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地热系统钙华和硅华定年方法研究进展及其应用

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煤田地质与勘探 2024年第1期52卷 14-25页

作者：李彬李义曼庞忠和黄天明高彬彬中国科学院地质与地球物理研究所页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049

地热系统泉华以钙华和硅华为主,因其携带丰富的多时空尺度信息,可用于恢复古水文古气候演化史、重建区域水热活动演化过程及约束构造模式。对样品精准定年是开展相关研究的基础,常用定年方法包括放射性碳定年法(无机碳和有机碳)、铀系... 详细信息

地热系统泉华以钙华和硅华为主,因其携带丰富的多时空尺度信息,可用于恢复古水文古气候演化史、重建区域水热活动演化过程及约束构造模式。对样品精准定年是开展相关研究的基础,常用定年方法包括放射性碳定年法(无机碳和有机碳)、铀系不平衡法、宇宙成因核素法、光释光法和电子自旋共振法等。我国热泉泉华定年最早使用放射性碳定年法,随后多使用电子自旋共振法与铀系不平衡测年法。系统总结了上述方法的基本原理、定年范围、适用条件、对样品的要求等,并探讨存在问题及未来发展方向。对于钙华样品,如纯度高,无外源碳影响,可采用基于有机碳的放射性碳定年法和铀系不平衡法;如固结程度高,也可使用电子自旋共振测年法;古地磁法值得今后深入探索。对于硅华样品,基于有机碳的放射性碳定年法和电子自旋共振测年法更适用,而铀系不平衡法和古地磁法可以尝试。此外,^(10)Be和^(26)Al等宇宙成因核素也可用于古泉华的定年。样品纯度低或数据校正困难以及定年范围有限是目前钙华和硅华常用定年方法存在的两个主要问题;前者可考虑利用离子探针技术对微观尺度上的高纯度方解石中U和Th的同位素进行测定来获取样品年龄;为避免微量样品代表性问题,应尽量获得均匀分布的多个测点数据。后者则可以通过尝试利用长半衰期宇宙成因核素来获得百万年尺度上的泉华年龄。新技术研究以及定量化校正样品纯度不够的影响是未来发展方向。

关键词：地热系统水热活动钙华硅华定年方法

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横断山区暴雨型山洪灾害发育特征与形成模式

地理学报 2024年第3期79卷 600-616页

作者：李怡帆张晨笛张国涛中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

横断山区是中国山洪灾害发育最集中、灾情最严重的区域之一,也是西南重大工程、美丽乡村建设的重点部署区。然而,现有研究对横断山区的山洪灾害发育特征与形成模式尚缺乏系统梳理和总结,制约了西南山区防洪理论和技术体系的发展完善。... 详细信息

横断山区是中国山洪灾害发育最集中、灾情最严重的区域之一,也是西南重大工程、美丽乡村建设的重点部署区。然而,现有研究对横断山区的山洪灾害发育特征与形成模式尚缺乏系统梳理和总结,制约了西南山区防洪理论和技术体系的发展完善。本文聚焦横断山区山洪灾害形成、运动、成灾的物理过程,提炼了横断山区山洪的主导孕灾条件(多重湿润季风环流条件、高位能地形地貌条件与高异质性下垫面条件)和灾害发育特征(时空分异、能量集中、链生性与群发性),从灾害全过程的视角提出了横断山区山洪灾害的三大形成模式:高水力坡降主导的生—水—土耦合的山地产汇流模式、山洪运动过程的强水沙耦合运动模式、承灾体较高暴露度导致灾害损失严重的成灾模式。最后,基于现有研究存在的问题提出了横断山区山洪灾害研究面临的四大未来科学挑战,以期推动横断山区乃至全国的山洪理论体系建设、区域山洪灾害风险精准评估与精细化预警预报等防灾减灾基础研究工作。

关键词：横断山区暴雨型山洪孕灾条件灾害发育特征形成模式

铝在酸性AlCl_(3)-EMIC和AlCl_(3)-BMIC离子液体中的阳极溶解

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中国有色冶金 2024年第1期53卷 1-7页

作者：杨晓晴郑勇王倩李玉李涛任保增离子液体清洁过程北京市重点实验室中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院绿色过程制造创新研究院北京100190 郑州大学化工学院河南郑州450001 安阳工学院化学与环境工程学院河南安阳455000

