Metal-cored arc welding process for joining of modified 9Cr-1Mo (P91) steel

In the present work, metal-cored arc welding process was used for joining of modified 9Cr-1Mo (P91) steel. Metal-cored arc welding process is characterized by high productivity, slag-free process, defect-free weldments that can be produced with ease, and good weldability. Toughness is essential in welds of P91 steel during hydro-testing of vessels. There is a minimum required toughness of 47 J for welds that has to be met as per the EN1557:1997 specification. In the present study, welds were completed using two kinds of shielding gases, each composition being 80% Argon + 20% CO₂, and pure argon respectively. Microstructural characterization and toughness evaluation of welds were done in the as – weld, PWHT at 760 °C – 2 h and PWHT at 760 °C – 5 h conditions. The pure argon shielded welds (‘A2’ and ‘B2’) have higher toughness than 80% argon + 20% CO₂ shielded welds (‘A1’ and ‘B1’). Pure argon shielded welds show less microinclusion content with low volume fraction of δ-ferrite (<2%) phase. Themo-calc windows (TCW) was used for the prediction of equilibrium critical transformation points for the composition of the welds studied. With increase in post-weld heat treatment (PWHT) duration from 2 h to 5 h, there was increase in toughness of welds above 47 J. Using metal-cored arc welding process, it was possible to achieve the required toughness of more than 47 J after PWHT at 760 °C – 2 h in P91 steel welds.     

西苕溪流域地表水与地下水相互作用特征!

为探寻西苕溪地表、地下水体的来源和补排关系,对西苕溪流域丰水期和平水期的地表、地下水进行了氢氧同位素(δD和δ18O)组成分析,并结合水体的水化学参数,推断其来源和补排关系。结果表明:西苕溪流域地表、地下水体主要接受降雨补给,在上游山区中的泉水运移过程较为缓慢,上游地表水与地下水补排关系不明显;中游丘陵地区地表、地下水体相互联系紧密,具体补排关系为3号、4号、6号样点处地表水接受地下水补给,其余样点处为地表水补给地下水;下游农田密集区地下水接受河水补给较少。     

贵州荔波喀斯特与非喀斯特地区土壤水运移的对比研究

以我国西南地区典型的喀斯特与非喀斯特样地为研究对象,采集大气降水和土壤水,根据其δD值、δ18O值和水量特征探讨土面生境非植物主根区土壤水的运移特征。结果表明:喀斯特样地土壤基质流的混合作用较弱,非喀斯特样地表层(0～20 cm)土壤基质流的混合作用也较弱,但随深度增加基质流的混合作用增强;喀斯特与非喀斯特样地土壤基质流都可能存在活塞流运移机制,尤其是喀斯特样地,活塞流很可能是基质流的一种重要运移机制;喀斯特样地土壤介质中存在优先流,优先流空间异质性较大;蒸发作用对非喀斯特样地表层土壤基质孔隙水影响较大,而对喀斯特样地土壤水的影响较小。这为喀斯特区水资源的管理和合理利用,以及区域植物水分利用和营养元素循环利用等研究奠定基础。     

不同水汽来源对湖南长沙地区降水中 δD、δ18O的影响

根据2010年在长沙地区进行降水收集和气象要素观测的资料,分析了该地区降水中δ¹⁸O与温度、降水量之间的关系,揭示了降水中δD、δ¹⁸O的变化特征,讨论了水汽输送对降水中δ¹⁸O变化的影响。结果表明,在天气尺度下,长沙地区大气降水中δ¹⁸O与降水量、温度之间存在显著的负相关关系,即该地区降水中δ¹⁸O的变化具有显著的降水量效应及反温度效应。对长沙地区的降雪样和降雨样进行线性回归,得出大降水事件和降雪的大气降水线具有较大斜率和截距。随着降水量的减小,大气降水线方程的斜率和截距也逐渐减小,这主要由于小降水事件的雨滴在降落过程中受到二次蒸发强烈,同位素分馏强烈。利用HYSPLIT模式追踪该地区气流的轨迹发现,在季风降水期间(5—9月),δ¹⁸O值偏低的水汽主要来自孟加拉湾、南海洋面与西太平洋海区;在非季风降水期间(10—4月),δ¹⁸O值偏高的水汽主要来自西风带携带的水汽和局地水汽环流。     

