太湖梅梁湾沿岸带水体生物学与光学特性

基于 1998～ 1999年周年 4季原位水下光场观测资料及中国科学院太湖湖泊生态系统研究站 1992～ 2 0 0 1年悬浮物、叶绿素 a、透明度长期历史观测资料分析了太湖梅梁湾沿岸带第 2号站点水体的生物学与光学特性 ,探讨了水下光合有效辐射(PAR)总量的日变化、垂直分布 ;光衰减系数的季节变化及光谱分布 ;影响光衰减系数的主要水色因子。结果表明 ,无论是 PAR还是光谱衰减系数其值都很高 ,其中 PAR衰减系数在 1.4 0～ 5 .30 / m间变化 ,均值为 2 .4 3± 0 .5 5 / m,秋季最大、夏季最小 ,真光层深度在 0 .87～ 3.2 9m间变化 ,均值为 1.98± 0 .4 1m;水下光谱在蓝光波段衰减最强烈 ,其次是红光、绿光 ,随着深度增加光谱成分出现绿移和红移现象 ,绿红光占得比例越来越大 ;光谱衰减系数随着波长的增加大致呈下降趋势 ,但在 6 70 nm附近有个峰值 ;基于线性相关分析发现在混浊的沿岸带水体中影响光衰减主要因子为水体中的悬浮物和有色可溶性有机物 ,叶绿素 a对 PAR衰减系数的贡献率只占到 1.5 9%～ 14 .2 1%。

杭州西湖水体光学状况及影响因子分析

2004年10月8日在杭州西湖6个不同湖区共布设10个采样点进行水下光场的测定,并采集水样分析悬浮物、叶绿素a、有色可溶性有机物(CDOM)浓度.结果表明,3类主要光衰减物质总悬浮物、叶绿素a和DOC的浓度分别为3.68～42.76 mg/L、4.64～85.95 μg/L、5.19～9.22 mg/L;CDOM在440 nm波长处吸收系数为0.30～1.46 m-1;PAR衰减系数在1.13～6.04 m-1间变化,均值为4.00±1.69 m-1;对应的真光层深度为0.76～4.08 m,均值为1.54±1.11 m;仅南湖和茅家埠两个湖区真光层深度大于水深,其他湖区由于水深远大于真光层深度,在现有的光照条件和水位下要恢复沉水植物困难较大.对PAR衰减系数、真光层深度、透明度等表观光学参数与主要水色因子进行相关分析发现,水体中浮游藻类和有机颗粒物对西湖水体光学性质影响最大.

悬浮物浓度对水下光照和初级生产力的影响

采用太湖湖泊生态系统研究站生态实验室的模拟生态槽进行水动力模拟实验研究(1999年5月8日～6月24日),探讨了水动力的扰动引起悬浮物的增加、改变水下光强的分布,并由此造成了初级生产力的变化。结果表明,无论是静止还是小水流、大水流状态,水下光强随深度都是按指数规律衰减;在静止状态下,槽水清澈见底,光衰减系数为1m-1左右,到小水流和大水流时,由于动力的扰动、悬浮物浓度的增加,光学衰减系数增加到2m-1和4m-1左右,真光层深度也由最初的4m降到2m、1m;对光学衰减系数、真光层深度与悬浮物浓度进行线性和幂函数回归,发现他们之间的相关性很好,反映了风浪扰动引起水中悬浮物增加是改变水下光照分布的主要原因;在静止状态下,由于槽水清澈,强光作用下表面存在光抑制现象,最大初级生产力出现在0 4～0 6m,其他情形光抑制很弱或基本上不存在,最大初级生产力出现在0～0 2m。

