利用盐生植物发展“盐湖农业”研究进展

由于人口增长和全球气候变暖,次生土壤盐碱化日趋严重,淡水资源缺乏,使得人类粮食和食品供给面临严峻挑战。“盐湖农业”为解决这一问题提供了一种新的思路。本文评述了盐生植物在农业上的应用国内外研究进展,重点综述了盐生植物作为食物、饲料、工业原料等方面的研究。盐生植物生长环境比较恶劣,一些盐生植物为应对逆境环境而合成出丰富的次生代谢物,这些代谢物对预防疾病和促进健康大有益处,因此近年来市场对盐生植物的需求显著增加。我国盐湖资源丰富,利用盐生植物发展盐湖农业有得天独厚的条件,具有广阔的应用前景,本文最后提出了在我国发展盐湖农业的几点建议。

中国海域沉积盆地咸水层二氧化碳地质封存潜力

二氧化碳地质封存是二氧化碳捕集利用封存(CCUS)技术的关键环节,海域二氧化碳地质封存是将工业碳排放源或油气开发过程中捕集的二氧化碳,以超临界态注入到海底咸水层、废弃或开发中油气藏等地质体中,实现与大气长期隔离的过程。因远离人类居住地且有海水覆盖、具有“安全性高、环境风险小”特点,海域二氧化碳地质封存受到欧美等国家和地区的高度重视。本文在分析我国海域沉积盆地基本地质条件基础上,采用创新的模型体积法评价了我国海域沉积盆地咸水层二氧化碳地质封存潜力。研究表明,我国海域沉积盆地新生界厚度大,地壳稳定性较好,具有中低地温场特征,发育多套储碳-封盖组合,构造地层圈闭多,二氧化碳地质封存条件优越、咸水层封存潜力巨大。这将为我国海洋地质碳封存区带评价和目标区优选提供依据,对我国沿海省市碳达峰碳中和路径规划和离岸碳封存示范工程预研究具有重要意义。

阳江地区咸酸田土地改良的试验研究

通过对阳江地区沿海丢荒的咸酸田进行地力监测,通过“水改+肥改”措施对土壤改良,引入水稻-禾虫综合种养模式改善土壤生态,并持续地力监测,评估经济效益。以期达到沿海咸酸田生态环境改善、水稻提质增效和丢荒农田复耕的目的,为治理土壤污染、修复耕地提供有益参考。

基于高干度泡沫实验的非均质咸水层CO_(2)封存能力分析

CO_(2)咸水层封存是实现“碳中和”目标的一项重要技术手段。高干度泡沫不仅能更好地控制CO_(2)流度而且还能适应地层的非均质性,明显提高了咸水层的空间利用效率。为探究高干度CO_(2)泡沫在非均质咸水层中的调剖效果与CO_(2)封存能力,利用自行设计的高温高压驱替实验装置,进行了不同渗透率级差的并联岩心CO_(2)泡沫驱室内实验研究,分析了驱替过程中岩心的气液产出情况与CO_(2)饱和度的变化规律,指出了不同渗透率级差非均质岩心模型的碳封存效果与机理。研究结果表明:①与CO_(2)气驱相比高干度泡沫驱用于CO_(2)咸水层埋存具有更大优势,当岩心渗透率级差介于2.6~10.8时,泡沫均能有效封堵高渗透岩心,使阻力因子维持在36左右,增大了驱替压差与低渗透岩心的产气、产液速度;②岩心中气相饱和度与渗透率存在一定关系,当岩心的渗透率小于2450 mD时,最高气相饱和度随渗透率增加而增大,当渗透率超过2450 mD时,岩心最高气相饱和度在80%左右;③采用高干度泡沫驱可以有效扩大岩心中CO_(2)封存量,渗透率级差为4时,泡沫驱的CO_(2)封存体积较气驱增长219%,当渗透率级差扩大至10.8,CO_(2)封存量能始终维持在较高水平。结论认为,咸水层条件下CO_(2)泡沫驱替实验探究了CO_(2)封存能力变化,提供了非均质储层提高碳封存效率的实验认识,可为非均质咸水层中CO_(2)的地质封存技术优化提供参考和借鉴。

