天然溶解有机质和环境污染物的相互作用--以铜、汞离子和卡马西平为例

天然溶解有机质（natural dissolved organic matter，DOM）是由动植物残体经过复杂的物理、化学和生物过程形成的高分子有机混合物，它广泛分布于水体、土壤和沉积物中。DOM的结构十分复杂，分子量从几百到几十万不等，元素组成和化学结构随时空和来源不同而变化。腐殖物质是DOM的主要组成部分，以溶解有机碳计约占DOM总量的50%~80%。腐殖物质可以分为：富里酸（fulvic acid， FA任何pH值条件下都溶于水），腐殖酸（humic acid，HA在pH 1时不溶于水）和胡敏素（humin，任何pH条件下都不溶于水）。 DOM能影响许多生物地球化学过程。例如DOM是一个重要的碳汇，它能影响微生物的食物链和全球碳循环；DOM和营养元素含量、食物链结构等一起决定水生生态系统的属性和发展动态；它还能吸收自然光，从而影响紫外线在水中的穿透能力和浮游植物的光合作用；DOM含有多种弱酸和弱碱官能团，是天然水体pH的调节剂和控制因素；DOM和痕量金属离子或有机污染物发生作用，从而影响它们的形态、毒性、迁移转化和生物有效性；在饮用水消毒过程中，DOM能生成致癌物三卤甲烷和其它消毒副产物。 天然水体中的痕量金属离子（如Cu2+和Hg2+）主要以DOM络合态存在。在海水中DOM控制铜的主要存在形态；在淡水中 90%以上的铜离子与DOM发生配位。通过配位作用DOM能抑制浮游生物对Hg的吸收，增加鱼类对Hg的蓄积。目前，人们对金属离子在环境中的迁移转化机理的理解还不够深入，尤其是对有机质参与下的有毒重金属循环还缺乏必要地认识。条件稳定常数是描述重金属离子与DOM配位能力的基本参数。前人运用多种手段对DOM与金属离子的结合能力进行了研究，主要包括：离子选择性电极法、溶出伏安法、超滤及荧光淬灭滴定法等。紫外吸收滴定法可用于研究单一有机化合物和金属离子的相互作用，在这一领域的应用尚未报道。本文首次将紫外吸收滴定法应用于测定DOM与Cu2+和Hg2+的条件稳定常数。实验表明紫外吸收滴定法迅速、简便、可望成为研究DOM和痕量金属离子相互作用的有力工具。 药品和个人护理品（pharmaceuticals and personal care products，PPCPs）在环境中普遍存在。有证据表明，环境中的有些PPCPs能对生物体产生影响，如改变生物体的性别比例，影响植物生长，动物幼虫的孵化，甚至具有明显的致畸效应。卡马西平（Carbamazepine，CBZ）是一种常用的抗癫痫、止痛药物和抗抑郁药。毒理学实验表明，环境中的CBZ能严重影响鱼、蚌等水生生物的免疫和循环系统。CBZ使用量大，在环境中含量高，在地下水渗透过程和常规污水处理中保持稳定，因此CBZ成为衡量人类活动和污水处理工艺效率的标志物。但是目前人们对CBZ的环境地球化学循环知之甚少。DOM能与许多有机污染物发生相互作用，从而影响它们的生物环境地球化学行为，但DOM对CBZ的影响尚未见报道。本论文利用三维荧光光谱技术和同步荧光光谱技术，研究了DOM与CBZ的结合强度、结合类型、影响因素，并且初步总结了DOM对CBZ环境地球化学循环的影响。为理解其它PPCPs的生物地球化学循环，预测它们的迁移转化、归宿和环境毒性提供参考。 本文运用紫外吸收滴定法和荧光淬灭滴定法研究了不同来源的DOM和金属离子（Cu2+和Hg2+）的相互作用，运用三维荧光光谱法和同步扫描荧光光谱法研究了DOM和卡马西平的相互作用。主要成果简述如下： 1、本文首次将紫外吸收滴定法应用于测定金属离子和DOM的条件稳定常数，结果表明紫外吸收滴定法操作更简便、测定迅速、仪器普及率高，可在DOM含量很低（约10-5 ~ 10-7 mol/L）的情况下也可以直接进行测定，不必进行复杂的预富集。可望成为DOM和痕量有毒重金属离子相互作用的有力工具。 2、重金属离子（Hg2+和Cu2+）与DOM的羧基和酚羟基等基团配位。配位后电子的离域性增加，导致紫外吸收增加。与此同时配位后分子极性的改变和铜离子顺磁性作用，引起DOM荧光淬灭。在Cu2+和Hg2+的滴定过程中，紫外吸光度和荧光强度之间呈极显著线性负相关关系（R2=0.99，P<0.001）。这说明荧光和紫外从不同侧面揭示了DOM和金属离子的配位作用。 3、紫外吸收滴定法和荧光淬灭滴定法测定其条件稳定常数（log K）一致，介于3.5 ~ 5.5之间。强配位作用是DOM影响有毒重金属离子环境地球化学行为的根源。研究还表明配位作用的强弱受DOM来源和体系pH的影响。 4、 CBZ和DOM能发生强烈的相互作用，结合常数（log K）介于3.41 ~ 5.04之间。DOM能明显减少游离态CBZ的浓度，提高CBZ溶解度和迁移转化能力。这对认识CBZ和其它PPCPs的环境地球化学循环及其影响因素具有指导意义。 5、荧光光谱研究表明CBZ对DOM发射的荧光具有明显的猝灭作用，其猝灭机理为静态猝灭。疏水作用是CBZ和DOM之间的主要作用力。DOM-CBZ受pH值的影响不大， Cu2+对CBZ和DOM的结合有一定的影响。

