STXM-NEXAFS研究铁(III)离子诱发柠檬酸在高岭石表面的固定机制

热带地区土壤有机碳的稳定性受有机碳与高岭石、三价铁离子[Fe（Ⅲ）]交互作用的强烈影响.低分子量有机酸（LMWOAs）是土壤有机碳中最易被微生物降解的组分,研究LMWOAs在高岭石-Fe（Ⅲ）-LMWOAs三相系统中的固定机制对于理解热带地区土壤有机碳循环具有重要意义;然而LMWOAs在该三相系统中固定机制仍不清楚,并缺乏分子水平上的直接证据.本研究以柠檬酸（CA）为LMWOAs的典型代表,通过采集Fe/CA初始物质的量比2.0条件下获取的吸附样品,利用同步辐射X射线扫描透射显微术（STXM）在亚微米尺度上表征C,Fe和Si的分布特征,发现C-Fe分布的相关性与C-Si分布相当;并在高C,Fe微区中利用C的K边和Fe的L₃边X射线近边吸收精细结构谱（NEXAFS）在分子水平上揭示了Fe在不同富集微区分别以水铁矿和高岭石-Fe（Ⅲ）-CA三元配合体形式存在,从而表明水铁矿诱发的吸附/共沉淀以及以Fe（Ⅲ）为架桥形成高岭石-Fe（Ⅲ）-CA三元配合作用是CA固定的重要机制.本研究成果对于理解热带地区土壤中CA稳定性和低分子量有机酸的碳固定和循环机制提供了重要科学依据.     

土壤修复过程中盐含量及其光谱特征分析研究

基于盐渍土修复过程中盐分含量和同步实测光谱数据,通过对原始光谱数据、平滑光谱数据及平滑后的不同变换光谱数据等八种光谱数据集,分别以相关系数的极值和不同相关系数范围两种方法分析其最佳敏感波段范围,深入分析了不同变换下土壤的光谱响应特征。在此基础上,运用偏最小二乘回归方法,以全波段(400～1 650 nm)和分析获得的最佳敏感波段建立了基于修复过程的土壤盐含量和光谱反射率的关系模型。结果表明：针对八种光谱数据集,采用两种方法提取的土壤最佳敏感波段,均集中在947.11～949.31,1 340.27,1 394.11,1 419,1 457.81～1 461.31,1 537.68～1 551.39和1 602.32 nm;且最佳波段的土壤盐含量反演模型,以模型评价参数的决定系数(R2)和均方根误差(RMSE),以及赤池信息量准则(akaike’s information criterion, AIC)作为选择最佳模型的标准,均以SGSD(Log R)模型的建模和预测结果比其他光谱变换的模型更为显著。基于全波段的PLSR建模效果总体上稍优于最佳波段的模型,其中以SGSD的预测精度最为突出,其模型的决定系数R2与标准差RMSEP分别为0.673和1.256;基于两种方法获得的最佳波段的PLSR模型与全波段对比在模型精度方面虽有一定差距,但从模型的复杂程度比较,具有模型简单、变量更少及运算量小的特点。该研究可在土壤盐含量及其光谱特征的研究中,为实现土壤盐渍化定量、快速、便捷的监测和检测提供参考。     

干旱区区域土壤盐渍化监测研究进展及其未来热点

土壤盐渍化是干旱区农业生产的重要障碍,威胁着绿洲生态环境的稳定。监测土壤盐渍化动态,掌握盐渍化土壤的分布规律,探索盐渍化的发生发展机理,总结土壤盐渍化的研究方法,对干旱区农业生产活动和生态安全稳定具有重要意义。盐渍化的发展变化不仅受到自然环境的强烈作用,同时也受到人类活动的深刻影响。随着人类活动的加剧,盐渍化问题日益突出,因此本文在中外关于土壤盐渍化研究的基础上,系统总结了我国干旱区区域土壤盐渍化监测的主要方法,为土壤盐渍化监测、预报和调控的方法与理论提供了补充,同时也提出了当前干旱区区域土壤盐渍化监测研究存在的问题,以及强调了今后面向区域农业生产迫切需要开展的四个领域的研究,为确保土地利用的可持续性,构建和谐的人地关系提供了决策参考。     

基质固相分散-加速溶剂萃取-气相色谱法测土壤中有机氯农药残留

建立了用弗罗里硅土作基质固相分散剂的加速溶剂萃取、并以灭蚁灵（Mirex）为内标的快速、同时测定土壤中16种有机氯农药的气相色谱法。加速溶剂萃取仪在100℃,10．3Mpa用正己烷和丙酮（1：1,V／V）静态提取样品10min,0．01μg/g加标水平回收率为77．3％-101．3％;方法检出限为0．01—0．04ng／g。方法满足了土壤中有机氯农药残留测定的要求。对我国南方不同地域的72个土壤样品进行了测定,大部分有机氯农药在土壤中都有一定检出量,其中环氧七氯最高（2．6～844．5ng／g）,甲氧DDT（23．2—219．8ng／g）和P,P’-DDT（4．0—183．1ng／g）次之,而o,P＇-DDT在72个土样中都没有检出。     

