碳中和背景下的海洋微生物呼吸速率测定方法研究进展

全球气候变化与人类活动导致的CO_(2)排放息息相关。海洋是净吸收大气CO_(2)的重要环境,因此影响海洋碳存储能力的生物地球化学过程成为研究热点。海洋微生物的呼吸作用是调节碳“源-汇”转换的关键生物过程之一,呼吸速率是海区碳收支研究的重要参照指标。依据不同生物化学原理,海洋领域研发了多种微生物呼吸速率测定方法。依据海洋水文环境和微生物群落等不同应用场景的差异,使得采用一种或多种方法准确测定呼吸速率具有重要意义。文章着重陈述了各种呼吸速率测定的原理、优缺点和适用范围等,系统分析了常规测定方法和前沿测定技术,为碳中和背景下的海洋碳汇关键过程解析提供技术选择的理论支撑。

基于时序参数分析的砂岩热储回灌特征变化研究——以山东临清市为例

为促进山东省临清市地热资源循环利用,开展了地热水回灌工程。针对采暖期前与采暖期两种情形的回灌情况,监测了开采井及回灌井的水量、水温、水位及井口压力等,并基于时序参数分析了回灌能力及最大回灌量、开采井温度场、水质变化和回灌堵塞程度。结果表明:本次施工的回灌井能够满足单井100%回灌,单井自然回灌量可达121~227 m^(3)/h;总体上开采井地热水温度表现为在供暖期上升、供暖末期下降的趋势;由于井位深度差别,在供暖期前后,开采井矿化度比回灌井分别高约45.34%和17.33%;经过一个供暖季的回灌,虽然在回扬过程中渗透系数有一定的改善,但仍由0.7699 m/s降至0.3254 m/s,有明显变小的趋势。

中国海洋生物研究70年

随着中国“海洋强国”战略的提出,加快建设海洋类学科的发展成为历史必然,海洋生物是海洋不可分割的一部分,海洋环境和生物相互依存,相互作用,海洋生物研究重要性日益凸显。为纪念中国科学家在海洋生物领域的突出贡献,本文回顾了建国以来中国海洋生物相关的重要研究进展,梳理了中国科学家在海洋生物领域的突出贡献,系统总结并讨论了未来研究方向,抛砖引玉,希望籍此助推中国海洋生物研究的新高潮。

海洋硅质化超微型浮游植物迅游藻（Bolidophyceae）的分类和生态学研究

超微型浮游植物(大小为0.2~2μm)在海洋生态系统中起着关键作用,也是海洋生态系统能量流动和物质循环的重要组成部分,特别是在寡营养海区初级生产力方面起着主导地位,对硅、碳颗粒物在大洋深层的输出具有重要意义。目前对超微型浮游植物的研究还远远落后于实际需要,主要是因为该类群难以分离培养、鉴定和定量测定。迅游藻(Bolidophyceae)是超微型浮游植物中的一类真核生物,它包括迅游单胞藻目(Bolidomonadales)和帕玛藻目(Parmales)。尽管迅游藻对浮游植物群落的细胞丰度贡献相对较小(<0.1%),但是其分布广泛,是沿海和上升流区域中最丰富的浮游植物类群之一,普遍存在于热带到极地海洋生态系统中。迅游藻是系统发育上最接近硅藻的原生藻群,不同的是迅游藻细胞壁没有全部的硅质化。本文阐述了迅游藻的研究现状,总结了迅游藻的发现,以及近年来通过对迅游藻系统发育(基于SSU rDNA和rbc L基因的序列分析)、生态学和生理学研究获得的最新信息,详细说明了迅游藻作为硅藻姊妹群的分类学地位,对于厘清这些硅化藻类之间的进化联系有重要意义。同时还强调了迅游藻在海洋硅碳循环中的作用,对海洋超微型浮游植物在全球生物地球化学循环中的地位做出了进一步的说明。

海洋温差能闭式循环的研究与进展

在简述海洋温差能发电项目进展的基础上,文中综述了闭式海洋温差能循环系统用工质对热力循环效率影响的现状,以及朗肯循环和非共沸工质的Kalina循环等循环的研究和进展。目前,海洋温差能热力循环的热效率仍需要进一步提高,这一方面的研究主要集中在选择合适的热力循环工质,提高热力循环的发电温差,以及在热力循环中采取回热、中间抽气、贫氨溶液再热回收、引射器引射乏气等措施上。循环热效率也从朗肯循环的3%提高到了上原循环、国海循环等热力循环的5%以上。但目前对海洋温差能闭式循环的研究仍然偏向于理论,运用试验手段的试验研究相对较少,同时仍存在扩充非共沸工质种类等需要研究解决的问题。

