盐分对土的冻结温度及未冻水含量的影响研究

利用测温法和核磁共振法测量了不同浓度典型盐溶液（NaCl、Na2CO3）饱和重塑粉土的冻结温度及冻结特征曲线，并与不同浓度的NaCl、Na2CO3纯溶液作对比分析，研究初始含盐量对冻结温度及未冻水含量的影响。结果表明：土样冻结温度随初始含盐量的增加而逐渐降低；相同浓度NaCl溶液饱和土样的冻结温度低于相应纯溶液的冻结温度，但相同浓度 （<0.6 mol/L）Na2CO3溶液饱和土样的冻结温度却比纯溶液的冻结温度高；同一负温下，土样中未冻水含量随NaCl初始含盐量的增加而增多，但随Na2CO3初始含盐量的变化不明显。通过机制分析，表明盐类型和含盐量对土水势具有不同的影响。基于改进的广义Clapeyron方程，将含盐分土冻结温度表达式引入未冻水含量预测模型，得到了能够考虑不同含盐量影响的土体未冻水含量的定量表达，并与实测数据进行对比，验证了该模型能够较为合理的预测不同温度下含盐土体的未冻水含量。     

凹凸棒石缓释钾肥的制备及缓释效果研究

以凹凸棒石为缓释载体,研究凹凸棒石缓释钾肥的制备条件,并以其吸附时间、K+初始浓度与吸附量的关系,确定K+吸附量最大时的K+初始浓度缓释效果。用pH=5的HCl溶液和(Ca2++Mg2+)浓度为1.6mmol/L,3.2mmol/L,6.4mmol/L,12.8mmol/L,19.2mmol/L,25.6mmol/L的混合溶液对凹凸棒石缓释肥进行解吸。结果表明:凹凸棒石对K+的吸附量在30min内达到平衡,单位质量凹凸棒石对K+的最大吸附量为13.97×10-3;pH=5的HCl溶液对K+的解吸率最小,随解吸溶液中(Ca2++Mg2+)浓度增加,解吸率增大,凹凸棒石对K+的解吸过程符合Elovich方程,解吸速率远小于吸附速率;以pH=5的HCl溶液对凹凸棒石缓释钾肥进行动态解吸和静态解吸实验,动态解吸得出的解吸率较静态解吸的解吸率低,解吸液为450ml时,动态解吸和静态解吸的解吸率分别为35.5%和50.3%,前者能更真实地反应凹凸棒石缓释钾肥的缓释效果;该凹凸棒石是钾肥良好的缓释载体。     

泥沙颗粒表面电荷特性及其对干容重影响试验研究

采用黄河及长江中的沙样在不同Ca2+浓度下分别进行电位滴定试验和干容重试验,得到以下结论:①随Ca2+浓度的增加,泥沙颗粒表面负电荷先不断减少然后趋于不变。②Ca2+对泥沙淤积干容重的影响可分为三个阶段:第一阶段干容重减小;第二阶段增加并达到最大值;第三阶段减小最后趋于不变。③在Ca2+浓度相同条件下,泥沙浓度对淤积干容重的影响根据所加Ca2+浓度不同也呈现不同的变化。④Ca2+浓度、泥沙浓度相同时,中值粒径越大干容重越大,且中值粒径大的泥沙干容重达到最大值所需Ca2+少。⑤在不同Ca2+浓度下泥沙颗粒由于表面电荷不同造成静电斥力不同,同时表面水膜作用力也不同,二者共同作用使得干容重体现不同的变化。     

斜发沸石对钾离子的吸附/解吸动力学研究

以KCl为钾源、新疆某地所产斜发沸石为吸附剂,研究斜发沸石对K+的动力吸附与解吸效果,并探讨吸附时间、K+初始浓度与吸附量的关系。用pH=5的HCl溶液和(Ca2++Mg2+)浓度/(mmol.L-1)为1.6,3.2,6.4,12.8,19.2,25.6的混合溶液对饱和吸附了K+的斜发沸石进行解吸,实验结果表明:沸石对K+的吸附在4min能达到最大吸附率的96%,30min内达到平衡。Langmuir吸附等温式能对吸附曲线进行很好的描述。单位质量沸石对K+的最大吸附量为44.53×10-3,以阳离子交换吸附为主。pH=5的HCl溶液对K+的解吸量最小,随解吸溶液中(Ca2++Mg2+)浓度增加,解吸滞后系数减小,解吸速率远小于吸附速率。解吸量的自然对数与解吸时间的自然对数呈现明显的线性关系,用指数方程对(Ca2++Mg2+)浓度为25.6mmol/L的解吸曲线进行拟合,R=0.998,拟合方程为qt=3.890t0.210。理论上将吸附的K+全部解吸出来需要74.4d。     

