环渤海盐碱地区模拟生活污水冷冻处理试验

为了探索环渤海地区污水资源化的过程,基于冷冻技术,通过模拟生活污水人工冷冻试验,研究了冷冻温度、污染物初始浓度、机械搅拌等因素对环渤海盐碱地区生活污水冰融水水质的影响,同时考察了人工冷冻试验对含盐生活污水中COD_Cr与NH₃-N处理效果的影响. 结果表明:在-11~-2 ℃的室内人工低温环境中,冷冻法可使污水中COD_Cr与NH₃-N的去除率分别达到80%和85%以上;冷冻温度越低,污水冷冻速率越快,COD_Cr和NH₃-N的去除率越低;污染物浓度越高,污水冰融水水质越差;机械搅拌对污水处理效果的影响不很明显.      

青藏高原中汞的分布特征及影响因素——以典型海洋性冰川小流域为例

本研究以青藏高原典型海洋性冰川的雪冰-径流水为研究对象,分析讨论了雪冰-径流水中汞浓度变化趋势及控制因素.结果表明,贡嘎山冰川中雪、冰样品的THg浓度略高于全球背景值,而明永冰川以及米堆冰川的雪、冰、水样品均处于全球背景水平.3个冰川所有雪样、冰样、水样的THg浓度平均值分别为（4.78±5.99）ng/L、（1.72 ±1.15）ng/L、（1.31±0.91）ng/L.不同的环境介质中THg浓度变化总体表现为：雪 > 冰 > 水,其主要受颗粒汞沉淀作用及气态单质Hg挥发作用的控制.贡嘎山的径流水中THg浓度表现为六月最高（7.48±2.22）ng/L,十一月最低（1.39 ±0.27）ng/L.所有雪冰-径流水体系中HgP与THg存在极显著的正相关关系,雪中HgP/THg最高,其次为冰,最低为径流水.贡嘎山径流水中的HgP/THg及月均THg输出变化趋势受径流量和降雨量的影响.主成分分析表明了本研究区域雪冰中THg浓度主要受大气颗粒物沉降及季风传输的影响.此外,相比于其他2个冰川,贡嘎山冰川由于更加靠近人类活动密集区域,更易受到人类活动的影响.     

海冰与孤立桩柱碰撞破碎模型

本文对辽东湾冰原冰与孤立桩相互作用过程进行了研究，根据高速率下冰原冰的非开裂挤压脆性破坏过程特点，将整个冰与桩柱相互作用过程分为三个阶段，通过一些适当的简化和假设，提出了这三个不同阶段孤立桩前冰的破碎过程模型，利用此破碎过程模型结合相应的力学模式计算冰与桩柱相互作用力随时间的变化。实测资料与模拟计算值比较，其结果符合较好，因此该破碎过程模型具有较好的可实用性。     

斜面结构上二维冰力计算模型的物理模拟实验研究

介绍了应用模型冰进行45°、60°、75°斜面墙冰作用力模拟实验装置、安装和结果，描述了冰排在不同倾角结构前的冰排破碎过程，以45°倾角结构的水平和垂直冰力-时间曲线分析作用力过程，并统计了各实验的冰力特征值。利用这些实测冰力与二维理论计算冰力的比较阐明该理论模型在浅水条件下应用的可行性，并用水平冰力同垂直冰力比值分析碎冰堆积对冰力的影响。     

细粒酒精模型冰的特征长度和变形模量

描述了细粒酒精模型冰特征长放和变形模量的测试理论基础和方法，给出了实际测量结果并该对方法存在的问题进行了讨论。简述了试验过程中发生蠕变的事实并给出最佳试验的砝码质量和试验国外还给出了特征长度，变形模量与冰密度和未冻液体含量的试验关系。     

客舱玻璃抗螺旋桨甩冰冲击分析

目的 研究涡桨飞机客舱玻璃抗螺旋桨甩冰分析方法。方法 根据某型涡桨飞机螺旋桨结冰特性计算分析得到的冰块质量以及冰块轨迹,筛选出严重载荷工况。建立客舱玻璃有限元模型,采用有限元软件PAM-CRASH进行数值计算,获得结构破坏形态和动态响应。开展客舱玻璃甩冰冲击研发试验,将试验后结构损伤与数值分析结果进行对比分析。结果 两种确定冰块质量和冰块速度方法,可适用于结构防甩冰设计的不同阶段;根据结冰特性计算分析得到的冰块质量10.27 g、垂向速度141.1 m/s更为准确合理。不同冰型撞击各个结构部位,会对结构造成不同程度的损伤。同一长方体冰型下,入射截面积越小,玻璃损伤越严重;撞击玻璃不同部位时,角部比中心点更为严重。结论 试验结果与仿真结果基本一致,可以验证所给出的客舱玻璃分析模型及分析方法的准确性,可供螺旋桨甩冰区域的客舱玻璃设计参考。     

