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2022年 第58卷 第4期 刊出日期：2022-07-20

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2022年第4期目次

2022, 58(4):  0. 

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突发灾害下建筑结构破坏分析的子区域降阶模型

韩旭东, 孙树立

2022, 58(4):  591-596.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.113

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 针对突发灾害下局部破坏引发的结构破坏问题, 提出一种简化的子区域降阶模型及分析方法。首先对复杂建筑结构进行子区域划分, 然后按照内部构件状态评估子区域的破坏失效程度, 最后从子区域宏观角度分析破坏过程, 归纳演化规律, 为灾害应急管理提供理论指导。

面向侧信道防御的安全除法器设计

马兵文, 燕雪松, 刘豪, 刘朋远, 易江芳

2022, 58(4):  597-601.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.128

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在利用运算部件的侧信道计时攻击及防御方法基础上, 针对密码系统中常用的除法部件, 基于固定延迟和可变延迟除法算法, 进行面向侧信道防御的安全除法器设计。该设计兼顾性能和安全, 适用于不同需求的工作环境。实验结果证明了该方法的有效性, 尤其适合面向 IoT应用的低功耗嵌入式处理器使用。

云南小江地区小震震源机制及构造应力场研究

裴玮来, 杨周胜, 周仕勇

2022, 58(4):  602-608.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.043

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利用云南小江断裂带密集地震台阵的区域地震波形观测资料, 对台阵覆盖区2016—2019年的地震事件进行定位, 获得674个地震的定位结果。通过P波初动极性与S/P振幅比方法(HASH)反演, 确定其中222个小地震的震源机制解, 进而通过MSTASI程序反演小江区域构造应力场。结果表明, 小江断裂带周边地震以左旋走滑为主, 由震源机制反演得到的主压应力方向为NW-SE向, 与前人研究结果以及区域 GPS观测结果有较好的一致性。初步分析显示, 与小江断裂带北段相比, 小江断裂带中南段受到的水平构造压应力略为减缓, 可能与区域构造应力的释放有关。

用矩阵分解方法识别地下核爆炸

赵克常, 张献兵

2022, 58(4):  609-614.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.042

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利用3次地下核试验及其附近3次天然地震的地震资料, 反演获得震源地震矩张量, 通过矩阵分解方法识别地下核爆炸。结果表明, 地下核爆炸地震的震源中有较显著的爆炸源(EXP), 也有补偿线性矢量偶极(CLVD)源和双力偶(DC)源。CLVD的物理机理是爆炸引起介质破裂, 在地下核爆炸震源中占较大的比例。与地下核爆炸相比, 天然地震一般为剪切位错模式, 其震源中DC占较大的比例。

虚拟地震台阵双差测深法及应用

鲍铁钊, 宁杰远

2022, 58(4):  615-625.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.044

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提出虚拟地震台阵双差测深法。通过多道互相关, 测量密集观测台阵中相邻台站间SsPmp波与Ss波到时差的差值, 然后求解最小二乘意义下每个台站SsPmp波与Ss波的到时差。该方法利用台阵优势, 可以有效地降低到时差测量误差, 有利于准确地估计地壳厚度。将该方法应用在模拟数据和“中国地震科学台阵探测计划”台阵数据上, 测量精度显著提高。

台阵网格自动定位方法在鄂尔多斯地块南部和秦岭‒大别造山带的应用

杨延昭, 盖增喜

2022, 58(4):  626-634.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.045

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利用新近发展起来的台阵网格自动事件定位方法, 对鄂尔多斯地块及秦岭-大别造山带区域136个宽频带流动台站记录的连续波形进行扫描和定位。通过与地震目录的对比发现, 不仅在常规地震带上分布着大量的事件, 而且在地震目录中极少发生地震的区域出现大量地震事件集中分布的现象。这些事件主要分布于鄂尔多斯地块南部以及秦岭-大别造山带附近的断层带。经过对定位台站的抽样分析和对定位事件地震波形的仔细人工确认, 验证了这些被扫描并定位的事件的真实性。通过慢度分析, 获得所定位事件的面波传播视速度, 绝大部分事件对应的视速度在2.5~5.2 km/s之间, 与地震面波群速度相符。所定位的地震事件可用于补充秦岭-大别造山带的地震目录, 同时可以通过进一步的波形拟合来分析其震源机制。 