历史迭转中“同治中兴”诗歌的众声与别调

咸同时期,内忧外患的社会变局迫使士人乱极思治、危世图存。以治世为理想的士人援引历代治乱之道,属望中兴。诗人的中兴书写,以同治改元与同治三四年间江南克复两度达到高潮,被赋予了强烈的政治寓意:前一节点的中兴书写重在激励,以稳民心;后一节点重在歌咏,以庆中兴。在书写中兴之局时,亦有诗人创作了一些针砭现实之作,这构成了中兴诗歌写作中的别调。这些别调之音在咸同、光绪的迭代中呈现出不同的内容倾向,前一时期侧重于中兴之局的名不副实,而后一时期倾向于通过回忆中兴之局针砭现实。诗人对同治中兴的书写,不管是众声还是别调,都是现实境况的一体两面,既展现了诗人于变局下的盛世夙愿,亦体现了他们藉作品讽谕现实的济世情怀。

咸水层CO_(2)残余埋存机理的微观数值模拟研究

基于矿场岩心铸体电镜扫描图生成的二值化图片建立二维气液两相渗流模型,利用相场法研究微观条件下CO_(2)的赋存状态与埋存机理,并分析了储层润湿性、气液两相界面张力及地层水回流速度等因素对CO_(2)残余埋存效果的影响。结果表明:当地层水回流后,CO_(2)被大量封存下来,此时CO_(2)赋存状态主要以柱状、孤滴状和盲端状为主;地层水回流时的速度对于残余气饱和度影响较大,而储层润湿性与气液两相界面张力对于残余气饱和度影响较小。此研究对于从微观角度认识CO_(2)残余埋存机理具有指导意义。

海鲜菇美拉德肽的制备及其风味特性研究

以海鲜菇(Hypsizygus marmoreus)蛋白肽为原料,采用响应面法分析优化海鲜菇美拉德肽制备工艺,并通过褐变程度、产物分子量分布、感官评价、电子舌及超滤等特征性指标和评价手段,明确美拉德反应对海鲜菇蛋白肽风味特性的影响。结果表明,海鲜菇美拉德肽的最佳制备条件为葡萄糖与D-木糖质量比4∶1、反应温度110℃和反应时间56 min。与海鲜菇蛋白肽相比,制备的海鲜菇美拉德肽咸味强烈,并伴有鲜味产生,整体接受度好,在294 nm和420 nm下吸光值显著增加,并推测分子量大于180~500 Da的组分可能为美拉德反应的主要活性肽段。超滤结果表示,海鲜菇美拉德肽呈咸鲜味的肽分子量主要集中在500 Da以下。该研究结果证明美拉德反应可有效提升海鲜菇蛋白肽的咸鲜味,使其风味层次更加丰富,可为扩展可替代钠盐的新型食用菌调味领域的研究和应用提供理论基础。

浙东沿海典型沉积盆地CO_(2)地质封存潜力与试点意义分析——以长河盆地为例

碳捕集利用和封存(CCUS)技术是实现全球碳中和不可或缺的技术,开展CO_(2)地质封存(CCS)工作有助于实现碳中和的目标。中国东部沿海发达城市分布众多发电厂、炼化厂等CO_(2)大排放源,对CO_(2)封存需求较高。为缓解地区CO_(2)排放压力,挖掘东部沿海地区周围具有封存潜力的中小型沉积盆地,在搜集区域地质资料的基础上,选取浙江省杭州湾南岸的长河盆地作为研究对象,计算盆地封存潜力,并分析中小盆地封存试点意义。根据沉积盆地CO_(2)地质储存潜力评价方法,计算盆地咸水层CO_(2)地质封存潜力,评价结果表明,长河盆地具有较好的咸水层CO_(2)地质封存潜力。盆地最具封存潜力的是古近系长河组二段(Ech^(2))中的第一砂岩层和长河组一段(Ech^(1))中的砂砾岩层,预期理论封存量为4.84亿t,有效封存量可以达到1 162.61万t。研究结果表明,开展中小沉积盆地CO_(2)地质封存工程试点,可在一定程度上缓解沿海地区和企业碳排放压力,为海域碳封存积累技术和经验。

