动态光散射技术原位表征天然有机质存在下纳米零价铁的团聚效应

纳米零价铁原位修复地下水污染是近年发展起来的新技术,通过改性合成不同种类纳米零价铁可以克服其易团聚易氧化的问题,水体中存在的天然有机质也会对纳米铁的分散性和反应活性产生影响,因此开展原位测试并研究不同种类纳米铁在水中的团聚效应具有重要意义。本文对实验合成的纳米零价铁、羧甲基纤维素包覆纳米零价铁、膨润土负载纳米零价铁以及商用纳米零价铁,基于动态光散射技术(DLS),运用纳米粒度/Zeta电位分析仪,结合透射电子显微镜(TEM)和沉降光谱曲线等手段,对比研究了天然有机质(腐植酸HA)对纳米铁团聚效应的影响。结果表明,羧甲基纤维素包覆或膨润土负载改性提高了纳米零价铁颗粒的分散稳定性,有效抑制了团聚沉降,团聚体粒径分布在1000 nm以下。HA会吸附在纳米铁颗粒表面,从而增加静电排斥力,进一步减缓了团聚效应,尤其是对膨润土负载纳米零价铁的影响最为显著,其团聚体粒径能降至100 nm以下,沉降速率也极大减缓,分散稳定性表现最佳。本研究表明DLS结合TEM表征纳米颗粒是获得更加丰富的微观粒子信息的一种非常重要的手段。     

铁碳共沉作用对土壤重金属的吸附性能研究进展

随着铁碳(Fe-C)共沉机理被越来越多的学者认可,Fe-C共沉物成为近年环境科学领域内的研究热点之一。在探讨铁氧化物和有机质的相互作用及Fe-C共沉物对重金属的吸附研究进展基础上,阐述了共沉物在固定土壤重金属离子方面的潜力:在有机质参与作用下,铁氧化物的表面性质、吸附性能等均发生了规律性变化,这些变化是决定土壤环境中重金属离子迁移转化的前提。在影响因素方面,p H值、有机质含量、铁氧化物种类及表面性质对共沉物的吸附效果影响较为显著。通过研究可以看出,一定条件下Fe-C共沉物所拥有的优良吸附性能将为土壤重金属污染场地修复治理工作提供重要理论基础。     

阳离子浓度对泥沙沉速影响实验研究

应用了静态沉降实验方法中的移液管法,初步研究了水中常见阳离子对河流中细颗粒泥沙沉速的影响,这些阳离子包括Na+、Ca2+、Mg2+和Al3+等。实验结果表明,阳离子浓度对泥沙沉速的影响可以分为两个阶段:①随着阳离子浓度的增加泥沙沉速也增大;②当离子浓度大于某值时,离子浓度对泥沙沉速的影响不大。在同样离子浓度条件下,离子价态高者影响较大。同时分析了长江和黄河干流中下游河段的水化学特性;分析结果表明,在一般的河水水质的情况下,有必要考虑水中阳离子(主要是Ca2+、Mg2+)对细颗粒泥沙沉速的影响。     

侧向约束下柔性桩复合地基沉降特性

侧向约束技术在地基处理工程中能有效地减小地基沉降。本文结合铁路工程与软土工程特性,采用模型试验与数值模拟的方法,研究了侧向约束(桩)对柔性桩(夯实水泥土桩)复合地基沉降的影响,分析了柔性桩和土体沉降变化随荷载水平的变化规律,探讨了侧向约束条件下土体模量、桩间距等因素对地基沉降的影响。研究结果表明:在柔性桩复合地基中设置侧向约束桩,当土体压缩模量较小时,采用2d(d为桩径)或3d桩距皆能较好地降低桩的沉降量;随着土体压缩模量的增大,桩距采用3d时减沉作用降低、2d时减沉效果增强、4d时减沉作用不明显;桩间土体沉降量在桩距为2d及3d时,减沉作用呈现先减小后增大的特点,4d时其沉降量减小比值为4%~5%。因此,合理设置侧向约束桩才能有效限制软土侧向挤出,以达到减少复合地基沉降的目的。     

