基于原子重力仪的车载静态绝对重力测量

目前大多数原子重力仪的装置复杂、体积庞大、环境适应性差,不能应用于野外进行绝对重力测量,这限制了原子重力仪的应用领域.本文利用自研的小型化原子重力仪,集成了一套车载绝对重力测量系统.该系统主要由原子重力仪、被动平台隔震系统、位姿平台调平系统、差分GPS测高系统、不间断电源供电系统及车载空调温控系统等组成.首先,本文对该测量系统的车载环境适应性进行了评估,发现在野外40℃高温、8°大倾角普通路面的环境下,该系统仍然能够正常工作;其次,介绍了车载绝对重力测量的实验步骤及数据处理方法,并测量了车头朝向对绝对重力测量的影响.最后,在野外平坦路面上进行了重复测线工作,评估了系统的内符合绝对重力测量精度,结果约为30μGal;在野外大倾角山体路面,通过测量不同海拔高度点的绝对重力值,得到了地球的垂直重力梯度值,约为-231(36)μGal/m.本文结果为野外绝对重力勘测提供了依据.

船载系泊状态下基于原子重力仪的绝对重力测量

重力场是反映地球质量分布及变化的重要参数,动态重力测量在地质调查、地球物理、资源勘探等领域有着重要应用.目前动态重力测量均基于相对测量原理,动态相对重力仪存在零点漂移问题,影响其测量性能.动态绝对重力仪可以为相对重力仪提供同步同址校准,解决其长漂问题,因此备受关注.本文基于原子重力仪和惯性稳定平台,搭建了一套船载绝对重力动态测量系统,并在船载系泊状态下开展了绝对重力动态测量实验.经评估,船载系泊环境下的重力测量灵敏度为16.6 mGal/Hz^-1/2,1000 s积分时间内重力测量的分辨率可达0.7 mGal.通过两周的绝对重力测量,评估了系统的稳定性.为了评估绝对重力的动态测量精度,将船上测量点与码头高精度绝对重力基准点的绝对重力值进行了比较,两点之间的绝对重力值差及其不确定度评估结果为(–0.072±0.134)mGal.本文结果为海洋相对重力仪的同时同船校准提供了一种新方案.

基于扩展卡尔曼滤波算法的船载绝对重力测量数据处理

基于冷原子干涉仪的高精度绝对重力动态测量为海洋重力测量提供新的手段,因而备受关注.利用自己搭建的船载冷原子干涉式绝对重力测量系统,在中国南海某海域开展了一系列测量实验.在动态条件下,测量噪声的抑制对测量性能的提升至关重要.本文根据船载绝对重力动态测量系统的物理模型,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波算法的动态绝对重力数据处理方法,对观测的原子干涉条纹数据进行了时域滤波处理,获得了绝对重力值的最优估计.基于该处理方法将航速小于2.1 km/h条件下的绝对重力测量灵敏度从300.2 mGal/Hz^(1/2)提升至136.8 mGal/Hz^(1/2)(T=4 ms).此外,将处理后的数据与利用地球重力模型(XGM2019)计算的数据进行了比对,发现两者符合度较好.这些结果证实了本文提出的数据处理方法的有效性,并为船载冷原子干涉式绝对重力测量系统的测量噪声的抑制提供了一种新的处理方法.

