DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 随着我国公路建设的快速发展，改性沥青在公路铺设方面的应用也越来越多，目前国内外常用的改性沥青以SBS改性沥青为主。SBS改性沥青是将热塑性丁苯橡胶(SBS)作为改性剂加入基质沥青制备而成，SBS是苯乙烯与丁二烯嵌段共聚物，苯乙烯段物理交联可改善沥青的抗高温永久变形能力，而丁二烯段赋予沥青一定的柔韧性。这种特殊的结构，使得SBS改性沥青具有良好的高温性能，同时低温性能也得到改善 [ 1 ] [ 2 ]。但是SBS作为一种石油制品，价格较高，使SBS改性沥青的推广受到一定程度的限制。 胶粉改性沥青在近几年来也有一定规模的应用。将废旧轮胎制成胶粉，作为改性剂加入沥青中制成改性沥青，不仅价格低廉、解决环保压力，而且可以改善沥青的抗老化性能、高低温性能，降低路面噪声 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]。但是胶粉与沥青之间的相容性较差，胶粉改性沥青容易离析，储存稳定性能差，而且胶粉掺量低时改性效果不明显，掺量高时改性沥青粘度大，施工温度高，施工难度大 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]。这些问题也使得胶粉改性沥青无法进行大面积推广使用。 为了生产出性能优异的改性沥青，使两种改性剂实现性能互补，我国部分学者如王志刚 [ 1 ]、高占华 [ 9 ] 等人提出了SBS、橡胶粉复合改性沥青的概念。崔晟东对SBS/橡胶粉复合改性沥青进行经济性分析，发现其不仅性能更优，而且造价更低，具有极大的现实意义 [ 10 ]。向丽研究了SBS/橡胶粉的流变行为、热氧老化性能和储存稳定性，同时对废橡胶在沥青中的溶胀机理和溶胀动力学进行了分析 [ 11 ]。程健对废胶粉进行接枝处理，研究得出低掺量接枝胶粉能有效解决SBS/废胶粉复合改性沥青的高粘度和离析问题 [ 12 ]。涂娟、王志刚等人研究发现糠醛抽出油对胶粉有很好的溶胀作用，可以使SBS/橡胶粉复合改性沥青的延度有很大程度的提高 [ 1 ] [ 13 ]。韦大川认为SBS/橡胶复合改性沥青表现出了良好的综合性能，并且SBS/橡胶粉复合改性沥青路面的抗震减噪效果也更明显 [ 14 ] [ 15 ]。郭吉坦、张红兵等人对SBS/橡胶粉复合改性沥青的生产工艺、合理掺量、材料优选等方面进行了研究 [ 16 ] [ 17 ]。申爱琴，杨光研究发现SBS/橡胶粉复合改性沥青混合料在低温环境下依然具备较强的抗塑性变形能力，并且密级配SBS/橡胶粉混合料与SBS改性沥青混合料相比，其综合性能有较大的提高 [ 18 ] [ 19 ]。Wang提出，SBS/胶粉复合改性沥青可以显著提高沥青的粘弹性能和低温性能。在SBS掺加量超过1%时，改性沥青存在平缓区，说明体系形成网络结构，改性沥青性能显著提高 [ 20 ]。Wang Y对SBS/橡胶复合改性沥青的储存稳定性进行改善，发现其性能符合SBS聚合物沥青c级标准要求 [ 21 ]。 综上，SBS/胶粉复合改性沥青已被广泛研究并进行了成功应用，验证了其优良的使用性能。本文基于前人研究经验，尝试采用SBS改性剂和脱硫胶粉作为改性材料制备复合改性沥青，作为桥面铺装防水粘结层的基体材料。通过针入度、延度、软化点、布氏黏度、动态剪切流变试验指标的综合分析，确定改性材料的最佳掺量并为SBS/脱硫胶粉复合改性沥青在桥面铺装工程中的应用提供理论指导。
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user: 2. 试验材料与方法 2.1. 试验原材料 本文基质沥青(Base Bitumen， BA)采用山东某公司生产的70#道路石油沥青，SBS改性沥青由山东华瑞道路材料技术有限公司生产，胶粉为山东某公司采用水油法添加脱硫剂生产的40目脱硫胶粉(Desulfurized Rubber Powder， R)，SBS为中国石化某公司生产的线型SBS。70#基质沥青与SBS改性沥青的常规性能见表1。 Table 1 Conventional performance of 70# matrix bitumen and SBS modified bitume 技术指标 70#基质沥青 SBS改性沥青 试验方法 25℃针入度/mm 60.3 58 T0604-2011 延度/cm >100 (15℃) 30.7 (5℃) T0605-2011 软化点/℃ 45.1 80.2 T0606-2011 135℃布氏黏度/Pa∙s 0.52 2.50 T0625-2011 表1. 70#基质沥青与SBS改性沥青的常规性能 2.2. 改性剂掺量确定 为了确定SBS/脱硫胶粉复合改性沥青中改性剂的掺量，在前期预调研基础上同时参考已有文献或成果研究，并考虑经济性后，分别选取SBS掺量1%、2%、3%，脱硫胶粉掺量12%、15%、18%。本文材料配方采用外掺法，具体试验方案及配方见表2。 2.3. 制备工艺确定 复合改性沥青的制备一般分为改性剂溶胀、高速剪切、后期发育三个阶段。具体制备工艺如下： 1) 改性剂溶胀阶段：将盛放有70#基质沥青的分装桶放置在160℃~170℃的烘箱内恒温保存1小时。将脱硫胶粉和SBS改性剂称取规定质量后一起加入熔融状态的沥青中，并充分搅拌至均匀状态。再将沥青放入170℃的烘箱中恒温发育1小时，在此期间每隔15~20分钟充分搅拌沥青一次。 2) 高速剪切阶段：将恒温发育后的沥青进行高速剪切，剪切速度：5000转/分钟，剪切时间：1小时，温度保持在180℃~190℃，不要超过195℃。 3) 后期发育阶段：将经高速剪切后的复合改性沥青放置在170℃的烘箱中恒温发育1小时。 Table 2 Compound modified bitumen test plan and material formul 试验编号 胶粉掺量 SBS掺量 样品简称 1 12% — R12 2 12% 1% R12S1 3 12% 2% R12S2 4 12% 3% R12S3 5 15% — R15 6 15% 1% R15S1 7 15% 2% R15S2 8 15% 3% R15S3 9 18% — R18 10 18% 1% R18S1 11 18% 2% R18S2 12 18% 3% R18S3 13 70#基质沥青 BA 14 SBS改性沥青 SBS 表2. 复合改性沥青试验方案及材料配方 2.4. 试验方法 2.4.1. 针入度试验 针入度是指标准针在一定的载荷、时间及温度条件下垂直穿过沥青试样的深度，单位是0.1 mm。其标准试验条件为温度25℃，载荷100 g，贯入时间5 s。沥青的针入度能够反映沥青的黏稠、软硬程度以及高温稳定性和低温抗裂性能，是我国划分沥青标号的指标。具体试验步骤见《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0604-2011试验方法。 2.4.2. 延度试验 延度是沥青在一定温度下，按照一定速度拉伸至沥青断裂时的长度，单位为cm，通常采用的试验温度为25℃、15℃、5℃，拉伸速度为5 cm/min ± 0.25 cm/min。沥青的延度能够表征沥青所能承受塑性变形的总能力，既反映了沥青路面的低温抗裂性能，也间接反映沥青的黏度和剪切敏感性。