人类世生物地球化学循环及其科学

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作者 刘丛强 李思亮 +5 位作者 刘学炎 王宝利 郎赟超 丁虎 郝丽萍 张琼予 《地学前缘》 EI CAS CSCD 2024年第1期455-466,共12页

地球已进入新的地质时代——“人类世”,人类已成为全球变化的主要驱动力。人类活动导致的地球生态系统的生物地球化学过程及关键生源要素的生物地球化学循环的改变直接或间接地影响着地球生态系统的关键功能,给人类福祉和可持续发展带... 地球已进入新的地质时代——“人类世”,人类已成为全球变化的主要驱动力。人类活动导致的地球生态系统的生物地球化学过程及关键生源要素的生物地球化学循环的改变直接或间接地影响着地球生态系统的关键功能,给人类福祉和可持续发展带来诸多威胁。本文基于地球系统科学研究的新进展,综述了人类世全球变化特征、生物地球化学循环在地球系统各圈层演化中的作用及其变化规律。特别关注了自然资源开发利用、生产和消费模式改变等人类活动对生物地球化学循环的影响,以及由此产生的气候、生态和环境效应。研究表明,应对人类世全球变化需要系统理解人类活动作为主要驱动力的多要素和多尺度生物地球化学循环过程及其生态和环境效应,基于地球系统科学的理论与方法开展针对人类世社会-生态系统的自然科学和社会科学的交叉融合研究。在文末提出了人类世生物地球化学研究的优先领域和方向,并强调解决受人类活动和气候变化高度影响下人类世生物地球化学循环的各种复杂科学问题的迫切性和重要性。 展开更多

关键词 人类世 生物地球化学循环 全球变化 地球系统科学

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甲烷团簇同位素研究进展及其在表层地球系统碳循环研究中的应用

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作者 王欣楚 刘丛强 +4 位作者 李思亮 徐胜 丁虎 庞智勇 帅燕华 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期463-478,共16页

团簇同位素是当今地球化学研究的前沿领域。有关团簇同位素技术原理、指示意义、模型校正等方面研究已取得初步成果,而在表层地球系统研究领域以及地理、环境和生态等领域的综合应用研究工作亟待加强。在表层地球系统中,碳循环过程涉及... 团簇同位素是当今地球化学研究的前沿领域。有关团簇同位素技术原理、指示意义、模型校正等方面研究已取得初步成果,而在表层地球系统研究领域以及地理、环境和生态等领域的综合应用研究工作亟待加强。在表层地球系统中,碳循环过程涉及广泛且影响深远,而甲烷(CH_(4))作为碳循环中关键环节的重要物质组成,揭示其来源及地球化学过程具有重大意义。甲烷团簇同位素技术的引入将为开展相关研究提供有效工具,该技术在揭示时间-空间不同尺度碳循环研究等领域具有广阔的应用前景。本文综述了团簇同位素的理论基础、测试分析现状及国内外主要研究成果。重点讨论了CH_(4)团簇同位素研究现状、理论模型和同位素不平衡的影响因素,并论述了团簇同位素在天然气、大气和水体CH_(4)成因和转化的应用典型案例。最后提出对开展不同实验室间测试结果对比、测定自然丰度下环境样品、探索准平衡过程的展望,以期对未来应用甲烷及其他物质,如二氧化碳的团簇同位素开展表层地球系统碳循环研究起到一定的借鉴作用。 展开更多

关键词 团簇同位素 甲烷 二氧化碳 表层地球系统 碳循环

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课程思政在地理专业实践教学中的探索与运用——以天津大学地理科学为例 被引量：6

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作者 李云帅 李晓东 +3 位作者 郎赟超 郝倩 徐延平 赵剑博 《高教学刊》 2021年第14期162-165,共4页

加强课程思政建设是高校落实立德树人根本任务的重要举措。在地理科学专业实践教学中强化“课程思政”,不仅能够有效解决地理科学专业“培养什么人和为谁培养人”的问题,而且能够让学生在实践中增长智慧,在艰苦奋斗中锤炼意志品质。文... 加强课程思政建设是高校落实立德树人根本任务的重要举措。在地理科学专业实践教学中强化“课程思政”,不仅能够有效解决地理科学专业“培养什么人和为谁培养人”的问题,而且能够让学生在实践中增长智慧,在艰苦奋斗中锤炼意志品质。文章通过优化完善课程思政体系整体设计,深入挖掘地理专业实践教学中的思政元素资源,并结合天津大学地理科学专业进行实际案例分析,力求探索提高地理专业实践教学课程思政建设成效的有效途径。 展开更多

