCC的溶解度分别为1.2%、11.5%和7.25%;季铵碱水溶液体系为MCC的非衍生化溶剂体系,其中TEAH能够削弱MCC内部氢键,溶解能力最强;经TEAH、TPAH处理的MCC的结晶度均下降,其中TEAH溶胀处理后MCC的结晶度由63.11%下降到43.71%,TEAH溶解后再生MCC的结晶度下降到30.46%,MCC的晶型由纤维素I晶型转变为纤维素II晶型;3种季铵碱水溶液中TEAH去结晶能力最强,对MCC的溶解效果最好。

基于ICEEMDAN和时变权重集成预测模型的变压器油中溶解气体含量预测

为了实现对变压器油中溶解气体体积分数的精确预测,同时克服仅使用单一预测模型导致预测精度及泛化能力不足的局限,提出了一种基于改进完全自适应噪声集合经验模态分解(improved complete ensemble empirical mode decomposition,ICEEMDAN)和灰色关联系数时变权重集成预测模型的变压器油中溶解气体预测方法。首先将溶解气体含量序列模态分解为一系列具有不同时间尺度的子序列。然后,使用门控循环神经网络和麻雀搜索算法优化支持向量机对各子序列进行训练,组合为一个集成预测模型;并比较不同预测方法的预测精度,计算灰色关联系数时变权重,形成各子系列的预测结果。最后将各子序列的预测结果叠加重构,得到最终预测结果。算例分析结果显示:该方法单步预测的均方根误差、平均绝对误差和相关系数分别为0.593、0.422和0.768,相比其他算法在预测精度上有明显提升,同时具有很强的泛化性能,可以为油浸式变压器内部状态监测提供依据。

PFI/超声分步协同处理对溶解浆在NMMO溶液中溶解性能的影响

本研究对预水解硫酸盐溶解浆纤维进行了PFI/超声分步协同处理。结果表明,经PFI/超声协同处理后,溶解浆纤维的表面形貌被破坏,大部分初生壁和次生壁S1层被脱除,比表面积、孔容和孔径变大,针叶木溶解浆孔径从未处理的16.76 nm增大到21.85 nm,阔叶木溶解浆从16.74 nm增大到21.61 nm;纤维形貌特征的变化引起了溶解浆纤维保水值和吸液率显著增加,针叶木和阔叶木溶解浆保水值分别增大205.0%和78.5%。同时纤维素结晶度、特性黏度和分子质量降低。PFI/超声协同处理可以有效改善溶解浆在NMMO溶液中的溶解性能。

应变和极化协同作用下裂纹尖端阳极溶解行为

金属材料在服役过程中,其表面裂纹的尖端会因受到应力作用而优先发生局部塑性变形;加之极化的共同作用,其与裂纹以外区域在腐蚀行为和腐蚀速率方面存在明显差异。本文使用自主设计的原位加载台,与扫描振动电极技术(SVET)和电化学工作站相结合,深入研究了酸性NaCl溶液中316L不锈钢裂纹尖端在应变和极化协同作用下的阳极溶解行为。结果表明:裂纹尖端是应力集中区,应变会导致裂纹尖端的钝化膜破裂及金属局部的快速阳极溶解。当金属处于开路电位或较低阳极极化电位下时,裂纹尖端新暴露的金属表面能快速钝化,导致总电流短暂上升然后迅速下降。在较高的阳极极化电位下,即使该电位处于316L不锈钢的钝化区,新暴露的金属表面也不能再次钝化,导致裂纹尖端局部位置持续的阳极溶解。在点蚀电位以上,316L表面会发生点蚀,由于应变新暴露的金属表面也不能再次钝化,导致裂纹尖端局部位置和点蚀处均为样品表面持续的阳极溶解区。

近岸海域溶解有机质与金属离子的配位机制及溶解氧的影响特性

溶解有机质(DOM)能与金属离子配位,从而影响金属离子的毒性、迁移转化以及生物可利用性,对近岸养殖区的生态环境产生深远的影响。本文利用三维荧光光谱结合平行因子法研究了舟山近岸海域DOM的组成,采用荧光猝灭滴定并运用修正Stern-Volmer模型系统研究了DOM各荧光组分与典型的过渡金属离子Cu^(2+)、Fe^(3+)和Pb^(2+)的配位机制,并进一步研究了海水溶解氧对DOM与Cu^(2+)、Fe^(3+)和Pb^(2+)配位作用的影响。结果表明:舟山近岸海域DOM的4种荧光组分,两种类腐殖质组分(C1、C2)明显比2种类蛋白质组分(C3、C4)更易与金属离子配位;DOM与金属离子配位化合物稳定性大小依次是:Cu-DOM>Fe-DOM>Pb-DOM;此外,缺氧环境明显抑制了溶解有机质与Fe^(3+)的配位能力,但Cu^(2+)、Pb^(2+)的配位能力则几乎不受溶解氧浓度的影响。这些结果将为海水养殖水体的调控、恢复提供科学依据。