延度值越大，沥青塑性越好，低温性能越好。根据《JTG F 40-2004公路沥青路面施工技术规范》、《JT∕T 798-2019 路用废胎胶粉橡胶沥青》两部规范中对复合改性沥青延度试验的温度要求，本文采用5℃延度值来评价复合改性沥青的低温性能。具体试验步骤见《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0605-2011试验方法。 2.4.3. 软化点试验 软化点是指沥青试件在升温速率一定的条件下，受热软化后下垂时的温度，是沥青从粘塑性状态转变为粘流状态的临界温度指标。软化点指标所表征的是沥青的黏度、高温稳定性以及温度敏感性，是评价沥青性能的重要指标。在一定范围内，软化点越高，沥青的高温稳定性越好。具体试验步骤见《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0606-2011试验方法。 2.4.4. 布氏黏度试验 布氏黏度试验采用美国Brookfield公司Brookfield DV II旋转黏度仪，它是通过测定浸没在沥青试样中的纺锤形轴以一定速度旋转所需的扭矩来确定旋转粘度，是用来评价沥青的高温和易性和工作特性的设备。本文在试验中转子转速采用20 r/min，转子选用21号、27号、28号、29号转子，试验温度分别为120℃、140℃、160℃、180℃。各项测试都必须保证扭矩在10%~98%之间。具体试验步骤见《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0625-2011试验方法。 2.4.5. 动态剪切流变试验 动态剪切流变仪(DSR)是一种评价高分子材料流变特性的通用仪器，通过美国SHRP计划引入到沥青研究中，综合考虑了加载情况、温度对沥青胶结料性能的影响，用来测定其高温性能和中等温度下的疲劳特性。该试验是将厚度1 mm或2 mm的沥青试样夹在两块直径为25 mm或8 mm的平板间；其中一块固定，一块绕中心轴以角速度ω来回摆动，得出在不同温度下试样的复数模量G*、相位角δ、车辙因子(G*/sinδ)等指标。本文采用温度扫描模式对在40℃~88℃范围内进行测试，温度间隔为6℃，选取转子直径为25 mm，转子与DSR夹具的下平行板间隙控制在1 mm，扫描频率为10 rad/s。具体试验步骤见《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0628-2011试验方法。
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user: 4. 结语 1) 采用脱硫胶粉、SBS改性剂改性的70#基质沥青，可使其针入度、相位角降低，软化点、延度、复数剪切模量、车辙因子增大，说明其高温稳定性能、低温性能、抗疲劳性能与70#基质沥青、SBS改性沥青、单掺脱硫胶粉改性沥青相比都得到了一定的改善，并且经改性后，其感温性降低。 2) 经过综合分析，在不考虑经济成本的情况下，脱硫胶粉掺量18%、SBS掺量3%的复合改性沥青性能最优；若考虑经济成本，则可采用脱硫胶粉掺量12%、SBS掺量3%或脱硫胶粉掺量15%、SBS掺量3%这两种复合改性沥青进行代替。 3) 在后续的研究中，可考虑采用沥青弯曲蠕变劲度试验(BBR)、老化试验(RTFOT)对复合改性沥青的低温性能、老化性能做进一步研究。
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user: 摘要 以钻井岩芯描述、镜下薄片鉴定为基础，通过测井、地震和区域构造–沉积等方面，对川东巫山坎地区嘉陵江组二段沉积相特征进行讨论，认为该地区嘉陵江组二段属于碳酸盐台地沉积体系，发育蒸发台地、局限台地2种沉积相类型。通过进行连井剖面对比，沉积相平面、纵向演化分析，认为该地区嘉陵江组一段和二段经历了局限台地和蒸发台地交替发育过程，形成了快速海进–缓慢海退的咸化旋回演化特征，在此基础上建立了适合研究区的碳酸盐沉积模式。
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user: 1. 引言 勘探成果显示，川东地区二叠系至侏罗系均有油气分布，形成多个储量丰富的大气藏。其中，下三叠统嘉陵江组是一个勘探开发历史最长的含油气层系，对其钻探工作始于1937年，大规模的勘探开发集中于上世纪六十至八十年代。此后，由于石炭系及二叠系礁滩勘探取得突破，嘉陵江组的勘探转为以兼探为主，因此对川东地区嘉陵江组的勘探成果一直没有取得大的突破。截止2017年，嘉陵江组已发现气藏及含气构造33个，获气井126口，获得探明储量418.21 × 108 m 3 ，累计产气296.8 × 108 m 3 。黄继祥(1995)对川东地区提出浅海滩和变浅暴露滩的分类；马永生(2005)对川东地区进行了层序与储层分布研究；郑荣才利用层序地层学对川东地区石炭系–三叠系进行了有利相带预测；陈洪德(2013)编写了《层序地层学理论与实践》。巫山坎构造带完钻井共11口，获气井9口，嘉二–嘉一控制储量6.93 × 108 m 3 ，展现出较大的勘探潜力。但是，地震三维资料不多，钻井较少，对该地区沉积微相、微地貌的研究少之又少。因此，笔者在前人的研究基础上 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]，结合最新的勘探成果，对巫山坎地区嘉陵江组二段沉积微相特征和平面展布规律进行深入讨论，为川东巫山坎地区嘉陵江组后续勘探开发提供理论支持。
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user: 2. 区域地质概况 巫山坎地区位于四川省开江县和重庆市开州区境内。该地区构造上处于川东腹地，印支开江古隆起东面斜坡带之上，二级构造单元属于四川盆地川东拗褶区 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]，隶属于南门场高陡构造带西翼断下盘的一个潜伏构造。该构造东南为南门场高陡构造主体，西北隔南雅向斜与大天池构造相望，北东为五百梯构造和五里灯构造，西南为龙门山构造(图1)。 嘉陵江组沉积时期，四川盆地呈现西高东低的地势，物源来自西面龙门山岛链及康滇古陆，海水主要从南及东南方向侵入该区 [ 7 ]，并在该区形成了一套滨海—开阔台地的海相沉积环境 [ 8 ]。嘉陵江组自下而上划分为嘉一、嘉二、嘉三、嘉四、嘉五5个段，嘉二段细分为嘉二 1 、嘉二 2 和嘉二 3 3个亚段，也分别对应三个咸化旋回。其中，嘉二 1 亚段下部主要为白云岩，上部石膏岩，颗粒白云岩较为发育；嘉二 2 亚段下部主要沉积灰岩，上部白云岩发育，顶部为石膏岩；嘉二 3 亚段下部和上部均为石膏岩(夹薄层白云岩)，中部为灰岩和白云岩组合(图2)。
