莫高窟壁画地仗层水汽吸附特征及其影响因素

敦煌莫高窟是我国乃至世界上最重要的佛教遗址之一。洞窟壁画产生的病害大多与水盐运移有关,而作为导致病害的水汽来源之一,洞窟空气中水分主要通过吸附作用进入地仗层孔隙结构中。该文利用试验方法探究莫高窟地仗层土体的吸湿机理,并分析吸湿过程的影响因素。结果表明,在较低与较高的相对湿度下,地仗层土体吸湿的主要驱动力分别为短程吸附作用与毛细凝聚作用。对于莫高窟地仗层来说,由土颗粒比表面积与黏土矿物含量等因素影响的短程吸附作用较弱,因此低湿度条件下吸湿量较小。但在较高湿度条件下,地仗层中由土体中孔径分布影响的毛细凝聚作用明显增强,吸湿量显著增大。莫高窟地仗层平衡吸湿量开始明显增大的临界湿度大约在80%。此外,地仗层中澄板土与砂的比例是影响地仗层吸湿量的主要因素。试验结果为莫高窟壁画病害机理研究及预防性保护提供理论依据。

土壤水汽吸附曲线的模拟及其滞后效应

准确模拟土壤水汽吸附曲线对于研究土壤与水分子之间的相互作用机理及预测土壤中挥发性有机气体的运移有重要意义。选择了中国不同地区七种典型土壤,评价了Guggenheim Anderson-de Boer(GAB)模型对水汽吸附和解吸曲线的模拟效果,并就水汽吸附行为的影响因素、水分子与土壤颗粒的相互作用机制进行了讨论。结果表明,对于七种供试土壤的水汽吸附和解吸曲线,GAB模型均方根误差小于0.000 7,决定系数大于0.995。相比土壤水汽解吸附过程,水汽吸附过程土壤的单层吸附水含量较低,而纯液态和单层吸附的水分子自由焓差较高。水汽吸附与解吸附过程中土壤单层水含量和滞后指数与有机碳含量呈极显著的正相关关系,而与黏粒含量的相关性受矿物类型的影响。

黄土高原干旱半干旱区生物结皮覆盖土壤水汽吸附与凝结特征

生物结皮是一种广泛分布于干旱半干旱地区土壤表层的特殊复合体,为揭示其对土壤水汽吸附与凝结过程的影响,该研究通过室内定量水汽吸附试验和野外对水汽凝结的连续观测,对黄土高原典型生物结皮(藻结皮、藻藓混生结皮、藓结皮)与裸沙的水汽吸附和凝结特征进行对比研究。结果表明:生物结皮的覆盖显著提升了表层土壤的水汽吸附能力,其平均水汽吸附量比裸沙高66.7%。不同类型生物结皮水汽吸附能力差异显著,表现为藓结皮最高,混生结皮次之,而藻结皮最低。GAB(Guggenheim-Anderson-de Boer)吸附模型能较好的描述生物结皮土壤水汽吸附与解吸附过程,模拟结果决定系数R2>0.99、均方根误差RMSE<0.001 2 g/g及平均相对偏差百分比E<16.0%;此外,生物结皮加剧了土壤水汽吸附与解吸附曲线之间的滞后效应,其滞后指数平均是裸沙的2.0~2.9倍。水汽凝结结果显示,水汽凝结过程均受气温与相对湿度等气象因子制约,且生物结皮覆盖下表层土壤的水汽凝结和蒸发过程相较于裸沙更为迅速。同时,生物结皮的日均水汽凝结量是裸沙的1.6~1.8倍。综上,干旱和半干旱地区生物结皮覆盖显著提高了表层土壤的水汽吸附能力、并增加了水汽凝结量,对区域表层土壤的水分运动过程产生了重要影响。

