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有關科學研究的藝術范文簡短一

[關鍵詞]氫氧同位素；水循環；lgr液態水同位素分析儀；水汽運移

[中圖分類號]u455 [文獻標識碼]a

同位素技術出現于20世紀40～50年代，隨著逐漸發展成熟成為了一種有效的失蹤手段。穩定同位素的研究最早是應用于地質、物理學科等領域，隨著技術的不斷革新和發展，慢慢地向水文學和植物學等方面滲透，并且得到了較好的應用。化學元素周期表中幾乎每一個元素都存在同位素，c、h、o、n、s等同位素屬于環境同位素。水由氫氧兩種元素組成，其作為水循環的研究對象，主要以1h、d、16o、17o、18o為主，其在自然界的豐度分別為99.984%、0.0156%、99.759%、0.037%和0.204%。同位素技術在水循環中應用高效、快捷，尤其是在測定地下水年齡、更新周期、循環速度、補給來源等方面作用明顯。全球水循環過程由海洋、大氣、河流、大氣構成完整的輸送過程，依次完成水分的蒸發、大氣循環、降水、陸地水蒸散等環節。降水是水循環過程中的一個重要環節，水汽來源作為其重點研究對象，可以通過采用穩定同位素示蹤技術得到有效的解答。氘（ d） 和18o作為天然水體中的穩定同位素，是研究大氣中水汽來源的天然示蹤劑，雨水中的氫氧同位素就像生物學上的dna，其特性可以辨別水體的時空演變和分異規律。

1 降水穩定同位素觀測方法

目前，光學觀測方法已被廣泛應用于同位素研究的各個領域，以激光光譜儀和發射光譜儀為主，它們能夠避免傳統方法的不足和缺點。激光光譜技術以實時監測為優勢，對大氣中的水汽同位素進行監測，并能夠得到高精度的時空連續結果。而發射光譜儀則具有更大的時空尺度，可以具體到全球范圍內。

1.1 降水穩定同位素分類觀測方法

光譜儀測定是根據待測氣體吸收連續波長的紅外波譜之后的紅外吸收光譜特征進行定量待測氣體含量。其依托的光譜技術主要包括離軸積分腔輸出光譜技術（oa-icos，off- axis integrated cavity output spectroscopy）和振腔衰蕩光譜技術（crds，cavity ring- down- spectroscopy），它們分別以水和co2中的同位素測定以及氣體中的同位素測定為主。光譜技術測量便捷，并且易于攜帶，最重要的是可以進行實時監測，相對于傳統方法，它可以同時測定兩種同位素組成；在人員操作使用方面專業技術要求低，而且成本低，這些優點都促使了光譜測量技術的推廣及應用。

另外一種是可調諧二極管激光吸收光譜技術（tdlas）。tdlas具有較高的靈敏度和分辨率，實用指標可以達到10-6，最高可達10-9；在其所選用的工作波段內，水分和其他氣體幾乎沒有吸收，進而可以不受其他成分的干擾；tdlas輸出波長在一定范圍內可以進行調節，與傳統的采樣分析方法相比，通過調節輸出波長，可以同時分析多種污染物質。某些氣體存在特征譜的吸收率很低、吸收線寬很窄的現象，傳統的測量方法操作困難，但是，采用特征譜線寬度很窄的可調諧二極管激光器，有利于檢出氣體吸收峰，同時，tdlas的調諧范圍也限制了其可探測的氣體種類。

1.2 技術原理

1.2.1 離軸積分腔輸出光譜技術（oa-icos，off- axis integrated cavity output spectroscopy）。該技術將激光諧振腔與氣體測量室作為統一的整體，當激光在諧振腔兩端的反射鏡間來回振蕩時，只有少部分光線通過反射鏡到達了檢測器。而對于進入檢測室的激光來說，其必須先在待測氣體中反復通過上萬次才能順利到達檢測器，這在一定程度上相當于增加了測量室的厚度，水汽吸收信號增強，能夠檢測水汽中含量極其低微的2h和18o。

