Mechanism and Influencing Factors of Wettability Alteration of Water-Wet Sandstone Surface by CTAB

Different experimental methods including ellipsometry, zeta potential measurements, imbibition studies, and contact angle measurements were used to study the mechanism and influencing factors of wettability alteration of water-wet sandstone surface caused by CTAB (hexadecyl trimethyl ammonium bromide). Results show that when the concentration of CTAB reaches a certain level (below CMC), due to the electrostatic attraction between the positively charged head groups of CTAB and the negatively charged sandstone surface, the monolayer of CTAB is formed and hydrophobic chains of CTAB molecules are toward the aqueous phase, making the solid surface oil-wet. When the concentration of CTAB continues to increase (above CMC), due to the hydrophobic interaction, the compact bilayer of CTAB is formed and hydrophilic head groups of CTAB molecules are toward the aqueous phase, rendering the solid surface water-wet. The contact angles between the oil–water interface and the surface treated with CTAB increase with the increase of the concentration of NaCl and CaCl_2. Compared to NaCl, the inorganic salt CaCl₂ has a greater impact on the contact angle. In addition, the contact angles increase with the increase of temperature and decrease with the increase of pH value of the aqueous solution.     

Study of Spontaneous Imbibition of Water by Oil-Wet Sandstone Cores Using Different Surfactants

The mechanism of spontaneous imbibition of water by sandstone cores and the relationship between reservoir wettability and imbibition recovery were studied by investigating factors influencing the spontaneous imbibition of different surfactants by oil-wet sandstone cores. Ultimate oil recovery of cores using the cationic surfactant CTAB was higher than that of the cores using the nonionic surfactant TX-100 and the anionic surfactant POE (1) at the same concentration. For CTAB and TX-100, the ultimate oil recovery by spontaneous imbibition increased with increase in surfactant concentration. In regard to imbibition recovery, TX-100 and POE(1) at high temperatures were superior to those at low temperatures. Ultimate oil recovery of the high-permeability core was higher than that of the low-permeability core at room temperature. According to changes in the driving force during the imbibition process, the imbibition curve could be divided into three regions: (1) mainly capillary force, (2) both capillary and gravity forces, and (3) mainly gravity force. The stronger the hydrophilicity of the rock surface, the higher the spontaneous imbibition recovery.     

内蒙古段黄河水系放射性水平调查研究

给出了内蒙古段黄河水平中总α，总β，＾９０Ｓｒ，＾１３７Ｃｓ，＾４０Ｋ，＾３Ｈ，＾２１０Ｐｂ，＾２１０Ｐｏ，＾２３８Ｕ，＾２３２Ｔｈ、＾２２６Ｒａ放射性水平，结果基本为正常水平，找出了污染源，为内蒙古段黄河水中放射性监督监测建立了全面的背景材料。     

利用高光谱红边与黄边位置距离识别小麦条锈病

研究的目的是利用高光谱遥感尽可能早地识别出健康与遭受条锈病胁迫的小麦。通过人工田间诱发不同等级条锈病,在不同生育期测定感染不同严重程度条锈病的冬小麦冠层光谱及病情指数(disease index,DI)。对测定的光谱进行平滑并计算一阶微分值,并用两种方法分别提取光谱红边位置(red edge position,REP)与黄边位置(yellow edge position,YEP)：(1)一阶微分最大值法;(2)Cho and Skidmore方法。研究表明随着病情严重度的增加,REP逐渐向短波方向移动,YEP逐渐向长波方向移动,而REP-YEP则迅速的减小。分别对比分析了REP,YEP以及REP-YEP预测DI的能力,结果表明,以REP-YEP为变量的模型预测DI的精度最好,模型估测绝对误差(RMSE)仅为6.22,相对误差(relative error,RE)为14.3%,且能够提前12 d识别出健康与病害胁迫的小麦。该研究不仅可为将来利用高光谱遥感大面积监测小麦病害提供理论与技术支持,而且对精准农业的实施也具有重要意义与实际应用价值。     

