2010年至2019年中国国家自然科学基金资助中国盐湖研究项目分析

国家自然科学基金对学科发展具有扶持、引导作用, 其资助情况能反映出学科发展态势、研究前沿和热点。以2010—2019年国家自然科学基金对盐湖研究的资助项目数据为分析对象, 利用EXCEL、R Studio、VOSviewer等软件对资助年度、资助金额、依托单位、资助类别、项目名称、关键词等内容进行统计分析, 揭示了国家自然科学基金对盐湖基础研究的资助力度、趋势、研究团队分布, 发现当前盐湖热点研究方向包括盐湖相化学与溶液化学、盐湖资源分离与利用技术、盐湖资源综合利用技术、盐湖成盐规律与机制、盐湖锂资源利用技术、盐湖化学性质研究。     

高压粉末制样-X射线荧光光谱法测定海洋沉积物中28种组分

常规粉末压片制样是一种简单、高效的绿色环保制样技术,但是应用于某些沉积物样品制备存在样片表面粗糙和粉末容易脱落的问题。实验采用高于常规的压力进行样品制备,建立了X射线荧光光谱法(XRF)分析海洋沉积物样品中包括硫、氧化钠、氧化镁、三氧化二铝、二氧化硅、五氧化二磷、氧化钾、氧化钙、二氧化钛、氧化锰、三氧化二铁、钴、镍、铜、锌、钒、铬、镓、铌、锆、钇、锶、铷、铅、钡、镧、钕和铪在内的28种主、微量组分的方法。探讨了压力为300 kN和1 600 kN时的制样效果,并尝试引入BP神经网络模型利用其非线性拟合能力校正主量组分的基体效应。结果表明,采用1 600 kN压力制备的样片,表面致密、光滑、不龟裂和不掉粉,制样重复性和测试精密度也有较大提高。以55个有证标准物质中17种组分的数据集为训练样本,建立了海洋沉积物样品中主、微量组分的遗传算法-BP神经网络预测模型。按照实验方法对各组分含量相对较低的实际样品连续测试12次,计算得方法的检出限在 0.63～634 μg/g之间;精密度试验结果表明,各组分测定值的相对标准偏差(RSD, n=7)为0.16%～25.1%。方法用于海洋沉积物实际样品分析,其分析结果与国标法的测定结果吻合,能够满足海洋沉积物样品中多种组分准确分析的要求。     

利用ADCP回波强度估算河流悬移质含沙量的应用研究

通过简要介绍利用声学多普勒水流剖面仪(ADCP)回波强度估算悬移质含沙量的基本原理,结合梧州水文站的应用实例,利用ADCP的回波强度数据和现场采集的水样含沙量建立相关关系,根据相关关系由回波强度反演估算的水体悬移质含沙量验证了利用ADCP的回波强度估算悬移质含沙量的可行性。应用于梧州水文站的实践表明,左河道推算的系统误差为-0.1%,右河道推算的系统误差为1.5%。这种方法具有不扰动流场、测量剖面同步性较好、数据空间分辨率较高的优点,与传统的取样过滤称量法相比,计算效率显著提高。     

大潮差河口闸下水流的流动特性分析

福建数座河口水闸发生剧烈淘刷,闸上游和下游的最大冲刷深度达到闸室高度的0.5~1.2倍,且屡修屡毁。有的水闸经多次除险加固后,不得不再花巨资重建。通过数学模型和物理模型揭示了河口水闸下游水位因受东海大潮差海潮影响发生剧烈波动时的变化规律,发现了水闸泄流过程中的间歇性淹没及非常工况甚至出现逆流的独特流动现象,给出了典型日孔流及堰流泄流能力动态变化过程线,分析了消能工变化对闸址水流结构的显著影响,并对水闸水毁修复前后闸下冲刷进行了预测。结果表明:水闸修复前闸下涨急最高水位4.53 m,修复后下降0.67 m,水闸修复后逆流现象减弱。修复后首次水跃位置往上游移动了35 m,平均水跃高度下降47.46%,闸后及二级池末端最大流速2.27 m/s和0.08 m/s,较修复前分别下降了40.58%和96.48%。常遇泄流条件下,水闸的淹没度和泄流能力呈现不断变化的动态过程。当西溪水闸62#先启孔全开,上游保持正常高水位3.2 m,下游为最低潮位-0.72 m时,修复后最大冲刷深度减少64.48%,消能防冲效果十分明显。研究成果对河口水闸安全运行具有一定的参考价值。     

森林植被改善对鄱阳湖流域径流和输沙过程的影响

以河流基流为切入点,研究流域植被调节径流、水土保持等微观作用影响大中型河流湖泊径流过程和水沙过程宏观效应的机理。鄱阳湖流域60年来天然降水没有发生趋势性变化。流域森林覆盖率由34.73%上升到63.00%,植被质量改善,赣江等入湖河流基流增加83 m~3/s,河流输沙量减少。2000年以后和2000年以前相比较,枯水期降水径流系数增大,年流量过程平坦化,一定程度上减小洪灾风险,有利于水资源利用和生态环境保护。2001年以后进入鄱阳湖泥沙平均每年减少1 007×10~4t;出湖泥沙增加314×10~4t。因此,鄱阳湖入江水道由淤积转变为冲刷,但出湖流量过程没有趋势性变化。     