三峡水库应急补水对2022年洪季长江口盐水入侵的影响

2022年汛期长江流域发生了历史罕见的流域性干旱,大通站9—10月份流量在11000 m 3/s上下浮动。9月份开始,叠加台风的影响,长江口遭遇了严重的盐水入侵事件,威胁上海市供水安全。结合实测流量、风速和盐度数据分析,认为此次盐水入侵由低流量和台风导致;基于此,采用三维河口海岸数值模型定量分析三峡水库应急补水的压咸效果。结果表明,应急补水削弱了长江口的盐水入侵,减小了咸潮上溯距离,南支—北港纵断面0.45 psu等盐度线下移了17 km,降低了水库取水口盐度,为青草沙水库争取了约6 h的取水窗口。10月份2次寒潮在一定程度上削弱了此次补水效果,为确保补水效果需加强河口地区水文、潮汐及气象综合监测能力,以保障上海市淡水利用安全。

准噶尔盆地深部咸水层CO_(2)地质封存适宜性及潜力评价

针对准噶尔盆地咸水层CO_(2)封存有利区域和封存量认识不清的问题,利用准噶尔盆地地质特点与国内外深部咸水层CO_(2)地质封存典型项目对比研究的方法,从安全性、经济性和规模性等方面,对准噶尔盆地深部咸水层CO_(2)地质封存的适宜区域、适宜深度和层位进行研究,并采用碳封存领导人论坛(CSLF)提出的封存量计算方法,对封存潜力进行初步评价。结果表明:准噶尔盆地的石西凸起、滴南凸起、北三台凸起等中东部地区为深部咸水层CO_(2)地质封存的适宜区域,适宜深度为1000~3500 m,主力存储层位为白垩系清水河组、侏罗系三工河组和八道湾组;适宜区内主力存储层CO_(2)理论封存潜力为606.08×108 t。研究成果为下步开展准噶尔盆地深部咸水层CO_(2)地质封存场地选址提供依据。

咸水层CO_(2)地质封存研究进展及前景展望

针对全球变暖问题,众多国家在巴黎气候变化大会上签署的协定为后续碳排放和控制气温上升提供了新思路。碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)是处理过度排放CO_(2)的方法之一。作为CO_(2)封存方法之一,咸水层封存具有储层分布广、与碳排放源匹配性好、封存潜力大、环境影响小的特点。本文从咸水层封存中的构造、毛细管、溶解和矿化封存这4种主要机理出发,从盖层地质条件、储层物性参数、CO_(2)纯度、封存操作4种主控因素入手,结合全球应用咸水层进行CO_(2)封存的工程项目案例,通过分析和对比全球咸水层封存项目实施的地质构造背景、封存过程、封存潜力以及环境监测方法等,总结适宜CO_(2)封存的地点和合适的监测机制,以期为中国咸水层CO_(2)地质封存工作提供借鉴。

非等温条件下潜水含水层坝后残留咸水淡化过程研究

本文采用场地尺度的二维地下水-盐-热耦合数值模型,研究了咸淡水温差对残留咸水淡化过程的影响,定量评价了建坝后残留咸水楔长度和总残留盐分的动态变化。研究结果表明,随着海水温度升高,淡化过程时间显著缩短。相对于等温条件下的淡化过程,非等温条件下淡化过程的最大特点是热效应引起密度和低浓度混合区(LCMZ)渗透系数发生变化。LCMZ中流速对地下水淡化过程耗时至关重要。