全球大地震破裂空间复杂度特征研究

王静, 盖增喜

2022, 58(4):  635-643.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.048

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基于有限断层反演得到的滑移数据, 用独立滑移单元的数量表征地震破裂复杂度, 据此对大地震破裂进行分组, 并研究破裂复杂度与主要震源参数之间的关系, 探讨破裂复杂度的全球及区域空间分布特征。结果表明, 矩震级很大(Mw ≥ 8.5)的事件, 地震破裂复杂度更大; 破裂复杂度较高的地震分布在浅层地壳(≤ 30 km)内的概率最大, 随着震源深度增加, 破裂复杂度对震源深度的敏感性逐渐消失; 走滑断层机制占比较大的事件, 破裂复杂度较高; 破裂复杂度与地震能矩比没有明确的关系; 破裂复杂度的空间分布特征与区域地质构造环境相关。破裂复杂度的空间分布特征可以分为3类, 第一类是板块之间简单碰撞产生的俯冲带, 板块交界处的滑动速率和方向较为一致, 这种情形下以比较简单的事件类型为主; 第二类是多板块交界处, 或者板块交界处的滑动速率和方向在整个区域内存在差异; 第三类是大陆内部的强烈挤压地带。与第一类空间分布特征相比, 第二类和第三类情形下破裂复杂度相对更高。地震破裂复杂度可以在一定程度上反映区域应力场的复杂性。

湖北寒武系第二统水井沱组宏体锥管化石新发现

刘璇, 陈春含, 杨润宇, 董琳

2022, 58(4):  644-654.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.041

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利用光学显微镜和扫描电子显微镜, 对湖北神农架地区宋洛坪剖面和秭归地区滚石坳剖面寒武系第二统水井沱组的宏体锥管状化石开展详细的研究。识别出楔叶虫属Sphenothallus的一个新种, 以其“V”形加厚带表面的纵向纹饰为特征; 首次在水井沱组发现软舌螺纲 Hyolithida偶带线螺属Ambrolinevitus。研究结果丰富了水井沱组的生物多样性, 为探讨早期生命演化提供了新的化石材料。

城中村非商业街巷中女性安全感环境影响因素研究——以深圳市平山村为例

王珺菁, 韩西丽

2022, 58(4):  655-663.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.038

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以深圳市南山区平山村非商业街巷为例, 识别对女性安全感产生负面影响的5类32个环境因素, 并对具有显著负面影响的环境因素进行排序与探讨, 同时探究女性的社会人口学变量是否会导致安全感知差异。结果表明, 街巷的社会环境因素比物理环境因素更容易让女性感到不安。负面的特殊人群及动物活动是引起女性不安的最主要因素, 其次是缺乏维护的街巷竖向特征(包括可能下坠的物品、混乱的电力设施等)。另外, 不同社会背景女性的安全感存在明显差异, 即受教育程度越高、了解城中村负面传闻越多以及青年少年阶段的女性越容易感到不安。

SOFM网络下的深圳市城市用地功能识别分析

吴佳楠, 储君, 孙裔煜, 晁恒

2022, 58(4):  664-672.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.060

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基于88814条POI数据, 并借助自组织映射网络(SOFM网络), 对深圳市城市土地利用的功能进行分析和识别, 并与中国基本城市土地利用类型制图(EULUC-China)进行比较验证。结果表明: 1) 深圳市城市街区尺度呈现功能混合的特征, 主要分为第二产业和生产性服务业主导、交通设施主导、居住+第二产业及生产性服务业+商业服务业设施混合、居住+公共管理和服务混合以及商业+公共管理和服务混合5类空间用地。2) 基于SOFM网络的用地功能识别模型, 结果更为细致, 混合功能用地的分类更能突出地域特征。

