Determination of the Burning Characteristics of a Slick of Oil on Water

The burning rate of a slick of oil on a water bed is characterized by three distinct processes, ignition, flame spread and burning rate. Although all three processes are important, ignition and burning rate are critical. The former, because it defines the potential to burn and the latter because of the inherent possibility of boilover. Burning rate is calculated by a simple expression derived from a one-dimensional heat conduction equation. Heat feedback from the flame to the surface is assumed to be a constant fraction of the total energy released by the combustion reaction. The constant fraction (χ) is named the burning efficiency and represents an important tool in assessing the potential of in situ burning as a counter-measure to an oil spill. By matching the characteristic thermal penetration length scale for the fuel/water system and an equivalent single layer system, a combined thermal diffusivity can be calculated and used to obtain an analytical solution for the burning rate. Theoretical expressions were correlated with crude oil and heating oil, for a number of pool diameters and initial fuel layer thickness. Experiments were also conducted with emulsified and weathered crude oil. The simple analytical expression describes well the effects of pool diameter and initial fuel layer thickness permitting a better observation of the effects of weathering, emulsification and net heat feedback to the fuel surface. Experiments showed that only a small fraction of the heat released by the flame is retained by the fuel layer and water bed (of the order of 1%). Ignition has been studied to provide a tool that will serve to assess a fuels ease to ignite under conditions that are representative of oil spills. Two different techniques are used, piloted ignition when the fuel is exposed to a radiant heat flux and flash point as measured by the ASTM D56 Tag Closed Cup Test. Two different crude oils were used for these experiments, ANS and Cook Inlet. Crude oils were tested in their natural state and at different levels of weathering, showing that piloted ignition and flash point are strong functions of weathering level.     

赣江河水主成分及锶同位素地球化学研究

于2007年11月,系统采集赣江流域枯水期河水样品22个,对其主要离子成份组成和锶同位素比值进行了分析测定,以期获得赣江流域化学风化过程及物质来源信息。研究结果显示,赣江流域河水的离子成分主要来源于硅酸岩和碳酸盐岩两端元混合组成的岩石和土壤的化学风化或溶解,且风化作用在近地表环境中进行。流域水体的化学组成基本代表了典型的硅酸岩地区河流的相应化学组成,显示出与碳酸盐岩地区河流及世界主要河流河水化学组成的差异性,如Si、Na、K等含量较高。其次,赣江河水还显示了受人类活动对水体化学组成的影响较大、以及大气CO2消耗率较高等特点。     

柳江流域柳州断面水化学特征及无机碳汇通量分析

用河流水化学的离子组成特征来揭示流域化学风化过程及其碳汇效应成为了当前全球变化研究的一个重要方面.对2013年1月至12月柳州段河水每月2~3次采样分析,结果表明,水化学类型为舒卡列夫分类法中的HCO3-Ca型,离子组成以Ca2+和HCO-3为主,这主要体现了流域内碳酸盐岩溶解对河水水化学特征的控制作用.河水的主要离子质量浓度表现出明显的季节变化特征,总体上冬季最高,秋季和春季次之,夏季最低.其中Ca2+和HCO-3离子质量浓度受稀释效应和CO2效应的共同作用,表现为夏季最低,秋季最高;其它离子的质量浓度变化受稀释效应、农业活动或两者的共同作用的影响.对河水的化学计量分析表明碳酸和硫酸共同参与了流域碳酸盐的风化,并且δ34S的值为7.65‰~8.55‰,通过分析SO2-4可能主要来自矿床硫化物的氧化和大气酸沉降.为了准确估算岩溶碳通量,运用化学质量平衡法,估算出[HCO-3硫酸]/[HCO-3]=28.26%,在扣除硫酸作用产生的无机碳(HCO-3)的基础上,运用水化学-径流法估算出柳江柳州断面无机碳通量(以CO2计)为8.95×105t·a-1.并且通过分析碳通量与流量和HCO-3之间的关系,表明河流流量是影响岩溶碳通量的主控因素.     

褐煤风化过程中化学特性的变化

本文测定了６种不同风化程度褐煤的化学性状。结果表明，随着在自然界堆积风化时间的延长，褐煤的总碳，总氮含量及碳氮比都下降，灰分含量则增大，可提取的腐植酸及黄腐酸量明显增大，且紫外吸光值呈系统变化，尤其是黄腐酸中聚乙烯吡咯烷酮树脂可吸附部分（黄腐酸中腐植部分）随风化加深而降低，各种不同风化程度褐煤中腐植酸的红外吸收光谱变化不是很明显，且与土壤腐植吸收光谱相似。     

