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2011年 第47卷 第5期 刊出日期：2011-09-20

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中国自然灾害生态风险评价

许学工,颜磊,徐丽芬,卢亚灵,马禄义

2011, 47(5):  901-908. 

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进行中国(陆地)生态风险评价研究, 旨在探讨大尺度的区域生态风险评价方法并实施评价, 为生态系统的风险识别和风险防范提供科技支持。选择10种自然灾害作为生态风险源, 22种生态系统作为风险受体, 并考虑生态-环境脆弱性的影响。在各单项灾害生态风险评价的基础上, 完成了中国灾害生态风险综合评价与制图。评价结果显示, 从诸种自然灾害风险源叠加的综合生态风险看, 生态系统高、中风险等级的比例占全国面积的45%, 中国生态保护、风险防范任重而道远。建立适应性的防灾减灾和生态风险防范机制, 合理利用和保育森林、草地、农田、湿地等生态系统势在必行。

汶川地震中的心理台风眼效应

谢佳秋,谢晓非,甘怡群

2011, 47(5):  944-952. 

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选取受汶川地震影响程度不同的3个地区(汉旺、攀枝花及北京)共494名被试, 使用问卷调查的方法检验心理台风眼效应。结果发现, 三地民众在对余震的风险认知、风险行为倾向上表现出不同程度的心理台风眼效应, 而状态焦虑却表现出相反的趋势, 同时发现处于灾难边缘地带的攀枝花民众表现出最为矛盾的心理反应。最后对心理台风眼效应的情境条件和边缘带效应进行了讨论。

高灵敏度GPS接收机载波跟踪环路的设计优化与实现

武玲娟,崔莹莹,路卫军,于敦山

2011, 47(5):  783-788. 

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基于高灵敏度GPS基带信号处理器, 设计优化并实现了GPS载波跟踪环路。为了提高跟踪灵敏度, 对鉴相器的性能、环路误差、环路参数进行了分析优化, 并采用锁频环辅助锁相环结构, 同时对于需要多个乘法器、除法器的模块采用分时共享技术, 降低了资源消耗减小芯片面积。用Verilog硬件描述语言实现了所设计的载波跟踪环路, 在ModelSim中完成了RTL级代码的逻辑和功能仿真, 搭建了FPGA开发板验证平台, 并使用GPS L1波段信号源进行性能测试。测试结果表明所设计的载波跟踪环路可达到25 dB-Hz的跟踪灵敏度。单通道载波跟踪环路基于SMIC 0.18μm工艺, Design Complier的逻辑综合面积为425555μm²。

制备特定尺寸的纳米金颗粒方法及性能表征

郑海霞,黄博能,胡君曼,龚?

2011, 47(5):  777-782. 

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通过化学还原法制备出不同粒径的纳米金颗粒。利用紫外可见分光光度计和透射电子显微镜对纳米金颗粒的形貌及尺寸进行表征。讨论了还原剂种类、还原剂用量、试剂加入顺序、反应温度等因素对纳米金颗粒稳定性、粒径、形貌和分散性的影响。结果表明: Na₃C₆H₅O₇为还原剂制得纳米金颗粒粒径在15~20 nm之间, NaBH₄为还原剂制得的纳米金颗粒粒径在3~10nm之间, 柠檬酸钠与氯金酸的摩尔比为1.5:1时最佳, Na₃C₆H₅O₇为还原剂时, 采用NaBH₄溶液加入到加热的Na₃C₆H₅O₇与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)混合溶液比Na₃C₆H₅O₇溶液加入到加热的NaBH₄与PVP混合溶液制得的纳米金溶胶的颗粒分散性好, 粒径小且更均一。

中文新闻关键事件的主题句识别

王伟,赵东岩,赵伟

2011, 47(5):  789-796. 

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提出在单文档中通过提取主题句以获取关键事件信息的思想。根据新闻的体裁特点, 分析了新闻报道与事件的关系, 以及新闻标题在内容、形式和语言方面的特征。提出利用标题的提示性信息提取主题句来描述新闻关键事件的方法。该方法首先对新闻标题按信息含量进行分类, 然后结合新闻句子的词频、长度、位置、与标题的相似度等特征计算句子的重要性。实验表明, 该方法能够准确提取新闻主题句, 为进一步抽取事件信息打好了基础。

FY-3A/MWRI数据反演半干旱地区土壤湿度的研究

彭丽春,李万彪,刘辉志

2011, 47(5):  797-804. 