溶液pH对自然水体中多种固相介质吸附铅、镉、铜影响的比较

采用实验室内模拟吸附方法,研究不同溶液pH下沉积物、悬浮颗粒物和生物膜吸附重金属的热力学特征。结果表明：在不同pH下,Langmuir方程均可以很好地描述自然水体三种固相介质吸附重金属的热力学过程。在相同pH条件下,三种固相介质对重金属的吸附能力从大到小依次为悬浮颗粒物、生物膜、沉积物,它们对重金属的吸附能力为铅>铜>镉;这三种固相介质对重金属的吸附能力都随着pH值的升高而增大,其中悬浮颗粒物对重金属的吸附能力受溶液pH影响最大;另外,相对于铜和镉,三种固相介质对铅的吸附受溶液pH影响较大。     

盐分对土的冻结温度及未冻水含量的影响研究

利用测温法和核磁共振法测量了不同浓度典型盐溶液（NaCl、Na_(2)CO_(3)）饱和重塑粉土的冻结温度及冻结特征曲线,并与不同浓度的NaCl、Na_(2)CO_(3)纯溶液作对比分析,研究初始含盐量对冻结温度及未冻水含量的影响。结果表明：土样冻结温度随初始含盐量的增加而逐渐降低;相同浓度NaCl溶液饱和土样的冻结温度低于相应纯溶液的冻结温度,但相同浓度（0.6 mol/L）Na_(2)CO_(3)溶液饱和土样的冻结温度却比纯溶液的冻结温度高;同一负温下,土样中未冻水含量随NaCl初始含盐量的增加而增多,但随Na_(2)CO_(3)初始含盐量的变化不明显。通过机理分析,表明盐类型和含盐量对土水势具有不同的影响。基于改进的广义Clapeyron方程,将含盐分土冻结温度表达式引入未冻水含量预测模型,得到了能够考虑不同含盐量影响的土体未冻水含量的定量表达,并与实测数据进行对比,验证了该模型能够较为合理地预测不同温度下含盐土体的未冻水含量。     

宁波市不同粒径颗粒物中无机离子污染特征研究

细颗粒物(PM_(2.5))对气候、空气质量和人体健康具有显著影响,水溶性无机离子是PM_(2.5)主要成分。在2018-01-24至2018-02-20期间,宁波地区经历了一系列低温和PM_(2.5)浓度较高的天气过程,利用在线离子色谱(MARGA)和颗粒物化学组分监测仪(ACSM)监测宁波气溶胶的无机离子,研究了PM_(2.5)和亚微米细颗粒物(PM_(1.0))中硫酸根(SO_4~(2-))、硝酸根(NO_3~-)和铵根(NH_4~+)(三者统称为SNA)的变化特征。结果表明,SNA的质量浓度均与PM_(2.5)有明显正相关;随PM_(2.5)质量浓度的增加,SO_4~(2-)当量浓度(摩尔浓度×所带电荷数)百分比呈现减少趋势,而NO_3~-百分比呈现增加趋势;NH_4~+百分比未呈现明显变化趋势;NH_4~+主要分布在1.0μm以下粒径的颗粒物中,SO_4~(2-)主要分布在1.0～2.5μm的粒径的颗粒物中;PM_(2.5)中NH_4~+当量浓度百分比低于PM_(1.0)。0～1.0μm粒径段的颗粒物中NH_4~+可以完全中和SO_4~(2-)和NO_3~-,形成硫酸铵和硝酸铵,还可形成其他形态的铵盐;1.0～2.5μm粒径段的颗粒物中NH_4~+不能完全中和SO_4~(2-)及NO_3~-,NH_4~+当量浓度低于SO_4~(2-)和NO_3~-两者当量浓度之和,SNA主要以硝酸铵和硫酸铵形式存在,还存在其他形态的硝酸盐或硫酸盐。本次工作通过对PM_(2.5)和PM_(1.0)中SNA存在形式及其在不同粒径中主导成分的研究,为宁波市大气污染特征的了解提供科学依据。     