龙感湖水体光学特性的观测

基于2002—2003年秋、夏季原位水下光场巡测及连续定点观测资料分析了龙感湖不同湖区及不同风浪条件下水体的光学特性,探讨了光衰减系数、辐照度比的光谱分布、空间差异及不同风浪条件对水下光场的影响.结果表明,水下光谱在紫光波段衰减最强烈,其次是蓝光,红、绿光衰减最弱,并且向下辐照度衰减系数一般要大于向上辐照度衰减系数.秋季L1-L3点向下辐照度400—700nm波段衰减系数的变化范围分别为0.71—3.60、1.06—3.72、0.78—2.89m-1;光衰减系数的空间分布是位于湖中心的12点要略大于两边的L1、L3点;辐照度比的变化趋势极为一致,最低值出现在短波蓝光波段,最高值出现在550—600nm之间;从小风浪到中风浪、大风浪其PAR衰减系数分别是1.74、2.02、2.45m-1;透明度、衰减系数与悬浮物浓度相关性最好,决定系数在0.7以上,但其变化除受悬浮物影响外还要受制于溶解性有机物和浮游植物;440nm波长衰减系数(Kd(440))与悬浮物(SS)、溶解性有机碳(DOC)、叶绿素a(Chl.a)的多元线性回归方程为:Kd(440)=0.514—0.075SS+0.125DOC+0.100Chl.a(R2=0.87,N=8,P≤0.05)

渭河流域宝鸡段水体纳污能力及总量控制定额分析计算

针对流域污染物总量控制定额在水资源保护中的重要性以及水体纳污能力具有季节性变化,参考河流二维模型参数的确定方法,探讨采用河流二维模型对水体纳污能力进行计算。从保护环境出发,考虑到同一条河流中不同水功能区的纳污能力不同,提出了选取最小纳污能力作为该河流的污染物总量控制定额。最后对渭河流域宝鸡市河段纳污能力及污染物控制总量定额进行了分析计算,为宝鸡市河流水污染控制提供了依据。

非均匀P-偏振电磁波在导电界面的反射系数曲线

基于非均匀电磁波在导电媒质中传播时其相移常数和振幅衰减常数方向的不一致性,利用电磁波在导电媒质界面的边界条件,导出了非均匀P-偏振电磁波的反射系数.反射系数随入射角的变化曲线显示:当电磁波由电导率大的介质射向电导率小的介质时,在相移常数临界角和衰减常数临界角附近存在峰值,且反射系数的数值小于1,这一结果与全反射光的结果有明显的差异.

不同猪肉组织在太赫兹衰减全反射光谱中的特性差异

为了探讨太赫兹(THz)光谱无损检测猪肉品质的可行性,采用衰减全反射(ATR)模式采集猪脂肪、肌肉和皮肤3种新鲜组织的THz光谱,获取3种组织在0.2~2.0THz范围的折射率和消光系数。结果表明:在0.2~1.6THz低频段猪肉不同组织的THz光谱差异较明显,含水量是影响新鲜组织对THz波吸收的主要因素。利用不同组织在THz波段的光学特性差异,可以无损快速鉴别组织类型。通过建立同种猪肉组织的THz光谱与猪肉品质的关系模型,能够实现猪肉品质的无损检测。

巢湖秋冬季水体生物光学特性对比研究

基于2002—2003年秋、冬2季原位水下光场观测资料,分析了巢湖不同湖区水体的生物光学特性,探讨了水下辐照度光谱分布,光衰减系数的光谱分布、季节变化及湖区分布,影响光衰减系数的主要因子。结果表明,水表面光谱最强出现在550～560nm绿光波段,水下光谱在紫光波段衰减最强烈,其次是蓝、绿光,红光衰减最弱,随着深度增加,绿、红光在整个光谱成分中比例越来越高;秋季360～750nm波段衰减系数在1.29～11.66m-1间变化,冬季在1.56～18.01m-1间变化;光衰减系数的空间分布是位于巢湖东部的C4点要好于中西部的C1—C3;光学衰减系数随着波长的增加大致呈下降趋势,但到近红外又有所增加;衰减系数跟悬浮物的相关性最好,平均相关系数平方为0.55,其次是溶解性有机碳,为0.32,跟叶绿素a的相关性最弱,仅为0.27,衰减系数与悬浮物、溶解性有机碳、叶绿素a的多元线性回归在短波部分要好于长波部分。

基于ATR的玉米种子活力太赫兹特征波段筛选方法

应用太赫兹时域光谱技术结合移动窗口相关系数法筛选与种子老化密切相关的太赫兹特征波段。选取3个不同品种的玉米种子,并制备人工老化0、1、2、3、4 d的实验样本,采用衰减全反射(Attenuated total reflection,ATR)附件采集从样本分离得到的种胚和胚乳粉末的太赫兹吸光度谱(0.2~80 cm^-1),应用移动窗口相关系数法(窗口宽度为10,阈值为0.3)筛选样本种胚和胚乳特征谱区。结果表明,不同品种样本筛选得到的老化特征谱区差异显著,说明种子老化进程受品种影响较大;在相同的老化阶段,不同品种样本的特征谱区也存在部分共同区间,且主要集中在60~80 cm^-1,说明老化进程中有些成分的变化相近;种胚和胚乳在相同老化阶段筛选的特征谱区不同,说明两者在老化进程中生理变化存在差异。本研究表明太赫兹时域光谱结合化学计量学方法可用于快速表征并探测玉米种子老化的动态变化过程。

