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2012年 第48卷 第1期 刊出日期：2012-01-20

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T细胞受体激活过程模拟

王路,欧阳颀

2012, 48(1):  7-12. 

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对免疫系统T细胞受体结合外源多肽段后诱导的一系列受体磷酸化反应过程进行了系统的理论模拟。T细胞受体对于不同外源分子产生敏感而特异的反应, 可以由动力学校验模型进行解释。拓展了早期的动力学校验模型, 放宽和改进了原有模型对去磷酸化速率和以固定顺序进行受体磷酸化这两方面的假设, 得到了更一般的反应网络模型, 从数学模拟角度很好的满足和解释了生理上T细胞所表现出的对外源分子识别的敏感性、特异性和激活时间短等重要性质。

盆地腹地隆起带内高角度变形带构造样式新解

张波,张仲培,张进江,闫淑玉,王晓先,郑亚东

2012, 48(1):  79-91. 

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在总结岩石变形理论和砂箱模拟实验研究进展基础上, 通过构造物理模拟实验和地震剖面的地质解释, 对塔里木盆地腹地巴楚隆起区的高角度变形带的构造属性进行了全新的分析和解释, 认为形成隆起的部分高角度构造为大型膝褶带。巴楚隆起内的膝褶带在地震剖面上表现为低反射、低信噪比, 且地震信息模糊带具有一定的宽度, 这是由于膝褶带内地层发生陡倾斜所致。根据最大有效力矩准则, 一定宽度的低反射带、近于平行的低反射带边界、低反射带与地层呈高角度及其钝角角分线对着挤压方向的几何学特征均表明塔里木盆地腹地巴楚隆起带内部存在膝褶带构造。

塔里木盆地巴楚褶皱带构造几何学及其构造物理模拟

张波,闫淑玉,张仲培,张进江,郑亚东,王晓先,王盟,王佳敏

2012, 48(1):  92-104. 

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基于精细的构造几何学和运动学观测, 结合砂箱模拟实验结果分析, 将塔里木盆地巴楚褶皱带解释为不同规模膝褶带形成的大型背斜构造, 与断裂作用无关。新解释强调巴楚褶皱带为膝褶型背斜变形, 系膝褶带围限而形成的褶皱。该类型构造具有如下几何学特征: 带内地层发生一定角度的倾斜, 具有一定宽度, 膝褶带两侧边界近于平行, 膝褶带与带外地层呈高角度关系, 部分膝褶带呈共轭出现。砂箱模拟实验重现了盆地腹地膝褶带发育和演化的全过程: 宽缓拆离褶皱→紧闭拆离褶皱→褶皱突起→断层调节改造作用, 模拟结果证明膝褶带是巴楚隆起形成过程的重要构造要素之一。

膝褶带构造及其地球物理正演

张波,张仲培,郑亚东,张进江,闫淑玉

2012, 48(1):  105-115. 

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通过构建一系列理想的膝褶带地质模型, 利用四阶有限差分法单炮记录正演模拟方法, 对各类型膝褶带在地震反射剖面上的图像几何学特征进行了正演。正演结果分析表明: 1) 在地震剖面上, 膝褶带变形样式不同于断层构造样式, 膝褶带在地震剖面上具有一定宽度, 带内地震信息呈低振幅、信息模糊或空白带; 2) 膝褶带内外角之间的变化, 即膝褶带内地层产状的倾角变化, 对地震反射信息影响巨大; 3) 在膝褶带内地层陡立或近于直立的情况下, 地震反射界面从膝褶带外向内追踪困难, 且发生反射界面信息假象。这些地球物理正演结果为实际地震剖面的构造解释、膝褶与断裂构造的区分提供基本的参考。

土地利用变化的ANN-CA模拟研究??以西南喀斯特地区猫跳河流域为例

王磊,王羊,蔡运龙

2012, 48(1):  116-122. 