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为了监测半干旱地区干旱化范围和干旱程度, 探讨了一种利用卫星微波遥感反演土壤湿度的方法。根据陆表和大气辐射传输模式模拟植被覆盖地表微波亮温和土壤湿度的关系, 建立土壤湿度的对数三次多项式的反演算法。利用中国气象卫星(FY-3A)搭载的微波成像仪(MWRI)的亮温资料,反演得到吉林通榆地区农田和草地的土壤湿度, 并与地面实测结果进行对比, 其均方根误差农田为0.003 cm³/cm³, 草地为0.005 cm³/cm³, 反演精度较高。本方法可以应用于可以获得更多资料的FY-3B卫星, 结合改进的辐射传输模式获取不同地表类型的辐射特征, 期望未来可进行区域试验的反演研究。

上海地区臭氧垂直分布特征分析

彭丽,高伟,耿福海,冉靓,周厚荣

2011, 47(5):  805-811. 

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对2007年5月至2009年12月期间上海市宝山国家气候观象台的臭氧探空观测数据分析表明, 臭氧的垂直分布主要受光化学和动力输送作用影响控制。光化学作用对臭氧分布的影响在边界层和平流层中上层非常明显。边界层内臭氧浓度呈正梯度变化, 受气温、辐射、水汽等因素的影响, 造成边界层臭氧浓度夏季最高、冬季最低的季节变化。在26 km以上的平流层中上层, 光化学作用使得夏季平流层中上层臭氧浓度最高, 冬季反之。动力输送过程对于对流层上层至平流层低层10~17 km高度影响显著, 平流层-对流层交换使得春季该层臭氧浓度最高。

旅游业对目的地资源环境影响计量模型及实例分析

易志斌,徐虹

2011, 47(5):  863-867. 

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运用环境经济学理论分别从行、住、食、游、购、娱6个方面构建了旅游业对目的地资源环境影响计量模型, 并以北京市旅游住宿为例, 初步评估2008年旅游住宿对北京市资源环境的影响。计算结果表明: 北京市2008年接待旅游者的住宿对资源环境影响计量为5.464×10⁸元, 占住宿收入的4.322%。从万元GDP水耗和电耗计算结果看, 相对于其他产业, 旅游业是一个节水和节能型产业, 属于环境友好型产业。

基于Kriging方法的天然地基承载力三维模拟及分析

乔金海,潘懋,金毅,赵增玉

2011, 47(5):  812-818. 

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简要介绍了Kriging方法的基本原理及变异函数的模拟, 并从三维结构模型的体元离散、实验数据搜集与探究、空间变异结构分析以及插值方法应用等方面详细阐述承载力三维实体建模的基本思路。提出以三维地质实体建模技术同Kriging方法相结合的策略分析并模拟天然地基土承载力的空间分布规律, 并以三维可视化技术对其进行刻画和表达。以北京某区域为例, 利用该区887个实验样品数据, 采用Kriging插值与三维实体模型结合的方法, 构建了研究区承载力三维实体模型, 并将模拟结果与传统二维Kriging方法建模结果进行了对比分析。结果表明, Kriging插值与三维实体模型结合的方法不但精度高, 而且直观、准确的三维可视化表现方式为专家的决策提供了便利。

地下工程施工引起三维变形预测系统关键技术研究

田甜,潘懋,韩煊,丛威青,张芳,张杰

2011, 47(5):  819-824. 

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基于“三维岩土工程勘察信息系统”开发了“地下工程施工引起地层位移和建筑物变形三维预测系统”。系统中采用经验法对地下工程施工引起的地层以及建筑物的变形进行预测, 采用三维规则格网模型以及不规则三角网模型来表达三维的变形场, 并采用自适应三角网加密算法对不规则三角网进行加密, 以满足在不增加数据量的前提条件下对变形场提供高精度的刻画, 从而满足了大范围区域建模分析的需求。

京津晋冀寒武系第三统鲕粒灰岩特征及其环境意义

赵鹏,刘波,秦善

2011, 47(5):  825-830. 