月表热参数模型与月壤厚度的被动微波遥感理论分析

利用被动微波遥感亮度温度数据反演月壤厚度是“嫦娥”探月工程的科学目标之一，也是人类探测月壤厚度的一种新的尝试。深入研究月表太阳辐射、月球内部热流以及月表温度的分布和变化规律，是解译遥感数据，反演月壤厚度的前提条件，也为进一步开展月球探测、开发利用月球资源乃至建立月球基地相关研究工作提供必要的参考。 本文根据月表有效太阳辐照度与太阳常数、日月距离和太阳辐射入射角的关系，建立了月表有效太阳辐照度的实时模型如下： (1) 其中， (2) (3) 通过对月表有效太阳辐照度实时模型的各个参数分析发现，影响月表有效太阳辐照度变化的主要因素是日地距离和太阳辐射入射角的变化。对模型的误差分析表明，从1950年到2050年的100年内，月表有效太阳辐照度计算结果的误差百分比小于0.28％，能更准确地反映月表有效太阳辐照度的变化情况。从2007年月表有效太阳辐照度的计算结果发现，该年内的月表有效太阳辐照度变化在1321.5～1416.6 W•m-2之间，平均为1368.0 W•m-2，一个月内的变化最小幅度为6.0 W•m-2，最大幅度为23.6 W•m-2。 在月表有效太阳辐照度的实时模型基础上，根据能量守恒和Stefan-Boltzmann定律，本文还得出了月表温度分布模型如下： (4) 其中，初始条件由下式决定， (5) 通过与月表温度实际观测结果的比较发现，当月表反射率、热发射率和热惯量分别取0.127、0.94和125 J•m-2•s-1/2•K-1时，模型的计算结果与实际观测值比较符合，能较好地预测理想条件下的月表温度。 月表热参数研究的一个重要应用就是解译对月被动微波遥感的亮度温度数据。在对月被动微波遥感探测中，辐射计获得的亮度温度反映了月球表层的热辐射特性。月球表层的热辐射与其自身的热状况紧密相关，结合文中建立的月表热参数模型，根据辐射传播理论进一步分析了对月微波遥感探测中，月球表层在不同情况下对亮度温度的贡献，确定了亮度温度随月表温度和月壤厚度的变化关系，对被动微波遥感探测月壤厚度的可能性和可能达到的精度进行了估算。 对月球表层的热辐射传播的分析发现，对月被动微波遥感探测获得的亮度温度受月球表层热辐射的控制，与月壤厚度具有指数相关性，并受到月表温度的影响。当月壤和月岩的复介电常数分别为2 + 0.005 j和9 + 1 j、相对磁导率均为1时，对应3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz和37.0GHz四个频率的亮度温度与月壤厚度及月表温度的关系可分别近似表示为， 3.0GHz亮度温度： (6) 7.8GHz亮度温度： (7) 19.35GHz亮度温度： (8) 37.0GHz亮度温度： (9) 当月壤厚度和月表温度分别在0.5m~30m和100K~400K之间变化时，上述四个频率的亮度温度变化范围分别在212.5K～252.8K、207.4 K～266.7K、193.8 K～288.6K和174.0 K～310.9K之间。对于较低频率的被动微波遥感，亮度温度随月壤厚度的增大逐渐增大并趋于稳定；对较高频率的被动微波遥感，亮度温度随月壤厚度的增大会产生起伏波动，不利于用单波段反演月壤厚度。亮度温度梯度在频率较高时梯度较大，在很小的月壤厚度范围内很快就趋于0，不利于厚度较大时的月壤厚度反演，但对于厚度较小时的月壤厚度反演精度较高；同时，除3.0GHz外，7.8GHz、19.35GHz和37.0GHz三个频率的亮度温度梯度随月表温度的升高降幅较大，尤其是19.35GHz，适合在夜间对月壤厚度较小的地区进行更精确的探测。对于3.0GHz，其亮度温度梯度受月表温度变化的影响很小，能反映出较深层月壤厚度的信息，可以对月球进行全球全天时探测。若辐射计的分辨率为0.02K，3.0GHz频率对10m厚月壤的判别精度达到0.07m；对于20m厚月壤的精度为1.4m。当月壤厚度小于0.5m时，随着月壤厚度从0到0.5m增加，月球表层的亮度温度贡献呈先减小后增大的趋势，从而使某一亮度温度值可能对应存在两种不同的月壤厚度。因此，对于月壤厚度小于0.5m的区域，利用单波段被动微波遥感亮度温度反演月壤厚度是比较困难的。 在对月被动微波遥感探测中，可以利用月球夜晚时段的亮度温度数据判别月壤厚度是否小于0.5m。当月表温度为100K时，3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz和37.0GHz四个频率的亮度温度判别参考值分别为212.9K、207.4K、193.5K和174.1K；月表温度为240K时，上述四个频率的亮度温度判别参考值分别为220.8K、226.8K、234.1K和237.2K。当亮度温度小于参考值时表示月壤厚度小于0.5m，反之，表示月壤厚度大于0.5m。更进一步地，可以根据月表温度的影响系数对月岩是否裸露于月表进行判断。当3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz和37.0GHz四个频率的月表温度影响系数接近0.77、0.82、0.84和0.85时，可以认为月岩直接暴露于月表。