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为了准确把握西南喀斯特地区土地利用格局的变化规律, 以贵州省猫跳河流域为例, 采用人工神经网络与元胞自动机的耦合模型对喀斯特地区1990?2002年间的土地利用格局变化进行了模拟。将模拟结果与实际土地利用图进行对比发现: 在数量变化方面, 两者的混淆矩阵和性能指数的总精度分别达到了87.62%和57.36%; 在空间格局方面, 模拟结果的景观格局指数均接近真实值。研究结果表明, 该模型模拟精度较高且可操作性强, 能够作为西南喀斯特地区小尺度范围土地利用变化研究的有效工具。

面向空间数据组织的地理空间剖分框架性质分析

关丽,吕雪锋

2012, 48(1):  123-132. 

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为有效组织与管理海量空间数据, 在融合国内外各种球面剖分模型优点基础上, 设计了一套集空间数据组织与空间对象表达于一体的多层级地理空间剖分框架??基于地图分幅拓展的全球剖分模型(EMD模型)。在明确EMD模型的构建方法与编码方法基础上, 对EMD框架方案进行了数学定义, 并具体分析了其几何性质与几何精度, 以确定EMD模型的应用领域与应用范围。最后利用GeoID编码完成空间对象表达实验, 验证了该地理空间网格框架作为空间对象表达框架的优越性。

不同氯化物作用下垃圾焚烧飞灰中重金属挥发特性研究

吕晓蕾,韦琳,刘阳生,曾辉

2012, 48(1):  133-138. 

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以深圳市某垃圾焚烧厂飞灰为原料, 考察高温条件下不同氯化物(NaCl, CaCl₂和 FeCl₃)对飞灰中重金属气化特性的影响规律。结果表明: 3种氯化物均不同程度地促进飞灰中重金属的气化; 对于不同的重金属, 氯化物的影响效果各不相同。在未添加氯化物的情况下, 飞灰中Pb和Cr几乎全部气化。Zn和Cu的气化率受氯化物影响最大, 当添加量均为10% 时, 3种氯化物对Zn和Cu的影响效果为FeCl₃ ≈ CaCl₂ > NaCl。飞灰二次气化的最佳条件: 以0.6 L/min N₂做载气, 添加15%的CaCl₂, 1000℃下高温处理2小时。二次气化过程可减小飞灰毒性, 回收重金属。

典型铅锌矿区水稻土重金属污染特征及其与土壤性质的关系

孙锐,舒帆,孙卫玲,郝伟,李丽

2012, 48(1):  139-146. 

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以我国典型的铅锌矿区??湖南水口山铅锌矿区及其周围地区为研究对象, 分析水稻土样品中不同重金属(Pb, Zn, Cr, Cu, Cd和Hg)的污染特征, 用富集因子和潜在生态危害指数法分区域评价了土壤中重金属的污染程度及生态危害, 用主成分分析的方法探讨了土壤性质与重金属污染的关系。结果表明, 受铅锌选矿和冶炼活动的影响, 矿区范围内中心区域水稻土中重金属含量明显高于周围区域, 土壤中Pb, Zn, Cr, Cu, Cd和Hg含量分别高达4330.63, 4451.25, 153.75, 315.69, 34.94和2.379 mg/kg。土壤中不同重金属污染程度大小顺序为Cd > Pb > Zn > Cu > Cr = Hg, 而其潜在生态危害大小顺序为Cd > Hg > Pb > Cu > Zn > Cr。多重金属综合潜在生态危害指数评价结果表明, 中心区域属于轻微、中等、强和很强生态危害的采样点比例分别为50%, 22%, 17%和11%, 而周围区域相应的采样点比例为75%, 18%, 5%和2%。主成分分析表明, 土壤重金属污染明显抑制脱氢酶活性, 且污染严重的采样点土壤pH也较低。

考虑地貌修正的基本风压计算方法研究

陈凯,金新阳,钱基宏

2012, 48(1):  13-19. 