1-乙基-3-甲基咪唑氯盐(EMIC)和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BMIC)与氯化铝(AlCl_(3))形成的离子液体是电解铝用离子液体中最具有工业应用前景的2种离子液体。本文采用线性伏安、计时电流、计时电位、恒电压电解、恒电流电解等电化学实验方... 详细信息

1-乙基-3-甲基咪唑氯盐(EMIC)和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(BMIC)与氯化铝(AlCl_(3))形成的离子液体是电解铝用离子液体中最具有工业应用前景的2种离子液体。本文采用线性伏安、计时电流、计时电位、恒电压电解、恒电流电解等电化学实验方法对比搅拌和不搅拌条件下,铝在酸性AlCl_(3)-EMIC和AlCl_(3)-BMIC 2种离子液体中的阳极溶解,以筛选出较优的电解质体系,并探究搅拌、温度、电流密度、电位等工艺参数对电解过程的影响,为工业放大提供基础数据。

关键词：铝离子液体电沉积阳极钝化极限电流密度搅拌电解

Ti_(3)C_(2)系MXene原位制备方法的研究及其二维膜的结构调控

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化工新型材料 2024年第1期52卷 161-165,177页

作者：渠深圳刘峤王青范茏董强徐农合肥学院能源材料与化工学院合肥230601 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190

作为具有代表性的二维纳米材料之一,MXene通过层层堆叠可以构建具有分子筛分通道的新型二维分离膜。利用氟化锂/盐酸原位生成氢氟酸的方法,系统地研究了刻蚀液浓度对碳化钛(Ti_(3)C_(2))系MXene纳米片结构的影响,并利用热处理探究了MXen... 详细信息

作为具有代表性的二维纳米材料之一,MXene通过层层堆叠可以构建具有分子筛分通道的新型二维分离膜。利用氟化锂/盐酸原位生成氢氟酸的方法,系统地研究了刻蚀液浓度对碳化钛(Ti_(3)C_(2))系MXene纳米片结构的影响,并利用热处理探究了MXene二维膜的结构演变。结果表明,当刻蚀剂中F^(-)的摩尔质量是Al^(3+)的7倍及以上时,能获得较好的单层MXene,且纳米片层之间的层间距随着刻蚀剂中F^(-)浓度的提高而增大;利用热自交联反应,可以在增强纳米片层与片层之间作用力的同时,改变纳米片的层间距。

关键词： MXene 结构演变层间距热自交联

介孔材料界面效应对混合硝酸盐复合相变材料热输运特性的影响

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复合材料学报 2024年第1期41卷 448-466页

作者：闫晨宣杨启容李昭莹马爽毛蕊贲昊玺青岛大学机电工程学院青岛266071 青岛大学生物多糖纤维成形与生态纺织国家重点实验室青岛266071 中国科学院青岛生物能源与过程研究所青岛266101

随着化石燃料的快速消耗,能源安全、气候变化问题日益突出,清洁、可持续能源发展技术及储能技术的研究成为热点。本文采用分子动力学模拟和实验研究相结合的方式,展开界面效应对混合硝酸盐复合相变材料(CPCM)热输运特性的影响研究。首... 详细信息

随着化石燃料的快速消耗,能源安全、气候变化问题日益突出,清洁、可持续能源发展技术及储能技术的研究成为热点。本文采用分子动力学模拟和实验研究相结合的方式,展开界面效应对混合硝酸盐复合相变材料(CPCM)热输运特性的影响研究。首先分别采用激光导热仪和差示扫描量热仪测试了CPCM的热导率和比热容。然后使用Materials Studio软件建立共晶状态下不同NaNO_(3)和KNO_(3)配比、不同骨架的CPCM模型,对其热导率和定压比热进行分子动力学模拟计算,通过径向分布函数、界面结合能和体热膨胀系数的变化分析了实验结果的内在机制,进而深入分析了界面效应与混合硝酸盐配比对热物性影响的竞争关系。结果表明:NaNO_(3)与KNO_(3)质量比为4∶6时离子间相互作用弱于其他配比,界面结合能最大,热导率最大。界面结合能的增加对热导率的增强强于离子间相互作用的减弱对热导率的削弱,界面效应在CPCM热导率的变化中占主导地位;CPCM定压比热受离子对比例变化及骨架材料变化的影响,界面结合能及离子间相互作用对定压比热没有明显影响。