1.2.2 振腔衰蕩光譜技術 （crds，cavity ring- down- spectr oscopy）。當激光進入諧振腔后，透過待測氣體在鏡片之間來回振蕩，強度也隨之不斷加強，少部分光可以透過鏡片到達檢測器。待檢測器中的光信號達到穩定后，停止激光照射，檢測器方向的漏光將使其檢測到的光強隨時間按指數規律衰減。待測水汽中的同位素吸收一定頻率的光譜，因此，當光衰減到某一確定程度時，所需時間變短，而根據縮短的時間即可推算出水汽中的同位素含量。

1.2.3 可調諧二極管激光吸收光譜技術（tdl）。該技術利用激光器波長調諧通過待測氣體的特征吸收區，水汽同位素直接吸收的光譜是以波長為函數記錄對入射光吸收的原型吸收線。通過測量獲得線性、線寬和強度，計算出同位素分子的吸收截面，進而得出目標水汽同位素的濃度。

1.3 水汽收集方法

1.3.1 液氮冷凝法。通常液氮作為冷凝劑，其構成的低溫環境大約在-70℃左右，在該低溫環境條件下，可以將真空抽提出來的水汽分子得到完全的冷卻并凝結。該方法通常伴有加熱和冷卻兩個外部環境過程，尤其是其足夠低的低溫環境，能夠使水分子得到完全凝結，這也是該方法最大的優點。但在運用此方法時，需要持續的供給液氮，而冷阱的高氣流會造成部分分餾和冰晶損失，極端的低溫條件也會造成co2和o2的凝結。

1.3.2 干燥劑脫水。固體表面對于臨近分子存在吸附力，在其表面可以對臨近的氣液分子進行成功捕捉。該方法通過對干燥劑進行篩選，選用特定的分子進行篩選吸附，針對流體中的不同組分，具有選擇性吸附的作用，當吸附劑與吸附質一旦接觸，便立即產生吸附作用，具有高精度的優點。但同時，該方法也存在一定的缺點，因為吸濕性干燥劑往往含有o2，容易引起同位素交換，需要補充完善非飽和-飽和狀態下的校正恢復。

1.3.3 真空采樣瓶。該方法相對較為簡單，通過真空直接采樣。其優點是操作過程簡便，通過直接取樣，可避免因冷凝等造成的信息缺失或損壞。但其采集量少，不滿足18o的測量劑量大小。

1.3.4 半導體制冷法。半導體制冷又稱電子制冷，它利用特種半導體材料構成的p-n結，形成熱電偶對，產生珀爾帖效應，即通過直流電制冷的一種新型制冷方法，與壓縮式制冷和吸收式制冷并稱為世界三大制冷方式。其可產生-50℃左右的冷凝溫度。該方法存在多方面的優點：全過程不使用制冷劑，無泄漏，純環保操作；半導體制冷器參數不受空間方向的影響；作用速度快、可靠、易控制，可通過調節工作電流大小來調節制冷能力，避免其他氣體過冷凝結。但當冷凝溫度達不到要求時，會造成重同位素的富集，在校正過程中會產生誤差累積效應。

2 氫氧同位素測定分析

氫、氧元素在自然界的分布最為廣泛，其研究涉及宇宙、月球、地球各個圈層，包括巖石圈、水圈、氣圈，水的氫、氧同位素研究對多種成巖成礦作用過程及水體來源具有重要的指示意義。氫氧穩定同位素是研究土壤-植物-大氣連續體中水分來源的重要途徑。

液態水氫氧穩定同位素的測定分析主要通過同位素質譜儀和激光同位素儀完成，前者屬于傳統測定方法，分析測試成本昂貴，限制了對其的推廣應用；后者是在激光光譜技術的基礎上發展起來的一種測試分析方法，過程相對簡化，分析成本低，分析速度快，得到了廣泛的應用；二者在對純水的分析方面其精度和準確性基本相同。