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user: 3. 沉积相特征 3.1. 沉积相标志 3.1.1. 岩石学标志 1) 泥晶灰岩类：颜色以灰色–深灰色为主，具泥晶结构，由泥晶方解石组成，单层厚度以中–薄层状为主，块状也常见，水平层理较发育，局部见生物扰动构造(见图3A)，不含或含少量生物碎屑(见图3B)。这类岩石多数形成在水体比较稳定的低能环境中。 图1. 川东巫山坎地区构造位置图 图2. 门西001-H2井嘉二段综合柱状图 图3. 川东巫山坎地区嘉陵江组二段典型岩石类型及沉积构造照片 2) 颗粒灰岩：颜色以灰色、褐灰色为主，颗粒由鲕粒、球粒/似球粒、内碎屑、生物碎屑等的一种或多种组成。这类岩石形成环境一般分为两种：其一是形成于台内浅滩边缘环境，水体能量较低，颗粒分选、磨圆差，(灰)泥质含量相对较多，如生物碎屑灰岩和部分球粒/似球粒灰岩(见图3C)；其二是形成于水体能量较高的台内浅滩环境，颗粒分选、磨圆较好，颗粒间常以亮晶方解石胶结为主，灰泥成分较少，胶结物一般分为为两期：第一期为纤状方解石单环带充填，第二期为粒度较大的粉–细晶方解石(见图3D)。 3) 白云岩类：主要为泥晶白云岩(见图3E)、粉晶白云岩(见图3F)、云质灰岩、灰质白云岩及颗粒云岩(见图3G、图3H、图3I)等。其中泥晶白云岩、粉晶白云岩、灰质白云岩、云质灰岩形成于能量较低环境，颗粒云岩由颗粒灰岩转变而来，因此沉积环境与颗粒灰岩相似。按白云岩结构特征可确定其形成于准同生期，可以用渗透回流白云石化模式来解释，炎热干旱的气候、局限的环境使海水蒸发浓缩交代灰泥物质形成白云石化。 4) 膏岩类：主要为硬石膏(见图3J)，颜色多为白色、浅灰色、褐灰色，晶体多呈针柱状、鳞片状(见图3K)，几何体多为结合状、放射状(见图3L)。石膏存在两种沉积方式：其一为在干旱炎热的气候条件下成层分布，含少量泥质，是典型的蒸发环境产物；其二为石膏交代其它岩石组分，形成膏质云岩或者膏质灰岩，也代表低能蒸发环境。 3.1.2. 测井相标志 图4. 川东巫山坎地区嘉二段测井相模式图 研究区嘉陵江组二段的岩性主要为石膏岩、白云岩和灰岩(见图4)，其中石膏测井响应特征：自然伽㐷4~15API，声波时差46~60 μs/ft，密度为2.7~2.96 g/cm 3 ，自然伽玛数值较围岩略大，曲线呈现出箱型；声波曲线呈指尖型；补偿密度数值较围岩大，呈明显箱型。 灰岩、白云岩的测井响应特征：自然伽㐷30~40 API，声波时差44~50 μs/ft，密度2.7~2.87 g/cm 3 。自然伽玛曲线微微起伏，并呈现漏斗型，由上向下数值逐渐变大，是对水体向上变浅的响应，也代表了沉积水动力条件的逐渐增强；声波时差曲线、补偿密度曲线呈钟型，由上向下数值变小。 3.1.3. 地震相标志 地震相是指有一定分布面积的三维地震反射单元，包括反射波的外部形态、内部反射结构、振幅、连续性、频率和层速度等地震参数。由于沉积环境的不同，相应的岩性也会发生变化进而引起反射波也会发生改变。一般来说，地震相单元的划分应与研究区沉积相的单元相对应。通过嘉二 2 亚段振幅与古地貌关系可以看出，两者呈负相关关系，即古地貌高带一般对应弱振幅分布区，古地貌低带一般对应强振幅分布区；嘉二 2 亚段弱振幅分布区为继承性古地貌高部位，也是相对高能滩相分布区(见图5)。 图5. 川东巫山坎地区地震相剖面图(飞四段底界层拉平) 3.2. 沉积相类型 以钻井岩芯描述、镜下薄片鉴定为基础，通过测井、地震和区域构造–沉积等方面，识别和划分川东巫山坎地区嘉陵江组二段沉积相类型，认为该地区嘉二段主要的沉积相类型和特征如下 [ 9 ] [ 10 ]。 3.2.1. 蒸发台地相 蒸发台地(萨布哈)，一般发育在海平面较低时期，可以进一步划分为蒸发潮坪和蒸发泻湖两个沉积亚相(见图2)。岩性以白色–浅灰色块状硬石膏岩为主，夹膏质云岩和云质膏岩。反映台地内较为局限，气候干旱炎热，海水不断浓缩，灰岩或白云岩受热与卤水交代形成石膏。因此，以广泛发育蒸发岩为显著特征。 1) 蒸发泻湖亚相 蒸发泻湖亚相通常发育在盐坪、盐碱湖等干旱的潮上带环境，进一步可划分为膏质泻湖、咸化泻湖两个微相，岩性主要为灰白色、灰褐色厚层块状石膏岩和岩盐，该套岩石在沉积时晶间微孔较为发育，经过后期的压实作用后就会变得很致密，是非常好的盖层。 2) 蒸发潮坪亚相 蒸发潮坪亚相通常发育在地形相对较高的地带，由潮间带和潮上带组成，并可进一步划分为膏云坪、云膏坪、泥坪三个微相，发育膏质云岩、云质膏岩、泥岩三种岩性。嘉二段沉积时期，蒸发台地并未彻底断绝连通，偶尔发生海侵，这使得台地内部咸化海水略被稀释，海侵时常带来一些泥质，这也是嘉二 2 亚段底部出现膏岩、云膏岩中有薄层泥岩的原因。 3.2.2. 局限台地相 局限台地通常发育在开阔台地与蒸发台地之间宽阔的潮间–潮下区域，水体较浅，水循环受限制，地势较平缓，蒸发作用较强，局部水下隆起发育台内滩。局限台地与蒸发台地的区别主要是蒸发岩发育程度。在局限台地内盐度较高，易于与富镁的地下水作用相对发生白云石化，因此，局限台地相的岩相特征之一是潮坪白云岩广泛发育 [ 11 ]。 研究区嘉二段局限台地相在3个亚段均有分布。根据相对地理位置及沉积物特点，可进一步划分出台内点滩、局限潮坪两个亚相及众多微相类型(见图2)。 1) 局限潮坪亚相 局限潮坪亚相是相对闭塞的浅水的沉积环境，水动能较低。根据沉积物特征可细分为泥云坪、云坪、灰云坪、云灰坪、灰坪、膏坪、膏云坪、云膏坪等8个微相，岩性主要为泥云岩/灰岩、含泥云岩/灰岩、溶孔白云岩/灰岩、结晶云岩/灰岩、灰质云岩、含灰云岩、云质灰岩、含云灰岩、云质膏岩、膏质云岩及薄层膏岩等，局部见少量藻类、有孔虫、双壳、腹足、介形虫等化石，沉积构造以水平层理、干裂、鸟眼及结核为主。 2) 台内点滩 台内点滩通常形成于正常浪基面之上，由于波浪和潮汐作用的影响，水体高能，循环通畅。受继承性古地貌影响，嘉二段台内点滩主要发育于水体较浅，水体能量较高的水下局部高地或隆起。这种较强水动力使细粒物被淘洗，粗粒物沉积，一般不含或含少量灰泥和泥质沉积物，岩石类型主要为中-厚层状鲕粒灰岩(云岩)、砂屑灰岩(云岩)、生物屑灰岩(云岩)、球粒灰岩(云岩)或这几种颗粒岩的组合，常表现为潮坪—浅滩韵律性沉积特征。研究区嘉二段台内点滩规模相对较小，主要发育在嘉二 1 和嘉二 2 亚段，从沉积物特征来看，主要有鲕滩、砂屑滩、生屑滩及其复合颗粒滩，能量高的环境中见交错层理和波状层理等。
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user: 4. 沉积相模式 根据以上研究结果和区域沉积演化背景，并结合威尔逊模式 [ 12 ] 和塔克模式 [ 13 ] 可得出如下认识：嘉陵江组二段沉积时期，研究区内为局限台地和蒸发台地沉积环境，并且可将川东地区嘉陵江组二段分为2个相、4个亚相及众多微相单元。其沉积模式如图6。 图6. 川东巫山坎地区嘉二段沉积模式图(据 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] 文献修改)