关键词：介孔界面效应离子间相互作用热输运特性竞争关系混合硝酸盐复合相变材料

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基于压电响应的石墨相氮化碳材料的抗菌性能

过程工程学报 2024年

作者：马文峻王笑泽张婧坤陈运法中国科学院过程工程研究所介科学与工程国家重点实验室中国科学院化学工程学院中国科学院材料科学与光电子工程研究中心

二维石墨相碳氮化物(g-C3N4)因具有规则分布的非中心对称孔，可以产生压电响应而在抗菌领域得到了广泛关注。本研究设计制备了两种含氧官能团包括羟基和羧基化的二维g-C3N4材料。研究表明，含氧官能团改性后g-C3N4的结构保持较好。PFM... 详细信息

二维石墨相碳氮化物(g-C3N4)因具有规则分布的非中心对称孔，可以产生压电响应而在抗菌领域得到了广泛关注。本研究设计制备了两种含氧官能团包括羟基和羧基化的二维g-C3N4材料。研究表明，含氧官能团改性后g-C3N4的结构保持较好。PFM证实了这些复合材料具有不均匀的表面电位分布且羟基化和羧基化材料压电性能均有显著提高。活性氧物种测试结果显示羧基化材料表现出了较强的超氧阴离子(·O2-)信号但是羟基化材料并未表现出自由基信号。这可能是由于羧基基团具有比羟基更强的吸电子能力，在压电场下促进了电子-空穴对的分离并增强了材料俘获电子的能力，俘获的电子再还原周围的吸附氧产生了大量·O2-。体外抗菌测试显示，·O2-诱导的氧化应激与物理切割相结合，对大肠杆菌的抗菌率达到了5log (99.9999%)，对金黄色葡萄球菌的抗菌率达到了4log (99.99%)，超过了纯相g-C3N4和羟基化g-C3N4。这些发现突出了含氧官能团改性gC3N4材料的抗菌潜力，可作为光限制环境中有希望的候选抗菌材料。

关键词： g-C N 抗菌材料活性氧大肠杆菌金黄色葡萄球菌压电响应

澜沧江——湄公河流域干旱趋势及其对生态系统碳固定的影响

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地理学报 2024年第3期79卷 747-764页

作者：陈世亮李霞钱钊晖王绍强王苗苗刘侦海李卉夏烨赵紫祺李亭谕朱彤彤陈璇蒋赟浩谷鹏中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院区域生态过程与环境演变湖北省重点实验室武汉430074 自然资源部国土碳汇智能监测与空间调控工程技术创新中心武汉430074 生态环境部对外合作与交流中心北京100035 中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室武汉430074 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 福建省农业科学院数字农业研究所福州350000

全球变暖导致干旱事件频发,强度不断增大,对陆地生态系统碳收支产生了重大影响。本文评估了2000—2019年澜沧江—湄公河(澜湄)流域的干旱趋势,并通过标准化异常指数(SAI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)、潜在蒸散(PET)、饱和水汽压差(VPD)... 详细信息

全球变暖导致干旱事件频发,强度不断增大,对陆地生态系统碳收支产生了重大影响。本文评估了2000—2019年澜沧江—湄公河(澜湄)流域的干旱趋势,并通过标准化异常指数(SAI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)、潜在蒸散(PET)、饱和水汽压差(VPD)和土壤水分(Soil_w)评价了干旱对该流域净生态系统生产力(NEP)的影响。结果表明:①2000—2019年澜湄流域向暖干化发展,主要受降水减少的影响,近1/4的区域遭受了中度以上干旱,其中2009—2016年间干旱事件频发,干旱热点地区位于澜沧江上游和湄公河中下游地区;②尽管澜湄流域碳汇整体上随着气候变暖而增加,但干旱年份植被光合作用降低,生态系统呼吸增加,导致2005年、2010年和2019年湄公河流域生态系统碳源汇发生转变,其中2010年干旱使得GPP减少5.68%,生态系统呼吸增加3.15%,NEP呈现重度异常;③干旱对流域NEP普遍具有滞后效应,整体滞后时间为1~4个月,面积占比为57.82%;④不同水文气候要素对NEP的影响表现出显著的空间差异,其中澜湄流域NEP与VPD整体呈负相关,云南省、缅甸西部、柬埔寨和越南南部的NEP与SPEI呈正相关,而青藏高原NEP主要受到土壤干旱的影响。干旱对澜湄流域生态系统碳固定的影响存在显著的空间异质性,量化干旱对碳固定的影响可以为气候变暖背景下澜湄流域不同地区的生态管理提供参考。