微生物——铊相互作用的生物地球化学研究——以真菌（Fungus）为例

铊是一种有毒有害的重金属元素，已经引起了广泛的关注。本论文通过对黔西南铊矿区土壤和沉积物样品的菌株分离、铊高耐受性菌株的筛选、胞外吸附、富集、亚细胞水平区系分布、絮凝实验及ITS序列等实验研究分析，并结合铊的地球化学相关研究，较系统地阐述了真菌--铊的生物地球化学过程机理，得出以下结论： 1、与环境背景区相比，黔西南滥木厂铊矿区内的河流、土壤中铊的已有不同程度的积累，直接导致了当地微生物生物量在很大程度上的降低，微生物生物量与铊含量间有显著的负相关关系。研究区内的沉积物、土壤中的微生物区系结构和数量发生了明显变化，细菌、真菌及放线菌数量均出现显著降低，而且三大微生物对重金属污染的敏感性大小也不一样，即放线菌>细菌>真菌。从土壤样品中分离到的主要菌群仍为常见种属，如青霉属（Penicillium）、木霉属（Trichoderma）、拟青霉（Paecilomyces）等。 2、经过初筛菌株的铊耐受性实验，在1000 mg/L水平筛选得到九株高耐受性菌株。吸附实验表明：微生物菌株对铊的吸附效率在4.63～16.89%，且随着环境中铊浓度的上升而降低，这可能是因为铊浓度的升高加大了对微生物生长的抑制作用，所形成的菌丝体（或菌丝球）减少，表面积也相应减少，从而导致了吸附效率的下降。各种常量元素和铊的关系呈显著相关性，钙、钾和钠等常量元素也是微生物赖以维持生存的因子，可能由于微生物细胞对钙、钾的吸附方式与对铊的吸附方式类似。因此，随着铊处理浓度的上升，钙和钾的吸附量也随之减少，而钠则呈现相反的趋势。 3、富集实验表明，九株菌株对铊的富集量随着铊处理浓度上升而降低，其影响趋势与对生物量的影响趋势基本一致，最高可达到7189 mg/kg，最大富集系数为7.2。九株菌株对常量元素的富集与对铊的富集并无明显的相关性，但在考察铊处理浓度对常量元素的富集影响时发现，铊处理浓度的上升与对钙的富集量表现出较强的正相关；而对钾、钠、镁的富集影响并不明显。 4、亚细胞水平上的铊分布研究表明，铊的富集优先顺序为：细胞质>细胞壁>细胞器。亚细胞水平的区隔化作用是微生物对铊的主要耐受机制，细胞质是赋存铊的主要场所（53.83～79.45 %）。结合各亚细胞组分中常量元素与铊之间的相关性，并联系前人的研究，Tl+主要是通过细胞壁的Na+ -K+ ATPase和K+ -电位门通道进入细胞内的从而影响细胞的正常代谢的，而Ca2+的活化更有助于这一过程。 5、絮凝实验表明，培养三天后的发酵液对矿区废水中铊的去除率最高可达到70.49 %，最佳影响因子组合为：pH=8，温度为16℃，搅拌时间为4分钟。菌株的絮凝活性最高可达到57.32%，最佳影响因子组合为：pH=8，温度为14℃，搅拌时间为4分钟。 6、通过对九株铊高耐受性菌株的ITS序列分析及其在Gene Bank中的BLAST比对结果表明，五株菌株同属于木霉属（Trichoderma），两株菌株同属于青霉属（Penicillium）。这表明这两类真菌对铊的适应性较强，为以后寻找铊高耐受性菌株及其资源化利用提供了理论基础。

四川省拉拉铜矿床岩石学及地球化学研究

拉拉铜矿床位于扬子地块西缘的康滇隆起中段，赋存于经历变质的古元古代河口群海相火山-沉积岩系中，是我国重要的受变质热液叠加或改造的火山成因块状硫化物矿床（VHMS）之一，也是四川省最大的铜矿生产基地。本论文以该矿床为研究对象，在系统整理前人资料的基础上，进行了深入细致的野外地质考察和系统采样，选取代表性样品，运用电子探针分析技术、元素地球化学、同位素地球化学（Rb-Sr、Sm-Nd、S）、锆石U-Pb定年等方法手段，对矿区新元古代大规模区域变质作用的变质条件、变质原岩、广泛分布于矿区多个赋矿层位的辉长辉绿岩脉、岩石及矿石性质、硫源、成矿时代等主要岩石学及矿床学问题进行了系统研究，并结合前人研究成果，探讨了矿床的成因机制。论文主要取得以下几点认识： （1）矿区变质火山岩的成岩年龄为1695±20Ma，岩浆在上升侵位的过程中捕获了古元古代早期地壳物质，后期变质改造的时代约为700-800Ma。 （2）基于石榴石黑云母片岩中石榴石黑云母矿物对的电子探针分析数据，利用石榴石-黑云母地质温度计和多硅白云母地质压力计确定了矿区新元古代大规模区域变质作用的变质条件：变质温度为530-580℃，变质压力上限为0.66-0.76GPa，对应于高绿片岩相。 （3）矿区出露的岩石类型以云母片岩类和钠长岩类岩石为主，二者共同构成了矿区的围岩及赋矿岩石，通过对代表性样品的元素地球化学、同位素地球化学研究，采用DF函数判别法、(Al/3-K)-(Al/3-Na)图解法、La/Yb-TR图解法，并结合岩矿鉴定及结构构造特征，恢复了矿区的变质原岩。其中，矿区的云母片岩类样品的变质原岩为沉积岩，以页岩为主，主要来自大陆岛弧及上地壳物质的风化；而钠长岩类样品的变质原岩为火山岩，源自富集地幔，包括“右倾型”钠长岩和“平坦型”钠长岩，前者为分离结晶作用早期并经历一定程度地壳混染的产物，后者主要形成于分离结晶作用晚期，Nb、Ta、Zr、Hf、P、Ti等达到饱和并以副矿物晶出。 （4）综合矿区变质沉积岩及变质火山岩的构造环境判别结果，确定了二者形成于大陆岛弧的弧后盆地环境。 （5）通过对矿区变质火山岩性质、形成机制及硫同位素研究，讨论了矿床中成矿元素可能的富集机制，即地幔中大量的亲铜元素及硫元素进入母岩浆并随之上升形成区域分布的火山岩，为矿床的形成提供了必要条件。 （6）侵入河口群地层并广泛出露于矿区多个赋矿层位的辉长辉绿岩脉的化学成分与板内碱性玄武岩类似且形成于大陆裂谷环境下的类似OIB源区，是高温地幔柱部分熔融的产物，幔源岩浆在上升侵位过程中受到了地壳物质尤其是上地壳物质较小程度的混染，表明新元古代Rodinia超大陆裂解对拉拉地区的成矿作用有重要影响。 （7）拉拉铜矿床主要存在两个成矿期次，即火山喷气-沉积成矿期（1700 Ma左右）和变质热液成矿期（700-800Ma）。矿区主要存在两种类型矿石，即条纹、条带状矿石和块状、浸染状矿石，前者主要赋存于变质火山岩中，可能形成于火山喷气-沉积成矿期，后者主要赋存于变质沉积岩中，可能为变质热液成矿期的产物。