半干旱区土壤水汽吸附的影响因素及变化特征

土壤水汽吸附是陆面非降水性水分的重要来源之一,尤其在干旱和半干旱地区其贡献有时甚至能达到与降水同样量级,对旱作农业和生态环境具有重要影响.但由于对土壤水汽吸附观测比较困难,国际上对该问题研究至今仍不多.本文利用L-G大型称重式蒸渗计观测与微气象和常规气象观测相结合,建立了土壤水汽吸附的定量观测估算方法.在此基础上,分析了典型半干旱区定西的近地层大气风、温和湿等气象要素及土壤湿度、温度和地表可利用能量等土壤环境要素对土壤水汽吸附的影响特征,研究了土壤水汽吸附量、吸附频率和吸附强度的日变化和年变化及其随天气条件的变化特征,对比分析了土壤水汽吸附量对陆面水分收支的贡献.研究发现,半干旱区的土壤水汽吸附受多种小气候要素和土壤环境因素共同影响,一般在近地层相对湿度在6-5 0%、风速在3-4 m s^-1、湿度日变幅较大及出现逆湿和弱不稳定,且土壤含水量较低和地表温度不太高的情况下,土壤水汽吸附现象更容易发生,土壤湿度与水汽吸附之间具有负反馈机制.而且,水汽吸附频率和吸附量具有很明显的日和年变化特征,水汽吸附量变化明显受吸附频率控制.水汽吸附主要发生在下午;年峰值出现在1 2月份,谷值出现在6月份,其变化特征具有明显的区域特点.旱季水汽吸附量明显超过了降水对水分收支贡献.

含盐量对土壤的水汽吸附及土壤水能量状态的影响

以甘肃景电灌区盐化土壤为对象用水汽平衡吸附法就盐分对土壤的水汽吸附和土壤水能量状态的影响进行了研究 .结果表明盐分显著增加了土壤水汽吸附量 ,水汽饱和度为 98%的情况下 ,含盐量为 1 0 .772 g/kg和 1 2 .887g/kg的两个土壤的水汽吸附量分别达到了 1 9.4 5 %和 2 5 .34 % .水汽饱和度大于65 %左右时水汽吸附有一个明显的转折点 ,.水汽饱和度大于 65 %时水汽吸附量主要受含盐量影响 ,而当饱和度小于 65 %时则主要受物理性粘粒含量的影响 .盐分非常显著地降低了土壤的水势 ,可以用盐化土样的水势与脱盐处理土样的水势估算盐化土样的渗透势 .

非降雨水研究进展

非降雨水对干旱和半干旱区的水平衡和生态非常重要。本文归纳总结了非降雨水的测量和模拟方法,分析并综述了研究现状。非降雨水是陆气间较小的通量,时空变异强,直接测定存在困难。利用专门的冷凝器可获得可观的结露量。露水研究集中于干旱与半干旱区的站点尺度,雾水研究集中在沿海和山区,水汽吸附研究主要在旱地。非降雨水的收集利用及其对生态环境的影响是研究热点。然而,露水研究较多,雾水和水汽吸附研究明显偏少。同时,自然表面结露、大空间尺度和长期的研究较少。在非降雨水的时空变化规律认识方面存在明显的知识缺口。

镜面杂质与水汽吸放对露点仪影响的实验研究

显微成像露点仪在研制和测试过程中发现镜面杂质和内腔材质吸放水汽等影响测量精度的问题。针对镜面杂质对显微成像露点仪测量的影响开展了镜面图像特征的实验研究,结果表明:镜面杂质点处露珠凝结具有优先性,且反复凝结消散后镜面出现杂质沉降现象。针对水汽吸放对显微成像露点仪的影响开展了水汽释放与吸附效应的实验研究,结果表明:当温度发生变化时,显微成像露点仪感应舱内壁氧化铝材质存在释放(或吸附)水汽现象,使得显微成像露点仪测量值偏大(或偏小)。研究结果为露点仪在功能设置及镜面与腔体材料选择方面提供了参考。