液態水同位素分析儀是目前國際上唯一商品化的直接注入式液態水同位素分析儀。它能夠精確測量液態水樣中的o/o和d/h 同位素的比率，精度分別為0.2‰和0.6‰，同時可以測量樣品中水分子的摩爾分子數，進而可以得到樣品中同位素的絕對濃度，這使得激光同位素分析儀與同位素質譜儀相比，實現了前所未有的功能。由美國los gatos research公司生產的lgr液態水同位素分析儀（lwia-30d）是目前最新改進的測量儀器，它能夠在保證儀器良好性能的基礎上同時對液態水樣品中的δo和δh進行快速測量，其最快測量速度可以達到1080次注入/天，相當于在每個樣品重復6次的基礎上，可以測量總共180個樣品/天，通過減少重復次數來改進速度的軟件設置功能以供選擇。劉文茹使用 los gatos research（lgr） 公司生產的激光液態水同位素分析儀（ lwia） dlt-100的光譜污染矯正軟件（ lwia-sci）對水樣的污染進行了標記和量化，并對污染水樣品的同位素測定值做了修正[11]。程立平等研究人員對渭北旱塬區的不同土地利用類型條件下土壤水的氫氧同位素進行測定分析，探討研究區域深層土壤水穩定同位素的特征及水分運移機制[14-15]。靳宇蓉采用lgr液態水同位素分析儀研究了在降雨入滲和地下水補給條件下，黃土高原黃綿土的水分運移變化。有研究人員對重慶至上海段長江干流的氫氧同位素組成及其空間變化進行了觀測研究，并就湖泊水體對江水中氫氧同位素的影響做了討論。張翔等研究人員對鄱陽湖濕地土壤水穩定同位素變化特征進行了研究，通過分析同位素組成的時空變化，得到了區域降水與初期水分的混合模式及其蒸散蒸發過程。劉文茹等人利用激光同位素分析儀，測定了液態水的氫氧同位素組成，并對其光譜污染進行了修正，得出了良好的結果。激光同位素分析儀與傳統的同位素質譜儀相比，在測量水循環過程中的降水，地下水時具有明顯的優勢，可以完全代替傳統方法，但在進行植物水分的測定時，需要考慮光譜是否會對樣品產生干擾，如果出現這類情況，則需要與傳統方法進行比對，進行結果檢測性確認。

3 影響水穩定氫氧同位素的因素

水汽循環作為整個水循環中的一個環節，影響著大氣降水、土壤水、地下水等氫氧同位素的分布及其特征。

3.1 時空效應

降水是由水汽產生，水汽發生的來源和由風產生的輸送過程所進過的區域，因為受到不同海拔高度、不同經緯變化以及不同地面類型（陸地、河流）的作用，都會對水汽本身所含有的氫氧同位素的數量、分布等產生影響。

3.2 地區效應

不同地區海拔高度、經緯度、氣候狀況都存在明顯差異，甚至農業的生產類型、工業的發展方向都存在不同，這些因素在一定程度上都會對同位素種類和分布產生影響。部分差異會引起水汽來源不同，蒸發表面的圈層不同，同位素源便會產生差異，例如，被污染的河流與生態保護濕地之間的水汽來源不同，帶入大氣當中的水穩定同位素也存在差異；高鹽度海水與淡水湖之間也會造成同位素分布特征的不同。

3.3 陸地效應

大氣中的水汽主要來自于海洋層面的蒸發蒸散，距離內陸越遠，在不斷降水的過程中氫同位素表現越多，反之亦然。

3.4 溫度效應

在整個全球的水循環過程中，首先海洋中的水蒸發到大氣中，由于風的作用會產生水汽的輸送，冷凝。當水汽距離海岸線有一定距離時，經緯度和高度都會隨之變化，在循環的每一個環節當中，溫度都會不停的隨之產生變化，或高或低，此時，降水穩定同位素會受到不同程度的影響。

降水穩定同位素主要受到溫度、水汽來源、水汽循環過程、降水量、雨強等因素的影響，對其分布和特征產生復雜的作用。我國各地區氣候類型多樣，土地類型差異較大，下墊面種類復雜。北方非季風地區的降水穩定同位素溫度因子起主導效應，而在西南季風氣候區及沿海地區，降水量作用顯著。龐洪喜等研究結果顯示，在西南地區，降水同位素存在明顯的降水量效應，溫度效應不明顯；朱秀勤等認為，該地區溫度效應之所以不明顯，原因是被降水量效應遮蔽；王海靜等則認為，強烈的季風氣候也對溫度效應產生了掩蓋，弱化了溫度對降水同位素的影響作用。

