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土壤中重金属是有害的,其迁移和累积会严重威胁生态环境安全和人类健康。砷(As)具有高神经毒性和致畸性。人类活动,例如采矿和工业生产会导致大量As释放到土壤中。快速准确确定土壤中As浓度对As污染评估至关重要。传统的重金属调查方法旨在对野外采集的土壤样品进行化学性质测试,费事费力、成本高。高光谱遥感具有高光谱分辨率、宽波段范围和连续光谱信息等特点,已广泛用于土壤重金属浓度的估算。然而,现存的基于高光谱数据的土壤重金属浓度估算模型忽视了土壤光谱和重金属浓度之间的空间非稳态。基于此,来自首都师范大学的一组研究团队以北京东北部地区(40°10′0″-40°15′30″ N,116°58′4″-117°5′4″ E)为例,基于实验室测得的光谱数据(ASD FieldSpec 4光谱仪),结合地理加权回归(GWR)和XGBoost算法提出了一种新的模型(GW-XGBoost模型)来估算土壤重金属浓度。并评估了所提出模型的有效性。研究区和采样位置。As浓度估算过程流程图。【结果】As和光谱的相关图。阴影快表示主要化学吸收范围。As浓度实测值与预测值关系散点图。As浓度实测值与预测值拟合比较图。【结论】估算模型选择的光谱波段与表面含有能与As形成复合物的官能团的光谱活性物质的吸收效应有关。构建模型时考虑该吸收机制可以有效降低高光谱数据的冗余。GW-XGBoost模型不仅考虑了As浓度和光谱关系的异质性,也考虑了其复杂相关性,有效提高了土壤As浓度估算精度。GW-XGBoost模型可以更准确估算土壤重金属浓度,为利用高光谱技术大尺度监测土壤重金属污染提供技术支持。请点击下方链接,阅读原文:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NjE1ODg2NA==&mid=2650316477&idx=1&...
发布时间: 2023 - 02 - 07
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摘要:    大型水生植物,包括水风信子(Eichhornia crassipes),是热带水生系统中主要的入侵生物之一,它们在改变水与大气之间的气体交换方面可能起着重要的作用。然而,这个系统在温室气体(GHG)排放的全球数据中起到的作用被部分忽视了。本文研究了南印度一个小(0.6 km2)水收集湖的碳(C)流动和温室气体排放,并分析了水生植物对这些排放的影响。我们测量了二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的排放量,以及在水葫芦群落附近的水分与开放水域中水分的C矿化率和物理化学变量。水葫芦群落附近的CO2和CH4排放量比开放水域减少了57%。然而,在这两个区域的水中,C矿化率没有明显的差异。我们的结论是,水风信子和其他漂浮的大型植物的入侵有可能改变温室气体排放,这一过程可能与区域的C预算有关。 请阅读原文:www.nature.com/articles/srep20424
发布时间: 2017 - 09 - 29
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【小编注:在本文中,科学家应用美国LGR公司的CO2同位素分析仪测量δ13C、12CO2 及13CO2的浓度值,并与LI-COR公司的LI-8100-103土壤呼吸室连用,测量土壤13CO2的通量,这是在国内及国际上比较新颖的仪器应用方式,值得借鉴。】 Abiotic CO2 uptake from the atmosphere by semiarid desert soil and its partitioning into soil phasesJiabin Liu1, Keyu Fa1, Yuqing Zhang1, Bin Wu1, Shugao Qin1, and Xin Jia11Yanchi Research Station, School of Soil and Water Conservation, Beijing Forestry University, Beijing, China 摘要:沙漠可表现出强烈的CO2通量下降的特性,这就是显著的碳沉降。 然而,由于无法确定通量测量的稳定性和准确的碳固定地点,这种假设受到强烈的挑战。本研究中,我们在中国北方的毛乌素沙漠中向自然(未杀菌的)土壤中添加13CO2,并量化固相土壤和气相中所添加的13CO2比例。 结果显示自然沙漠土壤吸收13CO2的平均速率为0.28 gm-2...