关键词 课程思政 实践教学 地理科学 思政元素 思政案例

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基于系统动力学模型的天津市水资源承载力模拟分析 被引量：2

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作者 陈文娟 姚润钖 +3 位作者 石文豪 李奇 赵景窥 张永根 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期42-51,共10页

为研究天津市水资源供需远景发展情况,根据天津市水资源供需和发展现状,结合系统动力学方法和层次分析法建立了天津市水资源可持续发展系统动力学模型。将2012—2019年的历史数据与系统动力学方法的模拟数据进行比较,相对误差绝对值基... 为研究天津市水资源供需远景发展情况,根据天津市水资源供需和发展现状,结合系统动力学方法和层次分析法建立了天津市水资源可持续发展系统动力学模型。将2012—2019年的历史数据与系统动力学方法的模拟数据进行比较,相对误差绝对值基本小于10%,所构建的模型具有较高的可信度,可用于预测天津市未来的水资源承载力发展情况。在此基础上,通过设定现状延续型(S_(1))、综合节水型(S_(2))、开源治污型(S_(3))和综合发展型(S_(4))4种不同情景,利用所构建的系统动力学模型预测了2020—2035年水资源供需平衡情况。结果表明:2035年现状延续型情景下天津市总需水量可达41.58×10^(8)m^(3),2035年S_(1)~S_(4)情景的水资源承载系数分别为0.1782、0.3973、0.4815和0.7281,分析得到2025年南水北调东线供水将大幅缓解天津市水资源超载现状;在4种发展情景中,综合发展型方案对缓解水资源供需不平衡的效果最优,未来应遵循“节水优先,保障供水”的原则,综合实施节水、治污、开源等措施保障天津市水资源系统的可持续发展。 展开更多

关键词 水资源承载力 系统动力学模型 水资源承载系数 天津市

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基于频域电磁法反演喀斯特表层土-岩结构研究

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作者 程凭 程勤波 +3 位作者 陈喜 刘金涛 张志才 高满 《中国岩溶》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期675-683,共9页

喀斯特地区浅表层土壤分布极不均匀,探测土-岩界面和土壤分布对区域水文以及生态环境研究具有重要意义。文章基于麦克斯韦方程组构建了频域电磁法(FDEM)探测的电导率(EC)一维反演模型,实现了喀斯特浅表剖面EC可视化表述。根据设定的理... 喀斯特地区浅表层土壤分布极不均匀,探测土-岩界面和土壤分布对区域水文以及生态环境研究具有重要意义。文章基于麦克斯韦方程组构建了频域电磁法(FDEM)探测的电导率(EC)一维反演模型,实现了喀斯特浅表剖面EC可视化表述。根据设定的理想地层EC数据以及南方喀斯特峰丛洼地两个剖面和出露的三个实测剖面的FDEM实测视电导率,结合高密度电法、剖面实测土-岩界面,检验了反演模型可靠性。结果表明:FDEM法反演结果能较好的描述理想地层EC变化,以及土壤与灰岩、白云岩界面EC分布,进而可辨识土壤厚度分布,但基于反演的EC值判别尺度较小的溶沟(槽)以及泥岩区土-岩界面误差较大。 展开更多

关键词 土壤厚度 土岩界面 频域电磁法 反演算法 喀斯特地区

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基于MCMC和ES-MDA方法的地下水数值模型非均质参数场及开采量的反演研究

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作者 刘墉达 陈喜 +3 位作者 高满 孟详博 刘维翰 黄日超 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期1236-1247,共12页

马尔科夫链蒙特卡罗方法(MCMC)和多重数据同化集合平滑器方法(ES-MDA)近年来在地下水参数反演得到广泛应用,但对三维多层非均质含水层参数反演精度和计算效率还缺乏对比分析。本文构建了含有基于Karhunen-Loève展开的非均质参数场... 马尔科夫链蒙特卡罗方法(MCMC)和多重数据同化集合平滑器方法(ES-MDA)近年来在地下水参数反演得到广泛应用,但对三维多层非均质含水层参数反演精度和计算效率还缺乏对比分析。本文构建了含有基于Karhunen-Loève展开的非均质参数场的潜水和多层承压水含水层案例,并建立了地下水数值模型和基于Kriging方法的替代模型,模拟含水层分层水头变化,探讨了基于替代模型的MCMC、替代模型和数值模型相结合的两阶段MCMC以及ES-MDA方法反演的含水层渗透系数以及开采量。结果表明,针对本文算例,在非均质参数和开采量的反演中,相比而言,两阶段MCMC反演参数精度更高,ES-MDA方法计算效率更高。本研究为地下水数值模型参数反演方法选择提供参考依据。 展开更多