安顺大气降水中低分子有机酸及其与贵州其它地区对比研究

低分子有机酸是对流层大气的重要组成成分，广泛分布于大气中的气相、液相、气溶胶中。本文以贵州省安顺作为研究区域，在 2007 年 6 月~2008年 6月期间，收集大气降水样品118个，对降水中主要成份尤其是低分子有机酸及其对自由酸度的贡献进行了为期一年的研究。并通过与贵州其它3个地区的对比，重点讨论了大气降水中低分子有机酸时间和空间的变化规律、成因机制、对降水自由酸度的贡献以及来源等关键问题。得出的主要结论如下： （1） 安顺降水总体呈酸性，pH雨量加权平均值为 4.89，范围在3.57～7.09，酸雨频率为 57.0%。降水的电导率平均值为46.52μs•cm-1，变化范围为6.01～298.00 μs•cm-1，该值远远高于降水背景站点，表明该地区受到了明显的人为活动影响。 （2） 安顺大气降水中离子浓度的顺序依次为SO42->Ca2+>NH4+>NO3-> Mg2+>K+>Na+>Cl->H+>HCOOHt>CH3COOHt >(COOH)2(t)2-。大气降水中最重要的离子为SO42-、NO3-（阴离子）和Ca2+、NH4+ 和Mg2+（阳离子），平均浓度依次为140.9、46.1、124.2、45.4和36.2µmol/L。相关性分析和聚类分析表明，安顺SO2和NOx具有同源特征，且进入降水的途径相同。大气中的铵主要以硫酸铵与硝酸铵的形式存在于大气中，成为大气中重要的酸性气溶胶。另外，CaSO4、NaCl、MgCl2、(NH4)2SO4、NH4NO3、KNO3、H2SO4、HNO3是降水的主要化学组分。降水中Ca2+、NH4+、Mg2+和K+的中和因子分别为0.38、0.14、0.22、0.05，表明降水中最重要的中和物质是Ca2+，其次是Mg2+和NH4+。源分析表明，安顺大气降水中的K+和Ca2+主要来自以岩石和土壤为主的陆相输入，而SO42-和NO3-主要来自人为活动的贡献，其人为贡献量高达97.0%和94.3%。Mg2+主要来自陆源输入，仅有9.1%来自海水的贡献。Cl-属于海盐性离子，但在安顺降水中，仅有57.3%来自海相输入，小部分（1.3%）来自岩石和土壤风化的贡献，人类活动排放的Cl-也是该地区一个重要来源。 （3） 安顺大气降水中共检测出7种低分子有机酸，含量最高的有机酸组成依次是甲酸(HCOO-)、乙酸(CH3COO-)和草酸（(COO)22-），雨量加权平均浓度分别为8.77、6.90和2.84µmol/L。降水中所测有机酸的平均总含量为19.00µmol/L，对阴离子总和的贡献为12.6%。对于 pH<5 的降水，甲酸、乙酸和草酸对自由酸度的平均贡献值（按最大贡献率法计算）分别为 19.2%、5.9和7.8%，总有机酸（三者之和）对自由酸度的平均贡献值为32.9%。这些事实表明，安顺大气降水中的有机酸是降水化学物质的重要组成部分，会对降水的物理和化学特征产生重要的影响。采样期间，安顺甲酸、乙酸和草酸的湿沉降通量分别为10.81、10.46和3.94 mmol/m2/year。根据气液平衡理论，估算出甲酸和乙酸的干沉降量，分别为4.78和1.63mmol/m2/year。 （4） 安顺降水有机酸浓度存在着明显的季节性变化，四季的有机酸浓度由高到低分别为：冬季>春季>夏季>秋季；非生长季节>生长季节。这种季节变化特征显然与植物生长的季节变化特征不一致。表明安顺大气中的有机酸浓度的影响因素非常复杂；植物生长、降雨量（降雨强度和持续时间）和人为活动等因素的季节变化都会影响大气有机酸的组成和分布特征。在连续降雨过程的监测中发现甲酸和乙酸的浓度是随降雨过程（时间）同步变化，这说明甲酸与乙酸很可能存在相同的来源或者相似的源强，它们在大气中的清除方式也可能相同。而草酸的浓度与日照强度和温度有关，与降雨发生的时间有很重要的关系，表明草酸多来源于光化学反应为主的间接来源。另外，还发现降雨初期降水酸性要强于降雨后期，这表明降雨对大气中污染物质有明显的清除和稀释作用。 （5） 相关性分析表明，甲酸和乙酸之间存在显著的相关关系，相关系数为0.80，这种强烈的正相关表明甲酸和乙酸具有相似的排放源或者排放源不同但有相似的排放强度；草酸与甲酸和乙酸也都具有显著相关关系,这可能是因为草酸与甲酸和乙酸具有相同的排放源或者是草酸的前体物如甲醛与甲酸、乙酸具有相似的排放源；甲酸与NH4+、NO3- 和NO2-的相关关系也很高，表明甲酸的主要来源是农业活动或者生物质燃烧和汽车尾气排放等。乙酸和草酸的情况与甲酸类似。论文建立了甲酸与乙酸分析浓度比值(F/A)T的判定方程曲线，结果表明安顺有机酸主要来源于直接来源，包括植物直接释放，生物质燃烧，汽车尾气排放等；间接来源如不饱和碳烃化合物（如烯烃和异戊二烯）和醛类物质(如甲醛）的光化学氧化不是该地区有机酸的主要来源。 （6） 对比贵州其它3个监测站点的降雨数据后，发现大气降水对降水酸度的贡献，偏远地区（尚重）要远大于工业城市。另外，安顺和尚重大气有机酸以直接来源为主。其中，尚重有机酸的主要来源是植物释放，而安顺有机酸的主要来源是生物质燃烧、汽车尾气等人类活动的释放。贵阳市有机酸的主要来源是间接来源，即有机酸前体物的光化学氧化。遵义有机酸的来源具有明显的季节周期性，在夏秋以直接释放为主，而春冬季节以间接释放为主。