不同温度热处理后砂岩三点弯曲的断裂特性

通过三点弯曲试验研究了不同温度影响下小尺度砂岩试件的断裂特性,证实温度的影响是明显的.125℃是个临界温度点,此时不仅砂岩的平均断裂韧性达到最大值,而且这时砂岩的裂纹扩展模式也发生了根本性的变化,即低温(低于125℃)热处理后砂岩的断裂以沿颗粒断裂机制为主;而高温(大于125℃)热处理后的砂岩的断裂以破断颗粒和沿颗粒的混合断裂机制为主.在100℃-150℃的温度范围内,砂岩的力学特性变得不稳定,这可能是由于粘土物质内部部分吸附水及层间水的蒸发使得粘土物质孔隙结构发生了变化及力学行为变得不稳定所造成的.从125℃到600℃,砂岩的断裂韧性整体有下降趋势,有约50%的降幅,这不仅与温度影响了粘土物质与矿物的胶结情况有关,也与高温处理后砂岩表面出现的热开裂有关,还与因矿物颗粒及粘土物质的热学性质差异导致冷却后存在的残余应力相关.     

Direct structural observation of the alignment and elongation in lyotropic chromonic liquid crystals under shear flow

The structural characterization of the orientation and elongation under shear flow in Lyotropic Chromonic Liquid Crystals (LCLCs) molecules, Sunset Yellow FCF (SSY), was performed by in situ rheological small/wide angle X-ray scattering (Rheo-SAXS/WAXS). The X-ray measurement results clearly demonstrated that the stacked aggregates were oriented and elongated to the shear direction under shear flow. Further shear rate increase caused the enhancement in the orientation and elongation with the inter-aggregate distance constant, and then the structural change decreased implying the onset of the orientation saturation at high shear rates.     

春季南黄海表层海水中二氧化碳的分布特征及其影响因素

根据2007年4月南黄海区块(SYS)表层海水中二氧化碳分压(pCO₂)的连续走航数据,结合水温(T)、盐度(S)、叶绿素 (Chla)以及pH的同步观测资料,对该海域pCO₂分布特征及其主要影响因素进行了初步探讨。分析结果表明：春季南黄海pCO₂的范围在365.2~734.9 μatm之间,平均值为548.0 μatm;最高值出现在121.5°E,33.4°N海域,最低值出现在123°E,32.3°N海域。受海水中物理、化学和生物因素的综合影响,pCO₂的分布存在较大的不均匀性,总体上表现为西部高于东部,中间高于南北两边;在苏北浅滩和鲁南海区,pCO₂与水温的变化呈正相关关系,与盐度的大小呈明显的负相关关系,而在长江入海口变化趋势则相反;此外,在整个调查海区pCO₂与叶绿素、pH基本上呈负相关关系。研究将两台检测器串联进行互校,同时利用二氧化碳标准气体对其中一台仪器进行全程校准,可连续不间断观测海水和大气中的pCO₂。该方法操作简单,获得的数据准确可靠,可为节能减排能力建设提供技术支持。     

基于水面光谱数据的官厅水库有色可溶性有机物反演

有色可溶解性有机物(简称CDOM,又称为黄色物质),存在于所有自然水体中,可以用于指示水体有机物污染的状况。相比于常规采样监测方法,基于遥感数据反演CDOM具有重要优势。但是遥感数据反演CDOM的方法通常具有区域局限性,因此需要对不同区域水体进行反演方法的检验和完善。我国北方水体CDOM遥感反演的相关研究较少,选择位于河北省张家口市和北京市延庆区交界的官厅水库为研究区,利用2013年10月26日获取的水面遥感反射率光谱(R_rs(λ))和实验室测得的CDOM吸收系数(a_CDOM(λ))数据,首次进行了CDOM浓度(以440 nm处CDOM的吸收系数(a_CDOM(440))表示)反演。对半解析方法即QAA-CDOM方法进行了检验和改进,并建立了CDOM反演的经验模型。QAA-CDOM方法反演结果的均方根误差RMSE为0.10,平均相对误差σ为10.8%。通过实测数据计算了每个波段的水面以下上行辐照度与辐亮度的比值Q,代替了QAA-CDOM方法中的固定Q值,对QAA-CDOM方法进行改进,反演结果精度仅略有提升,RMSE=0.09, σ=10.2%。同时,用四个遥感反射率的比值与a_CDOM(440)进行回归分析,建立了CDOM反演的经验模型。结果显示R_rs(531)/R_rs(551)与CDOM浓度的相关性最大,决定系数为0.63;基于该波段比值建立的CDOM反演经验模型的反演结果的均方根误差RMSE为0.08,平均相对误差σ为8.8%。经验方法反演结果的精度更高,但需要同步实测数据进行所选波长和模型系数的标定;半解析方法不需要标定,更易于推广。     