海洋酸化对浮游植物生理生态影响的研究进展

当前全球气候变化下的上层海洋变暖与酸化对以浮游植物为主的海洋生态系产生了重大影响,理解此背景下的海洋浮游植物生理生态响应,对我们理解和抑制全球气候变化具有重要意义。在全球大气二氧化碳分压(pCO2)升高情景下,浮游植物通过光合作用、微生物循环等过程,通过不同功能群对海洋生源要素循环模式的改变,进而影响区域及全球海洋的生物地球化学循环。研究全球浮游植物对海洋酸化生理生态的响应使得我们对生物地球化学系统的认识更加全面、系统。

海洋温差能氨水工质引射器对热力循环性能影响的理论研究

本文研究了使用引射器来提高海洋温差能热力循环效率,热力循环采用氨-水混合工质,通过对使用引射器与没使用引射器的热力循环进行数值模拟和对比分析,探究不同工质浓度、透平进口压力和温、冷海水温度对循环净输出功和热力循环效率的影响。研究结果表明,使用引射器后循环净输出功和热力循环效率都得到了提高。随着氨工质浓度的增加,循环净输出功不断增加,热力循环效率先增大后减小;随着透平进口压力的变化,循环净输出功和热力循环效率均先增大后减小;循环净输出功和热力循环效率随温海水温度的升高而升高,随冷海水温度的升高而减小。

海洋中碱性磷酸酶及其活性的研究进展

为加深对海洋生物地球化学循环过程和海洋生态系统功能的认知,并为相关研究提供科学依据,文章综述海洋中碱性磷酸酶及其活性的研究进展,并提出展望。研究结果表明:碱性磷酸酶主要来源于浮游植物、浮游动物和细菌,通常根据滤膜孔径等进行分类,对于海洋碳、氮、磷循环和调节生物群落组成具有重要意义;碱性磷酸酶活性通常采用水解荧光模拟底物法定量研究,并在全球海洋范围具有一定的水平、垂直和季节分布特征,影响碱性磷酸酶活性的典型环境因子包括太阳辐射、海水温度、河流输入、上升流、溶解态有机磷、溶解态无机磷、溶解态无机氮、金属离子以及病毒裂解、浮游动物捕食和排遗作用等。

基于Burger’s蠕变模型的采矿车行驶海底稀软底质下陷研究

在陆地矿产资源日渐枯竭的今天,深海矿产资源已成为全球各个国家争相开采与利用的焦点,深海采矿车是实现深海矿产资源开采的重要装备。海底稀软底质是一种承载力与抗剪强度极低的特殊底质,在采矿作业中,深海稀软底质的物理力学特性直接影响采矿车行走的稳定性。文章选取Burger’s接触模型作为深海稀软底质的本构模型,对某海域海底稀软原状土开展室内三轴试验,通过PFC3D颗粒流数值模拟实验对比实际三轴试验,对稀软底质的Burger’s蠕变模型进行参数标定,同时依据标定结果改变相应参数,针对5种不同底质条件的工况,建立海底采矿车的数字仿真模型,模拟各工况下采矿车在不同行驶速度时的下陷深度。结果显示,下陷深度会随行驶速度呈非线性变化,在一定范围内随着行驶速度的增大而减少并逐渐趋于稳定。同时结果还表明,该区域海底稀软底质具有更高的黏粒含量(38.1%~48.4%)、含水率(88.13%~137.79%)和压缩性(压缩系数:1.86~3.73 MPa^(-1),压缩模量:1.26~2.13 MPa),具有更低的密度(1.3~1.5 g/cm^(3))和强度特性(贯入阻力:0.19~1.32 N,黏聚力:3.7~6.9 kPa,内摩擦角:2.4°~3.9°),即承载力较低,蠕变性能较强。本研究在宏观上做了一般的探讨,为类似参数的稀软底质下海底采矿车的运行安全控制提供了较好借鉴与依据。

盐城滨海淡水湿地芦苇光合特性及叶绿素荧光特性日变化研究

[目的]探讨盐城滨海淡水湿地芦苇光合特性和叶绿素荧光特性。[方法]以滨海淡水湿地芦苇为研究对象,测定光合参数和叶绿素荧光参数日变化,并与滨海盐沼湿地芦苇进行比较。[结果]盐城滨海淡水湿地芦苇净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO_(2)浓度日变化呈双峰型,水分利用效率日变化呈“U”型。电子传递速率日变化整体上呈下降趋势,非光化学淬灭系数和实际光化学量子效率日变化分别呈倒“U”型和“U”型。滨海淡水湿地芦苇净光合速率高于滨海盐沼湿地芦苇,具有更强的光合能力。[结论]盐城滨海淡水湿地芦苇相较于滨海盐沼湿地芦苇具有更强的光合固碳能力。

