巧用问题串知识——以《海水的温度和盐度》为例,浅谈问题式教学

新的地理课程标准注重培养学生的地理核心素养,地理核心素养的落脚点在课堂教学上。课堂上,教师创设合理的情境,吸引学生的注意力,将知识点用巧妙的问题串联起来;学生在自主探究的过程中发现规律,学会合作、分享、评价、反思,从而形成发现问题并掌握解决同类问题的能力,这样的教学过程和体验对于师生双方而言无疑是教学相长。问题式教学的效果在很大程度上取决于问题情境的创设和问题的设计。本文以《海水的温度和盐度》为例,对问题式教学进行了实践和反思。

基于LSTM网络的海水温度剖面预报研究

基于海水温度历史观测和海洋模式数值预报数据,利用长短期记忆(LSTM)神经网络开展了海水温度剖面短时预报方法研究。以南海17°46.91′N,112°03.24′E处海水温剖面预报为研究对象,利用模式预报数据和观测数据,构建了观测、预报、观测和预报混合3个样本数据集。基于LSTM神经网络模型,建立了由编码器-解码器组成的多对多海水温度剖面序列预报模型,并开展了模型的训练和性能验证分析工作。结果表明:该模型具有较高的预报精度,对小样本问题的处理具有良好的稳定性;采用深度分层预报,可有效提高模型预报精度,改善模型泛化能力;与只使用观测数据集的预报相比,混合样本集预报误差下降明显,为基于小样本观测数据的海洋环境要素预报研究提供了一种思路。

温度、盐度和密度对菲律宾蛤仔稚贝生长和存活的影响

为查明温度、盐度和密度对菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)稚贝生长和存活的影响,本研究通过响应面法构建了不同环境条件下蛤仔生长存活模型并进行分析。实验设计了3因素(温度、盐度、密度)和3水平(-1、0、1),以稚贝壳长为响应值,探究温度、盐度、密度三因素及其相互作用对蛤仔稚贝生长和存活的影响。研究表明,培育73 d后,温度、盐度、密度的二次效应对蛤仔稚贝的壳长生长影响极显著(P<0.01)。随着温度、盐度、密度的升高,蛤仔壳长生长呈先上升后下降趋势,即表现出抛物线形特征,其中盐度对稚贝的壳长生长影响极显著(P<0.01)。然而,三因子间的交互作用对蛤仔壳长生长的影响均不显著(P>0.05)。壳长预测值Y对应自变量温度(T)、盐度(S)和密度(D)的二次多项回归方程:Y=-6.33105+0.2765 T+0.573 S+0.689 D-0.00566 T^(2)-0.0137 S^(2)-0.1159 D^(2)。本研究通过二次响应面回归方程构建了不同环境下蛤仔苗种的生长模型,得出稚贝最适生长环境为温度24.32℃、盐度21.13、密度2.88×10^(4)粒/m^(2),在此条件下蛤仔稚贝平均壳长可达到最大值(4.07 mm)。

基于双峰谐振长周期光纤光栅的海水盐度传感器

为研制高灵敏海水盐度传感器,本文基于CO_(2)激光技术成功制备出一种工作在色散转折点(DTP)附近的长周期光纤光栅(LPFG)。首先,利用CO_(2)激光器在80μm细单模光纤上制备出工作在DTP附近的LPFG,证明了采用CO_(2)激光微加工技术制备较短周期LPFG的可能性。其次,通过调控CO_(2)激光器的制备周期,使高阶包层模式LP_(1,9)工作在DTP附近,从而显著提高了LPFG的折射率灵敏度。在双峰谐振增敏效应的作用下,当海水盐度从5.001‰变化到39.996‰时,光栅周期为115.4μm的双峰谐振LPFG平均灵敏度高达0.279 nm/‰。研究结果表明,本文制备的LPFG海水盐度传感器具有谐振损耗大和灵敏度高的优点,其在海水盐度监测领域具有较好的应用前景。