基于机器学习的长江口表层水体溶解有机碳遥感反演研究

溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)是海洋中最大的活跃有机碳库.精确刻画大河河口及其近海水体表层DOC浓度的时空分布,有助于更好地理解河流输送的有机碳在河口近海经历的生物地化过程及在该区域的归宿.本研究采用机器学习方法,通过反演水体溶解态有机碳库中的有色溶解有机物(colored dissolved organic matter,CDOM)的吸收光谱信息,并基于其与水体DOC浓度的相关关系,发展了基于地球静止轨道水色成像仪(geostationary ocean color imager,GOCI)的DOC遥感反演模型.结果表明,Nu支持向量回归(nu-supporting vector regression,NuSVR)方法可准确反演CDOM光谱吸收特性(如验证集CDOM在300 nm处的吸收系数aCDOM(300)和275~295 nm处的光谱斜率S275–295的平均绝对误差(mean absolute percent differences,MAPD)分别为32%和8.6%).分别基于该区域表层水体CDOM光谱吸收特性与DOC浓度之间表现的3种不同的相关关系进行DOC算法构建,结果表明,基于aCDOM(300)与DOC浓度之间的线性相关,并考虑这一相关关系的季节性差异所构建的DOC反演算法可较为准确地反演水体DOC浓度,DOC反演现场数据验证集和卫星验证集的MAPD分别为11%和14%.将构建的DOC算法模型应用到GOCI卫星图像上,结果显示,受长江径流影响,季节尺度上,长江口夏季水体表层DOC浓度显著高于冬季;而受潮汐、风场等因素的影响,小时尺度上河口近岸海域DOC分布呈现逐时高动态变化.本研究利用卫星遥感反演河口近海水体DOC浓度,为进一步在不同时间尺度上研究该区域水体DOC动态变化及驱动因素提供了有效手段.

南黄海溶解态氨基酸组成特征及DON生物可利用性研究

生物可利用性有机氮(BDON)在海洋生态系统氮循环中起着关键作用,氨基酸是BDON的重要组成部分,也是DON生物可利用性的重要指示物。本研究阐述2021年春、夏季南黄海水体中总溶解氨基酸(THAA)组成和时空分布特征,并对南黄海DON生物可利用性进行分析。南黄海DON物质的量的浓度(下文简称浓度)分布呈现近岸高、远岸低的特征,夏季THAA水平分布上呈现北高南低的特征。夏季南黄海THAA的平均浓度(1.11±0.34μmol/L)略高于春季(0.98±0.28μmol/L)而DON平均浓度春季(8.17±5.06μmol/L)明显高于夏季(5.72±2.82μmol/L)。南黄海氨基酸主要由丝氨酸、甘氨酸+苏氨酸、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸等构成,其占总氨基酸的比例春季(61.51%)略低于夏季(65.69%)。南黄海以硅藻为主的浮游植物群落是水体氨基酸的重要来源,浒苔绿潮暴发显著影响了水体氨基酸的组成。夏初浒苔绿潮进入消亡和降解阶段,这可能是南黄海35°N以北海域DON具有很高的生物可利用性的重要原因。

杂细胞对Lyocell级竹溶解浆溶解性能及可纺性能的研究

本研究以自制楠竹溶解浆为研究对象,探讨了杂细胞对楠竹溶解浆的纤维形态、溶解浆性能、溶解性能和可纺性能的影响。结果表明,未筛除杂细胞的楠竹溶解浆,其抗碱性(R_(10)和R_(18))以及聚戊糖和抽出物含量技术指标均优于市售进口溶解浆,但在NMMO水溶液中的溶解性能和纤维溶解状态较差;筛除杂细胞后的楠竹溶解浆,其溶解浆的各项纯度指标均得到有效提升,溶解性能和可纺性能得到明显改善。