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京津晋冀地区是华北板块的主体, 该区寒武系第三统以鲕粒灰岩的广泛发育为特点。通过野外露头剖面和室内薄片观察, 对研究区鲕粒灰岩空间展布和鲕粒类型进行了详细研究。鲕粒灰岩从东到西出现的层位逐渐抬高, 具有明显的穿时性。大型鲕滩呈向西凸出的弧形带状分布, 鲕滩带主体由同心鲕鲕粒灰岩组成, 鲕滩带西侧鲕粒灰岩厚度迅速减小, 鲕粒以放射鲕居多, 鲕滩带东侧鲕粒灰岩厚度逐渐减小, 鲕粒以同心鲕占绝对优势。寒武纪第三世海侵方向是由东向西, 在研究区中部发育内缓坡的鲕粒滩环境, 西部为滩后潮坪环境, 东部为开阔海环境。

新疆柯坪地区碳酸盐岩对构造裂缝发育的影响

张鹏,侯贵廷,潘文庆,琚岩,张庆莲,李乐,舒武林

2011, 47(5):  831-836. 

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针对柯坪大湾沟地区白云岩、颗粒灰岩、泥晶灰岩和颗粒泥晶灰岩4种碳酸盐岩, 选取4个剖面, 对其构造裂缝发育情况进行统计分析。结果表明, 裂缝面密度强度由大到小依次为白云岩、颗粒灰岩、泥晶灰岩和颗粒泥晶灰岩, 即在相同构造环境下, 白云岩最容易产生构造裂缝。同时发现质纯粒粗的碳酸盐岩(如颗粒灰岩)相对脆性大, 比泥质细粒的碳酸盐岩(如颗粒泥晶灰岩)更易发育构造裂缝。最后对碳酸盐岩裂缝面密度与岩石力学参数之间的关系进行了探讨。

地层条件下砂岩储层的AVO响应模板

何涛,史?,邹长春,任科英,裴发根

2011, 47(5):  837-844. 

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在实验室对WXS凹陷的W3地层岩芯样品进行了地层压力和温度条件下的密度、孔隙度和声波速度测试, 基于岩石物理模型提出一种集成目标储层孔隙度、厚度和饱和流体信息的AVO响应模板制作方法。该方法以砂岩孔隙度与干燥状态下的密度和纵、横波阻抗的线性关系为核心, 利用Gassmann流体替换技术构建岩石物理模型, 通过正演模拟获得不同储层条件下的AVO响应在截距-斜率交会图上的分布位置和形态特征, 最终制作出能综合反映储层性质(孔隙度和层厚)和饱和流体性质的AVO响应模板。通过该模板可以直观地预测目标储层的孔隙度和厚度范围及所含流体(水、油、气)情况, 从而降低了与地质因素密切相关的AVO反演多解性, 提高了直接进行烃类预测的准确性。

北京古蓟城城址古地貌环境演变研究?? 以广义大厦工程剖面为例

岳升阳,苗水,徐海鹏

2011, 47(5):  845-852. 

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广安门地区是北京最早的城址?? 古蓟城所在地。对广安门内的广义大厦工程地层剖面进行的古地貌复原研究表明, 当地在2.2万年前为永定河河道, 全新世以来发育成河旁高地, 成为古代蓟城的选址地。经历了由晚更新世晚期较冷湿的疏林草地、较干旱的草原植被景观、全新世较暖湿的疏林草地及较凉湿的草甸植被环境的演变过程。

北京市土地利用生态系统服务价值综合评估研究

唐秀美,陈百明,路庆斌

2011, 47(5):  853-862. 

