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环境科学

鄱阳湖生态环境研究

作者：徐力刚等

出版社：科学出版社出版时间：2023-03-01

开本：其他页数： 136

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内容简介
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鄱阳湖生态环境研究版权信息

ISBN：9787030750235
条形码：9787030750235 ; 978-7-03-075023-5
装帧：一般胶版纸
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
工业技术
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环境科学

鄱阳湖生态环境研究内容简介

本书第1章基于地形地貌、气象水文、流域水系、土壤植被、社会经济等方面对鄱阳湖及其流域概况进行介绍，第2～5章详细研究鄱阳湖湖泊物理与水文水资源情况、湖泊水环境情况、水域生态系统结构，以及洲滩湿地生态系统演变趋势，第6章根据分析内容制定鄱阳湖生态健康评估指标体系，包括湖泊物理与水文水资源、水环境、水域生态系统结构、湿地生态、社会服务五个方面，第7章在第6章的基础上进行健康评估，得出鄱阳湖生态健康基本状态，第8章提出鄱阳湖生态环境问题分析与保护对策。

鄱阳湖生态环境研究目录

目录
**部分　结构确定
第1章　单晶结构测定　3
1.1　引言　3
1.2　电子密度　4
1.3　衍射和相位问题　7
1.4　傅里叶循环和差值傅里叶图　9
1.5　衍射强度的统计特性　11
1.6　帕特森函数　13
1.7　帕特森法　16
1.8　直接法　17
1.9　电荷翻转和低密度消除　18
1.10　展望与总结　21
参考文献　22
第2章　现代Rietveld精修实用指南　24
2.1　峰值强度　25
2.2　峰位置　27
2.3　峰形　27
2.4　背景　34
2.5　数学过程　34
2.6　一致性判断因子　35
2.7　模拟退火的全局优化方法　36
2.8　刚体　39
2.9　罚函数介绍　40
2.10　参数化Rietveld精修　42
2.10.1　时间相关的标度因子的参数化动力学分析　43
2.10.2　压力决定的晶格常数参数化以确定状态方程　45
2.10.3　温度相关的对称模式的参数化以确定有序参数　46
参考文献　50
第3章　全散射分析纳米颗粒结构　54
3.1　引言　54
3.2　全散射实验　56
3.2.1　X射线的使用　58
3.2.2　中子的使用　59
3.3　结构模型与精修　60
3.3.1　粒子形状因子建模　61
3.3.2　有限纳米颗粒建模　62
3.4　案例　65
3.4.1　BaTiO3　65
3.4.2　CdSe/ZnS核-壳颗粒　68
3.5　展望　72
参考文献　73
第二部分　微结构分析
第4章　衍射线形分析　81
4.1　引言　81
4.2　仪器宽化　82
4.2.1　使用参考（标准）样品确定仪器峰形　83
4.2.2　通过计算确定仪器峰形　84
4.2.3　扣除/结合仪器线宽　84
4.3　结构、样品宽化　85
4.3.1　衍射线宽化测量和衍射线的傅里叶级数形式　85
4.3.2　柱体长度/晶粒尺寸和柱体长度/晶粒尺寸分布　86
4.3.3　微应变宽化　88
4.3.4　各向异性尺寸和（类）微应变衍射线宽化　93
4.3.5　宏观各向异性　94
4.3.6　晶粒尺寸和衍射相干性　96
4.4　线形分析的实际应用　99
4.4.1　线形分解　99
4.4.2　线形合成　103
4.5　结论　107
参考文献　108
第5章　X射线衍射法分析残余应力　117
5.1　引言　117
5.2　近表面X射线残余应力分析的原理　118
5.2.1　基本关系　118
5.2.2　衍射数据采集的模式：角色散和能量色散　119
5.2.3　应变深度剖析方法：拉普拉斯和实空间法　121
5.3　近表面X射线残余应力分析高级补充方法　130
5.3.1　多层膜体系的残余应力深度剖析　130
5.3.2　表面处理的块体样品中的残余应力梯度评估　135
5.4　结论　139
参考文献　140
第6章　中子衍射应力分析　144
6.1　引言　144
6.2　技术基础　144
6.2.1　d0问题　145
6.2.2　宏观应变与微观应变　146
6.2.3　应变张量　146
6.2.4　衍射线宽化　147
6.3　仪器　147
6.3.1　角色散仪　147
6.3.2　飞行时间仪　149
6.3.3　特殊仪器　151
6.4　测试能力　151
6.4.1　材料种类　151
6.4.2　空间分辨率　151
6.4.3　穿透深度　152
6.4.4　准确度　152
6.4.5　中子测试能力　152
6.5　应用实例　153
6.5.1　钢轨　153
6.5.2　焊接件　154
6.5.3　陶瓷材料　154
6.5.4　复合材料　155
参考文献　156
第7章　通过高级衍射方法进行织构分析　158
7.1　引言　158
7.2　同步辐射X射线　161
7.2.1　一般方法　161
7.2.2　同步辐射硬X射线　162
7.2.3　原位高压实验　163
7.2.4　从衍射图像到取向分布　167
7.2.5　劳厄技术的新进展　170
7.2.6　同步辐射的应用　171
7.3　中子衍射　172
7.3.1　一般性评价　172
7.3.2　单色中子　174
7.3.3　多色飞行时间中子　175
7.3.4　特殊技术　178