垃圾焚烧飞灰中重金属的传统与生物电沉积联用技术研究

冯振东, 雷涛, 张善发, 张丽娟, 丁凌云, 陶虎春

2022, 58(4):  673-679.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.034

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为了探究深圳市城市生活垃圾焚烧飞灰中主要重金属含量和浸出浓度, 选择浸出浓度超标的Cu(II) (100 mg/L), Pb(II) (200 mg/L) 和Zn(II) (300 mg/L)作为研究对象, 联合生物电化学系统(BES)和传统电沉积反应器(ER), 验证从飞灰浸出溶液中分离回收Cu, Pb和 Zn的可行性和经济性。研究结果表明, BES能有效地将混合溶液中的Cu(II)还原为单质, 去除效率大于98%。分步施加1.5 V和2.5 V 外加电压, ER可以分别将Pb(II)和Zn(II)浓度由200和300 mg/L降至23.5±1.1和4.3±0.2 mg/L。系统能耗分析结果显示, BES系统每还原1 kg Cu(II), 可以产生16.55 kWh的额外电能, ER系统每处理1 kg Pb(II)和Zn(II), 分别消耗60.91和114.27 kWh的电能, 溶解性重金属离子被转化为固态单质、氧化物和含重金属盐等。BES和ER联用技术表现出回收重金属和节约电能的双重优势。

碳氮比对A/O-MBR工艺中污水脱氮除磷的影响研究

陶虎春, 佟浩, 王健, 黄奕龙, 张丽娟, 杨凯, 丁凌云, 乔雪姣, 豆敏, 许楠

2022, 58(4):  680-686.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.037

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在高、低碳氮比情况下, 探究A/O-MBR现场工艺中污水氨氮、总氮和总磷的去除效率及其变化规律。研究结果显示, 随着进水碳氮比升高, 出水中总氮去除效率由(44.1±8.9)%提升至(78.5±7.9)%, 总磷去除效率未受影响。差异性代谢产物分析表明, 提升碳氮比能够增强菌群的氨基酸代谢功能, 同时促进核黄素的生物合成, 共同提升污水中氮的去除效率。

红树植物耐盐–耐淹性的荟萃分析及其应用对策

江鎞倩, 李瑞利, 沈小雪, 张志, 张月琪

2022, 58(4):  687-699.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.062

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基于盐度和潮汐淹水对红树植物筛选和定植的重要作用, 选择5种中国造林工程中常用的红树植物, 采用文献检索和荟萃分析方法, 探究其耐盐–耐淹性。结果表明: 白骨壤(Avicennia marina)的耐盐–耐淹性最强 , 能 够 生 长 于 高 盐 度 (40‰)和 长 时 间 淹 水 (16 h/d)环 境 中 ; 秋 茄 (Kandelia obovata)和 桐 花 树 (Aegiceras corniculatum)具 有 较 强 的 耐 盐 –耐 淹 性 , 能 够 生 长 于 中 盐 度 (30‰)和 较 长 时 间 淹 水 (12 h/d)环 境 中 ; 木 榄(Bruguiera gymnorrhiza)和无瓣海桑(Sonneratia apetala)的耐盐性较低, 能够生长于低盐度(20‰)环境中, 前者可种植在较长时间淹水(12 h/d)区域; 超过单一盐度或淹水胁迫耐受限度时, 复合胁迫会降低红树植物的耐受性; 在实际造林应用中, 白骨壤、秋茄和桐花树具有较强的耐盐–耐淹性, 适合中国南部沿海的红树林宜林地。最后, 提出相应的工程应用对策, 可为中国红树林的精准修复提供科学依据。 

中国农业部门环境足迹区域间转移的溢出–反馈效应

胡静茹, 黄凯, 陈盈

2022, 58(4):  700-710.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.061

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以中国七大区域的农业部门为研究对象, 引入水足迹–碳足迹–土地足迹为代表的环境足迹来表征其资源环境影响, 从溢出–反馈的新视角分析区域间的资源环境压力转移。首先在区域间投入产出模型的基础上分解出溢出–反馈效应模型, 并将其拓展至资源环境领域, 构建耦合环境足迹的溢出–反馈效应模型, 从区际双向影响的角度评价农业部门的资源环境压力转移。研究结果表明, 2007—2012年七大区域的农业部门区际水足迹–碳足迹–土地足迹的溢出–反馈效应空间差别较大; 反馈效应较为显著, 不应忽略。在各区域农业部门反馈占溢出的比例中, 华北区域最大, 均大于31.3%; 华东、华南和中南区域的比例也较大, 均大于10.7%。考虑到我国农业部门现有的区际资源可使用量和需求量与区域经济发展水平并不匹配, 应在一定程度上改善贸易结构, 建立区域一体化贸易模式。