高路堤下PHC桩加固软土地基的承载及变形特性

软土广泛分布的山区地质地貌条件复杂,高填方路堤的不均匀沉降和稳定性问题受到广泛关注。针对实际工程中高强预应力混凝土(PHC)管桩的超高填方路堤现场实测研究鲜有报道,为探究PHC管桩软基加固支承高填方路堤的工作性状,对广东某高速公路软基高填方段(30 m)选取一典型断面的3个主要监测点进行现场原位监测,重点研究桩-土荷载、沉降、超孔隙水压力及水平变形等行为。结果表明,填土完成后桩顶沉降基本趋于稳定,桩间土沉降则表现出一定程度的"滞后性",且以该断面填土期约1/4的沉降速率增长并逐渐趋于稳定;最大水平位移分布与分级填筑高陡边坡的平台宽度有关,且并非总是出现在坡脚附近;在最大水平位移区域可能发生"桩土绕流",甚至可能发生管桩的弯曲破坏或整体倾覆。研究成果可为软基高路堤设计提供有益的参考。     

浅水湖泊水体中不同颗粒悬浮物静沉降规律研究

为了解浅水湖泊水体中颗粒悬浮物的静沉降规律,以太湖为例,采用重复深度吸管法计算了2005年4月、5月间在太湖进行的4次静沉降模拟实验中的沉降速度。结果表明:①在悬浮物沉降过程内,3种颗粒物的沉速关系为颗粒无机物(PIM)>悬浮物(SS)>颗粒有机物(POM)。在相同的沉降时间内,PIM的沉速为SS沉速的1.6~2.0倍,POM的沉速为SS沉速的0.3~0.7倍,PIM的沉速为POM沉速的2.5~5.5倍;②水体中悬浮物浓度与沉降时间均呈现出明显的指数衰减规律,悬浮物中无机物含量较高时这种规律更为明显;③悬浮物浓度较低时,太湖悬浮物的沉降速率与水体中的悬浮物浓度无明显的相关关系;而悬浮物浓度较高时,沉降速率随悬浮物浓度升高而增大。     

甬江沉管隧道长期沉降监测数据及有限元分析

甬江沉管隧道位于甬江下游河湾处的软土地基上,地基承载力较低,使隧道发生了较大的沉降。此外,甬江严重的淤积及每天2.67 m的潮差对隧道的沉降产生了显著的影响。依据甬江沉管隧道运营期间16 a的沉降监测数据,结合地层条件、潮汐和清淤资料,对该条沉管隧道的长期沉降进行了分析,并提出了基于流-固耦合理论的有限元方法计算沉管隧道的长期沉降,计算结果与监测结果具有较好的一致性。此外,采用上述计算方法分析了影响沉管隧道沉降的3个主要因素（即地层条件、基槽淤积和回淤与清淤）对隧道运营期沉降的影响。分析表明,地层条件是影响沉管隧道沉降的主要因素,软土地基隧道沉降远大于其他地基。潮汐作用会使隧道沉降发生周期性变化,该变化约占隧道运营期沉降的4%～10%。淤积对隧道长期沉降影响显著,但定期清淤只能短时间减小隧道的沉降,使隧道沉降产生周期性变化。上述结论均可为相关工程提供参考。     

基于均匀设计的带桩帽钢管减沉桩承载性能试验研究

采用均匀设计法对桩长、桩距、垫层、桩帽对减沉桩承载性能的影响进行室内模型试验研究。通过6组3×4群桩试验,对不同沉管隧道荷载作用下的土压力、桩身轴力及沉管隧道沉降进行测定。由于采用均匀设计,运用数理统计理论工具对试验数据进行相关性分析和回归分析,从而区别于传统的单因素优选法,使得同时考察多因素、多水平作用下对沉管隧道沉降的综合影响成为可能。分析结果表明,桩长、桩距、桩帽对沉管隧道沉降的影响随着外荷载的增加而改变;垫层厚度和桩帽存在交互作用,两者共同对沉管沉降产生影响。最后,利用拟合结果进行反演分析,在总样本为432种减沉桩组合中找出符合沉降控制要求的最优化组合。反演结果在后续模型试验中得到较好的验证。     

路堤下复合地基“三等沉区模型”

路堤下复合地基桩顶沉降小于桩间土沉降,桩体上部为负摩擦力,因此不能采用常规复合地基理论分析受力和变形。试验和数值分析表明,路堤下复合地基的路堤、桩身、下卧层范围内均存在一个等沉区,等沉区内同一水平面上不同点的沉降相同的区域。据此提出了“三等沉区模型”,该模型不但地基与桩体参数对复合地基的影响,而且可以考虑路堤高度、下卧层厚度、强度等参数对复合地基的影响。实测和数值模拟表明该模型是合理可行的。     