长江三角洲顶部冰后期地层的沉积特征

钻探证实,镇江市谏壁镇长江北岸高桥镇北部埋藏硬粘土层,之上为冰后期松散沉积物.沉积物主要为粉砂、粘土质粉砂、砂泥互层,中部局部夹含细砾中细砂,顶部见淤泥质粘土;夹数十层植物炭屑层;以水平纹理为主,局部见小型交错层理、波状层理.表明冰后期以来该地处于水动力较弱的河湖环境,为多期湖沼相沉积夹汊道河流相沉积,局部有海相沉积物加入.根据碳化植物碎屑14C年龄,推测冰后期底界年龄约13 000 aBP,海侵到达该地的时间约为9 000 aBP,海侵最高位时间约为6 500 aBP.冰后期平均沉积速率约为4.9 m/ka,湖沼相3.4～6 m/ka,河流相10～15 m/ka.对全新统的底界年龄和海相层的埋藏深度进行了讨论.     

日照近岸海域春秋季浮游植物群落结构研究

本文根据2016年5月和11月日照近岸海域的浮游植物调查数据,分析了该海域浮游植物的群落结构特征及其与环境因子的关系。研究海域共发现浮游植物78种,其中,硅藻门（Bacillariophyta）66种,甲藻门（Pyrrophyta）10种,金藻门（Chrysophyta）2种。主要优势种为夜光藻（Noctiluca scintillans）、细弱圆筛藻（Coscinodiscus subtilis）和密连角毛藻（Chaetoceros densus）。春、秋两季平均丰度分别为69.38×104 cells/m3、24.61×104 cells/m3;平均多样性指数为1.56、2.99;平均丰富度指数为2.21、4.00;平均均匀度指数为0.44、0.73。聚类分析表明,研究海域可划分为3个群落。BIOENV分析表明,与研究海域浮游植物群落相关性最密切的环境因子组合为水深、水温、油类、总悬浮物和Zn。Pearson相关分析表明,影响春季浮游植物丰度的环境因子为水深、水温、铵盐、总悬浮物和重金属（Cu、Zn、Hg）;影响秋季浮游植物丰度的环境因子为水深、pH、盐度、DO和铵盐。本研究可为深入研究该海域浮游植物群落结构和影响因子提供重要的基础数据。     

极地船舶冰载荷研究方法综述

梳理了船冰相互作用时冰载荷的研究方法,从理论分析法、试验方法和仿真模拟方法三个方向进行了分类综述。首先,阐述了理论分析法中直接计算法和概率法的原理和适用性,着重论述了直接计算法分别在总体冰载荷与局部冰载荷的应用。其次,重点介绍了试验方法中的室内模型试验和实尺度实测的研究成果和进展,并指出试验方法在海冰制备、设备环境等方面的研究难点。然后,比较分析了仿真模拟方法中的有限元法和离散元法,简述了各自的优缺点与适用范围,认为有限元法在分析结构失效、断裂等过程中有一定的优势,但对冰的破碎过程的模拟则不如离散元法。最后,讨论总结了船冰相互作用时冰载荷研究方法发展趋势和存在的问题,为领域学者提供一定的参考。     

冰中和水中四环素光降解动力学及其影响因素的比较

冰雪是一类重要且普遍的环境介质,而冰雪环境光化学是一门新兴的学科.在相同光照条件下比较冰中和水中有机污染物的光化学行为,有助于揭示冰雪光化学与水环境光化学之间的异同.本文以四环素（TC）为模型化合物,比较了模拟日光（λ>290 nm）照射下不同水体冰相和水相中TC的光降解动力学,研究了不同相中溶解性物质（腐殖酸（HA）、Cl^-、NO₃^-和Fe（III））对光降解的影响及作用机制,以揭示冰雪环境光化学和水环境光化学的异同.结果表明,冰中和水中TC光解遵循准一级反应动力学,纯水冰中表观光解量子产率为4.76×10^-3,高于纯水中表观光解量子产率（3.85×10^-3）.在不同水体中,冰相TC的光解快慢顺序为海水冰中 > 淡水冰中 > 纯水冰中,而在水相中光解快慢顺序与冰相不同,为淡水中 > 海水中 > 纯水中.通过考察主要溶解性物质对冰/水中TC光降解动力学的影响发现,无论是在冰相还是水相,Cl^-、HA、NO₃^-和Fe（III）均加快了TC的光降解,且促进作用随浓度的升高而增强.但在水相与冰相中每个因素促进的程度却存在差异,相对于水环境,冰中HA、NO₃^-、Fe（III）敏化作用较大,对TC光降解的促进作用较强;而冰中Cl^-对TC光解的促进作用较水相中弱.这些溶解性物质对TC光解的促进作用能够解释海水冰、淡水冰与海水、淡水中TC相对于纯水冰相/水相具有较强的光降解能力.进一步地,将实验数据外推到实际环境,在35°~50°N地区的仲冬季,冰雪表面和水体表层TC光化学降解的半减期分别为15.4~38.9 min和19.0~48.0 min,其不仅依赖于光解发生的纬度与季节,还受到反应基质（冰/水）的影响.以上结果揭示了冰中和水中TC光化学转化行为的异同,这对于准确评价寒冷环境中此类新型污染物的归趋具有重要意义.     