连云港海域悬沙和表层沉积物交换研究

采用粒度谱计算方法分析连云港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换特征,为徐圩防波堤口门布置和连云港港航道回淤研究提供理论支撑。连云港港主航道和徐圩航道5 m等深线以外的区域悬沙和表层沉积物交换率为0.1~0.2,表明航道回淤强度将处于较低水平,对今后航道维护有利;5 m等深线以内区域的交换率为0.3~0.4,悬沙落淤对航道回淤有一定贡献,表明该航道段回淤量相对较大,计算结果与实测航道回淤强度分布特征基本一致。灌河口沙嘴正常天气条件下交换率小于0.2,说明悬沙落淤对沙嘴的影响较小;5 m等深线以内破波带水域交换率大于0.5,表明悬沙和表层沉积物交换频繁。连云港港及邻近海域悬沙和表层沉积物交换主要为粒径小于62 μm的细颗粒组分。分析结果表明,为减少泥沙回淤对徐圩港区港池正常运行的影响,兴建防浪挡沙堤并将堤头布置在破波带之外十分必要。     

超声辅助提取-固相萃取净化-高效液相色谱法测定沉积物中的2甲4氯残留

[目的]2甲4氯(MCPA)是农业生产和市政管理中一种广泛使用的除草剂,具有使用量大、生物毒性强、易迁移累积于水体沉积物等特点。针对其在沉积物中潜在环境风险大的现状,一种简单、有效的残留测定方法迫切需要建立。[方法]建立了一种C18为分离色谱柱,甲醇-水(体积比80:20)为流动相,PDA为检测器,检测波长为280 nm的MCPA高效液相检测法,并比较了不同提取方法和净化方法对检测的影响。[结果]对于提取方法,回收率:超声萃取2次>超声萃取1次>涡旋振荡萃取;对于净化方法,回收率:固相萃取净化法>QuEChERS法>未净化法。因此,应采用2次超声辅助提取-固相萃取净化作为前处理方法。所建立的方法在0.5~40 mg/L范围内线性良好,检出限为0.02 mg/kg,定量限为0.06 mg/kg;在0.08~0.8 mg/kg的添加水平范围内,回收率为85.12%~98.66%,相对标准偏差为2.86%~4.24%。[结论]该方法准确性高、稳定性好,适用于沉积物中MCPA的测定。     

东莞市望牛墩镇河涌底泥重金属污染潜在生态风险评价

采用潜在生态危害指数法对东莞市望牛墩镇望溪河和聚龙江底泥中重金属含量进行评价,并结合二者的污染特征,为减少河道清淤对周边环境造成二次污染,提出了淤泥处理技术及资源化综合利用的相关建议。     

Development of a system‐based water balance model to assess interrelated physical and anthropogenic constraints in lake and reservoir watersheds,applied to Coeur d'Alene Lake,Idaho, USA

This study presents a methodology for the development of a water balance model that uses publicly available data in a manner useful to water scientists and managers who manage complex lake and reservoir watersheds. The approach was applied to Coeur d'Alene Lake, a naturally occurring lake that is controlled by a dam located on its outlet (Spokane River) in North Idaho, USA. As in many other areas, the region surrounding Coeur d'Alene Lake has experienced high rates of population growth in recent years, and there is concern that, as consumptive water use increases, the lake will eventually not be able to be managed to simultaneously maintain the federally mandated minimum flow requirements in the Spokane River and also maintain the target summertime elevation of 2128 feet (648.6 m) for recreation and hydropower purposes. The complexity caused by the competing uses at Coeur d'Alene Lake makes it an excellent case study for similarly characterized watersheds. Both a natural flow model and regulated elevation model were developed, and sensitivity analysis was conducted on both models to evaluate which lake processes have the greatest effects on lake elevation, thereby requiring the most attention. A ‘low‐flow’ scenario was modelled to demonstrate the usefulness of the model and to inform Coeur d'Alene Lake regional stakeholders regarding the interrelationship between current water policy and the lake's physical behaviour under stressed conditions that could result from climate change. Model result indicates that, while lake elevation may be maintained at the summertime elevation of 2128 feet (648.6 m) under a low‐flow scenario, the outflows in the Spokane River start to approach the minimum flow requirements in the month of August. The developed approach is useful where publicly available data exist and allows for economic, yet rigorous, water resources systems evaluation without requiring significant field data collection.     

近40年来中国西北内陆5个典型湖泊面积变化遥感分析

在全球气候变暖的背景下,研究中国西北内陆地区湖泊的面积变化不仅对水资源管理和可持续发展战略有着重要意义,也为评价气候变化与人类活动对湖泊的影响提供参考。以中国西北内陆区5个典型湖泊为研究对象,利用1970-2015年的Landsat MSS/TM/ETM+/OLI影像数据,利用归一化差异水体指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)和改进型归一化差异水体指数(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI)分别提取5个典型湖泊边界并获取湖泊面积,同时利用5个典型湖泊周边的气象站降雨量、蒸发量等气象数据,尝试分析湖泊面积发生变化的原因。结果表明:红碱淖近30年来面积呈减小趋势,入湖河流拦蓄和煤炭地下开采等是导致面积减少的原因;博斯腾湖近40年来的面积呈先增加后减少的趋势,其面积变化主要受地表径流和积雪融水的影响;呼伦湖近40年来面积呈减少的趋势,其面积变化主要受入湖径流量的影响;贝尔湖近30年来呈相对稳定的趋势,其面积变化主要入湖径流量的影响;青海湖近40年来面积呈现先减小后增大的趋势,其面积变化主要受区域降水和入湖径流量的影响。