微细粒矿物疏水聚团的研究现状及进展

随着矿山开采矿石嵌布粒度的日益变细,微细粒矿物的分选已经成为目前矿物分选的一个重要组成部分,越来越受到人们的关注。选择性疏水聚团能够有效处理微细粒矿物,是目前分选微细粒矿物最有效的途径之一。介绍了微细粒矿物的分选特性及疏水聚团的形成机理,分析了剪切絮凝浮选、载体浮选、油团聚分选、乳化浮选、两液分离等主要疏水聚团分选工艺的研究现状及疏水聚团的主要影响因素。展望了疏水聚团研究在煤泥水微细粒聚团沉降方面的应用前景。     

北京市夏季臭氧特征及臭氧污染日成因分析

为研究北京市夏季臭氧特征及污染成因,于2017年7月15日至2017年8月10日期间,在北京市城区进行气象要素、臭氧(O3)、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)的连续观测,并选取7d(2017年7月20日、30日和8月1日、4~7日)密集采集大气样品进行挥发性有机化合物(VOCs)和含氧挥发性有机化合物(OVOCs)的分析。结果表明,观测期间北京市夏季O3污染严重,臭氧污染日以东南风为主,一般伴随着高温、低湿、低压和高前体物(VOCs、CO和NOx)浓度,占总观测天数的51.8%。密集采样日中臭氧污染日的成因与副热带高压或均压场下的弱高压系统有关。此外,来自河北、内蒙古中部和蒙古国东部途经保定和张家口等地的气流为北京夏季臭氧污染日的形成提供了部分外源,日平均贡献量为16%~37%,最大贡献量为53%,显示区域传输对臭氧污染日形成有重要影响。敏感性试验发现O3的生成主要受VOCs控制,特别是人为源VOCs。以上结果表明,控制北京本地VOCs的人为排放和周边空气质量将有助于降低北京城区的O3浓度。     

南海及周缘地区地幔组成和动力学的岩石地球化学制约

南海及其周边(包括雷州半岛、海南岛、印支半岛)广泛分布新生代以来形成的板内玄武岩(弥散火成岩省),本文搜集了该区已发表的新生代玄武岩的地球化学数据并据此进行了总结分析。结果显示,该区板内火山岩主要分为拉斑玄武岩和碱性玄武岩两个系列,其微量元素组成为典型的洋岛玄武岩(OIB)特征。Sr-Nd-Pb-Hf同位素结果指示其源区为亏损地幔端元(DMM)与富集端元(EM2)二端元混合。总体上,相对橄榄岩源区形成的熔体而言,这些玄武岩具有低的CaO、较高的Fe/Mn、Zn/Mn及Zn/Fe值;同时,南海海盆玄武岩、海南岛和印支半岛玄武岩中的橄榄石斑晶相对典型地幔橄榄岩部分熔融形成的玄武岩橄榄石斑晶具有低的Ca和Mn含量,以及高的Ni含量和Fe/Mn值,显示其源区辉石岩组分含量较高。南海停止扩张后出现碳酸盐化火山岩并在地球化学上表现为向碱性玄武岩连续转化,同时海南岛和印支半岛的新生代玄武岩整体具有低于亏损橄榄岩地幔的Mg同位素组成,这些都表明南海及周缘地区的地幔源区中有俯冲板块带入的沉积碳酸盐混入。综上认为,该弥散火成岩省在地幔源区组成上均体现有"俯冲-再循环"组分的加入,该再循环地幔组分可能与该地区长期俯冲滞留板块的重熔有关。     