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user: 5. 沉积演化序列与展布特征 在单井沉积相分析的基础上对嘉陵江组二段的岩性、沉积相进行纵向及横向上的对比。巫山坎地区嘉陵江组二段在纵向变化上具有明显的特征性。相对海平面的升降控制着研究区局限–蒸发台地的沉积演化过程。在横向上岩性、沉积相变化较小，具有很好的对比性。 5.1. 沉积演化序列 从嘉陵江组二段沉积相和纵向上岩相变化上来看，川东地区嘉陵江组二段由下而上由局限台地灰坪(北侧多为灰质泻湖)→局限台地云坪、膏坪、灰坪→蒸发台地膏质泻湖→局限台地灰坪→局限台地云坪、膏坪、灰坪→蒸发台地膏质泻湖组成2个区域性快速海侵–海退的沉积演化序列；从整个川东地区沉积环境特点来看，北侧受继承性开江–梁平海槽低地貌影响，早期水体多处于相对较深的环境，后期变浅，而南侧沉积环境水体始终较浅，因此，受海平面变化的影响南北两侧岩性、岩相和沉积厚度变化略大。 巫山坎地区主要位于川东地区北侧，嘉一–嘉二段组成了嘉陵江组第一期完整的海侵–海退旋回。以巫山坎地区门西001-H2井(见图2)为例，由下向上嘉一段为局限台地灰质泻湖微相，岩性以灰–深灰色厚层块状晶粒灰岩为主；嘉二 1 亚段为局限台地云坪逐渐过渡为膏坪，岩性下部发育灰色、深灰色白云岩，上部发育灰白色、白色石膏岩；嘉二 2 亚段为局限台地灰坪向云坪过渡，底部为泥坪和膏坪互层沉积，岩性底部为兰灰色泥岩与嘉二 1 亚段分界，中下部发育深灰色灰岩，向上过渡为深灰色白云岩，白云岩中滩体发育，形成好的储集相带；嘉二 3 亚段由下向上膏坪→云坪、膏坪→膏坪、云膏坪夹云坪，岩性下部为灰白色石膏，中部发育灰色、浅灰色白云岩、灰岩，向上过渡为灰白色石膏岩、云质膏岩夹深灰色白云岩、膏质云岩。 由上述单井沉积相分析结果表明，嘉陵江组一段早期开始接受海侵，速度较快，主要沉积了较深水环境的局限台地灰质泻湖相地层，嘉一段中—晚期至整个嘉二段开始进入缓慢海退过程，特别是嘉二 1 亚段和嘉二 2 亚段由于海平面升降变化幅度小但很频繁，致使局限台地灰坪、云坪、膏坪、台内点滩相带频繁交替沉积，此时期的台内浅滩为整个嘉陵江组沉积期的广泛发育期，形成了川东地区最重要的滩相储层。至嘉二 3 亚段，由于海平面大幅度下降、气候干旱炎热，水体循环不畅、强烈咸化，沉积环境由局限台地向蒸发台地转化，为膏化、白云石化提供了有利条件，石膏广泛发育，形成封隔性极好的区域性盖层。 5.2. 沉积相剖面展布特征 嘉陵江组一段和三段均为一套厚度较大的灰岩沉积，以这两套灰岩顶、底界作为嘉陵江组二段区域等时对比标志，进行了多条近东–西向和近南–北向连井剖面沉积相对比，选取其中一条贯穿研究区的典型剖面进行分析。 如图7所示，剖面上沉积相横向及纵向整体变化较小，主要为局限台地和蒸发台地沉积。嘉二 2 亚段下部膏坪与泥坪由南西向北东方向逐渐减少，嘉二 3 亚段中上部云岩北东侧较西南侧发育，厚度略有增大。有利储集相带主要发育在嘉二 1 和嘉二 2 亚段，嘉二 3 亚段主要为膏质泻湖沉积。 5.3. 沉积相平面展布特征 能够表现碳酸盐岩平面沉积相展布特征的地质因素有很多，如地层厚度、白云岩厚度或厚度百分比、颗粒岩厚度或厚度百分比、岩石的颜色、生物的丰度及种属、沉积构造和特殊矿物的含量等，通过对它们进行综合分析，是确定研究区沉积相类型和平面展布特征的重要环节 [ 15 ]。通过单井相标志、连井沉积相对比剖面、地层等厚图、颗粒岩等厚图和优势相分布图等，结合地震相、测井相特征，可较为深入地揭示研究区嘉二段各亚段沉积相平面展布特征和演化规律。 图7. 川东巫山坎地区嘉二段连井剖面图 5.3.1. 嘉二 1 亚段沉积相平面展布特征 此亚段沉积期水体变化较小，主要为局限台地云坪和膏坪沉积。云坪微相零散分布，主要发育在门西3井区及其西侧、门西003-H3~门西001-X4、门西2井区(图8)。 5.3.2. 嘉二 2 亚段沉积相平面展布特征 此亚段沉积期水体较嘉二 1 亚段略有增加，循环相对较好，蒸发作用较弱，主要为局限台地云坪和灰坪沉积，云坪面积较嘉二 1 亚段变小，零散分布，主要发育在门西3井区西侧、门西003-H3~门西001-X4井区(图9)。 5.3.3. 嘉二 3 亚段沉积相平面展布特征 此亚段沉积期水体最浅，循环受限，蒸发作用强，主要为蒸发台地膏质泻湖沉积，膏岩最大沉积厚度达70 m，最小沉积厚度也有56 m (图10)。
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user: 5. 结论 1) 以钻井岩芯描述和镜下薄片鉴定为基础，通过岩石学标志、测井相标志和地震相相标志的讨论，结合区域沉积背景，认为川东巫山坎地区嘉陵江组二段属于碳酸盐台地沉积体系，并进一步划分出蒸发台地和局限台地等沉积相及众多亚相和微相类型，建立了适合研究区的沉积模式。 图8. 川东巫山坎地区嘉二 1 亚段沉积微相平面展布图 图9. 川东巫山坎地区嘉二 2 亚段沉积微相平面展布图 图10. 川东巫山坎地区嘉二 3 亚段沉积微相平面展布图 2) 受古地貌及海平面变化影响，研究区有利储集相带主要发育于嘉二 1 和嘉二 2 亚段，尤其是门西1、门西001-H2、门西001-H8井位地区；嘉二 3 亚段不发育，主要为膏质泻湖微相沉积。 3) 通过单井沉积相分析和连井剖面沉积相对比，结合地震相特征，较精细地描述了嘉一段–嘉二段区域性快速海进–缓慢海退的旋回过程和嘉二段各亚段的沉积相平面展布特征。
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user: 摘要 为探索水环境调度和水系连通对感潮河网的水环境改善作用，运用SWMM软件建立了河网水动力数学模型，选取了枯水期和丰水期两种典型潮汐条件，通过对沿江水闸的合理调控，模拟了不同的自流引水和动力提水调度方案对于水体流动性的改善作用，得出最佳调度方案。在最佳调度方案的基础上进一步建立水系连通整治后的河网水动力–水质模型，分析了水系连通整治对河网中氨氮浓度的降低效果。数值模拟的结果表明，通过科学的水环境调度，并辅助水系连通整治措施，河网的水动力和水质得到明显改善。研究结果可为南通经济技术开发区的水环境调度和水系连通整治工程提供科学的依据，也为同类型的感潮河网城市水环境整治提供一定的借鉴作用。
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user: 1. 引言 进入21世纪以来，全世界面临着水环境问题的空前挑战。随着我国经济的高速发展，人类社会经济活动的影响使水资源系统受到很大冲击，河湖水污染加剧，水生态环境受到明显损害，严重地制约和威胁着区域经济的可持续发展和社会稳定。尤其是平原河网地区人口密集、工业集中、农业发达，面临着巨大的环境压力。而平原感潮河网地区地势平坦，河道纵横交织，坡降平缓，加上水利工程(水闸、泵站等)的控制，水系连通不畅，影响了河道自净能力，水环境问题严峻。 在感潮河网地区，通过合理调控水利工程，并辅助水系连通整治措施，利用潮差促使水体有序流动，对于改善城市河网水生态环境意义重大，水系连通和水环境调度技术是现阶段平原感潮河网地区改善水环境的研究热点。国内外对水系连通的研究主要集中在河湖水系连通概念内涵、模型构建应用和评价体系等方面。例如Turnbull等 [ 1 ] 基于水系连通的机理，提出了动态连通性和静态连通性的概念；Yang等 [ 2 ] 用时间指标定量地描述了水系连通的变化规律，评估了地形、降雨、坡度对水系连通的影响；Trigg等 [ 3 ] 研究了遭遇规模极端洪水时，河网连通对生态、泥沙运输、洪水风险的影响；Jencso等 [ 4 ] 分析了水系连通性与径流动力学之间的关系。国内外学者针对水环境调度也进行了大量的研究；Pingryd等 [ 5 ] 针对美国高原地区科罗拉多主干河流的水资源和水污染问题，利用水量水质联合调度系统进行了探索；Campbell等 [ 6 ] 构建了巴西Klamath河流的水动力水质耦合模型，评价了河流的调度方式；马超、李晓和龙华等人 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 先后针对平原河网，建立了数学模型，论证了调水对水环境的改善效果。 在水环境调度的实际应用中，应结合河网自身的特点，辅以水系连通的治理措施。日本、美国、荷兰先后实施了引清调水工程，国内如苏州内城河调水、引江济太工程和上海浦东的引清调度工程等，通过实施生态引水，对河网水循环、水系连通进行科学有效的调控，增加水体流动性，提高水体自净能力，改善了城市水环境状况。本文以南通经济技术开发区河网为研究对象，采用SWMM (Storm Water Manager Model)软件，建立河网水动力模型和水质模型，选取典型丰、枯潮汐过程，研究不同的水环境调度方案以及水系连通方案对于水体流动性及河网水环境的改善作用，提出了科学的水环境调度方案，也为同类型城市的水环境改善提供了借鉴意义。