基于特征碘离子的非靶向筛查鉴定河北省地下水中碘化消毒副产物

钟蔚, 刘思琪, 董艳冉, 许楠

2022, 58(4):  711-720.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.027

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联合高分辨质谱和碘化消毒副产物(I-DBPs)的特征质谱性质, 建立一套完整的非靶向分析方法。以河北省17口监测井为研究对象, 筛查地下水样品中I-DBPs的种类、数量及分布。共筛选出含有同分异构体的I-DBPs疑似离子2408种, 其中不同质荷比的数量为839, 远高于以往研究报道的I-DBPs数量。疑似I-DBPs离子中, 对碘离子响应强度排前十位的离子进行结构鉴定, 其中响应强度排前两位的两种离子被鉴定为酚类I-DBPs, 其发育毒性比对应的脂肪族I-DBPs高数十至数百倍。进一步的分析结果表明, 酚类I-DBPs是样品中主要的I-DBPs 类型之一。最后, 通过主成分分析, 讨论2408种疑似I-DBPs的分布特征。根据主成分分数, 筛选出明显偏离其他采样点的3个采样点。根据装载因子, 通过高斯混合模型对疑似I-DBPs进行聚类, 得到4类离子, 其中3类离子分别属于3个离群采样点的特征污染物。这些结果表明, I-DBPs的分布在河北省内的不同地区具有明显的差异性和复杂性。

河蚬(Corbicula fluminea)对氧化石墨烯和全氟辛烷磺酸类物质(PFOS)联合胁迫的生理生化响应

毕春晴, 刘燕, 郭文靖, 蒋西麟, 李郑国深, 许楠

2022, 58(4):  721-729.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.028

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为了探索碳纳米材料氧化石墨烯(GO)和全氟辛烷磺酸类物质(PFOS)在淡水底栖贝类体内的联合毒性效应, 以河蚬为研究对象, 考察 1 mg/L GO和500 ng/L PFOS单独及联合暴露28天后对河蚬体长、体重、滤食率、活性氧水平、抗氧化系统酶活性和丙二醛含量的影响, 并采用优化的综合生物标志物响应指数(EIBR)进行整体评估。结果表明, 暴露结束后, 河蚬的体长和体重没有明显的变化。与空白对照组和溶剂对照组相比, GO和PFOS的单独暴露组及联合暴露组的滤食率均显著下降。在河蚬的鳃和内脏团中, GO和PFOS的胁迫都会引起抗氧化系统酶活性响应的显著变化, 且两器官中变化趋势一致。EIBR结果表明, 鳃和内脏团中联合暴露组的毒性比 PFOS或GO单独暴露组的毒性更强。

氮磷添加对温带和亚热带森林土壤碳氮矿化的影响

李瑞, 冯继广, 朱彪

2022, 58(4):  730-738.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.050

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选取黑龙江五营温带森林和福建武夷山亚热带森林两个站点, 通过120天室内培养实验, 探讨氮磷(NH₄NO₃和NaH₂PO₄)添加对两种森林表层土壤(0~20 cm)碳氮矿化的影响。结果表明, 氮添加通过降低土壤微生物的生物量及其碳氮比来降低亚热带森林的土壤碳矿化, 但对温带森林的土壤碳矿化没有显著影响; 磷添加对两种森林的土壤碳矿化均没有显著影响。磷添加显著地增加温带森林的土壤净氮矿化, 氮添加显著地降低温带森林的土壤净氮矿化, 氮添加和磷添加均对亚热带森林的土壤净氮矿化没有显著影响。总体而言, 可能由于养分可利用性和土壤性质的区别, 温带森林和亚热带森林土壤碳氮矿化对氮磷添加的响应存在区别。

一株分离自四川温泉的嗜热鞘丝藻新种鉴定

李玫锦, 唐杰, Md. Mahfuzur R. Shah, Maurycy Daroch

2022, 58(4):  739-752.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.029

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为了确定分离自四川甘孜地区温泉的嗜热丝状菌株B121的分类信息, 为探索其应用价值提供遗传学分析基础, 对其进行基因组分析、系统发育分析、二级结构预测、形态学鉴定以及结合菌株钠盐耐受性和固氮能力的整体分析。在16S rRNA的系统发育分析中, 发现菌株 B121与菌株Thermoleptolyngbya oregonensis PCC 8501, Thermoleptolyngbya albertanoae ETS-08和Thermoleptolyngbya sp.O-77等嗜热鞘丝藻属菌株有较好的聚类。在16S-23S ITS二级结构预测分析中, 菌株B121的D1-D1'区域与属内参考菌株有一定的相似性, 序列同一性也较高, 但都没有到达广义的同种物种标准, 并且V2, BoxB及V3区域与其他对照菌株的差异较大。结合形态学分析, 确定菌株B121 是Thermoleptolyngbya属下的一个新种。菌株B121可在最高浓度为0.5 M的NaCl和NaNO₃培养基中生存, 也可在浓度为1 M的NaCl培养基中存活。当气相条件为Ar:N₂: CO₂=79:20:1 (体积比)时, 菌株B121的乙炔还原速率可以达到2564.1 nmol/(g·h)。