融冰过程中铁离子和锰离子的迁移规律

为探究融冰过程中重金属离子的迁移规律,选择铁离子和锰离子为研究对象,开展了室内模拟融冰实验,探讨其在融冰过程中的迁移规律,并分析初始浓度和冷冻温度对其迁移过程的影响.结果表明：在不同的初始浓度和冷冻温度条件下,铁离子和锰离子在冰中各层的浓度分布关系皆为：中层 < 上层 < 下层;融冰过程中,51.17%~71.67%的铁离子和锰离子均在冰体融化前期（0~25%）集中释放,中后期相对平稳均匀释放,此外初始浓度对冰融化时铁离子和锰离子的迁移规律影响不大,而冷冻温度较低时,融1中铁离子和锰离子的浓度基本在增加;融冰过程中,随着累积融水体积的增加,融水中铁离子和锰离子的浓度与冰体初始浓度之比逐渐降低,它们之间呈指数函数衰减模式.     

西藏那曲地区夏季降水中生物冰核的分布特征

于2013年6~10月在高海拔的西藏那曲地区采集雨水样品,共获得6月份和7月份两个有效样品.通过液滴冻结实验,对雨水样品中大于0.22μm的气溶胶颗粒物的冰核活性进行检测,同时对不同处理(原样雨水、滤液、添加蛋白变性剂、加热煮沸)的雨水样品的冻结温度进行检测.结果显示,6月份和7月份原样雨水样品的平均冻结温度分别为-13.3℃和-8.7℃.在-10℃以上,雨水样品中存在对蛋白变性剂和加热敏感的生物冰核,但不同月份雨水中的生物冰核对雨水液滴的冻结所起的贡献不同.7月份雨水样品中的高效生物冰核对液滴在较高温度下冻结起到主要的催化作用,而6月份雨水样品中的生物冰核对液滴冻结未起到显著作用.经0.22μm滤膜过滤的雨水滤液样品中,仍然存在高效生物冰核,但目前尚未确定其主要成分.通过对雨水样品中细菌16S rRNA基因和真菌rRNA内转录间隔区及5.8S rRNA的ITS1-5.8S-ITS2基因进行克隆测序分析,获得西藏那曲地区夏季6月份和7月份雨水样品中细菌和真菌的群落组成.发现微生物群落组成中包含了具有高效生物冰核活性的假单胞菌属(Pseudomonas)细菌和镰刀菌属(Fusarium)真菌.     

Spider silk has an ice nucleation activity

Several ice nucleating substances have been identified, which exist in vivo or can be extracted from biological materials. Spider silk, which has a strong ability for water condensation, has also been found to possess an ice nucleation activity. The freezing temperature of water droplets was higher in the presence than in the absence of spider silk. Moreover, by means of environmental scanning electron microscopy, it was observed that the activity is not due to foreign matter attached to the silk but to the silk fibroin itself.     

南极拉森北部冰架表面物质损失机制探讨

基于解密航片、光学遥感影像以及卫星雷达测高数据,完成一个较长时间序列的拉森A和B冰架的范围及表面高程变化监测.在此基础上,结合NCEP/NCAR夏季逐月平均气温数据和GPCP全球降水数据这两种气象数据来探讨拉森北部冰架表面物质平衡机制.结果表明：随着气温的升高,拉森A和B冰架自1968年以来总共消失了14 000km²的浮冰.当前,拉森A冰架已经完全消失,拉森B冰架仅存2 000km².伴随着冰架的持续崩塌与退缩,拉森北部冰架展现出高程持续降低的趋势,而且拉森A冰架的降低速度（-0.45m/a）明显高于拉森B冰架（-0.09m/a）.作为冰架表面物质平衡估算的两个主要参数,拉森A冰架的夏季平均气温从1968年的0.16℃升高到近期的0.84℃;拉森B冰架的夏季平均气温从1968年的0.04℃升高到近期的0.66℃.过去几十年的降水量变化对拉森北部冰架表面物质累积产生的影响很小,反倒是夏季温暖的降雨进一步加剧该地区的表面物质负平衡.对于持续崩塌与退缩型的拉森北部冰架来说,其高程降低除了受到冰架表面冰雪融化与再凝结导致的积雪致密化驱动外,还受到冰架后退导致的背向应力减少,进而导致的冰架物质输送加快的深刻影响.总之,在全球气候变暖的背景下,拉森A和B冰架的表面物质体现出越来越明显的负平衡趋势.     