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提出根据气象台站的每日极大风速和最大风速记录修正非标准地貌风速记录的方法。采用该方法对北京和大连气象站的风速数据进行分析计算, 得到50年重现期的基本风速, 并与原数据的计算结果进行比较。因为修正系数将各年最大风速都转换到标准地貌下的对应值, 所以修正后的年最大风速数据呈现良好的平稳性特征。最大似然估计的假设检验表明极值Ⅰ型分布是年最大风速的有效统计模型, 同时也说明所提出的数据修正方法的有效性。因此在计算基本风压时, 应当对非标准地貌条件下获得的气象数据进行修正, 以获得可靠结果。

EmBIOS: 一种支持MS Windows的嵌入式系统BIOS设计

李皓,郑衍松,庞九凤,佟冬,程旭

2012, 48(1):  20-28. 

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提出一种兼容工业规范的嵌入式BIOS设计EmBIOS, 支持嵌入式系统运行MS Windows等操作系统。以中断服务为单位, 对全系统模拟器BIOS进行划分可得到中断服务例程集。将中断服务例程集扩展、移植到传统嵌入式固件环境, EmBIOS既能利用现有嵌入式固件初始化系统, 又可提供桌面操作系统所需中断服务。EmBIOS正确性和兼容性在PKUnity86 FPGA原型系统中通过运行典型操作系统及应用软件得到了验证, 并应用于真实芯片系统。实验表明, EmBIOS具备可移植性, 并能提供与商业BIOS相当的启动速度。

基于日志挖掘的高校用户期刊数据库检索行为研究

王建冬,王继民

2012, 48(1):  29-36. 

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基于国内某大型期刊数据库的用户查询日志, 探讨了高校用户使用学术期刊数据库的基本行为特征, 包括用户访问时间分布、使用特殊检索的比例、检索词的长度分布等。分析了不同类型高校用户的检索策略, 结果显示: 不同类型(理工类、师范类、农林类和医学类)高校用户的检索策略存在相应差异; 但不同办学层次(“985”高校、“211”高校等)高校用户的检索策略相差不大。最后, 通过IP数据的地址判断, 提取了高校用户的性别、专业和学历等人口统计学变量, 分析了这些变量对用户检索行为的影响, 提出高校用户检索策略的影响因素模型。

京津地区一次强对流天气的初生预警技术研究

刘京华,王彬,韩雷,王洪庆

2012, 48(1):  42-46. 

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基于日本MTSAT卫星数据, 在Mecikalski等提出的8个指标计分统计方法的基础上, 对京津地区的一次强对流天气过程的初生(CI)进行预警试验, 并根据试验结果修改了部分指标的阈值。试验表明, 经过阈值的适当修改, 该方法可以有效地对京津地区的强对流初生提前30分钟进行预警。另外, 使用主成分分析(PCA)方法, 验证了8个指标中的每一个指标对于预警CI都有重要的作用。

北京大学大气环境模式PUMA的改进及其在沈阳地区的应用研究

张碧辉,刘树华,马雁军,刘和平

2012, 48(1):  47-53. 

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为拓展北京大学大气环境模式(PUMA)的应用, 对其进行两方面的改进。首先, 用新一代中尺度气象模式WRF提供气象场驱动PUMA; 其次, 新增非局地湍流扩散系数Grisogono方案。 为验证改进后的模拟能力, 将PUMA运用于沈阳地区冬季大气SO₂污染研究。模拟结果和观测比对表明: WRF可以提供合理的气象场; PUMA可以模拟出SO₂浓度月尺度变化和日变化; Grisogono方案在中午对流边界层条件下对模拟结果有所改善。SO₂浓度有明显的日变化, 白天浓度低, 夜间浓度高, 模拟结果表明SO₂浓度和边界层高度的日变化成负相关。改进后的PUMA可以在大气环境预报预警中得到应用。

大型厌氧填埋场中铁的分布特征及迁移行为研究

朱勇,段振菡,陆文静,龙於洋,王洪涛,吴华勇,任路路

2012, 48(1):  147-152. 