干制双孢蘑菇香气化合物分析及其对咸味感知的增强作用

气味诱导的味觉增强作用被认为是提升低盐食品咸味感知的一种有效途径。本研究通过溶剂辅助蒸发萃取、气相色谱-质谱、气相色谱-嗅闻、香气提取物稀释分析、气味活度值计算等方法对干制双孢蘑菇中的香气化合物进行鉴定,使用气相色谱-嗅闻关联滋味分析对其中与咸味感知相关的化合物进行筛选,进一步通过成对比较检验、气味诱导咸感增强值计算等感官评价方法探究香气化合物对咸味感知的增强作用。结果表明,从干制双孢蘑菇中共检出47种香气化合物,其中气味活度值大于1的物质有18种,被认为是干制双孢蘑菇的关键香气化合物。结合气相色谱-嗅闻关联滋味分析结果,初步筛选得到干制双孢蘑菇关键香气成分中与咸味感知相关的化合物有6种。感官评价结果表明:一定浓度的对甲基苯酚、2-甲基四氢呋喃-3-酮、1-戊醇及1-辛烯-3-醇可以显著增强0.3%NaCl溶液的咸味感知。本研究可为基于香气-味觉相互作用提升低盐食品咸味感知提供参考。

宁夏地区咸水层CO_(2)封存选区及潜力预测

宁夏局部地区高碳排放源集中且碳排量巨大,亟需开展碳封存潜力评价等工作,以支撑未来碳捕集、利用与封存规划与重大示范。文章在宁夏地区碳封存基本地质条件的基础上,采用美国能源部(US-DOE)体积法,评估宁夏地区深部咸水层CO_(2)封存预测地质潜力约867.421×10~8 t,预测技术容量约423.34×10^(8) t,主力储层主要集中分布在宁夏东部盐池地区和六盘山盆地。综合封存潜力、盖层封闭性、地质体稳定性、社会环境风险等因素,开展了宁夏地区咸水层封存适宜性初步评价,结果表明:宁夏东部盐池地区储盖层条件良好、构造较稳定、人口密度低,是宁夏地区开展咸水层CO_(2)封存的有利远景区。

土壤CO_(2)排放对微咸水与淡水交替灌溉的响应

为揭示微咸水与淡水交替灌溉模式对土壤CO_(2)排放通量变化规律的影响,研究极端干旱区棉田3种灌溉水质(矿化度分别为2、3、5 g/L)和3种不同配比咸淡水交替[微咸水∶淡水=1∶1(W1);微咸水∶淡水=1∶4(W2);微咸水∶淡水=1∶0(W3)]灌溉对土壤CO_(2)排放通量的影响。结果表明:①以2 g/L为对照,3 g/L微咸水与淡水交替灌溉处理CO_(2)累积排放通量减少了6.03%~7.19%;5 g/L微咸水与淡水交替灌溉处理CO_(2)累积排放通量减少了9.83%~10.15%;②在相同矿化度条件下,土壤CO_(2)累积排放通量为W2处理>W1处理>W3处理,淡水灌水量多的处理CO_(2)排放通量较大。③以2 g/L为对照,3 g/L和5 g/L处理产量平均提高了1.25%和3.64%,W1处理产量相较于W2、W3处理平均提高了24.02%和14.12%。随着灌溉水矿化度的增大,土壤CO_(2)排放通量减小,所有不同配比下矿化度为5 g/L的处理CO_(2)排放量均小于2、3 g/L的处理;在微咸水与淡水交替灌溉条件下,矿化度为3 g/L且微咸水∶淡水=1∶1的灌水处理,土壤CO_(2)排放通量降低且棉花产量最大,能够为合理利用微咸水及保护干旱区灌区农田生态环境提供理论依据。