7.3.5　TOF中子的数据分析　178
7.3.6　中子的应用　181
7.4　电子衍射　184
7.4.1　透射电子显微镜　184
7.4.2　扫描电子显微镜　184
7.4.3　EBSD的应用　187
7.5　方法比较　190
7.6　结论　192
参考文献　192
第8章　材料表面X射线衍射方法　205
8.1　引言　205
8.2　X射线反射率　207
8.3　低维材料的布拉格散射（晶体截断杆散射）　211
8.3.1　薄膜衍射　211
8.3.2　半无限体系的表面衍射　213
8.4　掠入射X射线衍射　230
8.5　实验几何　233
8.6　展望　234
参考文献　235
第9章　不完美氧化物外延膜的微纳米结构　239
9.1　衍射振幅和强度　240
9.1.1　衍射振幅　240
9.1.2　衍射强度　240
9.2　相关体积　242
9.2.1　晶粒尺寸和形状　242
9.2.2　晶粒尺寸波动　243
9.2.3　晶粒形状起伏　246
9.3　晶格应变　247
9.3.1　统计性　247
9.3.2　空间性　249
9.4　应用实例　252
9.5　应变梯度　254
9.5.1　背景　254
9.5.2　应变分布反演　254
9.5.3　示例　255
9.6　结论　256
参考文献　257
第三部分　相分析和相变
第10章　Rietveld法定量相分析　263
10.1　引言　263
10.2　数学理论　264
10.2.1　基于Rietveld的方法　264
10.2.2　准确度提高　267
10.2.3　与热参数的关系　269
10.3　在矿物和材料研究中的应用　271
10.3.1　水热溶液的结晶物　271
10.3.2　能量色散衍射　275
10.3.3　矿物勘探中的定量相分析　280
10.3.4　雷诺杯　285
10.3.5　由QPA衍生的动力学在新型材料设计中的使用　286
10.4　结论　291
参考文献　291
第11章　粉末衍射分析固体相变和其他随时间变化过程的动力学　296
11.1　引言　296
11.2　动力学概念　298
11.2.1　过程速率　298
11.2.2　温度依赖的过程速率　301
11.2.3　等温传导过程的速率定律　303
11.2.4　非等温传导过程的速率定律　309
11.3　通过粉末衍射跟踪过程动力学　310
11.4　原位和非原位测量模式比较　311
11.5　动力学过程的类型和实例　315
11.5.1　固体的局域成分保留不变　315
11.5.2　孤立固态体系中的局域浓度变化　320
11.5.3　与流体物质反应的固体成分变化　322
11.6　结论　324
参考文献　324
第四部分　衍射方法和仪器
第12章　实验室X射线粉末衍射仪：发展及案例　335
12.1　引言：历史简介　335
12.2　实验室X射线粉末衍射：仪器　337
12.2.1　概述　337
12.2.2　实验室X射线源的单色化　339
12.2.3　德拜-谢乐（-赫耳）几何　341
12.2.4　针孔单色技术　342
12.2.5　（准）聚焦几何　342
12.2.6　（准）聚焦几何的仪器偏差　346
12.2.7　平行光几何　346
12.2.8　近期的*新发展　353
12.3　案例　356
12.3.1　平行光衍射法　356
12.3.2　二维衍射法　359
参考文献　360
第13章　NIST参考标样校准实验室X射线衍射设备　371
13.1　引言　371
13.2　仪器线形函数　372
13.3　SRM、仪器和数据收集程序　380
13.4　数据分析方法　386
13.5　仪器检定和校验　391
13.6　结论　400
参考文献　401
第14章　同步辐射衍射：功能、仪器和案例　404
14.1　引言　404
14.2　同步辐射源的基础物理学　405
14.2.1　辐射源存储环　405
14.2.2　自由电子激光和其他新兴的X射线源　408
14.3　采用高亮度光源的衍射应用　409
14.3.1　微衍射　409
14.3.2　表面和界面的衍射　415
14.4　高Q分辨率测量　418
14.5　波长可调性的应用：共振散射　419
14.5.1　共振散射案例1：多重反常衍射　420
14.5.2　共振散射案例2：二元合金中短程局域相关性的3λ确定　422
14.5.3　共振散射案例3：磁结构和相关长度的确定　424
14.6　未来展望：超快科学与相干性　426
14.6.1　相干衍射　426
14.6.2　超快衍射　427
参考文献　427
第15章　高能电子衍射：功能、仪器和案例　431
15.1　引言　431
15.2　仪器　432
15.2.1　基本原理　432
15.2.2　TEM中的衍射模式　433
15.2.3　飞秒电子衍射　435
15.3　TEM中的电子衍射方法　436
15.3.1　进动电子衍射（PED）　436
15.3.2　定量会聚电子束衍射（QCBED）　437
15.3.3　大角度会聚电子束衍射（LACBED）　438
15.3.4　大角度回摆电子束衍射（LARBED）　439
15.3.5　衍射层析成像　441
15.3.6　实空间晶体学　442
15.3.7　电子相干衍射成像　443
15.3.8　应变分布的电子衍射　444
15.4　总结与展望　445
参考文献　445
第16章　原位衍射测量：挑战、仪器和案例　452
16.1　引言　452
16.2　仪器和实验挑战　453
16.2.1　一般性问题　453
16.2.2　吸收　453
16.2.3　探测方法的挑战　455
16.3　案例　457
16.3.1　电极材料的电化学原位研究和锂离子电池的工作态研究　457
16.3.2　电场中压电陶瓷的原位研究　462
参考文献　472