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以北京南郊某大型厌氧填埋场为例, 对不同填埋龄垃圾中的铁含量、价态转换及形态分布进行研究。结果表明, 该厌氧填埋场填埋龄为3~10年的垃圾中Fe含量变化范围为18532.8~26897.2 mg/kg。由于微生物的异化铁还原作用, Fe(III)不断被还原为Fe(II), Fe(II)/ Fe(III)从0.51上升到1.01。形态分析结果表明: Fe在不同填埋龄垃圾中的形态分布规律基本一致, 残渣态含量最高, 可氧化态和可还原态次之, 酸可溶解态含量最低, 可还原态受环境因素影响极大, 硫化物对Fe形态分布影响最显著。

准噶尔盆地石炭系火山岩储层主控因素分析

秦小双,师永民,吴文娟,寇,王磊,李晓敏,柴智

2012, 48(1):  54-60. 

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通过对准噶尔盆地石炭系火山岩油气藏岩芯的详细观察以及对储层岩石物性数据的统计分析, 认为构造运动、岩性与岩相、风化淋滤作用是控制准噶尔盆地石炭系火山岩储层的主要因素。火山岩储集空间类型分为原生裂缝、原生孔隙、次生裂缝、次生孔隙四类。储层的渗流能力主要由裂缝决定。风化壳是准噶尔盆地石炭系火山岩储层的主要类型。优质储层主要分布在风化壳顶面以下250 m距离以内, 其中环坳陷分布的古隆起部位更为有利。距离风化壳顶面越远, 孔隙和裂缝充填程度越高, 火山岩储集性能越差。

甘肃北山桥湾北花岗岩体的年代学、地球化学及其地质意义

冯继承,张文,吴泰然,郑荣国,罗红玲,贺元凯

2012, 48(1):  61-70. 

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为加深对北山晚古生代构造演化的认识, 选取位于甘肃北山南带、敦煌地块北缘的桥湾北花岗岩体进行年代学、地球化学研究。桥湾北角闪石花岗岩体锆石LA-ICP MS年龄为303.7±2.4 Ma, ε_Hf(t)为-1.2~5.8, ε_Nd(t)相对较高(-0.40~-0.06), (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i =(0.704524~0.705062)。 桥湾北花岗岩体K₂O含量为4.09%~5.58%, 属高钾钙碱性岩石, A/CNK值在0.92~1.04之间, 为I型花岗岩; 微量元素较富集LILE, 相对亏损HFSE, 有明显的Nb, Ta负异常。岩体具相对富集的微弱分馏的轻稀土元素, 重稀土元素分馏不明显, 基本没有Eu异常。由Hf, Nd同位素及地球化学特征判断, 桥湾北花岗岩体为壳幔混合成因, 其形式可以是底侵的幔源岩浆再分异, 上升过程中遭受地壳物质混染。根据区域构造背景及岩石学、地球化学特征, 可以认为桥湾北岩体是北山南带后碰撞过程岩浆活动的产物, 反映出在晚石炭世北山地区的碰撞拼贴已经完成。

基于Gabor相位的指纹图像细化算法

高欣,刘重晋,封举富

2012, 48(1):  37-41. 

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利用复数形式的Gabor滤波器, 在对指纹图像进行增强的同时, 得到增强图像的相位, 再利用边缘检测的方法提取相位图中的跳变区域, 直接得到脊线的细化结果。此方法不同于传统的模板匹配的细化算法, 不需要对图像进行二值化, 减少了中间步骤, 从而提高了细化速度和细化结果的准确性。实验结果表明此方法具有更短的细化时间和更好的细化效果。

共振金属纳米天线近场区域单分子荧光增益性质的研究

任攀,古英

2012, 48(1):  1-6. 