基于冷原子重力仪的绝对重力动态移动测量实验

动态重力测量可以提高重力场的勘测效率,对基础地质调查、资源勘探、地球物理研究等具有十分重要意义.本文基于冷原子重力仪、惯性稳定平台和牵引动力装置搭建了一套绝对重力动态移动测量系统,并开展了绝对重力动态测量实验.首先测量了不同牵引速度下的垂向振动噪声功率谱,理论分析了其对动态重力测量的影响;其次评估了不同牵引速度对原子干涉条纹对比度和直流偏置量的影响,分析了动态环境下的振动补偿效果;在最大牵引速度为5.50 cm/s、最大振动幅度为0.1 m/s^(2)的情况下,实验上仍能基于振动补偿技术恢复原子干涉条纹.在此基础上,通过开展不同T下的原子干涉条纹测量,评估了动态测量环境下的绝对重力值,在校正完系统误差并减去绝对重力初始值后得到的测量结果为(–1.22±2.42)mGal(1 Gal=0.01 m/s^(2)).最后,通过与静态环境下的绝对重力测量值进行比较,发现两者基本吻合.本文开展的绝对重力动态移动测量实验有望为车载动态绝对重力测量提供数据参考.

基于车载原子重力仪的外场绝对重力快速测绘研究

地球重力场信息是大地测量学、地球物理学、地球动力学等学科所必需的重要基础信息,重力场测绘是获取地球重力场信息的有效手段.相比于卫星、海洋、航空重力场测绘,车载重力场测绘具有灵活性强、空间分辨率高、精度高等优点.基于相对重力仪和高精度绝对重力基准点可以实现陆域小范围重力场测绘,但相对重力仪存在零点漂移,不适用于长基线、大范围的陆域测绘.本文基于小型化原子重力仪搭建了一套车载绝对重力快速测绘系统,在郊区安静外场环境,由12个测点约3 km的测绘结果评估仪器的内符合精度为0.123 mGal(1 Gal=10^(–2)m/s^(2)),外符合精度为0.112 mGal,并在闹市复杂外场环境下实现了单点调节时间小于2 min,有效测量时间5 min的快速绝对重力测量,通过19个测点跨区约24 km的重力场快速测绘,评估仪器的内符合精度为0.162 mGal,外符合精度为0.169 mGal.最后将原子重力仪的外场重力场测绘数据与卫星重力模型计算的数据进行了比较,发现两者的自由空间重力异常数据的整体变化趋势相吻合.本文为外场绝对重力场快速测绘提供了一种新的方案.

基于1560 nm外腔式激光器的拉曼光锁相技术

拉曼光产生技术是量子精密测量领域的一个重要研究内容,是冷原子重力仪、冷原子陀螺仪等量子惯性传感器的关键技术.对于铷87原子,需要两束频差6.834 GHz且相位稳定的780 nm激光来产生拉曼光.基于两台外腔式780 nm激光器,并利用光学锁相环技术可以产生拉曼光,但系统复杂、环境适应性不强.基于内腔式1560 nm激光器,通过倍频和电光调制技术也可以产生拉曼光,虽然系统简单、环境适应性强,但测量性能受边带效应影响.受限于内腔式激光器的线宽及反馈带宽性能,一般无法利用光学锁相环方法来产生拉曼光.鉴于此,本文基于两台新型外腔式1560 nm激光器和自制锁相电路系统,实现了一套低相噪的拉曼光系统,相位噪声功率谱在1-10 kHz频段低至-95 dBc/Hz.通过与780 nm双激光器及混合双激光器锁相性能进行比较,发现该方案略具优势.此外,通过分段积分的方法分析了该锁相性能对冷原子干涉仪相位噪声的影响.本文实验结果为研制小型化、外场适用的拉曼光系统提供了一种方案.

加拿大一枝黄花生物炭对Cd2+的吸附特性及机理

以外来入侵种加拿大一枝黄花为原料,探究不同成分在不同热解温度下制得的生物炭的基本性质及其对水中Cd^2+的吸附能力、最优吸附工艺条件和吸附机制,以提高其资源化利用效率。结果表明:以茎叶混合作为原料在450℃下热解制得的加拿大一枝黄花生物炭(SCBC450)对Cd^2+吸附能力最优。正交结果显示,3种所选因素对生物炭吸附Cd^2+的影响程度依次为吸附质起始浓度>pH>温度;当pH=6、温度35℃、吸附质起始浓度50 mg·L^-1时,Cd^2+的吸附效率最高,可达(95.6±0.38)%。SCBC450对Cd^2+的吸附过程符合二级动力学模型,以化学吸附为主,且符合Langmuir等温吸附模型,最大理论吸附量达107.03 mg·g^-1。通过对生物炭吸附前后的XPS、FTIR和SEM-EDS分析可知,其对Cd^2+的吸附机制包括离子交换、络合反应、沉淀作用和物理吸附。因此,加拿大一枝黄花生物炭对Cd^2+的吸附具有极大的应用潜力。