基于有限元数值模拟的地质封存CO_(2)运移行为预测方法

针对注入咸水层CO_(2)运移特征预测的工程需求,基于COMSOL Multiphysics平台建立了矿藏尺度的咸水层CO_(2)地质封存有限元数值模型,探讨了地层孔隙度、温度及CO_(2)注入流量等因素对咸水层中CO_(2)运移行为的影响规律,开发了可移植使用的仿真软件,最终形成了一种基于有限元数值模拟的地质封存CO_(2)运移行为预测方法;以中国神华集团咸水层二氧化碳捕集与地质封存项目中的石千峰地层为例,开展了有限元数值建模、CO_(2)运移行为影响因素和影响规律研究;研究结果表明:1)在CO_(2)注入阶段的前期,CO_(2)沿着近似水平方向运移并在注入井周围形成高压区域;随着CO_(2)的持续注入,CO_(2)在咸水层中的分布区域逐渐形成上宽下窄的“舌状”,咸水层压力有所降低;在CO_(2)停注后,咸水层的压力逐渐降低至原地层压力水平,出现咸水反向驱替CO_(2)的现象;2)随着地层孔隙度的减小,CO_(2)注入咸水层后地层压力呈指数增长趋势,孔隙度的改变影响CO_(2)的运移形态;在CO_(2)停注后,随着咸水层孔隙度的增大,咸水的反向驱替现象愈加明显,咸水层顶部的CO_(2)堆积量增加;3)地层温度的升高增强了咸水的反向驱替作用,CO_(2)运移时“舌状”区域的边界倾角随之增大,咸水层顶部的CO_(2)侧向分布范围逐渐扩大;4)CO_(2)的扩散范围随注入流量的增加而扩大;注入流量相同的条件下,CO_(2)的扩散速率随时间的推移而降低;在CO_(2)停注后,注入流量越低反向驱替现象越明显;5)所开发的仿真软件具有数值模型建立、仿真数据分析等功能模块,测试结果表明了软件的可用性;研究成果可为CO_(2)地质封存点的选址、注入条件优化、泄漏监测提供理论和模型基础。

闽江下游水文情势演变及其对压咸流量保证率的影响

针对近年来闽江下游河口自然水文情势发生变化致使咸潮上溯现象逐渐加剧的问题,选取闽江下游竹岐站1950~2018年逐日流量资料,采用Mann-Kendall法进行趋势和突变检验,确定1997年为径流突变年份。采用水文指标变化范围法(IHA/RVA)对突变前后两个时间序列1950~1996、1997~2018年的32个水文指标进行分析。结果发现除了低流量脉冲发生次数及历时和逆转次数为高度改变,其余指标均为中、低度改变,闽江下游水文整体改变度为38.16%,为中度改变。采用两种压咸流量方案对两个时间序列代表年进行保证率分析,其中方案1压咸流量过程的最小值及总需水量较方案2少,压咸流量保证率高。压咸流量保证率突变后较突变前整体增加,尤其是在枯水年,压咸流量保证率大幅增加,但同时存在丰水年压咸流量保证率下降的问题。说明水库的投入运行影响下游径流过程,可以改善枯水期下游河口地区咸潮入侵问题,但也使丰平枯各年的压咸流量保证率趋于一致。

河口船闸集咸坑深度对防咸效果的影响

为了分析河口船闸集咸坑不同深度下的盐水运动特性,基于CFD软件的组分输运模型和LES湍流模型建立集咸坑防咸三维数值模型,运用有限体积法进行离散;基于集咸坑防咸水槽试验结果,验证了盐水运动形态、盐水运动速度及垂向盐度分布,并构建河口船闸不同深度集咸坑的三维数值模型。结果表明,集咸坑的防咸效果与深度有关,集咸坑深度越大,盐水上溯距离有所增加,但引航道盐度和盐-淡水交换率随集咸坑深度的增加而降低,总体来看集咸坑深度与防咸效果成正比;当集咸坑深度大于12 m时,盐水上溯距离超过515 m,引航道盐度低于0.23‰,盐-淡水交换率低于50%。