激光焦平面变化对LA-ICPMS锆石U-Pb定年准确度的影响

元素分馏是影响LA-ICPMS锆石U-Pb定年准确度的重要因素之一,通常利用标样进行校正。激光聚焦位置变化会引起剥蚀坑形貌及U-Pb分馏的改变,标样和样品聚焦条件不一致将导致标样难以准确校正样品,并最终影响定年结果的准确性,但影响的程度、机制及可容忍范围目前尚不清楚。为此,文章以91500为标样、GJ-1为样品,详细研究了聚焦偏离30μm范围内剥蚀标样与样品锆石的剥蚀坑形貌变化以及由此导致的U-Pb定年误差。实验表明,在距离锆石表面30μm范围内,标样和样品焦平面同步变化时,二者U-Pb分馏形式及程度基本一致,激光焦平面偏离所引起的样品年龄与TIMS推荐值的偏差小于1%;当二者聚焦不同步时,标样与样品的U-Pb分馏差别显著,年龄偏差最大可超过3%。激光聚焦不同步导致的标样与样品剥蚀坑纵横比差异是引起年龄误差的根本原因,激光焦平面偏离锆石表面超过15μm,剥蚀坑坑口明显变大,纵横比减小,U-Pb分馏形式及程度发生改变。通过预剥蚀锆石,观察剥蚀坑轮廓,使激光焦平面在距离锆石样品表面15μm范围内,可确保标样与样品剥蚀坑形貌及U-Pb分馏状态一致,提高LA-ICPMS定年的准确度。     

长期注水对致密砂岩油藏岩石力学性质影响机制研究

注水开发是致密砂岩油藏增产的重要手段,长时间注水会改变地层岩石物理力学性质,影响油井产量。为探究长时间注水对地层岩石物理力学性质影响的微观机制,选取同一储层已注水15a及尚未注水岩芯进行对比试验分析。通过试验得到了注水前后地层岩石在弹性力学参数、矿物成分、微观孔隙结构等方面的差异。长时间注水后,岩石矿物成分及内部结构发生变化,主要表现为黏土矿物及方解石含量降低,岩石颗粒间填充物及胶结物大量减少,中小孔隙发育为大孔隙,孔隙度增大,进而导致致密砂岩力学性质弱化,变形能力增大。     

松辽盆地姚家车站剖面嫩江组一段下部湖相有机质组成及其沉积环境特征

姚家车站剖面位于松辽盆地东南部,是研究嫩江组一段烃源岩发育时湖泊沉积环境的一个典型露头剖面。通过测定和分析总有机碳(TOC)含量及其稳定碳同位素组成(δ¹³C_org)、特征分子标志物(Pr/Ph、伽玛蜡烷、C30甾烷、芳基类异戊二烯、脱羟基维生素E和GDGTs)的剖面变化,讨论了嫩江组一段下部湖泊有机质组成及沉积环境特征。根据剖面各参数的变化特征,可将其沉积划分为2个阶段。剖面TOC含量为0.06%～3.98%,具有阶段Ⅰ高,阶段Ⅱ低的特征,主要受初级生产力水平和保存条件的控制。δ¹³C_org值揭示出沉积有机质主要来源于湖泊内源。特征生物标志物的剖面变化表明:嫩江组一段沉积期湖泊水体分层,下部水体缺氧,且阶段Ⅰ和阶段Ⅱ的上部湖泊水体缺氧已上升至透光带;湖泊下层水体盐度相对较高,存在短期快速变化。24-正丙基胆甾烷和24-异丙基胆甾烷含量的剖面变化揭示出嫩江组一段时期松辽古湖盆发生了海侵,但海侵是间歇性的,而不是持续的。分析认为:松辽海侵的发生与高盐、缺氧、分层的水体环境及油页岩的形成密切相关。尝试利用TEX₈₆指标定量重建了嫩江组一段下部古湖泊水体温度,结果表明松辽盆地在白垩纪基本处在亚热带气候区。     

羌塘盆地中晚侏罗世雁石坪剖面夏里组古盐度与成盐意义

羌塘盆地是一个具有成盐远景的蒸发岩盆地,对羌塘盆地侏罗系雁石坪群夏里组出露的石膏层和具有钾、钠异常的盐泉水研究表明,夏里组是羌塘盆地潜在的形成钠盐、钾盐的目标层位之一。本文通过对羌塘盆地雁石坪剖面夏里组硼元素、锶元素和钡元素的测量,计算Adams古盐度和Sr/Ba比值,来恢复雁石坪剖面夏里组的古盐度。根据Sr/Ba比值、Adams古盐度和Walker相当硼含量的变化趋势,雁石坪剖面夏里组古盐度可以划分为以下3个阶段:夏里组下段(0~260 m、164~162.3 Ma)淡水环境、中段(260~500 m、162.3~160.7 Ma)咸水环境和上段(500~608 m、160.7~160.2 Ma)超咸水环境。另外,通过分析物源、气候以及古地理条件,认为夏里组具备适宜成盐的物源、气候和古地理条件,根据夏里组上段Ca^2+-SO4^2-离子、Na^+-Cl^-离子和K^+-Cl^-离子的相关性分析表明,夏里组上段古环境已经演化到沉积硫酸盐阶段或者沉积氯化物早期阶段,即夏里组上段形成石盐的环境要优于形成钾盐的环境。     