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user: 2. 研究区域和方法 2.1. 研究区域 研究区位于南通市经济技术开发区，总面积约181.54 km 2 ，处于长江近河口感潮河段，区内河网密布、水系发达，区内目前共有四级以上河道176条(段)，总长度338.10 km。区域内整体地势平坦，总体上东高西低、北高南低，河流基本靠自流排水。依托流域防洪和区域治理，形成了“两条主干河道、五个排涝分片”的水系格局。两条主干河道为城市的主要引排通道，分别为新江海河和通启运河。根据研究区地面高程及现有水系布局划分为五个相对独立的防洪排涝片区，分别为裤子港片、小海片、天星横河片、新开港片和南通农场片。区内现有水闸35座，其中通江河道入江口均有涵闸控制，沿江共有涵闸7座，排涝分片之间也有涵闸控制，形成水系分片控制线(图1)。 图1. 研究区概况 据2018年中国水利水电科学研究院编制的水质监测报告统计，研究区存在着沿河小区治污不彻底、雨污串流、部分工厂偷排和污水处理厂处理能力不足的问题，再加上平原河网水动力不足，自净能力差，城市河道黑臭现象时有发生，严重影响河道周边居民的生活质量，影响城市风貌和投资环境，水质型缺水制约了研究区社会可持续发展，亟需对研究区进行水环境整治。 2.2. 方案规划工具 SWMM是美国环保局为解决日益严重的城市排水问题而推出的暴雨径流管理模型，该模型可对单场暴雨或连续降雨产生的径流进行动态模拟，也是目前最完整的降雨–径流–水质模型。SWMM模型适用于水文水力条件较复杂的城市区域，在国外许多地区均得到了广泛应用，在我国天津、北京等地也进行了试用并获得成功。因此，结合开发区的水文水力条件，运用SWMM进行模拟，以满足研究区水环境整治的需求。 SWMM的模型中提供了三种演算方法：恒定流演算、运动波演算、动力波演算。而恒定流演算和运动波演算都属于对实际排水系统的一种简化，对于复杂多变的水流计算，动力波是最佳的选择。动力波的控制方程为SaintVenant方程组： ∂ Q ∂ x + ∂ A ∂ t = 0 (1) g A ∂ H ∂ x + ∂ ( Q 2 / A ) ∂ x + ∂ Q ∂ t + g A S f = 0 (2) 式中：Q为流量，m 3 /s；A为过水断面面积，m 2 ；H为水深，m；g为重力加速度，9.8 m/s 2 ；S f 为摩阻比降，其值可由曼宁公式确定： S f = J g A R 4 / 3 Q | v | (3) 式中：J = gn 2 ，n为管道或河道的综合糙率；R为水力半径，m；v为断面平均流速，m/s，取绝对值代表摩阻力的方向与水流方向相反。 将Q 2 /A = v 2 A代入式(2)，得： g A ∂ H ∂ x + 2 A v ∂ v ∂ x + v 2 ∂ A ∂ x + ∂ Q ∂ t + g A S f = 0 (4) 将Q = Av代入式(1)，并将等式两端同乘以v，移项可得： A v ∂ v ∂ x = − v ∂ A ∂ t − v 2 ∂ A ∂ x (5) 将式(4)和式(5)两式联立可得： g A ∂ H ∂ x − 2 v ∂ A ∂ t − v 2 ∂ A ∂ x + ∂ Q ∂ t + g A S f = 0 (6) 式(6)的求解还需要联立连续性方程： ∂ H ∂ t = ∑ Q i ω (7) 式中：H为节点水位，m；Q为进出节点的流量，m 3 /s；W为节点自由水面的面积，m 2 。 联立式(6)和式(7)，有限差分后的方程组采用修正的欧拉法求解，即可求解时段Δt内管道、河道流量和每个节点水位。
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user: 4. 结语 利用SWMM软件建立了南通经济技术开发区的河网水环境调度数学模型，对比各种调度方案对河网水动力和水质情况的改善效果，得出以下结论： 图16. 东方竖河监测断面整治前后氨氮浓度变化 图17. 长洪支河监测断面整治前后氨氮浓度变化 1) 采用自流引水调度方案时，最佳调度模式为：裤子港闸作为排水闸；丰水期营船港闸作为引水闸，富民港出江闸和新开闸作为排水闸，枯水期营船港闸关闭，富民港出江闸和新开闸作为排水闸；丰水期和枯水期团结闸都作为引水闸，南通农场闸和东方红出江闸均作为排水闸。 2) 采用动力提水方案时，裤子港闸泵站以4 m 3 /s的速度持续向外河排水，营船港闸泵站以20 m 3 /s的速度持续从长江向通启运河引水，富民港出江闸泵站和新开闸泵站以设计流量为8 m 3 /s的速度持续向外河排水，能够显著改善研究区的水动力薄弱现状。 3) 针对水动力薄弱的河网进行水系连通整治之后，断面的流速加快，污染物的稀释时间也大大缩短，对于改善河网水动力和水质有明显的作用。
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user: 摘要 基于鄱阳湖流域29个气象观测站1960~2017年逐日降水资料，选用11个极端降水指数，采用趋势分析、突变检验、相关分析和小波分析等方法，系统研究了鄱阳湖流域极端降水的气候背景和时空变化特征，探讨了不同海区ENSO事件与极端降水变化的响应关系。结果表明，鄱阳湖流域自1990s以来流域气温上升趋势显著，降水年代际波动特征明显。在年际变化上，主要极端降水指数大多呈不同程度的上升趋势，并在1990年前后发生突变。空间上，流域极端降水指数总体上呈东北向西南减小态势，大多数指数在流域中南部增加趋势相对突出。流域极端降水与NINO 1 + 2区之间的线性相关最为显著。在2~6 a时间尺度上，流域极端降水与4个海区海温异常指数之间存在共振周期，2010年之后，鄱阳湖流域降水与赤道太平洋海温异常的同位相变化(正相关)关系明显增强。此外，当ENSO处于暖事件时，鄱阳湖流域绝大多数区域年总降水量均表现为不同程度的增加。本文的研究结果对于科学认识和了解鄱阳湖流域洪涝灾害的复杂背景和产生机制具有重要的理论与现实意义。