4 結論與展望

隨著同位素技術的發展成熟，如今已成為水環境科學領域一項新型的并得到廣泛應用的技術手段，尤其是在水文水循環方面發揮了重要作用。通過測定氫氧同位素，可以知道水中污染物質的運移規律，幫助找到污染源進行源頭治理。同位素的示蹤作用在尋找深層地下水的補給來源及運移途徑方面具有良好的指示作用。如今，在地下水污染、地表徑流污染、降水等研究方面，同位素技術的成熟促進了諸如此類方面的研究，越來越受到研究學者們的重視和青睞。在未來的水環境科學領域的研究中，同位素技術將會發揮舉足輕重的作用。根據現在的研究狀況，今后大氣水體的同位素觀測研究還應注重以下幾個方面：

（1）目前同位素研究的采樣及分析方法基本相同，采樣所選取的時間序列也基本一致，研究人員往往都趨向于連續的時間尺度，但目前的同位素技術成本較大，盲目的遵循長序列的采樣會帶來較為昂貴的成本投入。因此，恰當地把握采樣時間，確定具有代表性的采樣點，加強時空特異性強弱的判斷，在大的尺度范圍內精確的選擇典型性強、代表性良好的樣品，將會大大的減少成本投入，并且提高數據的利用率，增強數據之間的差異規律。

（2）我國地域遼闊，地形多樣，經緯度跨度較大引起氣候分布類型不同，這也為我們的研究提供了更加寬廣的范圍。但目前，針對不同時空，不同區域的同位素研究還不多見。降水穩定氫氧同位素受到高空大氣壓及水汽來源的影響較大，通過對比不同因素對降水的貢獻作用，可以起到同位素定量化的作用，也使得氫氧同位素在水循環過程中的示蹤作用更加的具體和量化。

（3）大氣的水循環是一個完整的事件，單純的研究某一環節當中的氫氧同位素不利于了解整個水循環過程的特點和運移。應利用同位素技術，加強對水循環過程中地下水、土壤水、大氣水汽和降雨之間的氫氧同位素的整體研究，從統一完整的角度分析同位素的整體變化規律和運移機理，使復雜的水循環過程變得連續。

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有關科學研究的藝術范文簡短二

摘 ? 要：近年來，由于現代化企業進程的不斷推進，各企業不斷強化企業的日常經營管理工作應用，以提高企業的市場綜合競爭力。在電力企業發展過程中，配電生產安全的管理工作是保證企業長期穩定發展的基礎。文章通過對如何促進電力企業配電生產安全管理的科學化、規范化進行研究，從而找到實現企業又好又快發展的有效措施。

關鍵詞：電力企業;配電生產安全管理;科學化與規范化

由于我國智能電網工程的覆蓋范圍不斷擴大，電力企業相應的配電網規模也在不斷增大。配電網的安全生產是保證電力企業電網安全管理的前提，落實配電生產安全的管理就是為了減少和預防安全事故的發生。現階段，電力企業越來越重視配電生產安全管理的工作，不斷采取多種措施加以改善，但是由于多種因素的影響，不能保證配電生產過程的絕對安全。因此，電力企業應當采取有效的措施，大力推動配電生產管理工作向科學化與規范化發展。