关键词 MCMC算法 ES-MDA算法 替代模型 地下水参数 地下水数值模拟

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降水驱动下大港河硝酸盐迁移转化过程及来源解析

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作者 王俊 亢晓琪 +2 位作者 吴亚丽 牛远 余辉 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 2024年第1期288-299,共12页

为定量识别大港河流域硝酸盐来源的贡献,在降水条件下,对秋季(2020年11月)和春季(2021年3月)典型月份在大港河流从上游山林农业区到下游湖滨区共布设8个河水及沉积物监测点,其中包含地下水、生活污水及畜禽粪便、山林农业区和流域土壤... 为定量识别大港河流域硝酸盐来源的贡献,在降水条件下,对秋季(2020年11月)和春季(2021年3月)典型月份在大港河流从上游山林农业区到下游湖滨区共布设8个河水及沉积物监测点,其中包含地下水、生活污水及畜禽粪便、山林农业区和流域土壤等20个硝酸盐氮源监测点,通过大港河水体水化学分析、结合硝酸盐氮氧双同位素示踪技术和贝叶斯混合模型,探究了大港河流域水体硝酸盐来源及迁移转化过程,确定了各硝酸盐源的贡献.结果表明:(1)秋季和春季大港河流域水体中TN浓度均值分别为3.20和3.23mg/L,劣于地表水环境质量Ⅴ类标准,NO_(3)^(-)-N是影响水体水质氮素超标的主要赋存形式;(2)降水的驱动作用影响大港河流域硝酸盐浓度的季节变化,流域氮循环过程以硝化作用为主,多种氮转化过程共同发生;(3)生活污水或畜禽粪便对流域水体的硝酸盐为主要贡献,其贡献率在秋季和春季分别为40.8%±32.8%和55.8%±27.3%,其次是地下水和流域土壤,降水对流域硝酸盐的贡献作用始终最小. 展开更多

关键词 降水 大港河流域 氮氧双同位素 硝酸盐来源 贝叶斯混合模型 来源解析

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薄膜扩散梯度(DGT)技术在环境微界面物质运移过程研究中的应用 被引量：4

8

作者 李希媛 滕辉 +3 位作者 赵玉杰 陈春梅 余光辉 管冬兴 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1649-1660,共12页

土壤、沉积物、水体和生物体之间的接触和作用形成了多种环境微界面。这些环境微界面是物质迁移转化的重要场所,而高度时空异质性的界面特征使得对其中化学反应信息的捕捉变得极其复杂且困难。薄膜梯度扩散(DGT)技术以其原位测量元素生... 土壤、沉积物、水体和生物体之间的接触和作用形成了多种环境微界面。这些环境微界面是物质迁移转化的重要场所,而高度时空异质性的界面特征使得对其中化学反应信息的捕捉变得极其复杂且困难。薄膜梯度扩散(DGT)技术以其原位测量元素生物有效态和高空间分辨率等优势,适用于研究化学异质性的界面过程。本文系统总结了DGT技术在环境微界面的物质运移过程研究中的应用现状,包括以下3方面内容:一是一维物质浓度测定;二是二维化学分布成像;三是与薄膜扩散平衡技术(DET)、平衡式孔隙水采样器(Peeper)和平面光极(PO)等技术联用同步获取多种溶质分布信息。现有研究证据表明,DGT适合在亚毫米(几十至几百微米)至毫米尺度研究环境微界面营养盐和污染物运移的生物地球化学过程,并可与其他化学成像技术结合研究物质跨界面运移的驱动因子和动力学特征。最后,在DGT技术发展与应用场景扩展等方面提出了几点展望。 展开更多

关键词 化学成像技术 营养盐 污染物 沉积物-水界面 植物根际 时空高分辨

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基于被动采样技术的砷有效性和界面过程研究:进展与展望 被引量：1

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作者 管冬兴 魏天娇 +2 位作者 袁召锋 李刚 陈正 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期344-356,共13页