盐度对全氟和多氟烷基物质(PFAS)在海水-沉积物界面吸附行为的影响

模拟海水-沉积物环境,分析了不同盐度影响下5种全氟和多氟烷基物质(PFAS)含量变化,并解析了PFAS的吸附动力学和热力学等吸附行为.在设置的不同盐度实验组中,全氟辛烷磺酸(PFOS)在沉积物中的吸附能力强于相同碳氟链长度的全氟辛酸(PFOA),其中PFOS在沉积物中的吸附量大于其替代物9-氯十六氟-3-氧杂壬烷-1-磺酸钾(9Cl-PF3ONS);PFOA在沉积物中的吸附量大于其替代物六氟环氧丙烷二聚酸(HFPO-DA),而小于另一替代物六氟环氧丙烷三聚酸(HFPO-TA).PFAS的沉积物分配系数(Kd)与盐度呈正相关,随着盐度的升高,PFAS在沉积物中的吸附量随之增加.PFAS的吸附过程涉及了疏水和静电相互作用.

温度不敏感的光纤双腔盐度传感器

针对光纤微腔盐度传感器的温度交叉敏感问题,设计了一种基于陶瓷插芯和氧化锆套筒相结合的开放式盐水腔,利用氧化锆的正热膨胀系数抵消盐水的负热光系数,补偿温度对盐度测量的影响。为进一步提高盐度检测灵敏度,将开放盐水腔和封闭空气腔并联,通过精确控制两腔的自由光谱范围,使干涉谱产生游标效应,利用游标现象实现盐度灵敏度放大。实验结果表明:盐水腔的温度灵敏度仅为0.025 nm/℃,远低于盐水热光系数导致的温度灵敏度(-0.35nm/℃);在0~3%的盐度内,并联双腔的盐度灵敏度达到了0.180 8 nm/%,比单个盐水腔的盐度灵敏度提高了10.5倍。该传感器具有易于制造、灵敏度高、性能稳定等优点,理论上可实现温度的完全补偿。

温度和盐度对长牡蛎“海大1号”二倍体和三倍体幼虫生长与存活的影响

为确定长牡蛎(Crassostrea gigas)“海大1号”苗种规模化繁育的最适条件,本研究设置4个温度梯度(20、25、30和35℃)和5个盐度梯度(20、25、30、35和40),分析了不同温度和盐度对长牡蛎“海大1号”二倍体和三倍体幼虫生长和存活的影响。研究表明,当温度25℃和盐度30时,长牡蛎“海大1号”二倍体和三倍体幼虫的受精率、孵化率和变态率最高。不同温度处理下,三倍体幼虫的生长速度和累计存活率始终高于二倍体幼虫。随着温度升高幼虫生长速度增加,但存活率下降,在25℃时三倍体幼虫存活率最高(52.00%±6.56%),温度为30℃时,三倍体幼虫壳高增长最快(14.82μm·d^(-1))。不同盐度下,三倍体幼虫的生长速度和累计存活率显著高于二倍体幼虫。幼虫的存活率随着盐度升高呈先升高再下降的趋势,三倍体幼虫累计存活率在盐度30时最高(52.00%±6.56%);幼虫的生长速度随着盐度升高呈下降的趋势,三倍体幼虫壳高在盐度20时增长最快(18.22μm·d^(-1))。研究结果表明,长牡蛎“海大1号”三倍体幼虫比二倍体幼虫表现出更强的温度、盐度的耐受性;长牡蛎“海大1号”三倍体苗种培育的适宜盐度为20~30,适宜温度为20~25℃。本文可为长牡蛎“海大1号”三倍体苗种的规模化繁育提供参考。