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提出北京市土地利用生态服务价值的综合评估方法, 并以此为基础, 探索土地生态功能重要性分类方法。首先, 在对北京市的土地利用现状类型进行分析的基础上, 将北京市的土地利用类型确定为9个大类, 15个亚类, 进而确定各土地利用类型的基准生态服务价值。然后, 选取自然、区位、人文3个方面的评价因子对北京市进行综合因素的生态环境评价并划分为4个生态分区, 从而获得不同生态分区土地利用类型的生态功能重要性程度, 用各生态分区修订后的生态环境评价综合指数对土地利用生态服务价值进行修正, 通过聚类的方法将北京市各土地利用类型按生态服务价值大小划分为6类。最后, 使用北京市1993, 2001和2007年的土地利用现状图, 对北京市土地利用类型的生态服务价值综合评估方法进行应用, 得到3期土地利用单位面积生态服务价值分布图和6类生态功能重要性土地类型的分布情况, 并分析了北京市生态服务价值和6类土地类型的变化情况。结果显示: 1) 北京市1993, 2001, 2007年生态服务总价值持续减少, 各生态分区除了一个区是先增加后减少之外, 其他区的生态服务价值都持续减少; 2) 土地利用生态功能重要性分类结果中, 从中心城区到远郊山区, 等级逐步降低, 西北区的等级高于东南区; 3) 从1993年到2007年, 一类、二类、六类类型的面积逐年增加, 而三类、四类、五类类型的面积逐年减少。

智能流域管理的关键问题与模型技术

邹锐,刘永,颜小品,郭怀成

2011, 47(5):  868-874. 

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在总结流域问题现状及流域管理决策需求的基础上, 基于仿生学原理, 类比人的思维特征和决策过程, 提出了包括流域信息获取、输入- 输出因果关联模拟以及优化决策等步骤在内的智能流域管理模式, 并对比分析了智能流域管理和传统流域管理的差异性。提出了智能流域管理的4个关键问题: 管理目标的确定、基于智能因子关联与流动的模型开发与信息获取、非线性响应特征与流域决策模型的计算需求、流域系统的不确定性与决策适应性演化, 构建了智能流域管理的模型框架, 并通过案例展示了模型框架中的重要进展与预期决策支撑作用。

近50年来毛乌素沙地草地生态脆弱性评价??以内蒙古乌审旗为例

靳毅,蒙吉军,黄姣

2011, 47(5):  909-915. 

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选择位于毛乌素沙地腹地的乌审旗作为研究区, 基于1960年代, 1978, 1988, 2000和2008年土地覆被数据, 借助GIS空间分析技术, 通过建立“敏感性-弹性-压力”生态脆弱性评价模型, 对研究区近半个世纪的草地生态脆弱性进行动态评价。结果表明: 乌审旗草地生态系统大部分属于中、低度脆弱区。50年间, 草地生态脆弱性经历了持续减小、增大、再减小的变化过程, 在空间分布上呈现南高北低的格局。草地脆弱性的时空变化一方面与当地生态系统处于半干旱气候、风沙地貌等生境特点有关, 另一方面与生态系统受到的干扰(包括自然和社会两方面)直接相关, 尤其是干燥度的波动、人口的增加、放牧规模的扩大以及放牧模式的改变等。最后, 基于草地生态脆弱性评价结果, 提出生态安全建设时在草地保护和利用方面的对策建议。

中国HCFC-141b排放清单预测

颜??,张剑波

2011, 47(5):  875-881. 

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基于IPCC《国家温室气体清单优良作法指南(2006)》建立中国HCFC-141b排放清单, 分析计算中国HCFC-141b的排放构成和排放趋势。退役排放构成中国HCFC-141b排放的主要部分, 占总排放量的48.7%; 在蒙特利尔议定书控制淘汰(MPPS)情景和加速淘汰(APS)情景下, 2010?2030年分别累计减排量为7.30万t和7.46万t ODP, 相当于47317万t和48381万t CO₂-eq温室气体(GHG); 在APS情景下, 由于淘汰力度加强, 在HCFC-141b排放时段内, 相比MPPS情景进一步减排3815万t CO₂-eq GHG, 其中大部分减排量由冷藏保温、热水器保温和板材子源贡献。中国履行《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》不仅减少了ODS排放, 同时也减少了温室气体排放。

中国综合生态风险评价的不确定性分析

马禄义,许学工,徐丽芬

2011, 47(5):  893-900. 