芦苇生物质炭对镉的吸附及机制

为解决重金属废水处理问题,寻求芦苇的新型资源化利用途径,采用限氧热解方法在不同温度下制备芦苇生物质炭(RBC)。在对芦苇生物质炭进行元素分析的基础上,进行吸附动力学实验和等温吸附实验,并通过扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等表征方法,探究不同热解温度对RBC吸附Cd2+的影响及吸附机制。结果表明:RBC对Cd2+的吸附过程更符合准二级吸附动力学方程,Langmuir等温吸附模型能更好描述RBC对Cd2+的吸附;500℃下制备得到的RBC产率较高,Cd2+吸附量最大,理论吸附量可达39.05 mg·g-1;吸附Cd2+后,RBC表面生成粒状结构,XRD谱图出现CdCO3和CdSiO3晶型的峰,推断Cd2+分别能与CO32-与SiO32-形成沉淀。研究表明,芦苇生物质炭的最优热解温度为500℃,此温度下产率最高,对Cd2+的吸附能力最强,吸附Cd3+的机制可能为阳离子交换、沉淀吸附、络合和Cd2+-π金属键合共同作用。

NP-21 Effects and Mechanisms of Estrogen on Endogenous Growth Hormone in Brain of Ovariectomized Rats

Objective:To observe the effects of estrogen/plant estrogen(Biochanin A,BCA)on learning and memory of ovariectomized rats,so as to explore the possible mechanisms of neuroprotective effect on endogenous growth hormone.Method:A total of 50 six-month-old female rats were randomly divided into five groups:sham group,model group,17β-estrodiol,Biochanin A high-dose group,and low-dose group.The changes of the spatial learning and memory function were observed through Morris water maze and shuttle box.After the treatment,morphological structures of rat neurons were observed by HE staining and electron microscopy.The contents of E2 and GH in serum were determined by ELISA and associated proteins of growth hormone JAK/STAT signaling pathway were examined by western blot.Result:Estrogen/BCA could enhance learning and memory ability of the aging rats,improve the structures of the nerve cells,increase E2,GH and IGF1 levels,improve STAT5 and p-STAT5 protein expression and reduce SOCS2 protein expression.Conclusion:Estrogen/BCA could significantly improve memory dysfunction,the mechanisms may be related to increase secretion of endogenous growth hormone,regulate growth hormone JAK/STAT signaling pathway.

富营养化水体水生植物群落构建技术的应用

为探究水生植物群落构建技术对富营养化水体的生态修复效果,选取芦苇、黄菖蒲、美人蕉、千屈菜、狐尾藻、黑藻、眼子菜、铜钱草、睡莲9种水生植物进行净水小试。结果表明:9种水生植物对富营养化水体均具备较好的净化效果,其对TN、NH+4-N、TP和COD去除率分别达49.97%~97.89%、75.66%~99.92%、55.91%~95.87%和57.19%~67.87%。基于小试实验结果,在滴水湖C港引水河开展水生植物生态修复示范工程建设。对修复前后水体进行理化指标监测,结果表明,TN、NH+4-N、TP和COD Mn指数分别下降了25.87%、56.60%、18.42%和29.25%,叶绿素降低了60.1%,溶解氧和透明度分别增加了45.73%和28.68%。生态修复后,示范区由中度营养化降低为轻度营养化,表明水生植物群落构建技术配置合理,对生态修复效果较为显著。