发布时间: 2017 - 09 - 22
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摘要浅褐色沉积物是古气候研究中最有价值的大陆构造之一,因为它们可以使用绝对测年法进行评估,并且还提供有价值的气候替代指标。然而,沉积后的矿物学转化等改变过程可能会对其地球化学数据的古气候应用产生显著的影响。本文介绍了采用扫描和透射电子显微镜,X射线衍射和傅里叶变换红外光谱技术的创新采样和测量方案,证明了在-10°C的洞穴中的滴水中的碳酸盐沉淀含有无定形碳酸钙(ACC),后来会转变为纳米晶方解石。还通过分馏法测定了方解石,ACC和水中稳定的氧同位素,证明ACC相对于方解石为 18O-耗尽的( 2.4±0.8‰)。这反过来又对于基于流体的流体包裹体研究具有严重的后果,因为ACC向方解石的闭合系统转化可能会导致流体夹杂水中的负氧同位素偏移,导致原始组成的变差。 ACC形成增加了浅褐色沉积物对变化的敏感性,因为它与外部解决方案的交互可能导致原始代理信号的部分丢失。因此本文建议在研究的浅褐色沉积物位置对新鲜沉淀碳酸盐进行矿物学分析,以确定ACC形成的潜在影响。 点击链接阅读原文:www.nature.com/articles/srep39602.pdf
发布时间: 2017 - 09 - 05
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在除南极洲之外的所有大洲,在海拔-2m到70m范围内受到昼夜迁移的幽蚊虫害的人口已经达到130000人。与富营养化相联系的是,在白天的时候,迁徙的幽蚊会停留在缺氧的沉积物中,并在夜间以富氧的表层为食。我们的实验表明,在穴居到沉积物后,幽蚊虫害利用沉积物甲烷的高溶解气体给自己的分压气管囊充气。这种机制提供了一种明显的能量优势,使幼虫通过被动浮力进行迁移,而不是消耗更多能量去游动。幽蚊的幼虫,除了通过一天两次的释放沉积物甲烷气泡进入和离开沉积物,同时也会向内传输间隙水中甲烷气体囊泡进入水体,导致通量为0.01-2摩尔m/年(根据人口密度和水的深度)。幽蚊虫害每年新产生的成虫也会导致每年会有0.16摩尔碳从系统中逸出。发现湖泊富营养化的临界点,能够使这种甲烷驱动的迁移机制对最终重建大角藻的地域扩张和湖泊生物地球化学、碳循环和食物的相应变化起着至关重要的作用网络结构。点击链接阅读原文:srep44478.pdfa2f234d516bdf47e835fee463e75aeb6.pdf (1.06 MB)
发布时间: 2017 - 08 - 30
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摘要       非常规页岩气藏的天然气开采是一个有着相当大争议的公众话题,其中大家主要关注的是泄漏的自然气体对浅表地下水资源的影响。在开发之前,关于这些气体以及它们的同位素的分布、归宿和转移的基准数据处于一种缺乏的状态。这次,我们在加拿大的威利斯顿盆地白垩纪岩层的地下水位附近针对CH4的转移和归宿和早期细菌气体中的δ13C-CH4,进行了研究。我们的结果显示甲烷在深处生成而在扩散过程中通过上覆页岩时较为缓慢。我们结果还表明,δ13C-CH4(冰期后) 的扩散分馏作用将使逃逸出的气体成分复杂化。在冰川剖面上δ13C-CH4的敏感性表明,它可能是一个有价值的用于示踪描述地质变化中控制运输CH4(和其他溶质)和区分迅速向上迁移通过环形区的与通过其他管道向上自然扩散的CH4。本研究的结果已为设计基线调查提供了建议。  点击链接阅读原文:redirect-nature.pdf35953cc31ccf4f7753923274c6bdcca6.pdf (2.66 MB)
发布时间: 2017 - 08 - 10
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摘要    氧化亚氮(N2O)是一种在土壤和水生生态系统中产生出重要的温室气体。它的增温潜力比二氧化碳高296倍。迄今为止,大多数N2O排放量的测量都受到时间和空间解析度的限制,造成全球N2O排放量预测的不确定性。而激光光谱技术的最新进展则提供了一种极好的用于区域集成,直接和连续野外的现场测量N2O通量的涡度协方差法。通过在应用四激光分析仪的农业研究点使用这种技术,我们发现样品与N2O交换的昼夜行为取决于土壤氮素可得性。施肥后土壤N含量较高,白天N2O排放量高于夜间。然而,当土壤氮变得有限时,夜间的排放量要比白天高。由同位素分析支持的这些昼夜变化可能表明植物在与N2O交换相关的微生物过程中占主导地位。这项研究突出了新技术在改善全球N2O排放源预测方面的潜力。点击阅读原文:srep25739.pdf67d4729ca3951f427fc049468ba6d6f3.pdf (802.65 KB)www.li-ca.com/
发布时间: 2017 - 08 - 02