全球诸多区域均发现由于人类活动或者地质因素造成的砷污染问题,严重威胁区域生态安全和人体健康。对大尺度下砷风险有效控制,需要准确评价砷在不同介质间的界面行为。砷的迁移转化受到化学和微生物调控,从而在土水和根际等典型环境界面... 全球诸多区域均发现由于人类活动或者地质因素造成的砷污染问题,严重威胁区域生态安全和人体健康。对大尺度下砷风险有效控制,需要准确评价砷在不同介质间的界面行为。砷的迁移转化受到化学和微生物调控,从而在土水和根际等典型环境界面上,具有在毫微米尺度下形态变化剧烈的特点。传统的以破坏性取样加实验室分析为主的主动采样技术难以胜任对界面过程的研究。近年来,以薄膜扩散梯度(DGT)、薄膜扩散平衡(DET)、原位反复孔隙水采样(IPI)和平衡式孔隙水采样(Peeper)为代表的新兴被动采样技术在土壤环境界面过程研究中显示出了巨大优势。上述被动采样技术已用于原位检测水体或土壤间隙水中砷的总量和形态特征及其一维分布信息。其中,DGT测定的土壤中砷浓度与植物体内砷含量的相关性较好,可用于砷的植物有效性评估。利用上述被动采样器研究水-土-生界面处砷的二维时空分布特征,是近几年的一个重要趋势。DGT可用于表征砷在土-水界面和植物根际的二维亚毫米高分辨分布特征,在砷空间分布研究上具有巨大优势。而IPI可低扰动反复采样,是少数可用于砷形态动态分布研究的工具。以上研究从微观尺度阐述砷的生物地球化学行为。最后对今后的研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 薄膜扩散梯度技术(DGT) 原位反复孔隙水采样器(IPI) 砷形态 生物有效性 土-水界面 植物根际

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基于单一和集合土壤转换函数模型对土壤含水量的模拟性能分析

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作者 李奇 陈文娟 +2 位作者 石文豪 孙少波 张永根 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期658-670,共13页

以海河流域3个实验场地(密云站、大兴站、馆陶站)为研究区,采用7种常用的单一土壤转换函数(soil pedotransfer function,PTF)模型预测土壤水力参数作为HYDRUS-1D的模型参数,求解Richards方程获得土壤含水量,并与实测土壤含水量进行比较... 以海河流域3个实验场地(密云站、大兴站、馆陶站)为研究区,采用7种常用的单一土壤转换函数(soil pedotransfer function,PTF)模型预测土壤水力参数作为HYDRUS-1D的模型参数,求解Richards方程获得土壤含水量,并与实测土壤含水量进行比较,评价了常用单一PTF模型预测的土壤水力参数对土壤含水量的模拟性能。此外,采用3种方法构建集合PTF模型,评价了集合PTF模型对土壤含水量的模拟性能。结果表明:基于van Genuchten方程构建的单一PTF作为模型参数模拟土壤含水量的均方根误差最小;而其中Rosetta3模型表现更优。在集合PTF模型中,基于贝叶斯平均法构建的模型表现最好。集合PTF模型预测土壤水力参数可以较好地捕捉多个单一PTF预测土壤水力参数的整体趋势,弥补单一PTF在某些情况下模拟误差较大的不足。 展开更多

关键词 土壤转换函数 土壤水力参数 HYDRUS-1D 集合模型 贝叶斯平均法

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苏州大气颗粒物PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度异常“倒挂”现象的成因及影响分析 被引量：1

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作者 冯菁 郭庆丰 +2 位作者 胡伟 曾立民 胡敏 《中国环境监测》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期138-145,共8页

为深入研究PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度异常“倒挂”现象的成因及影响,在苏州市相城区国控点开展比对监测分析,回顾性分析了2016—2020年苏州全部国控点颗粒物浓度数据。苏州市相城区国控点PM_(2.5)浓度的比对分析结果表明:该国控点频繁... 为深入研究PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度异常“倒挂”现象的成因及影响,在苏州市相城区国控点开展比对监测分析,回顾性分析了2016—2020年苏州全部国控点颗粒物浓度数据。苏州市相城区国控点PM_(2.5)浓度的比对分析结果表明:该国控点频繁出现PM_(2.5)浓度高于其他国控点PM_(2.5)浓度和高于该站点PM_(10)浓度(“倒挂”率高达34%)的“双高”现象,PM_(2.5)平均浓度比其他9个国控点高12.5%~37.2%,比位于同一站点的备用监测仪器(“倒挂”率为0)高38.1%。2016—2020年,苏州全部国控点“倒挂”时间的总体趋势都是逐年递增,且集中发生在相对湿度较高的20:00至次日07:00。这5年间各国控点PM_(2.5)浓度异常偏高导致的异常“倒挂”现象对全市年均浓度产生的正误差分别为1.6%、2.8%、6.0%、6.2%和4.1%,基本呈现出逐年递增的趋势。上述结果表明:苏州PM_(2.5)浓度偏高是由动态加热系统的自身固有缺陷或缺少定期维护引起的除湿效果不稳定导致的,进而造成异常“倒挂”的问题。这种现象及其背后的原因具有一定的隐蔽性,却极具普遍性,在全国PM_(2.5)浓度连年降低的背景下,需要高度重视并采取措施杜绝这一问题的发生及其对监测数据的影响。 展开更多