Abiotic aerobic oxidation pathways of stibnite revealed by oxygen and sulfur isotope systematics of sulfate

The environmental threat posed by stibnite is an important geoenvironmental issue of cur-rent concern.To better understand stibnite oxidation pathways,aerobic abiotic batch exper-iments were conducted in aqueous solution with varying δ18OH2O value at initial neutral pH for different lengths of time(15-300 days).The sulfate oxygen and sulfur isotope composi-tions as well as concentrations of sulfur and antimony species were determined.The sulfur isotope fractionation factor(Δ34SSO4-stibnite)values decreased from 0.8‰ to-2.1‰ during the first 90 days,and increased to 2.6‰ at the 180 days,indicating the dominated intermediate sulfur species such as S2O32-,S0,and H2S(g)involved in Sb2S3 oxidation processes.The in-corporation of O into sulfate derived from O2(～100％)indicated that the dissociated O2 was only directly adsorbed on the stibnite-S sites in the initial stage(0-90 days).The proportion of O incorporation into sulfate from water(27％-52％)increased in the late stage(90-300 days),which suggested the oxidation mechanism changed to hydroxyl attack on stibnite-S sites promoted by nearby adsorbed O2 on stibnite-Sb sites.The exchange of oxygen between sul-fite and water may also contributed to the increase of water derived O into SO42-.The new insight of stibnite oxidation pathway contributes to the understanding of sulfide oxidation mechanism and helps to interpret field data.     

西南喀斯特流域风化作用季节性变化研究

以西南地区典型喀斯特流域,长江上游一级支流嘉陵江温塘峡段为例,连续2 a按月取样,并通过水化学分析、同位素分析等方法,研究得出嘉陵江温塘峡段水化学类型受地层控制,为HCO3--Ca型.在稀释作用的影响下,除HNO3-的浓度因受人类活动的影响雨季偏大外,其余大部分离子浓度雨季较旱季偏小.所有样品的(Ca2++Mg2+)/HCO3-(浓度比)在0.5～1之间,(Ca2++Mg2+)/(HCO3-+SO24-)(浓度比)大部分处于0.5～1之间,由此表明嘉陵江风化作用主要以碳酸的风化和硫酸风化碳酸岩盐为主,硫酸岩盐的风化为辅.根据同位素分析结果表明嘉陵江水中δ13CHCO-3值为-8.74‰～-7.36‰,δ34SSO2-4值旱季为14.43‰,雨季为12.21‰,表明硫酸对碳酸盐岩的风化作用和硫酸盐岩自身的风化作用在雨季均表现更强,其中,硫酸岩盐自身的风化作用在雨季强度更大,而旱季碳酸对碳酸盐岩的风化作用比较强.     

气体稳定同位素比质谱法分析本底大气CO2的δ13C和δ18O

将商用MAT253稳定同位素比质谱仪、Airtrap高效预浓缩气体捕集阱与自加工16口自动进样器集成,建立了高精度气体稳定同位素比质谱分析系统,用于程序化自动分析本底大气CO2的δ13C和δ18O.气样分析时用工作标气定量并穿插目标气测定,还定期用实验室上一级标气对工作标气和参比气进行标校,以保证分析结果的可靠和可比.结果表明,利用不同稳定同位素比范围的标气重复进样测试,发现该系统对δ13C和δ18O的分析精度分别优于0.03‰和0.06‰,能基本满足本底大气CO2的碳氧稳定同位素比分析需求和WMO/GAW质量目标.     

