二氧化碳在砂岩透镜体中充注封存的盖层岩石抗断裂性能分析

把CO2这一主要的温室气体注入到地下深处具有适当封闭条件的地层中进行封存和隔离,已被公认为是有效减少CO2排放量的一种比较安全的技术途径。砂岩透镜体油气藏具有良好的圈闭构造和储层物性,油气濒临枯竭的砂岩透镜体是较理想的CO2地质封存箱。基于币形裂纹模型和水力致裂原理,将纵向厚度和横向展布长度均远小于盖层岩石尺度的水平产状砂岩透镜体简化为盖层岩石中的I型币形裂纹,从岩石断裂力学角度分析封存箱盖层岩石的抗断裂性能。采用叠加原理给出了盖层岩石币形裂纹尖端（砂岩透镜体尖灭部位）应力强度因子的计算公式,在此基础上提出了断裂力学判别准则（K=KIC）和临界有效压应力判别准则（P=PC）,从岩石断裂力学角度为砂岩透镜体封存箱盖层岩石抗断裂性能分析和评价提供了一种新的研究思路。     

Thermodynamic theory of the Tolman’s length

There still exists controversy on the sign and magnitude of the Tolman’s length and the Tolman’s gap.Further experimental,computational and theoretical investigations on them are needed to solve this problem.In 2006,Blokhuis and Kuipers obtained a rigorous relationship between the Tolman’s length and other thermodynamic quantities for the single-component liquid-vapour system.In the present paper,we derive two general relationships between the Tolman’s length and other thermodynamic quantities for the single-component liquid-vapour system.The relationship derived by Blokhuis and Kuipers and an earlier result turn out to be two special cases of our results.     

Ⅰ阶梯度损伤理论

从热力学基本定律出发,将应变张量、标量损伤变量、损伤梯度作为Helmholtz自由能函数的状态变量,利用本构泛函展开法在自然状态附近作自由能函数的Taylor展开,未引入附加假设,推导出Ⅰ阶梯度损伤本构方程的一般形式．该形式在损伤为0时可退化为线弹性应力-应变本构方程,在损伤梯度为0时可退化为基于应变等效假设给出的线弹性局部损伤本构方程．一维解析解表明,随着应力增大,损伤场逐步由空间非周期解变为关于空间的类周期解,类周期解的峰值区域形成局部化带．局部化带内的损伤变量将不同于局部化带外的损伤变量,由此可以反映出介质的局部化特征．损伤局部化并不是与损伤同时发生,而是在损伤发生后逐渐显现出来,模型的局部化机制开始启动;损伤局部化的宽度同内部特征长度成正比．     

基于光纤SPR光谱分析的污水降解过程监测研究

讨论了光纤表面等离子体波传感器的工作原理,并对将其用于监测以甲基橙为代表的环境污水降解过程的可行性进行了探讨。用光纤SPR传感器监测了50 mL初始浓度为30 mg·L-1的甲基橙原溶液在降解过程浓度的变化,对降解过程中光纤SPR传感器的光谱进行了详细的分析;同时采用紫外-分光光度计对降解过程中溶液浓度的变化进行了监测,并对2种方法所测的数据进行了分析对比。结果表明,光纤SPR同常规方法的测量结果一致,随着降解时间的增加,甲基橙溶液的吸光度和浓度逐渐减小,光纤SPR传感器的共振波长逐渐发生蓝移,同初始标定的甲基橙原溶液共振光谱比较,说明甲基橙逐渐被降解,且在2 h内降解率达到73%,说明用光纤SPR传感器监测污水降解过程是完全可行的。研究结果不仅为环境污水降解过程提供了一种新的监测方法,同时促进了我国SPR传感技术与环保监测研究结合,为光纤SPR技术走向实用,并最终实现产业化积累了经验。     