中国东南部晚中生代以来的基性岩脉（体）的地质地球化学特征及其地球动力学意义初探-以江西省为例

基性岩脉具有特殊的地球动力学意义，一直是近十年来国际上研究的热点和重点。至今共举办过四次关于岩脉的国际专题大会，掀起了基性岩脉的研究高潮，分别从其分布、形态、古地磁、岩石学、地球化学、年代学和构造演化等方面进行了系统的研究。由于出露面积的关系，岩脉或岩脉群往往容易被人忽略，直到最近五年来中国东部中新生代基性岩脉的地球动力学意义才引起地质学者的关注，甚至有些学者指出中国东部中生代基性岩脉的研究可以填补国际上对此方面的空白。对中国东南部中生代基性岩脉的系统研究主要集中在粤北地区，琼南、福建沿海一带、湘东南、某些热液矿床的矿区的基性岩脉得到零星的研究，缺少对中国东南部更大范围的和系统的研究。另外，中国东南部晚中生代部分基性岩体与地壳拉张有关，但研究多集中于沿海一带，对于内陆基性岩体的构造应力体制是否与基性岩脉类似。本论文选择了江西省晚中生代以来的基性岩脉（体）为研究对象，运用矿物学、元素和同位素地球化学及K-Ar测年等研究方法，首次较为系统地研究了江西省晚中生代以来的基性岩脉、与地壳拉张有关的基性侵入岩体的地质地球化学特征，并利用对其形成时代、源区性质的研究来探讨中国东南部地壳拉张期次、地幔性质等地球动力学背景中的关键性问题。通过研究取得了以下几点初步认识：1系统地进行野外地质考察和采样，并收集前人的研究资料，发现江西省的基性岩脉的岩石类型主要为煌斑岩、辉-长辉绿岩、辉绿岩、辉绿（珍）岩等，相对较多，主要呈三条北北东向带状分布，分别为星子-上高-萍乡、德兴-余江-相山-吉安-上犹、草桃背-岩背-大吉山。2对江西省的基性岩脉和部分与地壳拉张有关的墓性岩体进行全岩K-Ar定年，结果表明，基性岩脉的形成时代为140-50Ma，再结合中国东南部发育的富碱侵入岩（包括A型花岗岩）和已发表的基性岩脉的年代学资料，作者认为中国东南部地壳拉张可能共有六期，分别为50-6OMa、90士Ma、100-11OMa、125士Ma、140士Ma、165～180 Ma。3对赣南车步辉长岩类的地质特征、矿物学和地球化学特征进行了研究，着重讨论它与沿海辉长岩类构造环境和源区性质的不同，研究表明它可能是中国东南部中侏罗世软流圈上涌、岩石圈伸展和地壳裂解的产物，而沿海白至纪辉长宕类的构造环境是弧后拉张盆地；车步辉味岩类的源区可能是未受到明显俯冲组分影响的富集地幔，而沿海白翌纪辉长岩类的源区可能包含较多俯冲组分。4对赣南大吉山地区和赣北地区早白圣世基性岩脉的地质地球化学特征进行了系统的研究，表明它们可能代表中国东南部早白至世初存在一次重要的岩石圈伸展和地壳拉张事件。但两者在岩石序列、微量元素、同位素方面存在明显不同，结合区域地质背景，认为造成赣南和赣北地区早白坐世的基性岩脉源区不同的可能原因是岩石圈地慢组成不同和／或形成基性岩脉的岩浆深度不同。5通过对江西省早白至世欧特里夫期（125士Ma）基性岩脉的地质、矿物学和地球化学特征进行研究，发现中国东南部的确存在早白至世欧特里夫期（125士Ma）基性岩脉，代表一次重要地壳拉张事件，其源区可能由亏损地幔、EMI和EMII地幔组成，后面两种类型地幔可能是先前受俯冲流体影响的成分不均一的富集岩石圈地幔。6通过对江西省早白至世未期（100-11oMa）和晚白至世（90士Ma）的基性岩脉（体）的地质地球化学特征进行研究，强有力的表明江西省存在100-110Ma、90士Ma两期地壳拉张，与粤北地区类似。本论文研究表明晚白至世的地壳拉张除了形成基性岩脉外，还形成同时代的基性岩体。这两期的基性岩脉（体）的源区可能由亏损地幔、EMI和EMll地幔组分组成，与（125士Ma）基性岩脉类似，但早白至世未期（100-110Ma）基性岩脉的源区可能含有相对较高的亏损地幔组分。7通过对江西省中部古新世的基性岩脉（体）的地质地球化学特征进行研究，发现了江西省中部的确存在50-60Ma地壳拉张事件。本期的基性岩脉（体）微量元素含量、MORB标准化模式和同位素与前面白至纪的基性岩脉（体）明显不同，软流圈参与其源区明显增多。8通过对中侏罗世以来基性岩脉（体）地质地球化学的系统研究，表明中国东南部晚中生代以来地幔性质发生了明显变化，总体变化趋势为亏损地幔代替富集地幔，这种过程与软流圈上涌、岩石圈伸展和地壳拉张有关：主要机制可能为岩石圈减薄，当然不排除其他机制。

贵州碳酸盐岩风化壳形成地球化学过程、对比及年代学研究Geochemical Processes, Comparison and Dating for the Weathering Crusts in Karst Regions of Guizhou Province