金堆城超大型钼矿床水-岩δD-δ~(18)O同位素交换体系理论模型及成矿流体来源

基于水-岩δD-δ18O同位素交换体系理论模型的建立和计算，对金堆城超大型斑岩钼矿四个不同成矿期中成矿流体的演化和来源进行了研究，发现在成矿前期和早期，成矿流体为岩浆水与围岩在较低水／岩比值（0．1W／R＞0．001）和中、高温（t=250～500℃）条件下反应后的残余流体，而主成矿期和成矿晚期的成矿流作为大气降水在相对较高水／岩比值（0．5＞W／R0．1）和中、低温（t＝150～310℃）条件下与围岩反应后的残留流体。大气降水在金堆城钼矿成矿过程中起了重要作用。在主成矿期水／岩比值达到最高。     

上海降水中氢氧同位素特征及与ENSO的关系

基于收集2014年8月至2015年8月上海70个降水样品,分析上海降水同位素特征与温度、降水量的相关关系,分析不同时间尺度下降水中δ~(18)O、氘盈余与ENSO事件的联系.结果表明上海地区大气降水中δD与δ~(18)O冬春较高,夏秋较低.上海大气降水线方程截距和斜率比全球降水线方程偏小,可能是因为降水过程中受到不平衡的二次蒸发.在不同的时间尺度下,上海地区降水中δ~(18)O与气温和降水量具有不同的相关关系,冬季存在着较弱的温度效应,而全年呈现出较显著的降水量效应,受大气环流过程影响明显.取样期间,降水中δ~(18)O与d值(过量氘)清晰记录了La Ni1a向El Ni1o之间的过渡,拉尼娜期间,降水中δ~(18)O与d值偏负;El Ni1o期间,δ~(18)O与d值偏正.     

重庆典型岩溶地下水系统水文地球化学特征研究

以重庆青木关岩溶地下水系统为例,分析了地下水系统入口地表水和出口地下水两年的水文过程、物理化学及部分δD、δ18O数据,目的是掌握地下河系统地球化学在时间及空间上的特征及变化规律.结果表明,研究区地下水系统流量受降雨的影响存在丰水期和枯水期,地下水中化学组分在岩溶含水层运移的过程中受水岩作用、人类活动和雨水稀释作用的共同影响,并表现出较为明显的时间和空间规律性.地下河系统入口的地表水δD、δ18O值分布于重庆大气降水线的下方,地表水蒸发作用强烈,且旱季δD、δ18O值重于雨季,存在明显的季节效应;出口地下水的δ18O、δD值较入口偏负,且相对稳定,认为雨水主要是以通过落水洞直接灌入和通过岩溶非饱和带扩散流等两种形式转换为地下水.     

ENSO事件对上海降水中氢氧同位素变化的影响

根据2012年1月至2017年2月上海206个降水样品实测数据,结合全球大气降水同位素网络(GNIP)提供的南京、武汉、福州、香港1961~2012年大气降水同位素数据分析不同强弱程度的ENSO事件对降水中同位素组成影响的差异性.研究时段内上海降水中δD与δ~(18)O夏秋为低值,冬春为高值.El Nino事件期间大气降水线的斜率与截距均大于非El Nino事件期间,La Nina事件期间反温度效应、降水量效应、水汽压效应较非La Nina事件期间显著.不同强弱程度的El Nino和La Nina事件影响下的上海降水中δ~(18)O、d值与海洋尼诺指数(ONI)、海表温度距平值(SSTA)、ONI极值、累积值ΣONI这4个指数具有明显的负相关关系,并且降水中δ~(18)O与ONI、SSTA两个指数相关性大小受ENSO事件的影响较大.     