衢州市上方镇方解石矿床碳、氧同位素地球化学特征

为研究浙江省衢州市上方镇方解石矿床的成岩成矿环境,采集了上方镇方解石矿床中的大理岩样品,用MAT-253型气体同位素质谱仪对其进行了碳、氧同位素分析测试。结果表明,样品的δ¹³C_PDB和δ¹⁸O_SMOW均值分别为-1.32‰和18.25‰,计算的盐度指数Z值为97.42～130.08,均值为118.50,在δ¹⁸O_SMOW-δ¹³C_PDB图解上大多数样品点落于海相碳酸盐与碳酸盐溶解作用范围内,上方镇方解石矿床大理岩的原岩应为沉积成因,可能形成于宽阔的海洋环境。     

喀斯特漏斗坡地土壤有机碳特征、风化侵蚀及稀土元素分析

以西南喀斯特地区喀斯特漏斗坡地2个土壤剖面为研究对象,通过测定土壤部分物理化学属性、土壤有机碳含量分布特征、δ^13C值、几种土壤化学风化指标及稀土元素参数特征,探讨土壤侵蚀和沉积过程中土壤有机碳及其稳定碳同位素的动态变化及分布特征,同时利用土壤δ^13C值反演了C3/C4植被的变化历史。结果显示,山腰和山脚2个土壤剖面样品的土壤有机碳含量范围分别为4.17%~8.91%和2.37%~6.33%,山腰含量较高;δ^13C值变化范围分别为.18.9‰^-15.6‰和.22.1‰^-17.0‰,均随土壤深度的增加先增大后减小;利用土壤δ^13C值反演C3/C4植被的变化历史,2个剖面表现出相似的变化趋势;Na/K比值与ICIA的变化特征呈显著的负相关关系,R^2分别为0.67和0.98,表明该类红土中Na/K比值不仅能代表风化强度,且可能与侵蚀大小有关;常用的土壤风化发育指标表现为很好的协同作用,显示剖面土壤的形成是由基岩化学风化而成;稀土元素球粒陨石标准化之后显示Ce异常,Eu负异常,2个剖面δCe变化趋势基本一致,表明2个剖面经历了相似的风化迁移过程。     

中国新沂马陵山白垩纪恐龙足迹——从虎到肉食龙及由传说至古生物学（英文）

江苏省新沂市马陵山地区的4个神秘的印记,传统上被解释为“李存孝打虎处”的“虎爪印”和“人足迹”,重新将其解释为大盛群田家楼组恐龙足迹。这些足迹中只有一个最深的“虎爪印”保存了可识别的趾印,表明它是一个有着后内侧拇趾印的兽脚类恐龙左足迹,是一道单步约50cm的直线行迹的一部分;另一种解释是该足迹为小型蜥脚类恐龙的右后足迹,形成行迹的右侧部分,其左侧部分没有保存。马陵山足迹点提供了恐龙足迹如何影响中国民间传说的另一个案例。     

南大西洋被动陆缘盆地盐构造形成的控制因素

南大西洋两岸被动陆缘含盐盆地油气分布与盐构造的构造样式及分布有直接联系。基于地震资料的构造解译和物理/数值模拟实验,前人对被动陆缘盆地盐构造的形成演化进行了大量研究,然而尚缺乏对盐构造形成演化主控因素的系统论证。本文基于地震资料的构造解释,采用离散元数值模拟手段,通过2组共8个模型的对比实验,探讨了被动陆缘盆地底板倾斜角度和盐岩上覆地层厚度对盐构造形成的控制作用。数值模拟的结果表明:①随着底板倾斜角度的增加,盐岩及其上覆沉积流动速度逐渐增大。其中,从无倾角到2.5°倾角,盐岩流速增加最大,后续陆源沉积搬运距离增加了约1.5倍,远高于其他角度模型间的距离增量;②盐层的上覆地层厚度越大,后续沉积搬运能力越差,盐构造及其相关构造越难形成。上覆地层的厚度直接影响了盐岩的流动速度,上覆地层厚度每增加1m,沉积物的搬运距离减小约5%~10%。最后,基于上述模拟结果定量分析,探讨了两种因素对盐构造形成的影响机制。