大麻哈鱼幼鱼对温度、盐度、pH及溶解氧耐受性的研究

该研究以大麻哈鱼(Oncorhynchus keta)为受试对象,分别从温度、盐度、pH值以及溶解氧耐受性方面对大麻哈鱼幼鱼的生存状况展开研究。大麻哈鱼幼鱼由丹东市水产研究所提供。暂养5 d后挑选体长(8.84±0.50)cm,体重(5.2±0.50)g的体质健康、外形匀称的大麻哈鱼幼鱼用于试验。结果显示,大麻哈鱼幼鱼耐受高温的临界值为21℃,同时,温度越高,大麻哈鱼幼鱼耗氧量增加,低氧耐受性减弱;对盐度骤变的接受范围在0‰~35‰,盐度渐变可以达到40‰;pH值的骤变和渐变对大麻哈鱼的影响差异不显著(P>0.05),适应范围4.5~10。研究结果可为大麻哈鱼幼鱼养殖及运输提供参考。

海水温度和盐度对泥蚶幼虫和稚贝生长及存活的影响

1996～ 1 997和 1 999年在浙江省乐清市东发水产育苗场和福建省宁德市四海水产育苗场分别研究了海水温度和盐度对泥蚶浮游幼虫和稚贝生长及存活的影响 ,结果表明 ,泥蚶浮游幼虫的适宜温度为 2 5～ 33℃ ,最适生长温度为 2 8～ 30℃ .稚贝的适宜温度为 1 5～ 35℃ ,最适生长温度为 2 5～ 30℃ .浮游幼虫的适宜盐度为 1 6 54～ 30 0 2 ,最适生长盐度为 1 6 54～ 2 3 38;稚贝的适宜盐度为 1 0 0 1～ 30 0 2 ,最适生长盐度为 1 0 0 1～ 2 3 38.泥蚶幼虫和稚贝对高温和低盐海水有较强的适应能力 ,这与它们夏季的繁殖期和自然分布于内湾河口区是相适应的 .

L／S波段微波遥感海水盐度和温度的反演算法

对基于多元线性回归构造的非线性多项式形式的L／S双波段微波遥感海水盐度和温度反演算法进行了误差分析，并优化了多项式的系数。进一步提出了一种半解析的反演算法，该算法基于海面微波发射理论模型，构建包含盐度和温度两个反演目标的二元非线性方程组，利用数值解法直接求解该方程组，以反演盐度和温度。该反演算法较以往的算法具有更高的反演精度。

温度、盐度对CO_2法脱除海水中钙镁离子的影响

对CO2法脱除海水中钙离子和镁离子进行研究,控制海水的pH值恒为8,考察温度、盐度对脱钙率和脱镁率的影响。结果表明,盐度35‰的海水,30～50℃时脱钙率由90%增长至95%,与此同时脱镁率由0增长至42%;脱钙率、脱镁率随温度升高而升高。在温度为30℃时,盐度35‰～105‰的海水脱钙率可由90%增长到97%,与此同时脱镁率由0增长到67%;脱钙率、脱镁率随盐度升高而升高。将得到的固体进行XRD检测可知,产物固相组成随温度、盐度的变化而变化。由此可知,海水盐度为35‰、pH值为8、温度为30℃是CO2法高效脱钙的最佳工艺条件。

新型航空海水温度、盐度、深度探头运动特性的计算方法和实验验证

本文以一原型探头的实验资料为依据成功地设计了一个扩充了功能的、改变尺寸和重量的新型探头 ,提出了分离摩擦阻力和形状阻力的计算方法 ,预报了新探头在下沉过程中的运动特性和极限速度。预报结果与新探头的试验数据符合良好 。

海水表面张力的研究──海水表面张力同温度和实用盐度之间的经验关系

用最大泡压法测定大洋海水及其被纯水稀释的海水温度在15－35℃，盐度5－35的表面张力。所得数据经计算机统计处理得出海水表面张力（σ，mN／m）同温度（t，℃）和盐度（s）之间的经验公式：在分别恒定盐度、温度时，海水表面张力与温度、盐度有很好的线性关系；其温度系数和盐度系数均非常数，温度系数随盐度增加绝对值增大，而其盐度系数随温度升高而变小。