贵州喀斯特山区植物叶片碳同位素组成研究

通过测定贵州喀斯特山区灌丛12种主要植物叶片的δ13C值,研究了该区植物叶片碳同位素组成特征,以及种间、生境差异和时空变化特征。研究结果表明:该区植物叶片的碳同位素组成的变化范围为-26.98‰--29.15‰,平均值为-28.14‰。研究区δ13C值的分布相对均匀,除高于我国热带雨林区植物外,低于其它地区。研究结果还表明,种间碳同位素组成存在较大的差异。生境的变化对蕨的碳同位素组成影响较大,而对渐尖毛蕨、盐肤木、火棘、马桑影响较小。盐肤木、渐尖毛蕨、云南鼠刺、火棘叶片的δ13C值从生长初期到末期有降低的趋势,但降低的幅度存在差异。植物的δ13C值随小尺度海拔的变化规律与随大尺度海拔变化的规律一致,都是随着海拔的增加δ13C值增大,但不同植物种间变化的幅度是不一样的。     

托来河流域不同海拔降水稳定同位素的环境意义

为了探讨祁连山中段托来河流域不同海拔降水稳定同位素的环境意义,依据该流域托勒站(3 367 m)和嘉峪关站(1 658 m)的降水样品和气象数据,分析了降水稳定同位素的时间变化、局地大气水线、海拔变化,讨论了降水稳定同位素与温度、降水量、平均水汽压和相对湿度的关系.结果表明,研究时段内托勒站和嘉峪关站降水稳定同位素具有一定的季节变化特征,托勒站表现为夏秋较高值,冬春季为较低值,与托勒不同的是,嘉峪关站春季较高,其他季节较低.嘉峪关站降水δ~(18)O和d-excess值展现出显著的反向变化趋势,托勒站则不显著,随海拔升高对应的相关系数呈下降趋势,反映了内陆河流域低海拔地区存在较强的云下蒸发,同时高海拔地区受局地水汽再循环的强烈影响;从嘉峪关到托勒站大气降水线的斜率和截距都明显升高,表现出从低海拔到高海拔的增加趋势;处于高海拔地区托勒站的温度效应比低海拔地区的嘉峪关站更显著,对于气温在10℃以上的降水事件而言,托勒站δ~(18)O与气温呈显著正相关,嘉峪关站则表现出相反的变化趋势,可能是嘉峪关站云下蒸发对高降水量事件稳定同位素的富集作用减弱,使得呈现降水量效应;从托勒站到嘉峪关站,δ~(18)O和dexcess与平均水汽压的正相关关系减弱,变化幅度也明显减小,原因可能是从高海拔到低海拔地区,水汽压升高,饱和水汽压升高,降水难以形成,降水量较小,降水稳定同位素受云下蒸发影响作用明显,δ~(18)O和δD偏正,高海拔地区受局地水汽再循环的作用明显,δ~(18)O和δD偏负;嘉峪关站降水δ~(18)O与平均相对湿度呈不显著正相关,托勒站则相反.研究结果为托来河流域同位素水文过程研究提供了理论依据.     

δ-MnO2氧化降解苯酚的机理研究

δ-MnO2以水羟锰矿和水钠锰矿的形式普遍存在于陆地和海洋环境中,是酚类等有机污染物发生非生物转化的重要氧化剂.本文研究了实验室制备的δ-MnO2悬浮液对苯酚的去除作用,同时讨论了pH、二氧化锰投加量、离子强度、共存金属离子和腐殖酸等不同影响因素对苯酚去除效率的影响.结果表明,苯酚氧化降解的最佳pH和δ-MnO2投加量分别为3.62和0.13 mg·L-1.溶液中共存的Na+和Mn2+会对苯酚氧化降解产生抑制作用,而Mg2+和Ca2+对反应过程没有明显的影响.溶液中共存的腐殖酸也对苯酚的降解过程产生了抑制作用,随着腐殖酸的浓度由1 mg·L-1增加到5 mg·L-1,苯酚的去除率从96.9%降为78.9%.GC-MS分析发现,对苯二酚为该过程的主要中间产物,同时给出了苯酚在δ-MnO2存在时的可能降解机制.     

