本期目录
数学与物理学
环境科学与地理学
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中国北方农牧交错带草本植物δ15N梯度变化及其对环境信息的指示
- 刘贤赵, 张勇, 宿庆, 李振国, 冯腾, 宋焱
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2018, 35 (6):
749-760.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.06.006
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摘要 (
341 )
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植物氮同位素组成(δ15N)是气候环境变化和生态系统氮循环的综合结果,开展典型区域植物δ15N的研究可以指示气候环境的变化。沿400mm等降水量线测定中国北方农牧交错带草本植物和土壤的δ15N值,并将δ15N值与气候环境因子进行统计分析。结果表明:1)样带草本植物δ15N值分布在-5.5‰~15.3‰之间(平均值4.02‰),其中,C3草本植物的δ15N值范围(-5.5‰~15.0‰)比C4植物(-2.85‰~15.3‰)宽,但平均值显著低于C4植物;土壤δ15N值范围为1.42‰~9.11‰,平均值为4.74‰;2) C3、C4草本植物整体以及2种广适性草本植物的δ15N值与经纬度均呈显著正相关性(C4草本植物δ15N值与经度关系不显著除外),但与海拔关系微弱;3)植物/土壤的δ15N值均随温度升高呈显著偏负趋势,其中C3、C4草本植物的温度系数分别为-0.41‰/℃和-0.39‰/℃,但植物δ15N值随降水增加呈微弱偏负趋势;4)偏相关分析显示,在控制降水变化后,草本植物δ15N值与年平均温度的相关性更加显著,而在控制温度变化后,植物δ15N值与年平均降水量的关系更加微弱。研究表明在水分变化相对较小的条件下,温度可能是控制本样带植物δ15N值变化的关键因子,意味着植物δ15N信息可以指示中国北方农牧交错带温度的变化。
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基于地表温度日较差-植被覆盖度特征空间的土壤含水量反演方法
- 茹晨, 段四波, 姜小光, 冷佩, 高懋芳, 霍红元, 李召良
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2018, 35 (6):
771-781.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.06.008
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摘要 (
388 )
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土壤含水量是气候、水文和生态等研究的重要参数。地表温度-植被指数特征空间法是遥感监测土壤含水量的常用方法。以欧洲伊比利亚半岛为研究区,使用MSG-SEVIRI (Meteosat Second Generation-Spinning Enhanced Visible and Infrared Imager)晴空数据,构建地表温度日较差-植被覆盖度特征空间。在此特征空间上,结合研究区土壤质地数据,建立土壤含水量反演模型反演土壤体积含水量。利用西班牙REMEDHUS (REd de MEDiciòn de la HUmedad del Suelo)土壤含水量观测网络的实测数据对反演结果进行验证,均方根误差均在0.05m3/m3以内,具有较高的精度。与常用的地表温度-植被覆盖度特征空间的结果对比证明,以地表温度日较差替代地表温度,能够减小地表温度反演误差导致的土壤含水量估算误差,从而提高土壤含水量反演精度。
地球科学
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地下水污染物浓度与电阻率映射关系的构建
- 赵少桦, 董艳辉, 李学兰, 王礼恒
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2018, 35 (6):
814-821.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.06.013
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摘要 (
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地球物理方法中的地电方法所获取的地下含水层视电阻率如何转换为地下水中污染物的浓度分布是有待解决的问题。本研究探索基于地下水流动与溶质运移数值模型构建映射关系的方法。从构建的多个已知污染物浓度场出发,通过Archie定律建立地电模型并对其进行地球物理正演模拟来代表野外观测到的电阻率数据,而后通过反演获得视电阻率反演数据分布,最后通过分析污染物浓度与视电阻率反演数据的统计特征来建立映射关系。结果显示地下水浓度场和电阻率之间的映射关系可通过不同的统计方法如线性拟合、多项式拟合来建立,但在不同的模型区域映射关系有所差异,表现出空间差异性。相比于直接采用Archie公式将视电阻率转化为浓度场的方法,线性拟合或多项式拟合所建立的映射关系在映射精度方面都具有明显优势。两者在多数情况中的应用效果类似,但在部分区域渗透系数较小(例如:渗透系数k=28m/d)的情况下,多项式拟合的映射关系应用效果优于线性拟合的映射关系。总体而言,本研究所构建的基于地下水模型的映射方式比直接采用Archie公式的方法更为精确,并且能获取更多的场域整体信息,可配合钻孔取样监测在地下水污染调查方面发挥作用。
信息与电子科学
简报
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纳米TiO2分散液的制备及其光催化性能
- 吴志娇, 翟彦青, 郭瑞, 曹宝升, 朴玲钰
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2018, 35 (6):
832-838.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.06.015
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摘要 (
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利用沉淀-溶剂热联用方法,制备粒径约为30nm的TiO2材料,作为光催化分散液的光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、电镜(透射TEM、扫描SEM)、拉曼、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对纳米TiO2的晶型、形貌、结构与表面特性进行表征。制备的TiO2为粒度均匀、分散良好的锐钛矿型纳米TiO2。在不做任何修饰的情况下,将纳米TiO2置于水中,通过超声得到分散均匀、稳定性好的纳米TiO2水性分散液,室温静置180d后仍保持澄清透明,无沉淀析出。180d后,该分散液对有机污染物罗丹明B的降解仍旧表现出优异的光催化活性,光照15min后罗丹明B明显褪色,30min完全降解,无活性损失。将该分散液喷涂在铝板基底上,表现出良好的自清洁能力。本文提供了一种可规模化生产、成本低、过程易控的纳米光催化分散液制备思路。
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碘甲烷在外电场下的光谱和解离特性
- 张翔云, 刘玉柱, 马馨宇, 秦朝朝
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2018, 35 (6):
839-844.
DOI: 10.7523/j.issn.2095-6134.2018.06.016
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摘要 (
354 )
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碘甲烷是一种有毒的甲基化试剂和土壤消毒剂,应用十分广泛,研究其基本的物理性质和使其降解的有效措施很有必要。使用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在B3LYP/LANL2DZ水平上研究在外电场(0~0.04a.u.)作用下碘甲烷分子的解离特性以及多种物理性质。计算结果表明,在C—I键连线Z方向上,外电场从0逐渐增加到0.04a.u.时,分子体系能量逐渐减小,偶极矩单调增大.HOMO-LUMO能隙EG却呈现先增大后减小的变化趋势,C—I和C—H键键长逐渐增大,更加易于裂解。在外电场逐渐增强时,解离特性表现为:CH3I分子的C—I键方向扫描得到的势能曲线的束缚状态逐渐消失,势垒逐渐变小最后消失。计算发现,强度为0.04a.u.的外电场足以使CH3I分子发生C—I键断裂而降解。该结果为保护环境和对碘甲烷进行电场降解提供理论依据。