超临界二氧化碳流体中SCFX-AYRL染料的溶解性研究

染料在超临界二氧化碳流体(SCF-CO_(2))中的良好溶解性是超临界无水染色技术应用的前提和基础。采用研制的超临界流体溶解度测试装置,研究了活性分散红SCFX-AYRL专用染料在SCF-CO_(2)中的溶解性,并分别从流体处理时间、温度、系统压力和助溶剂应用方面对该专用染料溶解性的影响进行了探讨。研究表明当系统压力为20 MPa、温度为80~130℃时,SCF-CO_(2)中该染料在30~60 min可达到溶解平衡,在一定范围内升高流体温度和系统压力可提高专用染料的溶解性;加入助溶剂可显著改善染料的溶解行为,提高其溶解度及溶解速率,降低温度、压力等系统因素的影响;Chrastil经验模型可实现对SCF-CO_(2)和SCF-CO_(2)/助溶剂体系中该专用染料溶解行为的良好关联和预报。

秋季长江口及邻近海域有色溶解有机物的分布及河口混合行为

【目的】探究秋季长江口及邻近海域有色溶解有机物(chromophoric dissolved organic matter,CDOM)的分布特征与河口混合行为及影响CDOM分布的因素,以深入了解本研究区域CDOM动态变化机制。【方法】测定研究海域溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)质量浓度、吸收系数a(350)等参数,分析CDOM含量水平;使用三维荧光光谱-平行因子分析(EEMs-PARAFAC)技术鉴别研究海域CDOM荧光组分。运用物理稀释模型分析CDOM河口混合行为。【结果】研究海域b-a4断面DOC质量浓度的变化范围为0.92~2.36 mg·L^(-1),c-a6断面DOC质量浓度的变化范围为1.00~2.40 mg·L^(-1)。b-a4断面a(350)的变化范围为0.22~1.60 m^(-1),c-a6断面a(350)的变化范围为0.15~1.42 m^(-1)。b-a4断面光谱斜率S275-295的变化范围为0.014~0.022 nm^(-1),c-a6断面S275-295的变化范围为0.016~0.024 nm^(-1)。鉴定出4个荧光组分:类腐殖质组分C1(激发波长265 nm、发射波长445 nm)、类蛋白质组分C2(275、325 nm)、类腐殖质组分C3(245、390 nm)和类蛋白质组分C4(235、340 nm)。【结论】长江口及邻近海域DOC质量浓度和a(350)均呈现出由长江口内向口外逐渐减小的趋势,陆源输入是影响CDOM分布的主要因素;远岸S275-295值高于近岸,主要受浮游生物生产活动的影响,陆源输入影响小;4个荧光组分的高值都出现在河口处,且随离岸距离增加而降低,这是受到陆源输入的影响;两个断面的4个荧光组分均符合理论稀释线,CDOM整体呈现保守混合行为。

基于马尔科夫理论优化的地下咸水层CO_(2)溶解性能灰色预测模型

在地下咸水层封存过程中,CO_(2)的溶解反应将会影响其封存容量和稳定性,并对周围环境和生态系统造成不利影响。为合理分析CO_(2)在地下咸水层中的溶解性能,基于马尔科夫理论对灰色GM(1,1)模型进行优化,构建CO_(2)溶解性能灰色预测模型。通过预测单因素影响下CO_(2)在地下咸水层中的溶解性能,科学分析模型预测值与实测值的平均相对误差。结果表明:通过压强、温度及矿化度分析不同影响因素对CO_(2)在水中溶解性能,得出CO_(2)溶解性能灰色马尔科夫优化预测模型预测值与实测值的平均相对误差分别为0.37%、17.73%、0.21%;与灰色GM(1,1)模型相比,预测结果的平均相对误差分别降低了0.35、1.56、3.41百分点,CO_(2)溶解性能灰色预测模型预测精度更高。研究成果为CO_(2)在地下咸水层中的溶解封存提供数据支撑。

铀溶解与迁移沉淀成矿特征研究

深入探讨铀溶解、迁移以及沉淀成矿特征对于研究铀基本性状、铀矿成因、铀水冶和污染治理都至关重要。多年来的实践研究证明,热力学计算和与之有关的铀溶解实验得出的相图具有科学性和实用性,从中可以获得关于成矿作用中铀迁移形式、沉淀的物理化学条件以及成矿机制的认识。通过梳理近年来发表的铀溶解与矿物平衡的Eh-pH图、各类新相图图解及其应用现状,并结合相关图解的物理化学含义提出了若干认识。

饲料粗、真蛋白含量及蛋白质溶解度检测关键点与研究进展

蛋白质相关指标是评价饲料营养价值的重要参数,蛋白质相关指标的检测结果对评价饲料质量至关重要。文章选取饲料蛋白质评价常用的3个指标:粗蛋白、真蛋白含量及蛋白质溶解度,对其检测方法、检测技术关键控制点、研究进展进行归纳介绍。对不同饲料产品的参数选择、标准使用、质量评价、评价依据及意义进行综合阐述。旨在为饲料蛋白质质量评价提供经验分享。