基于机电液联合仿真的铁钻工柔顺控制研究

铁钻工在运行过程中存在较大的负载扰动,且特定工况下需要实现力控制,控制精度达不到期望要求,容易造成管道损坏。对此,采用阻抗控制方法控制铁钻工的运动,研究液压缸的位移与力跟踪性能。通过建立铁钻工机构运动简图,并利用解析法求得正逆运动学方程。为了提高运动轨迹柔顺性,采用五次多项式插值方法对铁钻工进行运动轨迹规划。设计阻抗控制方法,内环通过PID控制器进行位置控制,外环控制力。通过AMESim和Simulink分别建立铁钻工动力学模型、液压系统模型及阻抗控制模型,通过联合仿真模拟铁钻工运行过程。结果表明:铁钻工在未与环境接触工况下及环境接触工况下均具有良好的位置控制精度,与不采用阻抗控制器相比力跟踪精度提高了42.4%。

基于三维随机裂隙的岩溶水渗流数值模型构建及渗流特性研究

为研究裂隙含水介质中岩溶水的微观动力学特征,针对济南泉城公园岩芯样本,通过CT扫描与三维重建技术获取含水介质的内部裂隙结构信息,实现内部三维裂隙结构的再现,通过Monte Carlo模拟技术构建三维裂隙含水介质网络,采用数值模拟方法,研究岩溶水在裂隙网络空间的渗流特性。结果表明,研究区岩溶裂隙微观非均质性强;渗流受控于裂隙分布,具有非常强的方向性;在裂隙相交位置处渗流速度远大于其他部位渗流速度。

关于马克思主义音乐美学融入高校美育的研究

音乐在美育工作中发挥着重要作用,而美育是高校开展思想政治教育的主要环节。近几年,美育被提升至举足轻重的地位,加强学科间融合、整合美育资源、形成高校美育新格局是新时代高校美育改革发展的重要任务。马克思主义音乐美学蕴含着丰富的哲学内涵和艺术思想。文章从提炼分析马克思主义音乐美学的相关思想入手,探究其融入高校美育的正面效应,并提出马克思主义音乐美学融入高校美育的实践路径。

海洋支撑碳中和技术体系框架构建的思考与建议

海洋在全球气候变化及应对方面发挥了重要作用,国际上正在从增汇和减排两个技术体系层面探索实践海洋对碳中和的支撑作用。本文立足中国海洋碳汇资源扩增和海洋可再生能源开发,从滨海湿地、渔业碳汇、微生物碳汇、海底碳封存、海洋可再生能源、耦合优化及前瞻性技术方面,构建了海洋支撑碳中和的技术体系,并对未来技术发展进行展望。建议加强海洋支撑碳中和工作的顶层设计,系统谋划涵盖基础研究、应用示范、产业推广的技术体系和科研平台;加强基于自然解决方案的中国实践,综合评价滨海湿地固碳增汇与关键生态服务功能的协同效应;加快海洋碳汇核算和交易机制研究,适时推出中国主导的海洋碳汇核算标准规范和方法学;深化国际合作,积极发起中国牵头的海洋碳中和国际大科学计划。

基于模糊RBF神经网络的水下机械臂控制研究

针对水下复杂工作环境下机械臂控制性能易受影响,而传统控制方法效果不佳的问题,提出了一种基于模糊RBF(radial basis function,径向基函数)神经网络的智能控制器,用于精确、稳定地控制水下机械臂。考虑到在水扰动环境下,机械臂通常受到附加质量力、水阻力和浮力的影响,运用拉格朗日法和Morison方程,建立包含水动力项的二杆机械臂动力学模型,通过模糊RBF神经网络对水下机械臂动力学方程中的水动力不确定项进行总体识别并拟合,利用模糊系统启发式搜索和RBF神经网络推理速度较快的优点,使水下机械臂系统具有较高的控制精度和较强的自适应性。考虑到水动力项,采用Lyapunov稳定性理论验证了水下机械臂系统的稳定性。最后利用MATLAB对二杆机械臂进行轨迹跟踪控制仿真实验,并对比模糊RBF神经网络与常规RBF神经网络识别方法和传统模糊控制方法的控制效果。仿真结果表明:与常规RBF神经网络识别方法相比,模糊RBF神经网络控制下二杆机械臂关节1的响应时间缩短了91%,相对误差减小了88%,关节2的响应时间缩短了92%,相对误差降低了77%;与传统模糊控制方法相比,关节1的相对误差减小了65%,关节2的相对误差减小了10%。研究结果表明模糊RBF神经网络的控制效果优于常规RBF神经网络识别方法和传统模糊控制方法,可为水下机械臂的控制提供一种精度较高、较有效的方法。