由于缺乏相应的沉积地层，贵州新生代地质、环境演化恢复一直是学术界的难点问题。夷平面研究的兴起，为陆地地壳抬升、地貌演变等反演提供了理论基础，而风化壳正是夷平面研究的重要替代对象，尤其是对各类沉积地层不发育的地区。因而，贵州高原各级台地上发育有较为广泛的红色风化壳自然地、就成了主要研究载体。然而一与其它岩类不同，碳酸盐岩风化成土作用过程研究并没有得到同等重视，其研究范围和程度均很不充分。显然，要想利用碳酸盐岩风化壳进行夷平面等地质、地貌意义研究，就必需详细了解贵州或中国南方碳酸盐岩风化成土的基本过程。也只有如此，才能明确各种对比指标的使用条件和范围，才能明确各种测年结果的具体意义，才能真正地通过贵州碳酸盐岩风化壳获取全省地质、环境演化信息。本论文通过对贵州省岩溶台地碳酸盐岩石灰土、红色风化壳剖面形成地球化学过程的剖析，开展石灰土与红色风化壳之间的关联和差异性综合对比、红色风化壳之间发育程度的比较，以及风化壳剖面尝试性的侧年等方面研究，取得了以下儿点认识：1、石灰土形成地球化学过程及对比通过矿物组成、粒度分布特征、地球化学方法判别，确定了本文所选石灰土剖面物质来源于下伏碳酸盐岩中的酸不溶物，是碳酸盐岩风化后酸不溶物原地残余堆积的结果。石灰土形成的地球化学过程都遵循碳酸盐岩风化成土之两阶段模式：母岩－酸不溶物，大量可溶性物质Ca、Mg、Mn、P、Na淋失，而Si、K·Fe、Al、Ti则相对富集。该过程的矿物组成变化表现为，伴随碳酸盐矿物（方解石、白云石等）的溶解、迁移，硅酸盐相矿物（长石、2:1型粘土矿物等）残余、累积。酸不溶物，土层或土层的演化，K、Si（长石、伊利石）不断淋失，而Al（伊利石、高岭石、三水铝石）、Fe（针铁矿、赤铁矿等）逐渐富集，体现出脱硅、富铝（铁）过程。我们强调碳酸盐岩风化成土分为两个阶段，但也认识到风化作用是综合的、复杂的：在碳酸盐矿物大量淋失过程中，同时也进行着酸不溶物的风化。石灰土分为原生和次生两种成因类型。原生石灰土的风化程度总体较低，剖面中还残留一定量的CaCO3，剖面从下到上矿物组成、地球化学各种指标具有逐渐演化的过渡特征。原生石灰上土层演化过程显示出正风化序列，从下到上风化程度逐渐增大、可溶性物质逐渐减少、稳定和相对稳定组分（Al、Fe．、REE）含量不断增大。另外，主量元素的质量迁移系数在剖面中的变化与风化程度呈明显的相关性。而次生石灰土不但具有很高的风化程度，而且剖面无过渡特征，显示可能是由遭受强烈风化作用的物质直接转变形成的。剖面中也含有一定量后期加入的碳酸盐，但与高CIA值特征不相匹配；SiO2、Al2O3、Fe2O3组分具有不同的变化特征，与）成化程度无明显关联；REE在剖面岩一上界面出现富集层。2、碳酸盐岩红色风化壳形成地球化学过程及其与石灰土的对比红色风化壳形成的地球化学过程也遵循碳酸盐岩风化成土之两阶段模式：母岩一酸不溶物，大量可溶性物质Ca、Mg、Mn、P、Na淋失，而Si、K、Fe、Al、Ti则相对富集。该过程的矿物组成变化表现为，伴随碳酸盐矿物（方解石、白云石等）的溶解、迁移，硅酸盆相矿物（长石、2:1型粘土矿物等）残余、累积。酸不济物一土层或上层的演化，K、Si（长石、伊利石）不断淋失，而Al（伊利石、高岭石、三水铝石）、Fe（针铁矿、赤铁矿等）逐渐富集，体现出脱硅、富铝（铁）过程。石灰土与红色风化壳之间既存在共性，又有一定的差异性。红色风化壳与原生石灰土一样都具有过渡特征，但后者仅在剖面下部出现一定的过渡层位；原生石灰士的城化程度远低于红色风化壳，仅与后者底部土层相当；原生石灰土不具有红色风化壳之岩-土REE（超常）富集层。总体上，原生石灰土可以作为红色风化壳的前身。次生石灰土与红色风化壳在矿物组成、风化程度等各种地球化学指标等都十分接近（略低），显示与红色风化壳之间存在某种关联：由红色风化壳物质直接转变，或由酸不溶物已强烈风化的（白云岩）岩粉、碎裂岩风化形成。3、碳酸盐岩风化成土母岩差异性碳酸盐岩风化成土存在母岩差异性，石灰土母岩差异性较为明显，而红色风化壳的母岩差异性较弱，体现出红色风化壳的均一化特征。石灰土母岩差异性体现为：母岩为灰岩的石灰土剖面主量元素含量变化特征较为一致，而白云岩则具有不同的变化；灰岩石灰土Fe3＋、Al具有不同的富集、亏损特征，且具有富集层的补偿亏损层，而白云岩石灰上两组分都呈现无补偿层位的相同富集态势；灰岩石灰土剖面出现负Eu异常和具以Gd为中心的倒“V”型MREE稀土富集特征（母岩标准化），而白云岩石灰土无明显Eu异常和具L既E或HREE稀士．富集特征；灰岩和白云岩石灰土的微量元素富集、亏损特征也有所不同，前者从上到下逐渐富集，而后者无明显变化趋势。红色风化壳形成的基本过程、主量元素地球化学行为无明显的母岩相关性，没有如石灰土剖面灰岩和白云岩之间存在的差异性，显示出红土化作用的均一化过程；微量元素中受重矿物影响的元素与母岩类型有一定的关联，但大多数元素的亏损、富集等与具体剖面的微环境关系密切。4、碳酸盐岩红色风化壳发育程度的对比及意义多利指标对比显示所选红色风化壳的风化程度有一定的强弱差别：平坝剖面＞湖潮剖面＞天龙剖面、大兴剖面＞花溪剖面、新蒲剖面，但这种差异性不足以否定各剖面隶属于贵州山盆期广泛夷平面的基本推测。各剖面之间的微弱差异是红色风化壳形成时纬度分带和垂向分带的体现。低纬度的平坝、湖潮、天龙剖面经历的风化作用强于高纬度的新蒲、大兴剖面；高海拔的新蒲剖面风化程度低于海拔低的大兴剖面。5、红色风化壳次生石英裂变径迹测年红色风化壳次生石英裂变径迹方法测年尝试，得到一定的结果和认识：晶形相对较好的石英，是次生的，与母岩中碎屑及成岩阶段没有关联；各剖面上部与中、下部次生石英的诱发裂变径迹的密度有着明显的区别，可能暗示它们的形成环境不同；名一剖面石英的形成或退火年龄分布较为分散，1.2-25.2Ma，同一剖面的石英年龄也不均一，变化较大；从下到上，年龄值呈现出逐渐减小的规律性，与风化作用的正常序列相反。如果能确切其成因，次生石英裂变径迹年代学研究将是确定风化壳形成时代及揭示主要风化作用信，却钩有利武器。