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user: 1. 引言 IPCC第五次评估报告指出自1880~2012年以来，全球平均地表温度升高了约0.85℃，与此同时，降水事件普遍呈现出极端化趋势 [ 1 ]。极端降水事件引发的暴雨、洪涝和泥石流等次生灾害对人类生活、社会发展和自然生态系统产生了严重影响，引起国际社会的广泛关注 [ 2 ]。已有结果表明，极端降水存在明显的区域差异性 [ 3 ] - [ 9 ]。极端降水事件的强度和出现概率在大部分中纬度地区，以及较为湿润的热带地区存在加强和增大的趋势 [ 1 ]。当前研究中，有关极端降水指标的现象分析有所减少，而对极端降水变化机理的分析逐渐增加，有关极端降水趋势的模拟研究成为新的增长点 [ 10 ] [ 11 ]。在极端降水变化成因上，厄尔尼诺/南方涛动事件(El Nino/Southern Oscillation，简称ENSO)的年际变化被认为是引起中国降水异常的重要驱动因子 [ 12 ]。ENSO一般通过影响东亚季风的强弱进而调控中国的降水，不同阶段的ENSO事件对中国降水异常的影响有所不同 [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]。通常情况下，在厄尔尼诺发展年，中国中部地区极端降水事件有所减少，而次年中国东部地区极端降水事件更易发生 [ 17 ]。ENSO事件的发生往往会造成严重气候异常，引发世界各地的严重气象水文灾害，并造成巨大的社会经济损失。因此，积极开展ENSO事件与极端降水的相关研究对区域经济社会发展至关重要。 鄱阳湖流域位于长江中下游地区，每年注入长江的水量超过黄河、海河和淮河的径流总量，对长江中下游水安全和生态安全影响重大。受区域特有的气候条件、地貌特征以及人类活动等因素的影响，鄱阳湖流域洪涝灾害频发，是长江中下游洪涝灾害的重灾区和多发区。据统计，仅20世纪90年代发生的流域性大洪水就有4次：1992、1995、1996和1998年 [ 18 ]。2020年夏季的洪水灾害更是异常严重，给鄱阳湖流域及长江中下游地区造成了重大经济损失。目前，有关鄱阳湖流域极端降水时空变化特征及其与ENSO事件相关性分析较为缺乏，不利于对极端降水的成因背景及其年际预测的认识。随着国家级“环鄱阳湖生态经济区”建设的全面推进，深入了解流域洪涝灾害的复杂背景和产生机制十分迫切。基于此，本文采用趋势分析、相关分析、小波分析等方法，对全球变暖背景下的鄱阳湖流域极端降水时空变化特征开展系统分析，深入探讨其与ENSO事件的相关性，以期为区域科学适应和应对极端气候变化提供理论支撑。
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user: 2. 数据与方法 2.1. 数据来源及预处理 本文共选取鄱阳湖流域29个站点1960~2017年逐日最高气温、逐日最低气温和降水数据进行相关分析，所有气象数据来源于中国气象科学数据共享服务网(http://data.cma.cn)。该数据在使用前均通过了严格的质量控制，并对部分站点缺测数据进行均值插补处理。极端降水指数定义是基于世界气象组织(World Meteorological Organization)气候委员会等组织成立的气候变化检测指标专家组(Expert Team on Climate Change and Indices)参与制定的27个极端指数 [ 19 ]。本文根据研究区实际降水情况和研究需要选取其中四类共11个极端降水指标(见表1)。采用基于R语言的RClimDex1.0软件计算极端降水指数并建立时间序列。ENSO事件选取赤道太平洋NINO 1 + 2区、NINO 3区、NINO 3.4区、NINO 4区的海表温度距平(Sea Surface Temperature Anomaly， SSTA)指数，该数据源自于美国国家大气与海洋管理局(http://www.cpc.ncep.noaa.gov/data/indices)。 Table 1 Definition of extreme precipitation indice 分类 代码 指数名称 指数定义 单位 绝对指数 R10 中雨日数 日降水量 ≥ 10 mm的日数 d R20 大雨日数 日降水量 ≥ 20 mm的日数 d R25 暴雨日数 日降水量 ≥ 25 mm的日数 d 相对指数 R95p 强降水量 日降水量 > 95%分位值的年累计降水量 mm R99p 极强降水量 日降水量 > 99%分位值的年累计降水量 mm 持续指数 CDD 持续干期 日降水量 < 1 mm的最大持续日数 d CWD 持续湿期 日降水量 > 1 mm的最大持续日数 d PRCPTOT 年总降水量 日降水量 > 1 mm的年累计降水量 mm 强度指数 RX1day 1日最大降水量 每月最大1日降水量 mm RX5day 5日最大降水量 每月连续5日最大降水量 mm SDII 降水强度 年总降水量与日降水量 ≥ 1.0 mm日数的比值 mm/d 表1. 极端降水指数定义 2.2. 降水时间序列变化分析 趋势分析中由于线性回归要求时间序列符合正态分布，且易受异常值干扰，本文选用非参数化Sen趋势度对流域极端降水指数的年际变化率进行分析 [ 20 ]，并结合Mann-Kendall方法对趋势变化进行显著性检验，可以在一定程度上提高气候变化趋势判断的准确性。突变性分析采用Mann-Kendall突变检验，同时结合滑动T检验，检验两组随机变量样本均值是否存在显著差异性，从而对突变时间点的准确性进行验证。 2.3. 线性相关分析 采用Pearson法分析各极端降水指数之间及其与ENSO指标之间的线性相关关系，其相关系数的显著性采用t检验法 [ 19 ]。但由于ENSO事件及极端降水本身所具有的复杂性，变量之间的关系较为复杂，简单线性相关并不能真实反映出两个变量之间的内在联系。 2.4. 小波分析 采用交叉小波变换(Cross wavelet transform，简称XWT)和小波相干(Wavelet coherence，简称WTC)等信号分析技术 [ 21 ]，对极端降水指数和主要ENSO指标的时间序列进行统计分析，可以从多时间尺度来揭示其内在联系，弥补简单线性相关分析的不足。ENSO事件本身具有复杂的时频结构及多尺度周期变化特征，交叉小波分析相较传统方法而言，能更客观、定量地揭示极端降水指标与ENSO事件之间的时频位相关系。
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user: 4. 结论及讨论 4.1. 结论 本文基于1960~2017年鄱阳湖流域29个气象站点逐日降水资料，系统分析了流域近58 a来极端降水时空变化特征及其与ENSO事件的相关性。研究结果表明，在全球变暖的气候变化大背景下，鄱阳湖流域自1990s 图4. 暖、冷ENSO事件对鄱阳湖流域年总降水量的影响(图中黑色圆圈代表未通过0.1显著性检验的站点) 以来气温上升趋势显著，降水年代际波动特征明显。极端降水指标中，除持续干期(CDD)和持续湿期(CWD)外，其余指标在研究时段内均呈现上升趋势，且上升站点比重超过85%。除中雨日数(R10)和持续干期(CDD)外，其余指标均在1990年前后发生突变。空间上，流域极端降水指数除持续干期(CDD)和持续湿期(CWD)外，其余极端降水指标总体上呈东北向西南减小态势；不同区域极端降水指标的年际变化趋势存在差异，但多数指标在流域中南部增加趋势相对突出。 作为极端降水的重要影响因素，ENSO事件与鄱阳湖流域极端降水特征之间存在一定的相关性。其中NINO 1 + 2区海表温度异常与各极端降水指标之间的线性相关最为显著。流域极端降水与4个海区海温异常指数之间在2~6 a时间尺度上存在共振周期，2010年之后，流域降水与赤道太平洋海温异常的正相关(同位相变化)关系明显增强。