咸淡水轮灌对设施番茄光合特性及叶片超微结构的影响

【目的】阐明咸淡水轮灌对设施番茄叶片超微结构及光合特性的影响机理,有利于优化设施番茄咸水灌溉调控策略。【方法】以当地常规番茄品种“明珠”为材料,2022—2023年在南疆地区温室内开展为期两年的番茄咸淡水轮灌试验,试验设置4个处理,分别为W1(咸水、淡水,轮灌4次),W2(2次咸水、2次淡水,轮灌2次),W3(2次淡水、4次咸水、2次淡水,轮灌1次),全淡水灌溉为对照处理(CK),3种咸淡水轮灌模式的灌水量与CK一致。主要探讨咸淡水轮灌产生的盐碱胁迫对设施番茄叶片超微结构、叶绿素含量、气孔特征、气体交换参数及产量的影响。【结果】在咸淡水轮灌条件下,番茄叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)等光合参数,以及叶片水分利用效率(WUE)均显著下降,气孔因素和非气孔因素在限制叶片气体交换过程中起关键性作用;番茄叶片不仅通过减小单个气孔开度来快速适应盐碱胁迫,且能经过长期的气孔分化和发育过程调控气孔密度和气孔形状,以此提高气体交换效率。与CK处理相比,W1、W2及W3处理的叶片气孔密度,分别增加22.8%、43.07%和13.8%,气孔宽度分别减小54.6%、77.8%和13.7%。受土壤盐分胁迫影响,相较于CK处理,W1、W2处理番茄叶片叶绿体基粒片层结构被破坏,叶绿素含量分别减少6.2%、11.8%,净光合速率降低16.3%、26.2%,产量降幅达45.3%、52.5%,且最大叶面积指数比同期CK处理分别低20.8%、27.5%。W3处理的番茄叶片叶肉细胞结构相对完整,叶绿素含量和光合作用效率维持在较高水平,产量及其构成因素与CK差异不显著,其中平均单果质量增加6.5%、果茎增大6.0%、产量略提高0.7%。【结论】综合番茄生理变化和产量分析,在番茄开花结果期—果实膨大期灌溉咸水,其他生育阶段采用淡水灌溉,减缓了咸水灌溉对番茄生长造成的不利影响,W3处理可推荐可作为南疆地区设施番茄咸淡水协同利用的灌溉方式。

水化学和同位素揭示的广东儒洞地热咸水形成机制

地热咸水的形成机制是开发地热资源的重要参考,地热咸水中的化学组分可以揭示经历的水化学作用,同位素的示踪可以指示地下水的来源和水化学过程。因此,选用水化学和同位素来揭示广东儒洞地热咸水的来源和形成机制。研究表明,广东儒洞地热田发育高盐度地热水(TDS>8000 mg/L),Cl^(-)和Ca^(2+)的含量分别高达5059.76 mg/L和1991.42 mg/L,为Cl^(-)Ca·Na型水。K-Mg温标和玉髓温标估算热储温度88.13~121.42℃,循环深度1963~2790 m。水文地质条件和氢氧同位素结果证实,地热水来自于东部丘陵地区的大气降水补给,补给高程为260~315 m。通过离子比例系数和^(87)Sr/^(86)Sr分析,儒洞地热田地下水运移的环境较封闭,高温下发生了较充分的花岗岩矿物的溶解,同时围岩中蒸发成因盐岩的溶解提供了主要水化学组分,海水入侵的可能性较小,地热咸水和围岩存在一定的阳离子交换作用。因此,围岩中的蒸发成因盐岩的溶解和花岗岩矿物的溶解是地热咸水化学成分形成的主因。