贵州红枫湖汇水区黄壤化学风化动力学及其生态环境效应

在地球的环境界面上，发生着重要的物理、化学和生物学反应，进行着频繁的物质交换和输送，研究和认识环境界面的地球化学过程对揭示环境演化，评价环境质量，认识成矿机理具有重要意义[万国江，1988]化学风化是元素表生地球化学循环的重要环节，是地表碉石（浮土）-水界面间的物质交换过程，其中大气成份和植物微生物代谢产物作为活化剂。化学风化的研究历史大致分为三个阶段：定性描述阶段、化学风化速度定量测定阶段、化学风化的环境生态效应研究阶段。化学风化的动力学理论经过了扩散作用理论、表面反应理论、表面络合反应理论三个发展阶段。化学同化动力学理论及其生态效应方面的研究存在的主工问题是：矿物溶解速度是由表面反应控制的，土壤具有特殊的表面性质，但目前还没有土壤化学同化动力学的实验数据。溶解铝主要来自土壤活性铝，但土壤铝的溶解机理还不清楚；仅根据化学平衡计算就认为Al~(3+)浓度是由矿物溶解平衡控制的，这很不可靠；因为土壤孔隙水的酸度控制矿物的溶解平衡，而土壤中Al~(3+)的水解制约着土壤孔隙水的酸度。孤立地研究养分的释放和流失是不完深善的，需要建立养分循环的动力学模型。黄壤是贵州分布最广的一种土壤。贵州存在着环境酸化、土壤缺钾和“石山”化等一系列生态环境问题。黔中是一个较强的酸雨区，区内降水pH值位于3.5-4.2之间；黄壤酸度高，缓冲能力弱。黄壤中活性铝浓度高，但国内没有进行黄壤中铝的淋溶和毒性的研究。黄壤是中国最贫钾的土壤之一，但缺钾的原因和发展趋势还不清楚。本文的目的是完善土壤化学风化动力学理论、阐明环境中铝的转化机理、建立钾素循环的动力学模型。同时，预测环境酸化趋势、评价土壤钾素供给状况和铝的毒性，讨论关于贵州环境酸化、土壤缺钾和“石山”化等环境生态问题的对策。作者在红枫湖汇水区采集土壤、土壤孔隙水和河水样品。土壤孔隙水用经改进的离心法提取；用化学浸提法测定土壤中铝的形态；完成了河水、土壤孔隙水的水化学全分析、土壤化学性质的测定、土壤的化学全分析和X射线衍射分析，湖水水化学全分析数据由导师提供。作者完成了土壤淋溶实验的研究，测定了淋溶前土壤样品的化学质和化学组成，测定了淋溶液的pH、Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+溶解硅和单体铝。通过土壤、土壤孔隙水、湖水的化学年组成，研究土壤的化学风化动力学；通过土壤、土壤孔隙水中铝的形态分布，研究环境中铝的迁移转化机理；根据河水中钾的含量，研究土壤钾素的地球化学循环；通过土壤淋溶实验研究土壤化学风化、土壤铝淋溶、钾素循环的动力学过程。综合现场取样和淋溶实验两方面的研究成果，获得以下几点认识：1、红枫湖汇水区黄壤的化学风化处于高岭石化阶段，酸沉降增大化学风化速度，土壤化学风化符合硅酸盐矿物溶解的表面反应理论。2、实验证实了Johnson (1981)提出的土壤缓冲机制，同时发现弱酸性和中性土壤在淋溶过程中吸附H~+。3、黄壤中铝的移动性与土壤酸度和有机质含量有关，溶解铝在土壤A-B、B-C界面发生沉淀。4、实验证实铝的溶解由三水铝石溶解反应控制，同时发现溶解铝浓度由H~+供给量和盐基离子释放量控制。5、建立钾素循环的动力学模型：EXCH. K=Fw-Fd-Fa利用河水中K~+浓度计算土壤钾素的化学侵蚀速率，可以预测土壤缺钾的趋势。6、实验发现土壤钾素的化学侵蚀过程由离子交换反应控制，钾素侵蚀速率与径流强度、土壤酸度和酸沉降有关。7、酸沉降加剧黄壤酸化和缺钾的趋势，加重黄壤中铝的毒性，需要控制酸沉降通量，使雨水pH值大于4.5。

3-5岁幼儿认知灵活性的发展

To test preschoolers’ development of cognitive flexibility--an ability to solve a problem in one way and to then switch solution strategies, and the mechanism involved in the development, 3-5-year-olds are asked to perform switching tasks in which the experimenter manipulates the way the stimuli are presented: consecutive or simultaneous; the way the switching happens: between dimensions or within a dimension; the conceptual domains involved: shape, color, number and direction; the specific labels used. The main results of this work are presented below: (1) 3-5-year-olds’ cognitive flexibility develops with age, yet its development is not of the same speed in extra-dimensional switch tasks and inter-dimensional reversal tasks. 3-year-olds manifest some cognitive flexibility, but their performance is significantly worse than that of 4- and 5-year-olds. For the 3-year-olds, in reversal tasks, although 80% of the children passed the post-switch phrase in color task; less then 60% children passed the post-switch phrase in shape, number and direction tasks. In extra-dimensional tasks, 3-year-olds performance is worse than that in the reversal tasks. Less than 50% of the children passed the tasks. Children’s cognitive flexibility develops fast from 3-year-olds to 4-year-olds. Both 4-year-olds and 5-year-olds demonstrate high flexibility without significant difference between them. (2) Children’s flexibility in the conceptual domains of shape, color, number and direction follows different developing patterns. In inter-dimensional reversal tasks, 3-year-olds’ performance is not the same in the 4 conceptual domains, but the difference among the domains is insignificant in 4-and-5-year-olds. In extra-dimensional switching tasks, children’s performance on the 4 domain tasks is significantly different from one another in 3-, 4-, and 5-year-olds. (3) The way the stimuli are presented affects children’s development of cognitive flexibility. In inter-dimensional reversal tasks, 3-year-olds’ performance in consecutive presentation is significantly better than that in simultaneous presentation. 4- and 5-year-olds’ performance in the 2 presentations is not significantly different from each other. In extra-dimensional switch tasks, 3-, 4-, and 5-year-olds’ performance in the consecutive presentation is not significantly better than that in the simultaneous presentation (4) 3-, 4-, and 5-year-olds’ self-issued labeling aids their performance on the switching tasks. Children’ performance in the labeling condition is significantly better than that of no labeling. (5) 3-5-year-olds’ cognitive flexibility is highly correlated with their working memory and inhibition. Children’ development of cognitive flexibility is a process that involves activation of working memory and inhibition, in which the complexity of the task also plays a role.