关键词 PM_(2.5) PM_(10) 异常“倒挂” 动态加热 湿度

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珊瑚礁生态系统中的汞循环研究进展 被引量：1

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作者 张睿 孙若愚 +1 位作者 曹蜚 刘羿 《地球与环境》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期426-438,共13页

珊瑚礁生态系统具有丰富的生物多样性、极高的初级生产力、快速的物质循环等特点,被称为“海洋中的热带雨林”,在维系全球生态环境方面发挥重要作用。由于绝大部分珊瑚礁位于近海,有害金属元素如汞能够通过各种渠道进入珊瑚礁生长水域,... 珊瑚礁生态系统具有丰富的生物多样性、极高的初级生产力、快速的物质循环等特点,被称为“海洋中的热带雨林”,在维系全球生态环境方面发挥重要作用。由于绝大部分珊瑚礁位于近海,有害金属元素如汞能够通过各种渠道进入珊瑚礁生长水域,在珊瑚礁生物中富集并经过食物链放大,对珊瑚礁生态系统造成潜在危害。本文简单介绍了珊瑚礁系统的基本概念、组成和生态功能,并汇总了目前报道的珊瑚礁生态系统中海水、沉积物、食物网、珊瑚中的汞的含量与形态。总体上,珊瑚礁生态系统中的汞研究极其有限,目前对该重要系统中的汞循环并不清楚。未来可结合稳定汞同位素方法对珊瑚礁生态系统汞的来源、迁移与转化进行示踪,认清珊瑚礁的汞汇通量,发展珊瑚骨骼对生长水域汞污染的监测技术和理论。 展开更多

关键词 珊瑚礁生态系统 汞 稳定汞同位素

原文传递

砷(V)及苯胺联合暴露对土壤微生物群落组成及抗氧化酶活性的影响

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作者 陈钰璇 朱翔宇 +3 位作者 王钺博 管冬兴 张坚超 滕辉 《生态毒理学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期121-130,共10页

砷(As)和苯胺是环境中常见的持久性有毒污染物,在石油、印染及化工等工业场地环境中具有较高的复合污染风险。目前采用单一物种及模式生物分析复合污染物的联合毒性效应的研究已有大量报道,相比而言,混合菌群具有复杂的种间相互作用且... 砷(As)和苯胺是环境中常见的持久性有毒污染物,在石油、印染及化工等工业场地环境中具有较高的复合污染风险。目前采用单一物种及模式生物分析复合污染物的联合毒性效应的研究已有大量报道,相比而言,混合菌群具有复杂的种间相互作用且更接近实际环境,但是复合污染对混合菌群的毒性效应尚缺乏深入研究。本研究以从非污染土壤富集分离的混合菌群为研究对象,研究As(V)-苯胺的联合毒性效应及其产生机理。本研究发现土壤混合菌群对As(V)和苯胺的单一污染具有较高的耐受性,对As(V)和苯胺的半数抑制浓度(IC50)分别达到30 g·L^(-1)和3.2 g·L^(-1)。As(V)-苯胺复合污染在混合菌群中表现出协同抑制效应(1+1>2)。另外,As(V)-苯胺复合污染与单一污染相比,复合污染显著增加混合菌群胞内及细胞表面吸附的总砷浓度,并且降低细胞抗氧化酶(SOD和CAT)活性。As(V)和苯胺单一及复合污染下细菌群落组成分析的结果表明,菌株在单一污染中的耐受表现无法用来准确预测其对复合污染的耐受。我们的结果初步揭示了土壤混合菌群在单一及复合污染生物毒性评估中的重要性及复杂性,为场地污染物的生物毒性评估提供新的参考。 展开更多

关键词 砷 苯胺 混合菌群 联合毒性效应 场地污染

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2021年青海玛多M_(W)7.4地震分布式同震地表裂缝特征 被引量：4

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作者 刘小利 夏涛 +9 位作者 刘静 姚文倩 徐晶 邓德贝尔 韩龙飞 贾治革 邵延秀 王焱 乐子扬 高天琪 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期461-483,共23页