黄河甘宁蒙段表层沉积物中重金属元素含量及其形态分析

到目前为止,关于水环境中重金属浓度和形态分布的研究有许多报道。但是关于黄河上游,特别是对黄河甘宁蒙段区域重金属的研究报道仍需进一步深入。在相关研究工作的基础上,使用HR-ICP-MS和BCR连续提取法主要对2011年丰水期黄河甘宁蒙段12个采样点表层沉积物Cd,Pb,Cr,V,Co,Ni,Cu和Zn重金属元素的含量,形态和潜在风险进行测定与分析。结果表明：所有采样点各重金属元素含量顺序相同：Cr>V>Zn>Cu>Ni>Pb>Co>Cd,与各采样点所在区域土壤中背景值相比,S5采样点Cd元素的含量水平最高(1.30 μg·g-1) 约为背景值(0.103 μg·g-1)的13倍。通过I_geo对重金属进行污染评价,结果显示S5采样点Cd元素为强污染水平(I_geo=3.08),内蒙古段四个采样点(S1—S4)Cd表现为中强度污染水平,I_geo位于2.02~2.90之间;此外,富集因子(EF)评价结果发现,研究区域表层沉积物中八种重金属均受到人为活动的污染。根据潜在生态风险指数(RI)结果,S5和S3采样点为高生态风险,其他采样点为中等生态风险。BCR连续提取法结果显示Cd的有效性最高,其次为Co和Ni,V和Cr有效性最低。根据形态分析风险评估准则 (RAC),Cd在S1—S4采样点有高风险,在S5采样点有很高风险;而对于Ni和Co来说,12个采样点中均表现为中等风险。研究结果和结论可为相关政府部门提供重要的研究信息。     

HR-ICP-MS研究丰水期黄河甘宁蒙段过滤水和悬浮物中重金属的含量特征和污染评价

为研究黄河甘宁蒙段丰水期过滤水和悬浮物中重金属的含量特征及污染状况,采用高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS)对黄河甘宁蒙段昭君浮桥 (S1)、包头浮桥(S2)等10个采样点过滤水中六种重金属(Cd, Pb, Cr, As, Cu和Zn)及悬浮物中九种重金属(Cd, Pb, Cr, Ni, Cu, V, Co, Zn和Mn)的含量特征、污染评价和源分析进行研究。结果表明：(1)过滤水中只有Cr元素含量在所有采样点超出《地表水环境质量标准》(GB3838—2002) 的标准限值,且在10个采样点中均为最高(74.8～94.7 μg·L-1);单因子指数(I_i)评价结果表明除包头浮桥(S2)未受总氮(TN)污染外,其余采样点水质均受Cr元素和TN污染;内梅罗综合指数法(I)得出所有采样点的I值均在1～2之间(轻污染程度),表明黄河甘宁蒙段水质,尤其是下游段(S1～S6)已不是生活饮用水、水产养殖等的理想水源。(2)悬浮物中Ni含量(34.7 μg·L-1) 只在玛曲点(S10)低于中国土壤元素背景值(35.2 μg·L-1),在其余点均高于背景值,而其余八种元素在10个采样点的含量均高于背景值;地累积指数法(I_geo)结果表明九种元素中Cd元素的I_geo值(0.452～2.89)在10个采样点中均为最高值,且在昭君浮桥(S1)、包头浮桥(S2)、乌海(S5)和东大沟入黄河口(S8)这四个采样点处达到中污染-重污染程度,其余八种元素在各采样点的I_geo值均小于1,为无污染或无污染-中污染程度。研究结果为全面研究该流域重金属分布、迁移及有效保护提供可信的实验数据。