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以全国综合生态风险评价为基础, 选择风险源数据为主要分析对象, 分析冰雹、大风等10种风险源的不确定性对风险值计算的影响, 以及风险值对风险源分级的敏感性。采用蒙特卡洛模拟法, 对全国范围内10 km×10 km的栅格进行逐一分析。在每个栅格的模拟过程中, 首先设定数据分析的不确定性, 然后按照风险源等级划分的频数统计设定风险源分级模拟值的概率分布, 利用全国综合生态风险评价的基本公式, 对栅格的风险值进行模拟; 同时, 利用Spearman秩相关系数求解风险值对风险源分级的敏感性, 通过方差贡献求得模拟风险值对所有风险源的敏感性结构。设定50%和25%两个水平分别表征高不确定性和低不确定性, 模拟次数设置为10⁴次, 结果显示: 1) 模拟风险的平均值与风险计算值接近, 两者之比多数介于0.95~1.05之间, 但不同风险分区的性质会存在差异; 2) 风险最大模拟值普遍高于风险计算值, 但除青藏区外多数风险最大模拟值与风险计算值的比例仍集中在1.0~1.5之间; 3) 全国范围内, 风险最敏感的3个主要风险源为干旱、洪涝以及滑坡和泥石流。

论思维的复杂系统模型暨新一代专家系统的设想

佘振苏,倪志勇

2011, 47(5):  960-968. 

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在复杂系统研究思想指导下, 构建了基于神经元网络结构的复杂系统思维模型, 提出以网络节点表示概念, 以网络连接表示命题, 以网络回路实现知识表达, 以网络节点间的时空动力学激发实现演绎推理等思维活动的理论新框架, 并以此为基础对新一代专家系统进行了设计。

基于时序植被指数的东北地区耕地生长季特征识别与应用研究

李正国,唐华俊,杨鹏,周清波,王仰麟,吴文斌,殷贺,张莉

2011, 47(5):  882-892. 

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基于多时相遥感信息可以有效反映区域尺度上作物物候期特征的原理, 利用1998?2009年期间的SPOT/VGT NDVI逐旬时间序列数据, 采用TIMESAT软件集成的非对称高斯函数拟合方法对数据序列进行平滑重构处理, 进而根据拟合曲线变化特征定义并提取了我国东北地区耕地生长季特征参数(包括生长季开始期、峰值期、结束期与生长季长度等)。然后, 利用农业物候观测数据(包括出苗期、抽穗期、成熟期与生育期天数等)对上述生长季特征进行了对比验证研究。最后, 重点分析了近10年来东北地区耕地典型物候期的空间格局及其时间波动特征。结果表明: 基于观测数据的作物物候期特征的时间变化曲线, 可以一定程度上反映不同作物类型的生长过程; 基于拟合数据提取的耕地生长季特征参数与不同作物的观测物候期均存在显著的相关关系, 相对而言, 提取的耕地生长季特征能更好地反映区域尺度上作物物候期特征的宏观时空分异。此外, 空间网格化的物候特征分析结果还可为研究作物生长过程对外界环境条件变化(诸如区域温度、降水和日照时间等)的时空响应提供重要的数据支持。

珠三角地区荔枝林挥发性有机化合物通量的观测研究

高祥,张宏升,蔡旭晖,宋宇,康凌

2011, 47(5):  916-922. 

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利用2008年7月和2009年2?3月在珠三角地区开展的挥发性有机化合物(VOCs)和微气象学综合实验观测资料, 分别应用近地面层通量廓线关系法和松弛涡旋累积法(REA)计算了荔枝林下垫面VOCs冠层尺度通量。结果表明: 荔枝林的主要生物挥发性有机化合物(BVOCs)排放为异戊二烯, 其排放有着明显的季节变化和日变化。荔枝林生长季白天的典型异戊二烯通量为0.932 nmol/(m2?s), 非生长季植物排放不显著。该结果为使用微气象学方法获取VOCs通量提供了借鉴。

菲厌氧降解对细菌和古细菌群落的影响

张书颖,谢曙光

2011, 47(5):  923-928. 

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利用TRFLP技术研究了受垃圾渗滤液污染的地下沉积物中细菌和古细菌群落在菲厌氧降解前后的变化。结果表明: 细菌群落在生物降解过程中变化很大, 物种丰度及Shannon-Weiner指数分别由15和2.39增加到23和2.88; 古细菌群落在生物降解过程中变化较小, 物种丰度及Shannon-Weiner指数变化不大。

黄姜皂苷水解烟曲霉的分离及其β-糖苷酶性质初探

雷晶,黄文,李天宏

2011, 47(5):  929-932. 