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鄱阳湖生态环境研究节选

第1章　鄱阳湖及其流域概况 1.1 鄱阳湖概况在长江中下游类型众多、形态各异的地表水体中，鄱阳湖作为*大的淡水湖泊，其与长江干流的自然连通以及高变幅的水情波动特征，使其成为我国乃至全球独具特色的巨型河湖江系统。鄱阳湖重要的地理区位优势，使其在洪水调蓄、水资源和供水保障、人民生命财产安全及社会经济发展等方面发挥不可替代的作用（姚仕明等，2020）。鄱阳湖与周边流域和长江之间的密切水力交互关系，造就了鄱阳湖独*的洪泛湖泊湿地生态系统，鄱阳湖是全球生物多样性保护与研究的热点区域，是我国和东亚重要的湿地植物物种基因库，同时也是世界水生植物分化中心之一（殷康前和倪晋仁，1998；Tiner，1999；殷书柏等，2015）。因此，鄱阳湖的保护与研究具有全球性的生态意义，已成为湖泊湿地综合监测及多学科交叉研究的重要范例，在国内外均享有极高的关注度（Shaw and Fredine，1956；Ramsar Convention Secretariat，2013）。 21世纪以来，鄱阳湖自身以及周边重大水利工程等人类活动的频繁干扰，加剧了湖泊的一系列物理、化学和生物变化，叠加全球气候变化的影响，鄱阳湖的水文节律、湖泊物理形态、湖泊水质水环境、湿地生态等重要方面已发生明显改变，引起了国家、地方政府及社会各界的普遍关注（Mitsch et al.，2013；Phillips et al.，2015）。例如，鄱阳湖优良的水环境和湿地生态面临着严重的威胁，湖区局部水环境与湿地生态问题开始显现，诸多潜在的生态与环境效应正在逐步形成。在长江经济带绿色发展与保护的新形势下，鄱阳湖的水文、水质和水生态恶化等现状问题，严重制约着区域的可持续发展。因而，在当前高度变化的环境影响下，鄱阳湖及其洪泛洲滩湿地系统正在经历着剧烈而复杂的变化，在长江流域，乃至全国经济社会发展和生态安全格局中具有十分重要的地位（徐力刚等，2022；戴星照等，2003；姬志军和张连明，2019；刘观华等，2019）。 1.1.1 湖泊变迁鄱阳湖位于江西省境内北部，长江中游南岸，是我国*大的淡水湖泊（王苏民和窦鸿身，1998；Mei et al.，2016；Li et al.，2017）。鄱阳湖古称彭蠡泽、彭泽和官亭湖，由我国古代地跨长江两岸的彭蠡泽解体后演化、变迁而成。西汉和晋代，彭蠡泽在江南水域还仅限于罂子口（今九江庐山市境，汉晋时古赣江流注彭蠡泽的交会口）以北至湖口的狭长地带。罂子口因傍官亭庙，故又有官亭湖之称。南北朝以来，彭蠡泽迅速向南扩张，水域已达今松门山南北附近。《水经赣水注》载，“其水总纳十川，同臻一渎，俱注于彭蠡也。北入于江。”隋代，继续向南扩张至今鄱阳县城附近，始称鄱阳湖。唐宋时期，鄱阳湖南侵，并官亭湖和担石湖（今抚河下游）。明清以来，水面继续拓展，使入湖水系下游河谷溺水形成湖汊，如著名的军山湖和青岚湖等。南北朝以来，鄱阳湖水面扩张，使原各县沃土良田沦为湖区。入湖三角洲的发育和逐渐开发，使湖区成为富庶之地，人口增加，经济日益繁荣昌盛。因此，《读史方舆纪要》有“渔舟唱晚，响穷彭蠡之滨”的赞誉佳句。宋、明、清以来，随着三角洲沉积的不断发展，水系不断变迁、调整，至辛亥革命后才逐渐形成如今的格局（唐国华，2017；Li and Zhang，2018）。 1.1.2 湖盆地形鄱阳湖形状类似于一个葫芦形平面，以松门山为界线，分为南、北两部分。