硫酸参与喀斯特流域(北盘江)风化过程的碳同位素证据

在碳酸盐岩地区,流域侵蚀过程中硫酸是否参与,对于我们正确理解流域化学风化速率,以及流域侵蚀对大气CO2的消耗和全球碳循环等都有重要的意义。本工作在前期工作(乌江)的基础上,对贵州喀斯特地区的河流(北盘江)和支流的水化学特征以及水体溶解无机碳同位素组成进行了初步研究,研究结果证实硫酸参与了该喀斯特流域岩石/土壤化学风化过程。     

喀斯特高原区5种常见灌木叶片δ13C值的季节变化及其对石漠化程度的响应

测定了贵州高原喀斯特石漠化小流域内5种灌木叶片δ13C值的季节变化,旨在探讨季节及石漠化等级对植物叶片δ13C值的影响。结果表明:不同季节间植物叶片δ13C值呈显著差异,生长初期(4月)叶片的δ13C值显著高于生长中后期(7月、9月及12月);5种灌木种种间差异显著,火棘的叶片δ13C值最负,荚蒾的叶片δ13C值最正,粉枝莓,鼠李和竹叶椒的叶片δ13C值居中;7月不同石漠化等级间植物叶片δ13C值存在显著差异,而在其余月份(即4月、9月及12月)不同石漠化等级间植物叶片δ13C值不存在显著差异,但基本呈现无、轻度石漠化植物叶片小于中度石漠化植物叶片δ13C值的格局;整个生长季中,叶片δ13C值与土壤含水量的相关关系研究表明大多数种在大多数时间随土壤水分的减少其δ13C值增高。     

福建千年桐种源叶片δ13C与环境及叶碳氮含量的关系

选取福建省不同千年桐种源在同一条件下人工培育,通过测定千年桐叶片稳定碳同位素比率(δ¹³C),分析千年桐叶片δ¹³C的特征及其种源差异,以及环境因素和种源生长对其的影响。结果表明,千年桐种源叶片δ¹³C的变化范围在-26.06‰~-24.46‰之间,平均值为-25.54‰,其中莆田、顺昌和沙县种源δ¹³C值较大。千年桐种源叶片δ¹³C值与经纬度之间相关性不显著,与年均温度呈显著正相关,与年均降水量呈显著负相关,年均温度和年均降水量是千年桐δ¹³C值变化的主要限制因素。千年桐种源叶片δ¹³C值与叶N含量以及C/N呈现二次曲线相关性。结合叶片δ¹³C及其对环境因素的响应,莆田、顺昌、沙县千年桐种源具有较高的δ¹³C值,对应较高的水分利用效率,可以考虑栽植在较干旱、贫瘠环境中作为先锋树种,其落叶阔叶的特性也有助于养分回归、改良地力;而政和、尤溪、建阳种源的δ¹³C值相对较小,建议栽植在水分条件较好的湿润地区,充分发挥对水分的摄取能力,提高其生长量。     

新不列颠海沟轴部沉积物的放射性核素分布

深渊海沟是深海中重要且特殊的漏斗型地貌区域,多年来一直被认为是深海“荒漠”。近年的研究表明,深渊海沟区域不仅是深海沉积物的汇,也存在着活跃的深渊生态系统,并且是深海有机碳发生埋藏的重要场所。本文对采集于新不列颠海沟轴部的沉积物短柱样进行实验分析,利用天然放射性核素（²¹⁰Pb_ex、²²⁶Ra、²³⁸U、²³²Th和⁴⁰K）和环境磁学等参数在柱样中的分布情况判断沉积物来源,结合TOC、δ¹³C参数进一步识别沉积物中陆源有机质的来源并计算贡献比例。结果表明,新不列颠海沟轴部沉积物的来源主要受陆源、火山活动、碳酸岩溶洞三种物源控制,另外,顶部样品受到一定程度的人类活动影响。