2010—2020年我国实验室海水盐度能力验证结果

2010—2020年期间我国(不包括港澳台地区)开展了5次7组样品的海水盐度能力验证,共有119家实验室参与,历年来获得443个海水盐度检测数据。由于各组数据均明显偏离正态分布,因此迭代算法A比经典统计方法、中位值和标准化四分位距法更适合评定能力验证结果。2010—2020年“不满意”率由20.3%降至4.9%,参与能力验证次数越多的实验室和取得检验检测机构资质认定的实验室,“不满意”结果较少,说明能力验证是提高实验室检测技术能力的有效手段,资质认定质量管理体系对确保检测数据准确性的作用明显。

钦州湾表层海水温度盐度及pH值时空变化

根据2009年春夏秋冬4个季节调查资料,分析钦州湾表层海水温度、盐度及pH值的季节变化和分布特征。结果表明:钦州湾海水平均温度春季20.4℃,夏季30.1℃,秋季16.0℃,冬季14.6℃,变化特征与气温的季节变化相同,空间分布为夏秋季河口区的水温都略高于湾口区,而春冬季则相反。海水平均盐度春季20.067,夏季17.975,秋季23.864,冬季23.660,表现为秋季>冬季>春季>夏季,各季节空间分布总体表现为河口区低,湾口区高的趋势。海水pH平均值春季7.82,夏季8.11,秋季8.01,冬季8.10,全年空间分布高值区均出现在大风江口外海域。钦州湾海水比较适宜大蚝、对虾、文蛤等广温广盐性品种的海水养殖。

pH、盐度和温度对海蜇耗氧率和排氨率的影响

为探究环境因子对海蜇耗氧率(oxygen consumption rate,OCR)和排氨率(ammonia excretion rate,AER)的影响,实验通过室内培养,测定了不同pH值、盐度和温度条件下,海蜇幼蜇和成蜇的OCR和AER的变化特征。结果显示,海蜇伞径与干重可用W=0.0022e^(0.1248D)表示,R^(2)=0.9724。海蜇幼蜇和成蜇的OCR和AER受pH值、盐度和温度影响显著。海蜇幼蜇和成蜇的AER和OCR随pH值的升高呈现先增大后减小的趋势,幼蜇和成蜇的2种代谢率分别在pH值为7.0和7.5时达到最大值,同时收缩次数最多。海蜇幼蜇和成蜇的AER和OCR随盐度的升高呈现先增后减的趋势,分别在盐度为25和20时达到峰值;盐度为20时收缩力最强。不同规格海蜇的OCR随温度升高而增加;AER则随温度升高呈先增大后减小的趋势,25℃达到峰值。海蜇在21℃时运动和进食最快,温度低于3℃或高于35℃海蜇则停止运动。幼蜇的AER Q_(10)值为0.767~4.362,OCR Q_(10)值为1.299~2.201;成蜇AER Q_(10)值为0.617~4.147,OCR Q_(10)值为0.714~2.519。不同条件下海蜇氧氮比(O:N)的平均值为1.392±0.424,表明其主要以蛋白质代谢为主。本研究通过对海蜇在不同条件下进行代谢实验,探究了不同环境因子对海蜇的耗氧率和排氨率的影响,为实现我国海蜇资源的科学管理和可持续性的开发利用提供了技术支撑。