南部宽阔，为主湖面，北部较为狭窄，为入长江的水道区（李相虎等，2012；刘福红等，2021）。总体上，湖区地貌主要由水道、洲滩、岛屿（约40个）、内湖及一些汊港（约20处）组成。就整个湖盆来说，高程主要位于12.5～16 m，占全湖面积的2/3左右。以松门山为界，湖区地形整体上南高北低，且松门山以南湖床平坦，地势较高，南北高差约为6 m。在泥沙冲淤作用和人类干预影响下，鄱阳湖入湖口形成典型的三角洲扇形结构，如赣江三角洲及其内部人为改造等形成大小不一、形状各异的碟形湖。鄱阳湖分布着100多个碟形湖，*大水深一般不超过2 m，总面积约800 km2，在防洪、蓄水和生物多样性保护方面发挥着重要作用。洪水期，这些碟形湖与主湖区融为一体，地表水文完全连通，形成大湖；低枯水位期，这些碟形湖与主湖区脱离地表水力联系，相对孤立，由此形成了“湖中湖”的独*景观（徐力刚等，2019）。鄱阳湖南北长约173 km，*宽处74 km，平均宽度为16.9 km，进入长江水道*窄处的屏峰卡口仅为3 km左右，湖岸线总长约1200 km，相应星子站水位20.63 m，鄱阳湖通江水体面积达3656 km2，容积达312亿m3，是长江中下游重要的水资源补给地（图1.1）。鄱阳湖平均每年从湖口入长江的水量约为1427亿m3，大于黄河、淮河、海河三河入海径流量的总和，入江水量占长江平均年径流量的15.5%。其中赣江流域地表水资源量为702.89亿m3，占全流域地表水资源量的48.2%，占全省的45.5%；地下水资源量为188.43亿m3，占全流域地下水资源量的52.3%，占全省的49.6%。抚河流域水资源丰富，地表水资源量为161.7亿m3，占鄱阳湖流域地表水资源量的11.1%，单位面积产水量仅次于信江，居第2位，地下水资源量为40.16亿m3，抚河多年平均入湖径流量为161.99亿m3。信江流域东部是一个降水高值区，水资源丰富，在五大河流中单位面积产水量*高。地表水资源量为173.78亿m3，地下水资源量37.27亿m3，信江多年平均入湖径流量为185.26亿m3。饶河流域地表水资源量为130.35亿m3，地下水资源量为27.28亿m3，饶河多年平均入湖径流量140.42亿m3。修水流域地表水资源量135.16亿m3，地下水资源量33.44亿m3，修水多年平均入湖径流量为127.00亿m3。图1.2为鄱阳湖主要水质参数年际变化特征。在 2009～2019 年，大多数水质参数如叶绿素a（Chl a）、总氮（TN）和硝酸盐氮（-N）呈现显著的增加趋势，多数在2017年和2018年达到*大值，其增加速率分别为0.704 mg/（L a）、0.0623 mg/（L a）和0.0422 mg/（L a）。而其余水质参数如透明度（SD）、总磷（TP）、化学需氧量（COD）和氨氮（）则在2009～2019年持续波动上升，但上升的趋势并不显著。通过综合营养状态指数（TLI）来评估鄱阳湖的富营养化程度，可以发现2009～2019年鄱阳湖的TLI呈现显著的上升趋势，上升幅度为。2018年鄱阳湖的年均TLI值*大，为53.58，为轻度富营养状况（杜冰雪等，2019）。总体上来看，鄱阳湖的水体富营养化程度虽然在不断增加，但是仍未出现重度富营养化的现象。从图1.2可以发现，在分析的7个水质参数中，大部分年内的变化都比较明显。大部分指标在年内都呈现春夏季较低、秋冬季较高的变化特征，并且*低值出现在夏季（7月），*高值出现在冬季（1月）。