Chemical Constitution and Antimicrobial Activity of Kombucha Fermented Beverage

Kombucha is a traditional beverage of sweetened black tea fermented with a symbiotic association of acetic acid bacteria and yeasts. In this study, kombucha fermented beverage (KFB) appeared to include nine chemical groups (alcohols, acids, lactones, condensed heterocyclic compounds, antibiotics, esters, aldehydes, fatty acids, and alkaloids) of many bioactive metabolites, as elucidated by gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS) and IR spectra. The fermented metabolic components of KFB seem collectively to act in a synergistic action giving rise to the antimicrobial activity. Four types of kombucha preparations (fermented, neutralized, heat-treated and unfermented) were demonstrated with respect to their antimicrobial activity against some pathogenic bacterial and fungal strains using agar well diffusion assay. KFB exerted the strongest antimicrobial activities when compared with neutralized and heat-treated kombucha beverages (NKB and HKB). Staphylococcus aureus ATCC6538 (S. aureus) and Escherichia coli ATCC11229 (E. coli) were the organisms most susceptible to the antimicrobial activity of kombucha beverage preparations. Finally, the KFB preparation showed remarkable inhibitory activity against S. aureus and E. coli bacteria in a brain heart infusion broth and in some Egyptian fruit juices (apple, guava, strawberry, and tomato). These data reveal that kombucha is not only a prophylactic agent, but also appears to be promising as a safe alternative biopreservative, offering protection against pathogenic bacteria and fungi.     

液化土侧向扩展对具有轴向力单桩的变形影响

将地震液化场地土层分为表层的非液化土层,中部的液化土层以及底部的基础层,利用表层的非液化土层的土压力和液化土层及基层的Winkler模型,采用拟静力分析方法,建立了考虑上部结构对桩基产生的轴力和液化土侧向扩展共同作用下单桩水平变形的简单Euler梁模型,给出了问题的解析封闭解.计算结果与实验结果吻合较好,说明了封闭解的合理性.在此基础上,分析了各种参数对桩基变形响应的影响,结果表明:相比于液化土层的侧向扩展位移,桩的抗弯刚度、液化土层刚度以及轴力等参数对桩基力学性能具有较大影响,这些结果可以为工程设计提供一定的参考依据.     

均质土中半埋入变截面桩的瞬态波动响应

基于回传射线矩阵法,求得单位脉冲作用下均质土中半埋入变截面桩的桩顶速度导纳,然后利用Fourier逆变换和卷积定理得到瞬态半正弦激振力作用下的桩顶时域速度响应。比较半埋入缩颈桩、半埋入扩颈桩与半埋入完整桩的速度导纳和反射波,分析缺陷类型和长度、缺陷埋深和程度对速度导纳和反射波的影响,并进行缩颈-扩颈桩与扩颈-缩颈桩的桩顶速度导纳和反射波曲线的对比。结果表明,桩侧介质变化对桩顶速度导纳和反射波的影响小于桩身缺陷。     

土水特征曲线(SWCC)的滞回特性模拟研究

为了模拟非饱和土的水力、力学特性在多次降雨、蒸发过程中的变化特性,本文以传统域模型的基本原理为基础,推到得到了一个能够模拟SWCC滞后性的计算模型,该模型计算方法简单,易于通过程序实现,且通过与试验数据和其他模型的计算结果对比,验证了该模型的合理性,同时,这个模型可为研究在复杂吸力变化状态下非饱和土的渗流特性、强度特性以及本构模型的研究打下一定的基础。     

埋地冲洗管线强度计算及影响因素规律分析

研究了冲洗管线在自重、内压、温差和土壤力综合作用下的强度分析方法,给出埋地冲洗管线应力计算公式。采用有限单元法对某冲洗管线重点部位进行力学特性分析,得到其真实应力分布状态,对比了理论计算结果与数值结果误差,证实轴向应力理论计算结果偏保守。对不同壁厚、不同环境温度和不同压力下的管线力学特性进行讨论,结果表明,管道的环向应力起主导作用,且埋深0m~0.75m内管线的环向应力变化明显,因此,当考虑温差及波动内压作用时,该段管线力学特性应引起足够重视;受环境温度影响,管线最大等效应力与总位移规律近似相反,即等效应力最小,总位移近似最大;考虑到等效应力随压力变化规律,不同季节宜采用不同的冲洗压力以满足安全运行要求。     

Magnetic Resonance Imaging of Water Content and Flow Processes in Natural Soils by Pulse Sequences with Ultrashort Detection

Magnetic resonance imaging is a valuable tool for three-dimensional mapping of soil water processes due to its sensitivity to the substance of interest: water. Since conventional gradient- or spin-echo based pulse sequences do not detect rapidly relaxing fractions of water in natural porous media with transverse relaxation times in the millisecond range, pulse sequences with ultrafast detection open a way out. In this work, we compare a spin-echo multislice pulse sequence with ultrashort (UTE) and zero-TE (ZTE) sequences for their suitability to map water content and its changes in 3D in natural soil materials. Longitudinal and transverse relaxation times were found in the ranges around 80 ms and 1 to 50 ms, respectively, so that the spin echo sequence misses larger fractions of water. In contrast, ZTE and UTE could detect all water, if the excitation and detection bandwidths were set sufficiently broad. More precisely, with ZTE we could map water contents down to 0.1 cm³/cm³. Finally, we employed ZTE to monitor the development of film flow in a natural soil core with high temporal resolution. This opens the route for further quantitative imaging of soil water processes.