地震地表破裂是理解大陆地壳变形模式和地震破裂行为的关键,也是活动断层避让带设置的直接依据。2021年5月22日青海玛多M_(W)7.4地震沿昆仑山口-江错断裂江错段形成了长达158km的同震地表破裂,造成沿线野马滩大桥、昌马河大桥坍塌。文... 地震地表破裂是理解大陆地壳变形模式和地震破裂行为的关键,也是活动断层避让带设置的直接依据。2021年5月22日青海玛多M_(W)7.4地震沿昆仑山口-江错断裂江错段形成了长达158km的同震地表破裂,造成沿线野马滩大桥、昌马河大桥坍塌。文中基于震后2次大范围现场调查资料和震区3~7cm分辨率的无人机航片,获得了本次地震详细的地表破裂,在精细填图的基础上,阐述了玛多地震地表破裂、地表裂缝、砂土液化带和带状塌陷等多种类型裂缝的分布特征及其意义。除在断裂相交处存在多条次级破裂外,局部存在大量延伸长、走向稳定、具有雁列特征的裂缝带,最远处与主破裂带的距离>5km;在震中附近及震中以西、以东多个段落跨断层数千米范围内存在分支破裂、斜列式地表裂缝、砂土液化带、带状塌陷和地裂缝等与同震变形相关的地表特征。玛多地震分布式同震地表裂缝的揭示,主要得益于大范围、密集的现场调查和厘米级高分辨率航片的精细解译,使小位移量破裂或微弱裂缝得到充分识别。由于缺乏明确的位错标志,难以甄别未在主破裂断层上的同震地表裂缝是构造成因还是震动成因,分析其空间分布形态、余震分布及其震源机制、区域构造背景等,经初步推测,不排除有些裂缝代表区域先存断层的继承性活动与次级断层触发活动的可能性。对分布式同震地表裂缝的精细刻画有助于全面理解地震破裂过程的机理,对于重要工程抗震减灾的有效设防具有现实意义。 展开更多

关键词 玛多地震 同震地表破裂 江错断裂 分布式地表裂缝 避让带

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2021年青海玛多M_(W)7.4地震同震地表破裂长度的讨论 被引量：8

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作者 姚文倩 王子君 +10 位作者 刘静 刘小利 韩龙飞 邵延秀 王文鑫 徐晶 秦可心 高云鹏 王焱 李金阳 曾宪阳 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期541-559,共19页

同震地表破裂长度是区域活动断裂最大震级估算以及区域未来地震潜力评估的重要参数之一。2021年5月22日在青海省果洛藏族自治州玛多县发生了M_(W)7.4地震,其触发的同震地表破裂沿东昆仑断裂东南分支延伸线上的江错断裂分布。文中基于震... 同震地表破裂长度是区域活动断裂最大震级估算以及区域未来地震潜力评估的重要参数之一。2021年5月22日在青海省果洛藏族自治州玛多县发生了M_(W)7.4地震,其触发的同震地表破裂沿东昆仑断裂东南分支延伸线上的江错断裂分布。文中基于震后2次大范围的野外调查,结合无人机航拍影像和高精度地形数据的精细解译,明确了此次地震的同震地表破裂自西往东可划分为鄂陵湖南段、野马滩段、黄河乡段和江错分支段,最东端的地表破裂位置位于前人研究所确定的最东端以东2km以远,破裂全长约158km。此外,本研究在冬草阿隆湖以东的沙丘区域内发现了呈半圆弧形连续分布的地表破裂,而破裂在沿走向SE的优云乡段的传播过程中所经过的大面积沙丘覆盖区域也存在零星的张剪性地表破裂和断层陡坎,且陡坎的垂向位移可达30cm。对比已有的关于同震地表破裂长度的研究结果,分析认为本研究与其他结果之间存在差异的主要原因在于:1)本研究所得结果基于更广泛、详实的野外调查和更大范围的高精度影像的精细解译;2)分析过程中避免了阶区等段落几何复杂区两侧叠加段落的重复计算。结合巴颜喀拉块体周缘已有的强震震例,均显示青藏高原地区同震地表破裂的长度较全球平均值偏大。 展开更多

关键词 玛多地震 同震地表破裂长度 江错分支段 高精度影像 震级

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邯郸市冬季大气PM_(2.5)中金属元素空间污染特征及生态风险评价 被引量：9

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作者 武振晓 闫珊珊 +7 位作者 薛凡利 刘召策 吴馨 杨旗 胡伟 岳亮 樊景森 牛红亚 《中国环境监测》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期76-86,共11页