1 ? ?推進配電生產安全管理科學化發展的有效措施

1.1 ?轉變管理管觀念優化電網結構，做好相關安全工作

在國家電力體制改革的發展進程中，電力企業在保持一定市場競爭力的同時不斷向現代化企業轉型。但是由于傳統管理觀念的束縛，制約了電力企業配電生產安全管理工作的發展。因此，要想實現配電生產安全管理的科學化，電力企業就應當轉變管理觀念[1]。在傳統的電力企業配電安全管理過程中，往往只注重相應的事后管理，采取的配電安全管理手段相對滯后，通常是在安全事故發生后再究其原因，已經造成了一定的損失之后再采取相應的補救措施，致使電力企業的配電生產存在較多的安全隱患。因此，在配電生產安全管理過程中管理人員及相關工作人員應當積極轉變管理觀念，實現配電生產安全全過程、全流程的科學化管理。管理人員應當持續進行事前風險的分析和預防工作，做到配電生產流程的科學化、精細化，幫助工作人員培養良好的安全意識，加強對安全事故預防工作的管理，從而減少配電生產過程中的安全隱患[3]。在日常工作過程中，相關工作人員應當不斷開展電網運行隱患的排查工作，提升配電設備的可靠性，實現電網結構的不斷優化。對配電設備運行過程中存在的隱患進行排查，具體包括對配電網的運行結構、陳舊設備的缺陷及定期維護等工作，根據排查結果建立相應的檔案，制定科學合理的改進方案。切實推進電力企業配電生產安全管理工作的有效落實。

1.2 ?加強員工的安全意識，進行科學化的員工培訓教育

在日常配電生產工作過程中，工作人員通過對配電生產安全管理措施的科學轉變，進而從依靠外部強制監督向自覺主動進行配電生產安全管理工作轉變。以往的電力安全管理工作主要是通過外部強制管理來規范員工的日常行為規范。由于部分一線工作人員配電生產安全意識不強，自身的專業技能有限，對于相應的工作流程認識不夠清楚，導致安全事故頻發[2]。因此，在配電生產過程中應當加強對基層員工的培訓，不斷培養一線員工的安全意識，提高他們風險辨別能力，使得基層員工自發自覺地進行配電生產的安全管理工作。不斷提高工作人員的綜合素質，真正實現科學地開展配電生產安全的管理工作，從而提升電力企業配電生產工作的管理效率。促進安全培訓教育科學化發展，通過建立規范、科學模擬仿真的工種、工業標準的作業流程培訓模式，對員工進行科學化的培訓教育，從而提高員工的安全防范意識。

2 ? ?提高配電生產安全管理規范化發展的有效途徑

2.1 ?加強現場工作

在電力企業配電生產安全管理過程中，根據配電網生產安全管理的實際，不斷促進安全管理的規范化，在日常工作進行中，加強現場工作的規范性和系統性。例如，在相關線路設備設施的檢查和養護工作中，制定標準化的線路工作流程。具體工作內容包括提前制定現場檢查計劃、進一步確定相應的線路檢查進化的可行性以及充分考慮其他綜合因素的影響。另外，對于在線路檢查過程中發現的問題及時做好記錄，針對具體問題進行具體分析，尋找正確的方法進行解決，并對處理效果展開追蹤，不斷強化配電生產的現場作業質量。相關工作人員嚴格按照標準工作流程開展工作，在工作結束后及時進行總結分析，找到自身的不足之處，從而保證配電生產安全管理工作的規范性。

2.2 ?建立工作標準

在電力企業配電生產安全管理工作進程中不僅要注重現場工作的規范和標準，還應當電力企業的實際發展情況出發，建立健全的、規范的配電生產安全管理工作標準來規范和管理企業工作人員的日常安全工作。完善相應的工作標準，為配電網的安全生產提供科學的指導，進而不斷促使工作人員依據統一的標準開展工作，有利于電力企業配電生產安全管理程序的規范化發展。

2.3 ?實行有效的管理工作

通過在配電網生產過程中，明確相關的安全生產的方向，依據相應的規定不斷完善安全生產的責任制度，以此提高配電生產安全管理工作水平。推進有效的安全管理工作主要從配電設備及線路的風險評估預防方面入手，實現對配電生產各個環節的風險進行評估。還需要制定統一的事故應急方案，做到及時妥善地解決發生的安全事故問題。相關工作人員還應當做好日常生產設備的統計維護工作，定期檢查各種設備的使用情況等，保證企業電網設備安全、平穩地運行。

3 ? ?結語

綜上所述，實現電力企業配電生產安全管理的科學化和規范化，需要企業管理人員和基層工作人員轉變管理觀念，做好相關安全工作，不斷促進電網結構的優化。并在日常工作中增強員工的安全意識，對其進行科學化的員工培訓教育，通過建立統一的工作標準，實行有效的管理工作，不斷強化現場工作質量，保證電力企業配電生產安全管理的科學性、規范性。

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