关键词：干旱固碳速率净生态系统生产力澜湄流域标准化降水蒸散指数地理加权回归

宽光谱共轭小分子在太阳能海水淡化与热电发电中的应用

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南方能源建设 2024年

作者：朱景帅邱肖盼深圳大学材料学院中国科学院过程工程研究所(多相复杂系统国家重点实验室)

[目的]为解决太阳能海水淡化器件成本高、制备工艺复杂的难题，本研究选择具有重量轻、成本低、合成及提纯工艺简单等优点的有机小分子光热材料作为太阳能吸收材料。[方法]利用一种有机共轭小分子Y6，与低成本的纤维素纸结合，制备了在... 详细信息

[目的]为解决太阳能海水淡化器件成本高、制备工艺复杂的难题，本研究选择具有重量轻、成本低、合成及提纯工艺简单等优点的有机小分子光热材料作为太阳能吸收材料。[方法]利用一种有机共轭小分子Y6，与低成本的纤维素纸结合，制备了在350～1 000 nm范围内宽光谱吸收的高光热转换性能的Janus结构水蒸发器。[结果]蒸发器的下表面具有高效的水粘附性，利于高速集水，而蒸发器的上表面具有拒水性，能够达到理想的自漂浮能力。并且每3.14 cm2的器件仅需0.5 mg光热材料就能实现超过70℃的温度，节约用料优势明显。[结论]在1.0 kW/m2太阳光辐照下，基于Y6的蒸发器的光热能量转换效率为64.4%，蒸发速率高达1.13 kg/(m2·h)，明显高于对照的纤维素纸蒸发器。经过太阳能蒸发脱盐后，得到的纯化水的离子浓度相比于初始的模拟海水显著降低4～6个数量级。该蒸发器与热电器件集成，在1.0 kW/m2太阳光照射下，蒸发速率达到1.02 kg/(m2·h)，同时还产生了55 mV的输出电压。研究结果表明，基于有机小分子Y6的太阳能蒸发器，在光热水净化和热电发电协同作用方面具有良好的应用前景。

关键词：太阳能利用光热材料有机共轭小分子海水淡化热电发电

全球近期“非典型”海啸源事件机制分析及其对南海海啸研究的启示

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科学通报 2024年第18期69卷 2480-2497页

作者：李琳琳胡桂王伟涛张坎杜朋李志刚王培涛王大伟邱强张培震中山大学地球科学与工程学院南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室珠海519080 国家海洋环境预报中心北京100081 中国科学院深海科学与工程研究所三亚572000 中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室中国科学院南海海洋研究所广州510301

2018年以来,全球发生了多起“非典型”海啸源事件,其中包括2018年9月印度尼西亚Sulawesi岛Mw 7.5走滑地震在Palu湾引发的灾害链事件、2018年12月印度尼西亚巽他海峡Anak Krakatau海啸事件、2020年10月欧洲东爱琴海Samos岛北部海域Mw 6.... 详细信息

2018年以来,全球发生了多起“非典型”海啸源事件,其中包括2018年9月印度尼西亚Sulawesi岛Mw 7.5走滑地震在Palu湾引发的灾害链事件、2018年12月印度尼西亚巽他海峡Anak Krakatau海啸事件、2020年10月欧洲东爱琴海Samos岛北部海域Mw 6.9正断层地震海啸事件和2022年1月15日南太平洋汤加火山海啸事件等.目前科学家对这些“非典型”海啸源触发海啸机制与过程的认知非常有限,现有灾害防御系统也很难对这些“出人意料”的极端灾害事件作出及时响应,从而造成重大人员伤亡和经济损失.本文针对“非典型”海啸事件的触发机制深入剖析,揭示地震导致沿岸/海底砂土液化,继而触发滑坡并产生海啸的链生效应;沿海特殊岸线形态;火山剧烈活动引起的大气-海洋-火山固体物质多相耦合作用等是“非典型”海啸源触发机制复杂化的主要原因.这些机制挑战了海啸形成需伴随海域地震造成的大规模垂向形变这一传统认识,发现海域的正断型和走滑型地震、陆地近岸地震、剧烈火山喷发均可触发链生海啸灾害.结合我国南海及其周边海域的构造特征与历史“非典型”海啸源事件分析,文章指出了南海“非典型”海啸源(南海北部板内地震、周缘火山等)分布特点和致灾机制,提出未来南海“非典型”海啸源灾害的重点研究方向.

关键词：海啸灾害致灾机制板内地震火山活动链生效应