为研究邯郸市大气细颗粒物(PM2.5)中金属元素的污染特征,选取城区4个功能区(工业区、工业生活区、教学区和交通区)分别布设采样点位,采集2017年冬季PM2.5样品。采用电感耦合等离子体质谱仪分析样品中11种金属元素(V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co... 为研究邯郸市大气细颗粒物(PM2.5)中金属元素的污染特征,选取城区4个功能区(工业区、工业生活区、教学区和交通区)分别布设采样点位,采集2017年冬季PM2.5样品。采用电感耦合等离子体质谱仪分析样品中11种金属元素(V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、As、Cd、Ba和Bi)的含量,对其空间污染特征进行比较,并运用主成分分析、聚类分析和绝对主成分得分-多元线性回归模型对金属元素的来源及其贡献率进行模拟计算,对Cr、Ni、Cu、As和Cd的潜在生态风险进行评估。研究结果表明,邯郸市冬季PM2.5污染较为严重,4个功能区的PM2.5日均值远超《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)二级标准限值。对金属元素含量的分析表明,教学区大气PM2.5中金属元素质量浓度的总和相对较低,尤其是Fe、Cr、Cd、Mn和Cu的含量均低于其他3个功能区,但是As的含量较高。富集因子计算结果显示,V、Co和Ba在邯郸市的富集系数小、污染程度低,其余金属元素尤其是As、Fe、Cd和Bi的富集系数大、污染程度高。对研究区大气PM2.5金属元素的来源进行解析发现,金属元素的主要来源包括工业生产、自然源、化石燃料的燃烧及交通运输活动。其中,Cr、Mn、Fe、Cu、Cd和Ba主要来自工业活动,V、Co和Bi的主要来源是自然源,Ni和As主要来自化石燃料的燃烧及交通运输活动。潜在生态风险评估发现,邯郸市4个功能区金属元素的总生态风险指数均较高,尤其是As和Cd在各个功能区的潜在生态风险程度为极强,但Cr和Ni的潜在生态风险程度较低。 展开更多

关键词 PM2.5 金属元素 污染特征 来源解析 生态风险

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2021年玛多M_(W)7.4地震震中区地表破裂的精细填图及阶区内的分布式破裂讨论 被引量：4

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作者 韩龙飞 刘静 +5 位作者 姚文倩 王文鑫 刘小利 高云鹏 邵延秀 李金阳 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期484-505,共22页

同震地表破裂形态的精细刻画可为理解断裂带复杂几何结构、动态破裂过程与破裂机理提供重要信息。2021年5月22日,青藏高原内部青海省果洛藏族自治州玛多县发生了M_(W)7.4地震,这是自2008年汶川M_(S)8.0地震后中国大陆地区发生的震级最... 同震地表破裂形态的精细刻画可为理解断裂带复杂几何结构、动态破裂过程与破裂机理提供重要信息。2021年5月22日,青藏高原内部青海省果洛藏族自治州玛多县发生了M_(W)7.4地震,这是自2008年汶川M_(S)8.0地震后中国大陆地区发生的震级最大的一次地震。此次地震的同震地表破裂突破了沿线多个阶区、弯折等几何不连续结构,形成了长约158km的同震地表破裂带和多样化的断裂几何形态,其中以震中区段落的地震地表破裂形态最为特殊和复杂。有助于全面认识震中区段落的地震地表破裂形态并深入理解其形成机理,文中基于分辨率约为3cm的航空影像数据,结合野外实地调查资料,完成了本区域地表破裂的精细填图。对地表破裂的类型、分布、几何结构和走向等进行的综合分析表明,震中区的地震地表破裂受阶区几何结构的影响而呈现分布式破裂的特点。并且,震中附近的强震动效应和地震断裂初始发育阶段的影响,进一步造成了该段落分布式地震地表破裂的形态。文中高清再现了震中区的阶区及其附近段落的地震地表破裂特点,对走滑断裂带的分布式同震地表破裂有了更进一步的了解。 展开更多

关键词 玛多地震 高分辨率地形数据 震中区 分布式地震地表破裂 破裂初始阶段

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同震地表破裂的位移测量与弥散变形分析——以2021年青海玛多M_(W)7.4地震为例 被引量：2

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作者 邵延秀 刘静 +8 位作者 高云鹏 王文鑫 姚文倩 韩龙飞 刘志军 邹小波 王焱 李云帅 刘璐 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期506-523,共18页

同震位移作为量化地震破裂特征的基本参数,可为探究断裂活动机制和预测未来地震危险性提供重要的约束条件。尽管大地测量技术能够快速刻画地震在时空上的破裂特征,然而详细的野外实地调查与测量仍然是获得可靠同震位移和提取弥散变形特... 同震位移作为量化地震破裂特征的基本参数,可为探究断裂活动机制和预测未来地震危险性提供重要的约束条件。尽管大地测量技术能够快速刻画地震在时空上的破裂特征,然而详细的野外实地调查与测量仍然是获得可靠同震位移和提取弥散变形特征最有效的方法。文中以2021年青海玛多M_(W)7.4地震为例,基于无人机正射影像,对破裂带进行了详细的解译,并结合国外震例的研究结果探讨了走滑地震的弥散变形特征及其意义。玛多地震的发震断裂为左旋走滑性质的昆仑山口-江错断裂的东南段,其地表破裂带在西段整体沿山前或山麓地带展布,主要是由挤压鼓包、张剪裂缝和断层陡坎等沿近EW向雁列组合而成的左旋剪切破裂带。结合震前卫星影像,对该破裂带西段较大位移点的鄂陵湖南侧断错车轮印迹线进行了震前和震后的精细填绘与对比分析。结果表明,该段同震变形在主破裂带南侧存在弥散变形现象,重新恢复获得的总左旋位移量约为3.6m,其中主变形位移量约为2.7m,弥散变形量约为0.9m,占主变形位移量的33%。综合分析后认为,弥散变形在走滑型同震破裂带上可能普遍存在,而且往往具有不对称性。新的研究结果指示,在走滑断层的滑动速率研究中,观测点应尽量选在几何结构简单的区段,从而减少弥散变形的影响。 展开更多