流域水文模型的参数全局敏感性分析

蔡开奎, 李金城, 胡梦辰, 马文静, 叶瑞, 刘永

2022, 58(4):  753-762.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.052

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基于LSPC构建内蒙大佘太流域水文模拟模型, 利用Morris和Sobol两种全局敏感性分析方法, 识别水文敏感参数及敏感下垫面类型, 评估不同敏感性分析方法和模型输出度量方法对敏感性分析结果的影响。主要结论如下: 1) 模型对日、月两尺度的径流模拟效果好, 模拟值与观测值的决定系数R²>0.6, 纳什系数NSE>0.5, 说明LSPC模型适用于对内陆干旱半干旱地区的流域水文模拟; 2) 两种敏感性分析方法对参数敏感指数排序和敏感参数识别均有影响, 而MAE和MSE两种度量方法的影响主要体现在敏感参数识别方面; 3) 敏感水文参数为下层土壤含水量(LZSN)和地下水蒸发系数(AGWETP), 敏感下垫面类型为草地、耕地、林地和水域, 与大佘太流域的降水和土地利用类型有关。

老旧机动车淘汰更新及补贴政策的成本有效性分析——以北京市为例

于亚申, 胡煜晗, 张世秋

2022, 58(4):  763-770.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.053

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以氮氧化物和PM_2.5削减量为减排效果评估指标, 以车辆残值成本、政策执行成本、燃油成本节约为社会成本指标, 借助单位减排产生的社会成本(社会成本/减排量比值), 对北京市2011年6月至2020年12月老旧机动车淘汰更新及补贴政策的实施效果进行成本有效性分析。结果表明, 研究覆盖期内, 该政策的成本有效性并非单调递减, 而是呈现阶段性和结构性特点: 在重点淘汰柴油货车时期, 政策成本有效性最佳, 在重点淘汰国III汽油车时期, 成本有效性较差, 两者氮氧化物及PM_2.5单位污染物减排成本分别相差14倍和34倍; 随着车型拓展到更高排放标准, 淘汰小型客车的成本有效性呈下降趋势, 国III和国IV排放标准的小型客车减排潜力已较为有限, 且成本有效性远低于政策早期; 淘汰重型货车的成本有效性较高, 且在部分时期存在社会成本的节约。建议后续相关政策的制定应基于成本有效性, 审慎地将排放标准更高的小型客车纳入该政策管制范围, 应更关注重型柴油货车加速淘汰的政策设计优化。

苏州市大气VOCs特征及来源解析

李佳荫, 周明, 宁淼, 史旭荣, 严刚, 马强, 陆克定

2022, 58(4):  771-781.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2022.051

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基于苏州市2020年7—10月VOCs离线采样数据, 探讨苏州市VOCs的时空分布特征、来源及其臭氧生成潜势(OFP), 并与国内其他研究进行对比。结果表明, 苏州市夏季VOCs平均浓度为47.1 nL/L, OFP平均贡献为334.7 μg/m³, 芳香烃和含氧挥发性有机物(OVOCs)是VOCs 的重要组分, 对臭氧生成贡献较大, 其浓度和组分与上海市趋势相似。PMF结果表明, VOCs的6个主要浓度来源排序为液化石油气挥发源(20.7%)>有机溶剂使用源(19.5%)>工业源(17.5%)>机动车尾气排放源>其他源>燃烧源, 苏州市液化石油气挥发源高于长三角地区普遍水平。长三角地区芳香烃浓度较高, 与较高的工业和溶剂使用源贡献相关。总体来说, 芳香烃和OVOCs对苏州市大气环境影响较大, 贡献较大的是表面涂层源、加油站、道路移动源、石化与化工源, 应重点管控。

王选——当代毕昇的创新与攀登

2022, 58(4):  782-784. 

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