离子土固化剂对膨胀土结合水影响机制研究

以河南安阳弱膨胀土为对象,通过"水汽等温吸附–热失重、差热分析"对膨胀土表面吸附结合水类型进行界定,比较分析离子土固化剂(ISS)改性前后,膨胀土结合水分布形态及数量变化,并基于傅里叶红外光谱,从水分子结构振动信息角度对膨胀土吸附结合水类型界定方法进行定性验证;结合ISS改性前后黏土矿物组分、表面理化性质的变化,解释分析了不同水汽湿度区间内,ISS对膨胀土水合行为的作用模型及改性机理。结果表明:达到一定的水汽"特征"湿度段,土表面水合状态和结合水性质将发生转变,根据热曲线的脱失温度区间可将结合水界定划分为三种类型:强结合水,"过渡"结合水和弱结合水。ISS作用后,土吸附强结合水量无明显改变,"过渡"结合水及弱结合水含量显著降低。ISS通过对膨胀性黏土矿物表面及层间的物化作用,弱化黏土矿物部分"水合活性中心"能量,从而抑制了膨胀土水化膨胀势。

高吸力段黏土水合机制及微观持水模型研究

采用水汽吸附法测定3种蒙脱土在高吸力段的持水特征曲线,基于X射线衍射及BET吸附理论架构,提出了两类水合概化模型并建立了阳离子交换量、比表面积等参数的计算方法。基于极低相对湿度范围段（RH〈0.15）持水能力只受控于层间阳离子水合的机理认识,通过阳离子与水分子相互作用能量方程,推导了极高吸力下（ψ〉250 MPa）持水曲线微观参数模型。研究表明：层间阳离子水合能力的差异会导致蒙脱土吸附起始阶段呈现不同趋势,对于低水合能阳离子交换土,水分子首先吸附于黏土颗粒外表面,之后随相对湿度增加逐渐进入层间吸附,反之,则直接进入层间离子水合阶段;基于BET曲线计算的阳离子交换量、比表面积值与实测值之间吻合较好,构建的持水模型能够对文献报道数据进行有效预测,该模型可量化表征阳离子交换量、化合价、离子半价等微观参数对吸力势的影响程度。

壳聚糖/姜黄素混合膜的抗菌性能研究

通过溶液流延法制备姜黄素/壳聚糖混合膜,并研究其水蒸气渗透、水汽吸附和抗菌性能。实验结果表明:加入姜黄素后,复合膜的水蒸气渗透率和水汽吸附率都比壳聚糖纯膜低,姜黄素含量对水蒸气渗透率几乎没有影响,但对水汽吸附率影响明显。抗菌实验表明,复合膜的抗菌活性比壳聚糖纯膜强,且随着姜黄素含量增加其抗菌性能也增强。

黑河中游临泽地区夏季露水的生成

对于降雨稀少的内陆干旱区,露水具有重要的生态学意义。在黑河中游的张掖市临泽县平川镇,于2008年6～9月利用人造面板法对露水进行了连续90 d的观测,发现:①只有当露水收集板的温度低于露点时,露水才能生成;②观测期间河岸带共生成露水52次,总生成量为4.26 mm,绿洲内共生成34次,总生成量为1.52 mm,戈壁共生成13次,总生成量为0.64 mm;③从旱季进入雨季,露水生成强度逐渐增大,雨季后期露水生成强度达到最大,此后又逐渐减小;④降雨有利于露水的生成,河岸带和绿洲内的露水生成受降雨影响显著,而只有当单次降水量达到一定阈值时戈壁才有露水生成;空气相对湿度、天气晴朗程度和风速也影响露水的生成。

尘埃——地球离不得的“纱巾”

目前,全球每年的降尘量已达千万吨以上,在我国,仅北京、天津、上海等地,每月每平方公里的降尘量就达100吨以上。尘埃让人讨厌,但是,没有尘埃也不一定好。

没有灰尘,人类无法生存

一看题目,不免会觉奇怪。众所周知,灰尘是环境污染之物,是人类健康之大敌,谁个不讨厌。俗话说“扫帚不到,灰尘照例不会自己跑掉”,足见人们对灰尘的厌恶程度。 凡事都得一分为二,要知道,世界上不能没有灰尘。要是没有灰尘,