白氏文昌鱼幼鱼对海水温度和盐度变化的耐受力研究

研究了厦门海区白氏文昌鱼幼鱼对温度和盐度渐变、骤变的耐受力以及承受低水温后的恢复能力。实验结果显示:(1)14.5～34.0℃是白氏文昌鱼幼鱼生存的安全水温范围,在此水温范围内,无论渐变还是骤变均无碍其生存;白氏文昌鱼幼鱼生存的临界低水温为14.5～13.0℃,而其临界高水温则为34.0～35.5℃;白氏文昌鱼幼鱼对短时间的低水温有较强的耐受力。(2)16.0～31.0是白氏文昌鱼幼鱼生存的安全盐度范围,在此盐度范围内,无论渐变还是骤变均无碍其生存。(3)白氏文昌鱼幼鱼对海水盐度的渐变有较强的耐受力。在渐变条件下,白氏文昌鱼幼鱼可以耐受的临界低盐度为10～7,而其临界高盐度为34～37。

同时测量海水盐度温度的微光纤耦合器研究

为实现同时测量海水的盐度温度,研制了2×2四端口微光纤耦合器型传感器。耦合器锥形过渡区激发的偶超模与奇超模在S均匀腰区传输时将逐渐累积相位差,产生干涉光谱。研究表明:波谷位置分别随着海水盐度、温度的改变而移动,得到了2个波谷的盐度灵敏度为1418.00和1600.00 pm/‰,温度灵敏度为-745.00和-778.00 pm/℃,建立了灵敏度矩阵。通过追踪这2个波谷位置,结合灵敏度矩阵,可实现对任意待测样品盐度、温度的同时测量,与盐度计、热电偶温度计实测数据的对比表明,此传感器具有很好的准确度。该盐度、温度双参数测量传感装置具有小尺寸、易制作和高灵敏度等优势,本研究为海洋环境及海洋动力现象的研究提供了一种新型的光学探测方法。

廉州湾海水温度盐度及pH值分析

根据 1998年和 1999年的春夏秋冬季节的 4次调查资料 ,分析廉州湾海水温度、盐度及 p H值的季节变化和分布特征。结果表明 :廉州湾海水温度 (平均值 ) ,春季 2 2 .7℃ ,夏季35 .6℃ ,秋季 2 7.0℃ ,冬季 18.3℃ ,变化特征与气温的季节变化相同 ,空间分布为春夏季河口区水温略高于湾口区 ,秋冬季则相反 ;海水盐度 (平均值 ) ,春季 2 5 .6 ,夏季 2 1.2 ,秋季2 6 .3,冬季 30 .3,表现为冬季 >秋季 >春季 >夏季 ,各季节空间分布的高低差值则刚好相反 ;海水 p H值 (平均值 ) ,春季 8.0 3,夏季 8.32 ,秋季 8.18,冬季 8.18,空间分布春夏季高低差值较大 ,秋冬季高低差值不断减小。廉州湾海水比较适宜开展对虾、文蛤等广温广盐性品种的人工养殖。

温度和光照强度对强壮硬毛藻氮磷营养盐吸收效果的影响

为了解温度和光照对强壮硬毛藻(Chaetomorpha valida)吸收营养盐效果的影响,探索其达到最佳吸收效果的环境条件,本文研究了该藻在不同温度(5、15、25℃)和光照[90000、180000、270000μmol photons/(m^(2)·s)]条件下对海水中常见营养盐成分的吸收效果。结果显示,强壮硬毛藻在5℃以上和90000μmol photons/(m^(2)·s)光照强度以上对水体中的NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N和PO_(4)^(3-)-P都有较好的吸收效果,但温度和光照对强壮硬毛藻吸收营养盐均有显著影响,在设定范围内,营养盐吸收速率与温度和光照强度均呈正相关关系。极差分析结果显示,温度的影响大于光照强度的影响。方差分析结果显示,光照强度和温度的主效应都极显著,而且具有叠加效应,吸收率最高的条件为25℃/270000μmol photons/(m^(2)·s)组合,该条件下,NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N和PO_(4)^(3-)-P的营养盐吸收率最高,3 h吸收率分别为(99.70±0.52)%、(99.99±0.01)%和(91.31±0.32)%。该藻的广温性吸收能力对我国北方地区低温和高温季节育苗用水和养殖尾水的净化具有非常重要的意义。