此外，当ENSO处于暖事件时，流域绝大多数区域年总降水量均表现为不同程度的增加。 4.2. 讨论 整体来说，在全球气候变暖的大背景下，鄱阳湖流域极端降水自1990s年代以来呈现出新的变化特征：流域降水出现明显的年代际波动以及主要极端降水指标呈上升趋势。受此影响，鄱阳湖流域的水文过程发生了明显变化，流域洪旱灾害交替发生，极端气候水文事件趋于增加。在未来全球变暖导致的区域气候持续变化影响下，这种态势是否会持续，对制定合理的流域灾害风险管理机制至关重要。从流域极端降水变化特征来看，今后研究中应注重对极端降水时频演变特征和规律的精细化研究。此外，深入了解流域洪涝灾害的复杂背景和产生机制十分重要。由于不同方法及模型对极端降水分析及预测的结果有所不同，如何提高评估预测的准确性仍是相关研究的重点。流域极端降水是造成洪旱灾害的主要原因，而ENSO事件是极端降水的重要驱动因子。就不同海区的海水异常来看，NINO 1 + 2区海表温度异常对鄱阳湖流域极端降水变化的影响最为显著，在今后气候变化的模拟预测中值得关注和进一步研究。 鄱阳湖流域是我国南方红壤区水土流失异常严重区，近年来在“山江湖”综合开发战略的影响下，生态恢复工程取得了骄人成绩，流域森林覆盖率上升，植被覆盖度增加。流域植被的变化除了受人类活动影响之外，气候变化的作用尤其突出。Qu等研究表明，在长江流域温度升高和降水增加对植被修复具有积极作用 [ 25 ]。然而，降水的极端化，也可能对生态修复的可持续性产生潜在风险 [ 26 ]。因此，在鄱阳湖流域降水出现新的变化特征以及极端降水指标呈整体上升趋势的背景下，积极开展流域植被变化对极端气候变化的响应，探究气候变化对生态恢复的反馈机制，对确保鄱阳湖流域乃至长江中下游地区的生态安全和可持续发展具有突出的现实意义。
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user: 摘要 底栖硅藻是鲍鱼和海参的主要饵料，足量优质饵料是人工育苗生产中最为重要因素，底栖硅藻大部分采用固定化培养和静置培养，无法达到规模生产，因此其工业化大规模生产十分必要。本文以舟形藻为研究材料，研究了不同硅浓度静置培养、不同硅浓度悬浮培养、光合反应器培养三种培养方式，打破传统的附着性生长培养状态，通过悬浮培养达到较高的培养密度。通过其OD值和细胞密度比较分析，初步得出对舟形藻生长影响最佳培养条件和最佳硅浓度，结果表明，悬浮条件培养下，最有利于舟形藻培养，藻细胞密度最高可达2.45 × 10 6 个/mL，为大规模悬浮培养优质舟形藻提供初步参考。
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user: 1. 引言 舟形藻(Navicula)，属于硅藻门，羽纹纲，舟形藻目，舟形藻科，舟形藻属，其模式种为Navicula tripunctata (Müller) Bory [ 1 ]。其个体小、培养周期短、繁殖快，是一种常用作贝类养殖的单胞藻类，其脂肪含量高且脂肪酸种类丰富，有研究指出微藻在单位面积及单位时间上比陆生作物能提供更多的能量 [ 2 ]。浮游植物为水中生物提供饵料、溶氧及生存环境，成为水中的初级生产者，浮游植物中的舟形藻属在全球生态环境占非常重要的地位，在地球的生物圈中所有的氧气有四分之一都由本属物种生产 [ 3 ]，因此它能够为池塘中的生物提供足够的氧气，避免缺氧对于水生生物造成伤害。它在食物链中具有关键作用，不仅是鲍鱼、刺参等名贵水产动物理想的开口饵料，也是海参鲍鱼的主要饵料以及其生长必需饵料 [ 4 ]，作为新兴海水养殖业的鲍和海参人工养殖，已在多个国家得到发展 [ 5 ]。人们认为鲍鱼苗的生长及其幼虫的变态与附着生物膜关系密切，鲍鱼苗幼期主要以舟形藻分泌物为食，其中氨基酸、胞外多糖等能诱导鲍鱼幼苗变态，其诱导鲍鱼海参幼苗的附着，它密度、质量、理化成分都是影响海产动物生长的重要因素 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]。也是一种具有潜在药学价值的海洋生物，同时该藻作为一个潜力富油微藻值得进一步地研究和开发 [ 9 ]。 在培养底栖硅藻的过程中，光照、盐度、温度、酸碱度等因素和N、P、Fe、Si等营养元素以及某些植物激素都能影响底栖硅藻的生长速率 [ 10 ]。影响单细胞藻类生长的环境因子有很多，但温度对藻类的生长尤为重要，环境温度的快速变化会对藻类的新陈代谢及生长繁殖产生重大影响 [ 11 ]。在底栖硅藻的大量培养中，除了光、温度、盐度、pH等环境因素外，影响硅藻生长的重要因子大都认为是氮、磷、铁、硅4种营养元素，它们的常用浓度及比值为10:1:0.1:1 (mg/L) [ 12 ]。目前，这一浓度配比在国内鲍育苗场培养饵料时仍广泛采用。当下大量培养还是基于固化培养，由于反应器遮光，使用时需清洗硅藻，造成一定量的损失，将固定化培养转向悬浮培养，不仅可以提供舟形藻藻种密度，充分利用水体及其营养物质，还可以更好的被水中经济动物如海参等利用。本文本研究以舟形藻为研究对象，改变了传统的底栖硅藻培养方式，通过悬浮培养达到极高的培养密度，为进一步达到初步大规模培养提供初步参考。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 实验材料 本实验采用通用培养基配方对获得藻种进行扩种培养，舟形藻(Navicula)藻种由烟台市大境藻类研究所提供，通用培养基配方 [ 4 ] 为KNO 3 (150 g/L)，NaH 2 PO 4 (5 g/L)，Na 2 SiO 3 (30 g/L)，Fe-EDTA (5.57 g/L)，f/2微量元素(1 mL/L)。藻种不同接种密度不同，如藻细胞均匀分布于水中，则接种时间不受限制，如藻细胞具有趋光上浮的特性，则在上午8~10点进行接种为宜 [ 13 ]。无菌条件下接种在1000 mL三角烧瓶中，上午十点于室内进行接种培养，室内培养温度在20℃ ± 1℃，静置培养20天，每天上午十点，下午四点进行摇动。 2.2. 实验仪器 显微镜(CX21FS1，日本OLYMPLUS公司)，分光光度计(WFJ7200，上海尤尼柯仪器有限公司)，血球计数板(XB-K-25，上海求精生化试剂仪器有限公司)，全温空气摇床(QYC-211，上海福玛实验设备有限公司)，SK-1快速混匀器(SK-1，金坛市科析仪器有限公司)，光合有效辐射计(FGH-1型，北京师范大学光电仪器厂)。 2.3. 实验分组及浓度设计 实验所用藻种经扩增培养至指数生长期，达到实验所需藻密度供实验接种使用。实验分为不同硅浓度静置培养，不同硅浓度悬浮培养，光和生物反应器培养：1) 不同硅浓度静置培养，将舟形藻接入预先装有灭菌的新配制培养液锥形瓶中，实验设置6种硅浓度梯度，分别为0 mg/L、15 mg/L、30 mg/L、60 mg/L、120 mg/L、600 mg/L，于实验室内静置培养，光照时长12 h；2) 不同硅浓度悬浮培养，将舟形藻接入预先装有灭菌的新配制培养液锥形瓶中，实验设置6种硅浓度梯度，分别为10 mg/L、100 mg/L、500 mg/L、600 mg/L、800 mg/L、1000 mg/L，于全温空气摇床内悬浮培养，光照时长12 h；3) 光和生物反应器培养，将舟形藻接入预先装有灭菌的新配制培养液光和生物反应器中，与室内培养，光照时长12 h。 2.4. 