基于CALIPSO卫星资料的华东地区气溶胶垂直分布特征

基于2010年12月1日—2011年11月30日美国国家航空航天局云—气溶胶激光雷达与红外探测者卫星搭载的激光雷达CALIPSO的监测数据，通过分析消光后向散射系数、体积退偏比和色比，得到了华东地区垂直方向上气溶胶粒子的散射能力、尺度、规则程度随高度的变化及其季节变化特征。结果表明：随着高度的增加华东地区大气的散射能力减弱。整层大气不同季节粒子的形状大小不同，春季不规则、大粒径粒子所占比例与其他季节相比较大。夏季较规则、小粒径的粒子较多。各高度层的后向散射系数值分布范围为5伊10-4~20伊10-4km-1·sr-1。对不同高度消光后向散射系数、体积退偏比和色比随时间变化的研究表明，春季受沙尘输送的影响，0~4km大气层中不规则大粒径粒子较多；4~8km大气层由于所含气溶胶粒子较少，大气散射能力随季节变化不明显；而8~10km大气层中粒子含量最少，导致大粒径粒子所占比例较高，此外该高度层在秋季不规则、大粒径粒子相对较多，冬季规则、小粒径粒子相对较多。

非均匀S偏振电磁波在导电媒质界面的反射系数曲线

基于非均匀电磁波在导电媒质中传播时其相移常数方向和振幅衰减常数方向的不一致性,利用电磁波在导电媒质界面的边界条件给出了非均匀S偏振电磁波的反射系数,并计算了反射系数随入射角的变化曲线。曲线显示当电磁波由电导率大的介质向电导率小的介质传播时,将发生类全反射。在相移常数临界角和衰减常数临界角附近存在2个峰值,且反射系数的数值小于1,这一结果与全反射光的结果明显不同。

三峡小江回水区水体光学特征及分析

为探讨三峡水库运行初期小江回水区水体的光学特性,研究了2008年1月至12月期间小江回水区5个断面可见光衰减系数Kd(PAR)与透明度的时空分布特征及二者的相关性,进一步分析了可见光衰减系数与透明度、悬浮物浓度、溶解性有机物及叶绿素等水质指标的相关关系。研究区域可见光衰减系数和透明度空间分布差异不明显,但季节变化显著。可见光衰减系数在0.23～4.82m-1之间变化,均值为(1.03±0.07)m-1,冬季最高,夏季最低。统计分析表明,可见光衰减系数与透明度有显著的相关性(R2=0.7791),表明两者可相互反演。与总颗粒态物质浓度,总无机颗粒态物质浓度的相关性显著(R2=0.728 5,R2=0.763 7),与溶解性有机碳有一定的相关性(R2=0.128 9),与叶绿素a相关性不明显(R2=0.006),分析表明总无机颗粒态物质是小江回水区水体光学特征的最主要影响因素。

用自然光辐射场解算海水固有光学参数的方法

根据海水光学传递函数ＯＴＦ与海水固有光学参数的关系，用自然光辐射场求得ＯＴＦ，并对海水固有光学参数进行了解算．对解算结果与实测值进行了比较，证明了该方法的正确性．

晶体材料电光系数和压电系数的同时测量

利用双面金属包覆波导结构激发的高阶导模是导波层折射率的灵敏函数这一特性提出了一种测量非线性材料电光系数和压电系数的新方法.该方法利用反射率曲线在不同电压下的移动参量可以直接计算出被测样品的电光系数和压电系数.理论与实验研究表明,该方法具有结构紧凑、插入损耗小、整个装置无运动部件、可靠性能高等诸多优点.预计这一研究在应用压电效应和电光效应制备光电子器件的诸多领域中有极其广泛的应用前景.