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从理论上研究了发生表面等离激元共振时, 银纳米天线对其周围近场区域单分子荧光性质的影响。最优的荧光增益效果在电场增益率和弛豫系数变化率的比值(即优化系数)较大时发生。通过对优化系数的计算, 发现当荧光分子的偶极矩与入射光偏振相同时, 并且在距离纳米天线30～100 nm的近场区域内, 荧光增益效果最佳。讨论了不同偏振方向荧光分子在天线周围不同距离、不同方向的平面以及入射波长变化时对于荧光性质的影响, 可以为金属纳米天线调控荧光行为的实验给予指导。

深拖曳多道地震系统阵列几何形态的高精度反演

孔繁达,何涛

2012, 48(1):  71-78. 

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在前人工作的基础上, 发展了一套针对高分辨率深拖曳多道地震勘探系统(deep-towed acoustics and geophysics system, DTAGS)阵列几何形态的高精度反演技术。该技术通过拾取的直达波与海面反射波走时共同对反演进行约束, 同时考虑了阵列节点深度系统误差以及海水速度波动的影响, 采用遗传算法对阵列几何形态控制参数进行同步反演, 获得了全局优化的DTAGS阵列几何形态。在北Cascadia边缘陆坡天然气水合物勘探的应用中, 采用改进算法处理后的DTAGS地震数据明显提高了成像质量, 能够提供更为详实的与天然气水合物相关的海底沉积和构造细节。

深圳河流域城市化对河流水文过程的影响

高晓薇,刘家宏

2012, 48(1):  153-159. 

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深圳河流域是典型的高速及高度城市化区域。基于1988?2006年长时间序列降雨资料, 借助RS和GIS技术, 通过SCS模型对该流域降雨径流关系进行模拟, 并结合流域内常住人口污水排放分析, 研究城市化对流域天然径流深、下垫面径流系数和年径流总量的影响。研究结果表明: 20年来深圳河流域土地利用结构由农业用地迅速向城市建设用地转化, 流域人口增加导致排河污水量增幅达到2.56倍; 天然径流深呈现逐年上升趋势, 并且与降雨量表现出较高的相关性, 依据M-K突变分析得到1993年为天然径流深突变年份; 土地利用导致径流系数向高值发展, 但强降雨弱化了径流系数对于径流量的影响; 年径流总量整体呈现增大趋势, 主成分分析表明降雨是影响径流总量的主要因素, 但流域土地利用和人口的城市化效应不可忽略。

内隐还是外显记忆: 对女性面孔吸引力记忆偏好的ERP研究

张妍,孔繁昌,郭英,任俊,陈红

2012, 48(1):  160-168. 

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运用事件相关电位(ERPs)技术, 采用学习-再认的实验范式, 考察38名大学生(21名男生和17名女生)对女性面孔吸引力再认记忆的认知神经机制。结果发现大学生对女性面孔吸引力的记忆偏好存在性别差异, 再认任务中有吸引力的女性面孔诱发了男性更负的早期ERP成分(N90, N220和N300), 而对女性的效应并不显著。这可能与两性在遗传基因、性激素、大脑结构与功能上的不同有关。进一步对男性的记忆特点进行分析发现, 内隐记忆效应在N80和LPC(300~600 ms)上表现显著, 其最强效应出现在中央区和顶区; 外显记忆效应在P170和LPC(400~600 ms)上表现显著, 其最强效应出现在前额区和额区。表明男性对有吸引力女性面孔的记忆偏好效应更大, 且内隐和外显记忆的脑机制在单一的再认任务中产生了分离。

微波辅助碱氧化锡林浩特褐煤正交实验研究

郎宇琪,冯波,秦春梅,王健,其鲁

2012, 48(1):  169-172. 

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微波辅助条件下, 采用正交试验方法对内蒙锡林浩特褐煤进行了碱氧化研究。 以有机酸中丁二酸产率为指标, 考察了反应温度、时间、氧化剂用量及碱浓度对丁二酸产率的影响, 得到锡林浩特褐煤碱氧化反应的最佳条件为反应温度180°C, 碱煤质量比1.5:1, 恒温时间1 h, H₂O₂浓度0.026 mol/L。最佳条件下丁二酸产率可达20.4%(对daf煤)。