土壤中多环芳烃和酞酸酯类有机污染物气相色谱-质谱测定方法中的质量控制与质量保证

建立了气相色谱-质谱(GC-MS)测定土壤中多环芳烃(PAHs)和酞酸酯类(PAEs)有机污染物的方法。样品经加速溶剂萃取和超声萃取处理后,通过固相萃取或凝胶渗透色谱法进行净化,在选择离子监测模式下进行定量。通过全程序空白、空白加标回收、清洁土壤基质加标回收及有证标准参考物质比对等方式,对所建立的方法进行严格的质量控制和保证。16种PAHs和7种PAEs的方法检出限分别为0.13～2.2 μg/kg和0.19～0.52 μg/kg,平均加标回收率分别为41.5%～116.9%和90.7%~107.1%。本研究所建立的土壤中PAHs和PAEs的GC-MS快速分析方法及其质量控制措施可以为全国性土壤污染状况调查数据的科学性和准确性提供技术保障。     

杯芳烃超分子对甲醇的识别机理分析及应用

采用四种杯芳烃超分子化合物为吸附涂层物质, 探讨了涂膜石英晶体微天平(QCM)传感方法对环境大气中微量甲醇气体的识别研究, 发现RCT(Resorcinol cyclic tetramer)是对甲醇气体识别最有效的活性涂层材料. 通过RCT-MeOH单晶体的制备并对其进行X-ray衍射结构解析, 发现其识别机制是基于甲醇分子中的甲基与杯芳烃化合物的苯环之间形成了C-H…π键作用. 当RCT涂层质量为28.16 μg时, 涂膜QCM传感器对甲醇的响应最灵敏, 达到0.01245 Hz/ppm. 该传感器对甲醇气体吸附和解吸附的初速度分别为－0.2110 Hz/s和0.09497 Hz/s. 该方法具有响应快、重现性和稳定性好的优点, 对甲醇测定的回收率在97.83%～103.66%之间, 与气相色谱法测定结果一致, 表明该方法可应用于环境大气中甲醇气体含量的检测.     

通过确定初始电离位点预测吲哚类生物碱质谱的特征裂解规律

确定初始电离位点是EI源质谱解析中一个至关重要的环节. 本文提出了一种确定初始电离位点的新方法. 该法通过计算和分析分子离子自旋密度, 进而比较从中性分子到分子离子的电荷变化和键长变化, 从而确定初始电离位点. 对简单吲哚类生物碱质谱的特征裂解机理进行了预测, 结果与标准物质的质谱吻合. 在此基础上, 与传统的根据基团电离能确定电离位点的方法进行了比较. 结果表明, 该法优于电离能方法. 此法不仅可用于预测以α-裂解为主导的吲哚生物碱和其它含氮化合物的质谱裂解规律, 还为揭示其它小分子化合物以及气相多肽离子的裂解机理奠定了基础.     

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在HL-2A装置上采用石英晶体微天平(QCM)测量碳元素及其化合物的沉积质量,从测量的数据可知,每次等离子体放电后QCM的沉积量都会有细微变化,每次放电测得的沉积质量约为0.1~10μg.沉积量的变化与沉积物质再腐蚀或者溅射有关.根据一天的测量结果,可以计算得出HL-2A装置偏滤器区域平均每次放电(非H模放电)的沉积厚度约为10nm.     

HL-2A偏滤器沉积测量系统的研制

为了检测HL-2A偏滤器靶板的背后沉积层的沉积情况和深入了解其等离子体与第一壁的相互作用过程,国内首次研制了用于托卡马克装置的偏滤器沉积测量系统,其中包括石英晶体、测量探头、频率测量以及控制系统等。经过初步检测,该沉积系统平均采样速率为13~14s^-1;测量的石英晶体共振频率分辨率为0.01Hz;石英晶体共振频率的变化正比于沉积在石英晶体表面的质量的变化,这与Sauerbrey方程的线性关系吻合;实验室检测过程中该沉积系统的平均沉积率约为2.0ng•s^-1,显示该沉积系统具有纳克级质量检测能力,表明了该偏滤器沉积系统的测量性能和有效性。     

液体薄层中的超声空化*

液体薄层中的超声空化,因其边界及所处空间的特殊性,而呈现出非常独特的空化结构和演化行为,在超声清洗、超声钎焊、表面处理、近场声悬浮、超声化学等领域都有所应用。该文梳理了近几年该课题组在液体薄层中的超声空化研究中的一些成果,力图揭示液体薄层内空泡、空化云、空化场的运动和分布规律,及其产生、发展和演化过程,以期对液体薄层中的超声空化行为有一个相对清晰和完整的认识。