关键词 玛多地震 同震位移 弥散变形 走滑断裂 滑动速率

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基于摄影测量技术对玛多M_(W)7.4地震地表破裂特征的快速提取及三维结构的室内重建 被引量：2

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作者 王文鑫 邵延秀 +7 位作者 姚文倩 刘静 韩龙飞 刘小利 高云鹏 王子君 秦可心 屠泓为 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期524-540,共17页

掌握精确地震的地表破裂带特征是探讨大地震破裂特征和发震机理的重要基础。摄影测量技术为快速获取高精度、高分辨率地表破裂带的空间展布提供了有力支撑。文中以玛多M_(W)7.4地震为例,详细介绍了摄影测量技术在震后快速准确地进行地... 掌握精确地震的地表破裂带特征是探讨大地震破裂特征和发震机理的重要基础。摄影测量技术为快速获取高精度、高分辨率地表破裂带的空间展布提供了有力支撑。文中以玛多M_(W)7.4地震为例,详细介绍了摄影测量技术在震后快速准确地进行地表破裂解译及相关特征参数提取中的应用。通过无人机摄影测量技术,在较短时间内获得了地震全段地表破裂的数字正射影像以及多个形变复杂区域厘米级分辨率的数字高程模型,可满足震后快速获取同震地表破裂带特征的需要。对正射影像测量的地表破裂水平位错结果与野外实地测量结果进行对比,可证明无人机摄影测量技术所得数据的真实性和可靠性。利用移动智能设备搭载的LiDAR传感器,结合增强现实技术(Augmented reality,AR),实现了如挤压鼓包等复杂地表破裂的室内重现,AR成像模型与实景高度融合,为地质教学及科研工作提供了一种新的方法和思路。研究结果显示,摄影测量技术在活动构造定量化、精细化研究中具有巨大的应用潜力。 展开更多

关键词 玛多M_(W)7.4地震 地表破裂 摄影测量技术 无人机 增强现实技术

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基于不同优化算法的土壤水分特征曲线模型模拟性能分析 被引量：5

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作者 石文豪 李奇 +3 位作者 韩琼 王铁军 陈喜 张永根 《水资源与水工程学报》 CSCD 2020年第4期157-165,共9页

土壤水分特征曲线反映了包气带土壤孔隙中水分质量与能量之间的基本关系,同时也间接反映出土壤内部的孔隙情况。土壤水分特征曲线模型对实测土壤持水数据的拟合效果不仅取决于所选用的模型,还依赖于对拟合算法的选取。基于UNSODA 2.0数... 土壤水分特征曲线反映了包气带土壤孔隙中水分质量与能量之间的基本关系,同时也间接反映出土壤内部的孔隙情况。土壤水分特征曲线模型对实测土壤持水数据的拟合效果不仅取决于所选用的模型,还依赖于对拟合算法的选取。基于UNSODA 2.0数据库中世界各地实测土壤持水数据,采用多种高效拟合算法(遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法、差分演化算法)对4种应用广泛的土壤水分特征曲线模型(Brooks-Corey模型、van Genuchten模型、Kosugi模型、Biexponential模型)进行研究,旨在获取最适宜拟合土壤水分特征曲线的模型与拟合算法。结果表明:van Geunchten模型对较细和较粗质地土壤的实测持水数据拟合效果较好;Biexponential模型在中等质地土壤类型下的拟合效果较好;而Brooks-Corey模型拟合效果整体较差;粒子群算法与差分演化算法对土壤水分特征曲线的拟合效果最佳;模拟退火算法在运算效率上高于其他算法,当需处理的数据量较大时使用该算法可显著缩短运算时间。研究成果可以为农田水利、生态水文等研究中土壤水力参数的选取提供指导和参考。 展开更多

关键词 土壤水分特征曲线 拟合优化算法 van Genuchten模型 Biexponential模型 差分演化算法 粒子群算法

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