基于Sentinel-1数据波弗特海域海冰漂移检测技术研究

卫星遥感技术是目前对极区海冰监测的重要手段,随着卫星数据的不断优化,选择适合的漂移算法,提高海冰漂移检测的精度,对我国开展极区海冰运动研究有重要的意义。本文首先基于Sentinel-1遥感数据,采用有效的预处理方法,得到较为准确的数据集。然后针对所得数据集采用SIFT（Scale-Invariant Feature Transform）特征跟踪方法,实现了对时间间隔为1 d的极区海冰漂移的速度和方向监测。最后用浮标数据对本方法进行了验证。结果表明,本文所得漂移矢量与浮标数据所得结果基本一致,与浮标数据的平均误差比仅为8.1%,从而表明该方法可以有效地实现极区海冰漂移检测,且准确性较高。     

利用AVHRR和MODIS数据测算海冰资源量——以渤海海冰资源测算为例

论文探讨了利用遥感数据测算海冰资源量的方法,提出了基于GIS技术和光谱特征的海冰信息分层提取法,并测算出2001-01-15的渤海海冰资源储量和可开采量分别为8.19×109m3和4×1010m3,表明渤海海冰作为淡水资源,其数量是相当可观的。论文认为,利用可见光、近红外和远红外波段对海冰资源量测算效果明显;MODIS数据在海冰资源量测算方面优于AVHRR数据。     

A theoretical determination of the collection rates of aerosol particles by falling ice crystal plates and columns

A theoretical model for the removal of aerosol particles by falling columnar ice crystals is compared to the model results for the removal of aerosol particles by falling planar ice crystals. These results incorporate gravitational, inertial, electrostatic, thermophoretic, diffusiophoretic, and Brownian diffusion mechanisms. Scavenging rates for columnar and planar ice crystals are computed for aerosol particles ranging from 0.001 to 10 μm in radius. The results show that planar ice crystals have greater collection efficiencies than the columnar ice crystals.     

寒区多孔介质中LNAPL迁移的多场耦合模拟

建立了包含水、气、NAPL、固(冰)四相的温度场、流场及化学场多场耦合模型,适用于定量模拟LNAPL泄漏过程中发生冻结后的迁移分布.通过与非冻条件下LNAPL迁移模型对比,模拟结果显示,冻结条件下因冰的形成LNAPL会发生与非冻条件下不同的迁移行为,冰的形成阻碍LNAPL下渗,并产生冻结势使LNAPL向地表方向迁移.相...     

The effect of freezing on the composition of supercooled droplets—I. Retention of HCl,HNO3, NH3 and H2O2

Experiments were done to check on the possibility that cloud droplets might, during freezing, lose acidity by evolution of HCl or HNO₃, lose NH₃ or lose dissolved H₂O₂. A spray of droplets with average diameter 39μm was produced by an ultrasonic transducer. The droplets acquired a temperature between −8 and −12°C and fell onto an ice surface, where they froze. Appropriate analytical techniques were applied to compare the composition of the frozen droplets with that of the sprayed liquid. It was found that the four chemical species studied were totally retained in the ice after freezing.     

基于海冰热力学原理的营口海域冰厚演变规律及工程应用

本文依据营口气象站1951年以来的气象观测数据,结合热力学模式HIGHTSI,重现了1951－2018年冬季（67 a）海冰的生长与融化过程。对计算结果进行分析,多年平均冰厚在2月初较为对称,多年最大冰厚约为0.24 cm。自1951年以来最大海冰厚度与平均海冰厚度的减小速率分别为0.255 cm/a和0.076 cm/a,海冰厚度随时间的演变规律为:海冰厚度越大,发生概率最大值对应的年份越早,即大于40 cm海冰厚度的最大概率发生于20世纪50年代,小于10 cm海冰厚度的最大概率发生于20世纪90年代。1951－2018年,每10年的代际海冰厚度分布概率分析结果表明,20世纪70年代为持续的常冰年冰情,20世纪90年代为持续的轻冰年,各海冰厚度的概率呈连续减小趋势;其余代际年份的冰情呈现轻冰年与重冰年的波动变化,各海冰厚度的概率呈减小-增大-减小的规律。本文定量描述了气候变化对营口冰情的影响,为海洋工程设计的海冰参数选取奠定了数据基础。