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为实现黄姜皂苷的清洁生产, 从自来水中筛选能用于黄姜皂苷生物转化的微生物并研究其粗酶的性质。首先通过平板划线法分离自来水中能水解黄姜皂苷的微生物, 利用TLC法和HPLC法分析微生物的转化效率。然后采用比色法测定粗酶β-糖苷酶活性的最佳反应条件并检验其热稳定性。最后以典型螺甾烷型皂苷延龄草苷为底物, 探讨该粗酶用于黄姜皂苷生物转化的可能性。筛选所得最佳菌种为烟曲霉, 其粗酶在65℃ pH6.0条件下活力为4.1 U/mg, 为筛选所得另外两种真菌的2.7倍和2.6倍; 含有1.5 mol/L硫酸铵时, 其粗酶活性在65℃放置48小时后还剩余77%; 该酶对延龄草苷的水解反应在24小时达到平衡, 皂素的得率达56%。首次报道了烟曲霉及其粗酶对黄姜皂苷的生物转化, 其粗酶的热稳定性远高于其他耐热性β-糖苷酶, 且对延龄草苷的转化率较高。

区域生态风险评价: 以鄂尔多斯市为例

蒙吉军,周婷,刘洋

2011, 47(5):  935-943. 

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建立了区域生态风险评价的概念模型, 包括区域生态风险管理目标确定、风险源分析、风险度量方法、风险计算及风险管理几个步骤, 构建了区域生态风险评价的指标体系。选择地处中国北方农牧交错带的鄂尔多斯市作为案例区, 针对其主要的风险源干旱、洪涝、病虫鼠害、污染、大风、沙尘暴、沙漠化和水土流失, 基于遥感资料、历史记录、调查数据和统计数据, 使用RS, GIS和SPSS技术, 对研究区2000年及2008年的区域生态风险进行研究。结果表明, 鄂尔多斯生态风险空间差异较为明显, 高风险区主要分布在库不齐沙漠、毛乌素沙地和准格尔旗等地, 与区域生态环境本底和大规模采矿等经济活动直接相关。2000年偏高及高风险度分布区主要是准格尔旗、达拉特旗、杭锦旗的库布齐沙漠地区、乌审旗的中部和北部以及西南角；2008年大部分区域的风险度较小, 高风险度仅在达拉特旗西北部处于黄河和库布齐沙漠的区域以及中部、西南角有零星分布。2008年整体的风险度较2000年有大幅降低, 与2000年后采取的一系列生态环境建设与恢复措施直接相关。其中, 广泛分布的草地和荒漠生态系统的风险度明显降低、农田和林地生态风险也在减小, 但水域和城镇遭受的生态风险却在增大。

英国发展CCS战略及加强与中国合作的原因简析

王仲成,宋波

2011, 47(5):  953-959. 

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详细介绍了英国CCS发展战略和具体实施举措，并从多个角度分析和探讨英国发展CCS及其积极推进与中国合作的原因。自20世纪90年代初以来, 英国一直在积极推进CCS的发展, 特别是随着《能源白皮书》、《能源法》等战略性文件的颁布, 进一步奠定了发展CCS的政策基础, 相继实施了竞标计划、示范项目等一系列措施。在实施过程中, 除考虑自身能源结构和能源安全外, 英国更多把发展CCS瞄准于未来全球煤电市场以及气候外交的战略上, 中国元素成为其关注的重要因素之一。中国巨大的煤电市场以及在气候变化政治格局中的地位, 成为英国促进与中国合作的重要原因。

长深气田火成岩储层应力敏感性及其成因机理

王磊,师永民,宋秋国,柴智,秦小双,李晓敏,吴文娟

2011, 47(5):  969-972. 

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对吉林油田长深井区火成岩低孔低渗型储层取岩芯样品进行应力敏感性测试, 样品的渗透率恢复率不超过11%, 呈现极强的应力敏感性。通过储层岩芯观察及其他地区火成岩应力敏感性分析结果对比, 认为火成岩储层应力敏感性与储层的岩性、结构、构造和孔隙、裂缝发育程度以及发育类型有关。与砂岩较单一的成岩作用不同, 火成岩复杂的成岩作用导致不同地区火成岩储层应力敏感性不同, 即便在同一地区, 不同火成岩岩性储层的敏感性都可能不同。所以对火成岩储层应力敏感性评价应区别对待, 不能一概而论。