用ATR法测量晶体的压电系数和电光系数

提出了一种测量晶体压电系数和电光系数的新方法。晶体厚度和折射率的变化导致衰减全反射(ATR)谱的同步角发生移动,进而引起反射率的变化。选择两个不同阶导模的工作角,施加电压分别测出反射光强的变化,可得到压电系数和电光系数。反射率相对于厚度和折射率的灵敏度分别可达到108m-1和103。该方法可同时测量压电系数和电光系数,测量灵敏度高,样品结构简单,实验装置简便,所需的测量电压低。

基于ATR技术的有机聚合物二次电光系数的测量

二次电光效应是有机聚合物材料一种重要的电光特性,利用这种特性可以制备有机聚合物电光调制器等电光器件。有机聚合物材料的二次电光系数是衡量其二次电光效应的一个重要参数,其可以用一个6×6阶的张量来表示。利用该张量的对称特性、各个元素之间的已知关系以及折射率椭球公式,本文提出了一种基于衰减全反射(ATR)技术的测量有机聚合物二次电光系数的方法。在测量中,通过选用TM偏振光以及TE偏振光作为测量光束,可以分别获得二次电光系数张量中S11以及S12元素。利用已知关系,可以计算得到S44以及直流克尔系数。从而得到二电光系数张量中所有元素的值。

偶氮苯侧链含量对含氟聚酰亚胺热光性能的影响

本文分别在TE和TM模式下通过衰减全反射法(ATR)测定质量分数为0～22.8%对硝基偶氮苯侧链的含氟聚酰亚胺的热光系数dn/dT和热膨胀系数β值。结果发现,dn/dT和β、热光系数的偏振依赖性d△n/dT与面内外热膨胀系数差△β都随偶氮苯侧链含量的增加而同步线性增大,表明热膨胀行为是决定侧链型含氟聚酰亚胺热光性能的关键因素,折射率和极化率的影响则相对较小。

关于天基探测近地核爆瞬发辐射的思考

分析探讨了利用瞬发辐射天基探测核爆炸(包括空间核爆和近地核爆)的可行性,概略估算了近地核爆某些瞬发辐射粒子(含X,γ射线及中子等)自爆点垂直传播至同步探测卫星处的传输总衰减倍数A及相应的辐射厚度B和物理衰减因子Aph等。得出结果:利用γ射线与中子可探测高于10km的核爆;利用10keV X射线可探测高于40km的核爆炸,利用1keV X射线可探测高于80km的核爆炸。

超声波无损检测脐橙中可溶性固形物和总酸

目的:使用超声波无损检测技术对脐橙的主要内部品质参数进行检测。方法:在搭建完超声波无损检测平台后,将同一批脐橙分为实验组与对照组,对两组分别进行为期20 d的检测,每次检测间隔24 h。根据检测结果,建立超声波特征参数与脐橙内部品质参数之间的关系并检验。结果:建立了超声波衰减系数(Attenuation coefficient,A)与脐橙可溶性固形物(Total soluble solid,TSS)之间的拟合方程:TSS=2.512A^3-11.78A^2+23.03A-2.805,R^2=0.9982,RSME=0.1377,预测相对误差σ<5%;超声波衰减系数与脐橙总酸(Total acid,TA)之间的拟合方程:TA=-0.5219A^3+2.073A^2-2.724A+1.716,R^2=0.9735,RSME=0.0131,预测相对误差σ<5%。结论:超声波衰减系数对脐橙内部品质的变化敏感,超声波无损检测技术用于脐橙内部品质检测是可行的。

汾河柴庄段典型污染物衰减系数试验研究

河流污染物衰减系数是建立水质模型、预测污染物浓度变化、制定污染物控制方案的关键参数。为合理确定汾河下游水体污染物综合衰减系数,研究典型污染物氨氮、总磷衰减变化情况,在汾河柴庄段进行了水团追踪现场试验。采用一维水质模型计算和四分位法统计分析,确定低温枯水期汾河下游柴庄段氨氮综合衰减系数范围0.606~1.089d^(-1),取值指导值0.847d^(-1);总磷综合衰减系数范围0.296~0.520d^(-1),取值指导值0.374d^(-1)。试验条件下,氨氮和总磷衰减效率较高,衰减过程主要依靠吸附、沉降等物理化学过程,衰减效率受初始浓度影响明显,初始浓度越高衰减系数越大。