济南西部冲积平原地下水水文地球化学特征研究

以济南西部冲积平原孔隙水和岩溶水为研究对象,采用Gibbs图解法、饱和指数法、离子比值法、钠吸附比值法、离子相关性分析法、因子分析法等研究方法对水化学数据进行深度分析,旨在摸清济南西部冲积平原岩溶水和孔隙水的水文地球化学过程。结果显示:济南西部冲积平原孔隙水和岩溶水水文地球化学过程主要受水岩相互作用和人类活动控制,既存在联系,也存在差异。孔隙水和岩溶水水化学类型以HCO_(3)-Ca为主,孔隙水离子空间分布离散性大于岩溶水。根据Gibbs图,孔隙水与岩溶水的水化学成分的形成主要受岩石风化控制,孔隙水还受到一定的蒸发浓缩作用。饱和指数、离子比例系数图和离子相关性分析显示,Ca^(2+)、Mg^(2+)和HCO_(3)^(-)大多来自于方解石和白云石的溶解,蒸发岩的溶解对Na^(+)和Cl^(-)、Ca^(2+)和SO_(4)^(2-)有贡献,Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)和Ca^(2+)存在人类活动造成的外源输入。因子分析显示孔隙水水化学组分受到岩溶水补给和人类活动的双重影响;岩溶水水化学组分主要受水岩相互作用控制,同时也受到一定的人类活动影响。目前济南西部孔隙水受人类活动影响较大,而岩溶水水化学组分主要受水岩作用控制。济南西部是济南市重要的水源地,今后应该重视对研究区地下水环境质量的监测和保护。

海岸带滨海湿地蓝碳管理的研究进展

【研究目的】自2009年“蓝碳”这一概念首次被提出以来,海岸带蓝碳生境在封存大气CO_(2)中的重要作用越来越受到世界各国环境科学家、社会科学家和经济学家的关注,如何有效管理海岸带蓝碳成为热门话题之一。【研究方法】基于近些年来国内外对海岸带湿地蓝碳管理的研究进展,本文系统梳理了海岸带湿地蓝碳的储量和分布情况,并总结了影响海岸带蓝碳生境及其碳库保存的主要因素。【研究结果】中国海岸带地区滨海湿地的蓝碳总量和碳汇潜力巨大,但随着海岸带地区开发越发频繁,已对海岸带蓝碳碳汇能力造成了巨大的影响。【结论】本文提出需要综合环境科学、社会科学和经济学,强化已有蓝色碳汇的保护和管理,加强对未来新增蓝碳碳汇的潜力评价,以此提升中国在碳循环、全球气候变化以及碳减排增汇等方面研究的国际地位,同时为国家相关应对策略与政策提供科学依据,并能为近来实施的滨海湿地修复工程提供有力支撑。

波浪能发电技术的研究现状与发展前景

海洋波浪能由于具有可再生、绿色环保和储量丰富的特点,已经引起越来越多国家的重视。文中介绍了波浪能的定义、成因和特点,对波浪能发电装置进行分类总结,阐述各类装置工作原理及特点。基于上述总结,分析了波浪发电装置需要解决的问题,对世界波浪能发电装置发展进行展望。

济南趵突泉泉域岩溶水化学特征时空差异性研究

水文地球化学一直是水文地质领域的研究重点,而地下水化学组分的时空变化特征受多种因素的影响。为了掌握济南趵突泉泉域岩溶地下水水化学特征时空差异性,本文分别于枯、丰水期在泉域内采集并分析了岩溶地下水样品,并采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图解法及离子比例系数法等分析手段,对研究区岩溶地下水水化学特征及时空差异性进行了研究。结果显示,研究区地下水优势阳离子为Ca,优势阴离子为HCO3,丰水期除HCO3外,其他离子的变异系数较枯水期普遍升高,且大于0.5,表现出丰水期空间差异性增大的特点。地下水水化学类型具有以HCO3·SO4-Ca为主,多种类型并存的特点。Ca、Mg、HCO3含量在枯、丰水期比值要小于1,且比其他离子要相对稳定,呈现出全局性特点。而Na、K含量在枯、丰水期比值波动较大,大部分比值大于1,Cl、SO4、NO3含量在枯、丰水期比值具有波动剧烈的特点,呈现出区域性特征,同时表明人类活动大大改变了研究区地下水水化学场的分布特征。

AZ31B镁合金表面沉积类金刚石膜的研究

类金刚石膜具有硬度高、摩擦系数低、耐腐性强、稳定性高等优良性质,是提高镁合金耐腐性的理想材料。但镁合金与类金刚石膜之间结合力差,本研究通过制备Si/SixNy过渡层成功解决了镁合金与类金刚石膜之间结合力差的问题。将磁控溅射物理气相沉积与化学气相沉积技术相结合,通过改变膜沉积偏压在镁合金表面沉积类金刚石膜。拉曼光谱测试表明,所制备的碳膜具有典型的类金刚石结构。划痕法测试表明,膜与基体之间的结合力非常大。最后通过失重实验分析了类金刚石膜对镁合金耐腐蚀性的影响。