4-6岁儿童对情绪表达规则的认知发展研究

情绪表达规则是指一个人应当在恰当的情境中表达恰当的情绪。对情绪表达规则的认知发展是个体社会能力发展的一个重要方面，因此这一主题引起了国内外众多研究者的重视。但目前对童年早期儿童的研究中，大多数只考查了儿童对情绪的外显表达与内隐真实体验的区分，没有同时考查儿童对需要使用情绪表达规则的情境的认知，不能全面真实地揭示儿童对情绪表达规则的认知发展。在本研究中，以个别访谈法考查了4－6岁儿童同一个体在这两个指标上对情绪表达规则认知的发展，以及发展中的个别差异和个体内部差异，并进一步了解情境因素以及心理理论能力、执行抑制能力的发展对它们的影响。主要结果如下： （1）4－6岁儿童对情绪表达规则的认知能力随年龄增长而提高：4岁尚处于发展的萌芽水平，5岁和6岁都处于发展的过渡水平。对于同一年龄的儿童，对情绪表达规则的认知发展存在较大的个体之间的差异。 （2）4－6岁儿童对情绪表达规则的认知也存在较大的个体内部差异：对表情伪装的认知滞后于对需要使用情绪表达规则的情境的认知，对言语伪装的认知优于对表情伪装的认知；在对情绪表达规则的使用中，自我定向的占多数，其次是他人定向，规则定向所占的比例最少。随年龄的增长，自我定向的比例减少，他人定向的比例增多。 （3）情境变量影响4－6岁儿童对情绪表达规则的认知：与同伴交往情境中对需要使用情绪表达规则的情境的认知、对言语伪装的认知优于与长辈交往情境中的有关认知；对需要掩藏消极情绪情境中对表情伪装的认知要优于对需要掩藏积极情绪情境中表情伪装的认知。 （4）4－6岁儿童心理理论能力的发展和执行抑制能力的发展与其对情绪表达规则的认知发展有关。 （5）有关情绪表达规则的提示能够促进儿童对情绪隐私的认知，促进的效果随年龄的增长而提高，6岁的效果最好。

从看图讲故事看4-7岁儿童创造力的发展及其入学突降现象

创造力发展的年龄特征一直是研究者非常关注的问题。很多研究者认为，只有更全面地探查儿童创造力的发展，才能充分了解创造力的本质，所以，应该在多个领域中研究创造力。本研究以文学领域中儿童比较熟悉并喜欢的讲故事的形式，采用同感评估技术（CAT），对4-7岁儿童的创造力发展趋势进行了研究，并深入探讨了经常被人们提到的出现在该阶段中的“入学突降”现象。研究共分为两个部分：研究一考察了4-7岁儿童创造力的发展趋势和创造力的“入学突降”现象；研究二探查了讲故事任务的创造力与言语能力的关系，讨论了创造力的领域特殊性。研究结果发现： 1. 4-7岁儿童的创造力随年龄的增长总体上表现出先上升后下降的趋势，并且存在性别差异。性别差异的具体表现为，女生在4-5岁的发展快于男生，且在6岁开始出现下降趋势。 2. 排除入学影响，随年龄增长，6-7岁儿童的创造力显著上升。 3. 6岁已入学儿童的创造力显著低于同年龄未入学儿童，其中女生受到的影响更大。 4. 言语能力是讲故事创造力的基础，只有达到了一定水平的言语能力才能够表现出较高水平的创造力，但是言语能力只是讲故事创造力的必要而非充分条件。 5. 研究结果部分支持了创造力领域特殊性的理论。

5-9岁儿童对常见病病因及其致病不确定性的认知发展

Research on children's naive concepts has previously tended to focus on the domains of physics and psychology, but more recently attention has turned to conceptual development in biology as a core domain of knowledge. Because of its familiarity, illness has been a popular topic for researchers in this domain. However, they have only studied the children’s understanding of its causes. Other aspects of illness, such as treatment and prognosis, have received little attention. This research addresses the development of 5- to 9-year-old children’s understanding of the causes of illness and their probabilities via open-ended and forced choice interviews. The results of this research are: 1) Most of the 5- to 7-year-old children used behavioral causes to explain illness, and the 9-year-old children primarily used biological causes to interpret illness. With age, more and more children selected psychological causes to explain illness. 2) Pre-school children did not over-generalize contagions to non-contagious illnesses. They used behavioral and biological causes to explain contagious illnesses. For non-contagious illnesses, they chose only behavioral causes. 3) Most of the children used only one kind of cause to explain illness. 4) Some preschool-aged children viewed outcomes of familiar causes of illness as probabilistic. With age, more and more could make uncertain predictions of illness. 5) The children’s understanding of the causes’ probabilities appeared to be based on naïve biology. 5- to 9-year-old children often made probabilistic predictions by analyzing a single cause of illness. 6) Children coming from higher educational backgrounds outperformed their counterparts coming from lower educational backgrounds with respect to understanding illness. 7) Specific knowledge acquired could generally improved the preschoolers’ understanding of causes of illness and their probabilities.

Butene catalytic cracking to propene and ethene over potassium modified ZSM-5 catalysts

Catalytic cracking of butene over potassium modified ZSM-5 catalysts was carried out in a fixed-bed microreactor. By increasing the K loading on the ZSM-5, butene conversion and ethene selectivity decreased almost linearly, while propene selectivity increased first, then passed through a maximum (about 50% selectivity) with the addition of ca. 0.7-1.0% K, and then decreased slowly with further increasing of the K loading. The reaction conditions were 620 degrees C, WHSV 3.5 h(-1), 0.1 MPa 1-butene partial pressure and 1 h of time on stream. Both by potassium modification of the ZSM-5 zeolite and by N(2) addition in the butene feed could enhance the selectivity towards propene effectively, but the catalyst stability did not show any improvement. On the other hand, addition of water to the butene feed could not only increase the butene conversion, but also improve the stability of the 0.7%K/ZSM-5 catalyst due to the effective removal of the coke formed, as demonstrated by the TPO spectra. XRD results indicated that the ZSM-5 structure of the 0.07% K/ZSM-5 catalyst was not destroyed even under this serious condition of adding water at 620 degrees C.