但是其余指标如SD 和Chl a则呈现不同的年内变化特征，其主要特征是随着时间变化先上升后下降，在夏季为*高值。值得注意的是，有部分指标虽然有较明显的年内变化特征，但是其差异并不明显，具体来说：SD的年内变化范围为0.17～0.83 m，年内变异系数为31.36%；Chl a的年内变化范围为1.68～10.03 mg/m3，年内变异系数为51.41%；TN的年内变化范围为1.09～2.77 mg/L，年内变异系数为22.51%；TP的年内变化范围为0.04～0.50 mg/L，年内变异系数为60.84%；COD的年内变化范围为1.86～4.27 mg/L，年内变异系数为15.18%；的年内变化范围为0.55～1.43 mg/L，年内变异系数为22.52%；的年内变化范围为0.11～0.71 mg/L，年内变异系数为47.33%。从图1.3中还可以发现鄱阳湖水质参数年内的空间分布特征。从总体上来说，南部湖区的水质参数的浓度要高于北部湖区，但总体差别不大。 1.1.4 湖泊生态鄱阳湖是具有全球保护意义和极高生物多样性的洪泛湖泊湿地，其独*景观和环境异质性，为许多物种提供了完成其生命循环所需的全部因子或复杂生命过程的一部分，形成了丰富的植物多样性和动物多样性（胡振鹏等，2015；潘艺雯等，2019）。鄱阳湖独*的水情动态和环境条件，繁衍了极其丰富的生物多样性，蕴藏着珍贵的物种基因，是我国陆地淡水生态系统中的重要物种基因库。鄱阳湖湿地高等植物约600种，其中湿地植物193种，占本区高等植物总数的32%；浮游植物约有154属，分隶属于8门54科。浮游动物有407种，其中原生动物229种、轮虫类91种、枝角类57种、桡足类30种；此外鄱阳湖区有鱼类112种，水生生物中兽类有江豚，爬行动物中游蛇科约30种，两栖动物中约有30种。鄱阳湖区洲滩湿地植物丰富，植被保存较完好，类型多样，群落结构完整，季相变化丰富，是亚热带难得的巨型湖滨洲滩湿地景观。鄱阳湖洲滩湿地植物区系具有明显的南北植物会合的过渡性质（图1.4）。其中植物物种科的成分以热带、亚热带、温带分布占优势，其次是世界分布科；在属的分布区类型中温带成分略高于热带成分。洲滩湿地植被中的主要植物群落建群种多为世界广布种。湖区洲滩湿地植被五大类群（群系）以及60余个群丛的建群种和优势种皆为草本植物，其伴生种亦是以草本植物为主（Eamus et al.，2015；Zhang et al.，2019）。受鄱阳湖水位涨落和温度变化的影响，洲滩湿地植物群落组成具有多变性。一些短生湿地植物在群落中交替出现，加上各种植物的物候变化，使湿地植物群落呈现出明显的季相变化。由于高程的不同，鄱阳湖洲滩湿地可分为湖滨高滩湿地、湖滨低滩湿地与泥沙滩湿地。其中湖滨高滩湿地高程16～18 m，多为高漫滩地，将大湖与各子湖相分离，出露时间长，土壤为草甸土和沼泽土，是杂类草草甸和挺水植物（芦苇-荻群落）的主要分布地段。湖滨低滩湿地高程13～16 m，其中都昌外侧低滩湿地高程仅12～13 m。这一类型洲滩湿地地势平缓，面积广袤，出露时间相对湖滨高滩湿地短，土壤为草甸沼泽土，为以薹草为主的湿地植物群落主要分布区。泥沙滩湿地高程12～14 m，受水位涨落的影响，出露时间短，土壤为沼泽土，植被稀疏，在河流三角洲前沿可见小面积的泥沙质裸地（表1.2）。除此之外，还包括浅水区和深水区。

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