太湖北部流域水化学特征及其控制因素

为了解太湖北部流域主要河网区水质受该流域地质状况、岩石和土壤的化学风化作用以及人类活动的影响等方面,对太湖北部流域河网区主要河道水体中的主要离子进行了采样研究。结果表明:太湖北部流域水体中的TDS平均值为355.74mg·L-1,变化范围为276.08～681.54mg·L-1,其中Ca2+和HCO3-是占绝对优势的离子,分别占阳离子和阴离子总量的46.2%和48.9%;其次是Na+和SO42-,分别占阳离子和阴离子总量的35.9%和27.5%。进而判断出该流域水化学类型是以碳酸盐岩石和蒸发岩来源为主的HCO3--Ca2+-Na+型。再从离子的自然起源和人类活动角度分别对水化学类型的控制因素进行分析,一方面利用吉布斯分布模式投点作图得出结论:其离子自然起源的优势机制是岩石的风化作用,而蒸发-结晶和大气降水的输入作用十分微弱,这与该流域的水文、地理、地质背景相一致;另一方面通过SPSS软件的相关关系分析得出结论:NO3-、SO42-、K+、Ca2+和Mg2+的相关性较强,与Cl-也呈正相关,说明水体中这些主要离子都具有共同的来源,其中NO3-的较高含量(平均值为14.74mg·L-1)反映了该流域受人类影响较大。尤其是NO3-与SO42-的相关性达到0.83,再次说明氮污染对该流域水体的酸化和水质变化有较大影响。     

合金元素对耐候钢耐蚀性能的影响

主要讨论了大气腐蚀产生的原因和耐侯钢耐蚀机理,并对合金元素对于提高耐候钢耐大气腐蚀性能的影响进行了分析。     

荔波板寨小流域水体硫同位素特征及其对流域风化的指示意义

在生态脆弱的喀斯特地区,硫酸的参与加快了碳酸盐岩的风化速率,改变了区域碳循环过程。选择位于西南喀斯特森林地区的板寨小流域为研究区域,结合地表、地下水化学及其SO_4~(2-)的δ~(34)S同位素特征,分析了水体主要溶解物的来源,验证硫酸参与区域碳酸盐的风化过程。研究结果显示:所有水样均表现出明显的岩溶水化学特征,其主要阴离子为HCO_3~-,占总阴离子的57.4%~93.8%,流域内小学附近采样点的泉水中含有较多的SO_4~(2-);流域水体主要阳离子为Ca~(2+)、Mg~(2+),二者分别占总阳离子当量的61.4%~90.8%和7.64%~37.6%,其中板寨河水中含有较多的Mg2+,平均可占总阳离子当量的33.0,表明板寨河水可能受石灰岩和白云岩风化的共同作用。小学样点的SO_4~(2-)含量远高于其余各个样点。而δ~(34)S同位素结果显示小学和黎明关两个样点地下水SO_4~(2-)的平均δ~(34)S同位素值分别为-11.1‰和-9.12‰,接近贵州煤的δ~(34)S同位素统计值,表明其可能受到地下煤层中硫化物氧化的影响。瑶寨地下水和板寨河水的δ~(34)S同位素与西南喀斯特地区大气降水SO_4~(2-)的δ~(34)S同位素值相近,可能主要来源于大气降水。     

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.     

湿热流域化学风化与水化学组成季节变化——以西枝江流域为例

为研究湿热中小流域岩石化学风化与化学径流组成的关系，选取硅酸盐岩为主的东江一级支流西枝江流域，分别于2011年1月和7月采集干流和支流水样品并测量其化学组成，运用图解法和正演模型对西枝江流域水化学组成进行分析和定量计算。结果表明，Na⁺和HCO₃^-为西枝江流域水体的主要阳离子和阴离子，两者分别占总阳离子和总阴离子的55%以上。硅酸盐矿物的化学风化对水体阳离子的贡献最大（45.8%），其次是人类活动和碳酸盐矿物风化的贡献（分别是24.7%和22.0%），大气输入对阳离子的贡献相对较少（7.5%）。受碳酸盐矿物风化和人类活动影响较大的支流水化学组成季节变化较大，受硅酸盐矿物化学风化影响的河流水化学组成季节变化不明显。西枝江流域硅酸盐矿物和碳酸盐矿物化学风化速率分别是8.27和56.95 t/（km²·a），二者化学风化对大气CO₂的消耗速率分别为0.80×10⁵和8.52×10⁵ mol/（km²·a）。     

筑坝对河流水化学和流域风化速率估算的影响——以乌江支流三岔河、猫跳河为例

利用水化学可以估算所在流域的化学风化速率,但筑坝对此的影响目前还不清楚。本研究以西南喀斯特三岔河和猫跳河河流-水库体系为研究对象,季节性调查了其水化学情况,并对其所在流域的岩石风化速率进行了估算,以评估筑坝对此的影响。调查水体的Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)的平均浓度分别为1 397、429、2 359、832μmol/L,表明其水化学组成主要受碳酸盐岩风化控制;这四种离子之和(MTDS)在水库中相对稳定且具有明显的季节变化,但河流MTDS变化相对复杂且无明显规律,表明筑坝显著影响了原有河流的水化学。河流筑坝后水流变缓,水深增加,生物作用增强,导致MTDS在水库剖面出现化学分层,而水库底层泄水的发电方式使得大坝下游水化学继承了水库底层水的特征,由此利用坝前坝后水化学数据计算出的化学风化速率差异在20%左右。