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摘要    在北极,人为活动导致了大规模的汞污染,但仍不确定的是,通过降水和海水盐诱导的化学循环,汞的湿性沉积是否对北极的高汞负荷负有责任。本文对北极冻土带的汞沉积和稳定同位素资料进行了一项大规模的研究,发现主要的汞来源实际上是由气体元素汞产生的,而另外两种来源则只有少量的贡献。持续的高土壤汞浓度来自于从陆地到沿岸的气体元素汞,这表明北极苔原可能是一个全球重要的水星接收器,也许可以解释为什么北极的河流每年将大量的水银输送到北冰洋。点击阅读原文:www.nature.com/nature/journal/v547/n7662/full/nature22997.htmlwww.li-ca.com/
发布时间: 2017 - 08 - 02
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摘要    浮游生物的呼吸作用产生的二氧化碳是全球二氧化碳总产量的主要组成部分之一,并预计随着气候的变暖,这种作用会在北极迅速增加。同时,北极现有的测试也评估了在黑暗中浮游生物的呼吸作用。有证据表明,浮游生物的呼吸作用可能会受到光的刺激,这对北极高纬度地区尤其重要,因为那里的浮游生物群落在春天和夏天都有持续的日光照射。在这里,我们可以论证出浮游生物群落的呼吸作用在持续的日照条件下呈现的原位,往往比在黑暗中的测量结果要高。经过测量,在光照条件下群落之间的呼吸比率(Rlight) 比在黑暗中呼吸比率(Rdark)多2/3 Rlight: Rdark比率从在此处的Rlight测量中值(3.62 Lµmol O2−1 d−1)处平均值1.37增加到在最高Rlight测量处(15.8 Lµmol O2−1 d−1) 的平均值17.56。因此,作为北极二氧化碳来源的呼吸作用被低估了,实际上这种作用比以前认为的要重要得多,特别是在晚春,当群落处于极昼下呼吸率最高的时候。介绍    群落呼吸是有机体降解有机物质的过程,同时也是提取能量以支持生态系统中的生物的过程,因此提供对生态系统能源需求的综合评估。海洋呼吸估计每年在全球释放66 Gt 的C元素,虽然是生物圈中碳通量的主要成分之一,但仍然是海洋中大多数代谢,气体交换和碳平衡中最...
发布时间: 2017 - 08 - 02
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摘要通过室内模拟实验,我们对三峡库区(TGR)湘西湾段的甲烷(CH4)的生成和消耗速率进行了研究。结果表明,CH4的形成和消耗速率与温度呈显著的正相关。而CH4的产出量由于其潜在的氧化速率的增加而降低。在表面沉积物中,CH4氧化产物占总产物的51.8%,而且在356C的条件下这个值甚至达到了77.4%。另外,水面上甲烷的氧化速率值的范围区间是从1.26到4.65毫克/(m2h),其中,在30米深水下和356C的条件下,平均和最大氧化速率分别为46.7%和73.9%。因此,在三峡库区的平均水位(160米)下,甲烷的氧化值可能增加41.04毫克/(m2h),而在水面上,大部分由沉积物产生的甲烷都可以被氧化。 点击阅读原文:srep04449.pdf79f6b08cb55d0de2d9a7f8c810e1fc8f.pdf (757.23 KB)www.li-ca.com/
发布时间: 2017 - 08 - 01
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A. Brescia21--Department of Engineering at the university of Arizona in Tucson, Arizona,USA2--Naval Air Systems Command (NAVAIR) in Patuxent River, MD,USA 摘要近年来,传感器的微型化能使单一的无人驾驶飞行系统(USA)平台上安装多个传感器。能在多个UAS平台上同步连接设备,这样可提升数据收集和应用的功能。本文讨论了一系列正在研究的新型传感器,并参考案例研究。参考目前的能力和将来的需求,有关防御和非防御的操作内容将进行讨论,文章介绍了一些目前正使用的传感器。并预测在未来几年内,我们将看到小型机动车辆的使用急剧增加,同时可使用的有效载荷的能力也会有所改善。 1.背景在未来十年里,遥感技术将成为数据获取的主要工具,其中机载数据的搜集将会成为一种重要的手段。目前的传感器由于尺寸大小和重量的限制,不适合搭载在小型无人机上;同时无人机的使用和所需的数据已有明确的说明,这就迫切需要研制微型传感器。文章总结了一些安装在Silver Fox 和Manta无人机上的传感器的性能,及其应用。 2.传感器类型特征2.1 红外线传感器    可观测到的范围:8um-12um; ...
发布时间: 2017 - 07 - 31
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