生长测定与统计学分析 每日观察外观，看表面气泡情况，培养基颜色，显微镜下观察细胞形态，检査藻细胞的生长状况。摇匀后，取3个样品做平行实验，用血球计数板计数，紫外分光光度计测定藻细胞密度值。 实验数据采用SPSS19.0进行相关性分析和显著性差异。硅浓度对藻细胞生长的显著性差异采用单因素方差分析(One-Away ANOVA)，数据在方差分析前方差齐性检验(Levene检验)。当p值小于0.05时，表示硅浓度对藻细胞生长影响差异性显著；当p值小于0.01时，表示硅浓度对藻细胞生长影响差异性极显著。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 舟形藻细胞干重与OD560的关系曲线 OD值小于1.0时，随着培养液OD560的增大，舟形藻细胞干重不断增加，二者呈较好的线性关系，相应的回归方程为：单位干重(g /mL培养液) = 0.6872x + 0.4184，线性相关系数R 2 = 0.9085。其舟形藻细胞干重与OD 560 关系曲线如图1。 3.2. 不同硅浓度静置培养 不同浓度硅酸钠下，静置培养舟形藻的OD值的变化如图2所示，藻细胞密度的变化如图3所示，不同浓度硅酸钠静置培养对舟形藻的生长有显著影响(p < 0.05)，其中600 mg/L影响最大。在接种时OD值和细胞密度均较为低，随着时间变化，舟形藻在不断生长，OD值和细胞密度总体上呈增长趋势，虽中间有一定幅度的波动，但波动都在合理范围内。600 mg/L硅酸钠浓实验组细胞密度要显著高于其他5组，且颜色最深呈棕褐色。 图1. 舟形藻细胞干重与OD 560 关系曲线 图2. 不同浓度的硅酸钠对舟形藻OD值的影响 图3. 不同浓度的硅酸钠对舟形藻细胞密度的影响 在相同培养条件下，静置培养，设置不同硅酸钠浓度，通过舟形藻OD值和细胞密度进行比较，硅酸钠浓度为600 mg/L时最有利于舟形藻的生长，说明高浓度硅酸钠对舟形藻生长有较大促进作用。 在实验数据测量过程中，发现舟形藻的OD值和藻细胞密度并非随着时间的延长一直都增加的，而是在测量过程中有一定幅度的波动，这可能是由于多方面原因造成的：1) 舟形藻分布不均匀，且大多附着在锥形瓶瓶壁上，导致随机取样时，对测量结果产生一定的误差；2) 环境变化对舟形藻生长产生一定的影响，舟形藻OD值和细胞密度随外界条件的变化产生一定幅度的波动；3) 实验过程中，发现高浓度的硅酸钠的培养瓶中产生少量沉淀，且受温度影响沉淀会变化，最终对实验结果造成一定的误差，导致实验结果不能作为较为准确的参考，需进一步探究硅酸钠的最优添加量及培养条件等，进行更加详细的实验探讨，获得更加准确的实验结果。 3.3. 不同硅浓度悬浮培养 不同浓度硅酸钠下，悬浮培养舟形藻的OD值的变化如图4所示，藻细胞密度的变化如图5所示，不同浓度硅酸钠对舟形藻的生长有极显著影响(p < 0.01)，其中600 mg/L、800 mg/L、1000 mg/L影响最为显著。600 mg/L、800 mg/L、1000 mg/L硅酸钠浓实验组藻细胞密度差别不大，并且均随着时间的变化，呈稳定增长状态，其细胞密度远高于其他3组，颜色深均呈棕褐色，且最大藻细胞密度均可达2.45 × 10 6 个/mL。 图4. 不同浓度的硅酸钠对舟形藻OD值的影响 图5. 不同浓度的硅酸钠对舟形藻细胞数目的影响 实验过程中，硅酸钠的浓度增加，培养瓶中产生沉淀量会随之增加，且受温度影响沉淀会变化，所以最初接种时，OD值和藻细胞起始浓度不同，最终对实验结果造成一定的影响，需进一步探究硅酸钠培养条件等，进行更加详细的实验探讨，获得更加准确的实验结果。 在相同培养条件下，悬浮培养，设置不同硅酸钠浓度，通过舟形藻OD值，细胞密度进行比较，硅酸钠浓度越高越有利于舟形藻的生长，综上，选择600 mg/L硅酸钠浓度进行进一步探究。 3.4. 光和生物反应器培养 600 mg/L硅酸钠浓度下，光和生物反应器培养舟形藻的OD值变化如图6所示，藻细胞密度变化如图7所示，随时间增加，OD值增加，藻细胞密度增加，在第16天达到最高峰。从接种到第12天，舟形藻细胞密度增加，最高藻细胞密度可达2.60 × 106个/mL，反应器中藻液颜色逐步加深。从第12天以后，舟形藻细胞密度开始减少，但反应器中藻液颜色却未发生较为明显的变化。 图6. 600 mg/L硅酸钠对舟形藻OD值的影响 图7. 600 mg/L硅酸钠对舟形藻细胞密度的影响
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user: 4. 结论与展望 不同硅浓度静置培养实验中，硅酸钠浓度为600 mg/L时，藻细胞密度最高可达7.2 × 10 4 个/mL，郑维发等 [ 14 ] 通过优化培养的舟形藻，藻细胞最大细胞密度可达2.69 × 10 5 个/mL，其结果远高于本实验，说明培养基配方及种类对藻细胞密度均有影响。不同硅浓度悬浮培养中，硅酸钠浓度为600 mg/L，藻细胞密度最高可达2.45 × 10 6 个/mL，其结果却远高于郑维发等 [ 14 ] 实验和静置培养以及利用污水培养 [ 15 ]，张力等 [ 16 ] 充气条件下抗絮凝剂添加的实验结果表明，在0.2 g/L的添加量下，硅藻的生长情况最佳达到9.4 × 10 5 个/mL，赵世宝等 [ 17 ] 打破传统固定化培养底栖硅藻的模式，去掉附着基进行培养，其中硅源硅酸钠浓度为100 mg/L，其藻细胞密度达到4.97 × 10 4 个/mL，但仍为静置培养，说明培养条件对藻细胞密度影响较大。而光和生物反应器培养实验中，硅酸钠浓度为600 mg/L，藻细胞密度最高可达2.60 × 10 6 个/mL，说明光合生物反应器可以相对较高的提高细胞密度，需进一步探究培养条件，探究最高细胞密度。 底栖硅藻是一类营固着和附着生活的微藻，其分泌具有黏附作用的胞外多糖，且对生长条件要求高，不像浮游藻一样可以高效、立体的利用水体，难以进行规模化的培养，大都集中于培养基的优化，所以底栖硅藻在室内封闭式静置培养的过程中屡屡受阻 [ 18 ]。硅是底栖硅藻细胞壁的特有成分之一，且硅在底栖硅藻的生长和代谢过程，如细胞分裂、蛋白质和色素的合成过程中扮演着重要角色 [ 19 ]，所以硅的添加量对底栖硅藻培养及进行规模化生产尤为关键，对于进一步开发底栖硅藻的潜能有巨大的帮助。其次由于其特殊的细胞壁，悬浮培养出现，进一步改变了这一处境。随着对底栖硅藻研究的深入，发现底栖硅藻在水产养殖、环境保护、生物燃料、计算机芯片及清洁剂生产、医学研究等方面发挥着日益重要的作用，相信未来，随着底栖硅藻的规模化生产，底栖硅藻定能在更多的方面更好地造福于人类，充分发挥其价值 [ 20 ] [ 21 ]。
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user: 摘要 水是一切生命的源泉，是人类生活和生产活动中必不可少的物质。中国的水利史是人类围绕水资源改造和利用大自然的发展史，水利事业随着社会生产力的进步而不断发展，并成为人类社会文明和经济发展的重要支柱。水质监测作为现代水文监测体系的重要组成部分，在保障水资源安全，维护水生态环境健康等方面发挥了重要的作用。本文针对国家机构改革后水利部门水质监测职能的变化，梳理了长江流域水质监测的发展历程，阐述了现代水质监测内涵及外延，结合长江流域工作现状，对水质监测工作未来发展提出建议与思考，以期促进水质监测行业的发展与进步。