碱性溶液饱和高庙子钙基膨润土膨胀特性及预测

建设高放废物地质处置库需要大量混凝土,而放射性核素衰变释放的大量热量会加速水泥老化,产生的碱性孔隙水会对膨润土的缓冲性能产生不利影响。以高庙子(GMZ)钙基膨润土为试验材料,选用NaOH溶液模拟碱性孔隙水,利用自主研制的耐腐蚀固结仪,完成不同浓度和不同干密度下的膨胀力实验。结果表明,在相同浓度碱性溶液饱和后试样的最终膨胀力随初始干密度的增大而增大;初始干密度相同时,低浓度碱性溶液对膨润土膨胀力有强化作用,高浓度碱性溶液对膨润土膨胀力有弱化作用;在0.3、0.5、1.0 mol/L NaOH溶液环境下试样的膨胀力在达到最大值后会出现下降,膨胀力衰减的程度与溶液浓度有关而与干密度无关。通过X射线衍射试验(XRD)分析矿物成分和晶层间距得到,蒙脱石含量和方英石含量随碱溶液浓度升高而降低,长石含量随着碱溶液浓度升高而上升;NaOH溶液会使钙基膨润土钠化,钠化程度受溶液浓度影响。最后利用蒙脱石孔隙比的概念,对试样的蒙脱石孔隙比和最终膨胀力结果在双对数坐标系中线性拟合,给出预测碱性溶液饱和钙基膨润土膨胀力的表达式。     

多组分离子交换吸附反应-运移的土柱试验及模拟

利用室内一维饱和垂直土柱对保守性溶质运移和反应性溶质运移分别进行了试验,并用水文地球化学模拟软件PHREEQC模拟了保守性溶质Cl-的运移以及K+、Ca2+、Na+、Mg2+4种主要阳离子的反应运移过程,分析了土壤中发生的离子交换吸附和盐分运移过程,进一步模拟分析了不同入流溶液种类、次序以及有无置换反应情况下出流溶液的差别。结果表明:这些条件的不同均会对出流溶液的种类和浓度产生明显影响,表明水文地球化学反应对地下水中污染物的迁移会产生很大影响,在相关领域的研究中不宜忽略。     

鄱阳湖流域水化学特征及影响因素分析

在地球表生系统中,化学风化作用强烈改变着岩石、水体、土壤和大气成分,是元素地球化学循环的最主要驱动力。河水溶解物质主要来源于流域内岩石化学风化,同时受到降水、人类活动的影响。文中通过对鄱阳湖流域河水样品的采集和化学成分分析,结合流域地质背景,研究了河水化学成分特征及其影响因素。结果显示,与20世纪80年代相比,本区河水Cl-、SO24-所占比例显著增高,有逐渐酸化趋势;与世界上其他主要河流相比较,该区Ca2+/Na+、Mg2+/Na+、HCO3-/Na+等比值偏低,反映了较强的蒸发岩溶解及人类活动影响特征。该区河水离子特征主要由岩石风化所控制,降水对该区河水溶解物质贡献率为10.3%,农业生产活动对鄱阳湖水溶解物质贡献率为4.9%,矿山活动对饶河丰水期、枯水期离子总量贡献率分别为8.9%、14.6%。     

土壤入渗对阜新市北部浅层地下水总硬度影响的淋滤实验

本次室内土柱淋滤实验通过改变Na~+、H~+、NH_4~+浓度来模拟现实生活中不同浓度的生活污水、酸雨及农业施肥灌溉对浅层地下水总硬度的影响过程。实验结果表明淋滤液浓度越高,所对应的淋出液的总硬度峰值就越高。相同浓度的Na~+、H~+、NH_4~+进行土柱淋滤实验时,NH_4~+所对应的淋出液总硬度的峰值最大,H~+次之,Na~+最小且NH_4~+所对应的整个实验用时最短,在相同浓度单一离子作用下NH_4~+对浅层地下水硬度的影响更加明显。     

陕北矿区煤矸石淋滤试验研究

露天堆积的煤矸石遭雨淋滤后易污染环境。以陕北矿区煤矸石为研究对象,利用自主研制淋滤仪器,模拟降雨工况,尝试不同降雨强度及矸石粒径条件下淋滤试验,结果表明:淋滤液电导率随时间表现为“快降—缓降—趋稳波动”3个阶段,Cr浓度随时间表现为“快降—缓降（或趋稳波动）”2个阶段;降雨强度增大68%时,大、小粒径组的电导率平均值分别降低18.9%、24.6%,Cr浓度平均值分别降低18.8%、22.0%;平均粒径增大50%时,大、小雨强组的电导率平均值分别降低4.0%、10.7%,Cr浓度平均值分别增大34.5%、29.2%。主要结论:矸石可溶元素释放呈指数衰减规律,雨强对可溶元素整体淋出水平更为敏感;Cr淋出过程与其他可溶物相似,遵循淋出浓度分段降低逐渐趋稳的规律,粒径对Cr淋出水平更为敏感;矸石风化面较新鲜面更早达到Cr释放峰值,导致淋滤后期浓度波动;可溶元素的整体释放水平决定于试样总表面积,但Cr主要由矸石风化表面淋出。      

斜发沸石对模拟核素Sr2+的吸附/解吸动力学研究

以Sr（NO3）2为核素源、新疆富蕴县所产斜发沸石为吸附剂,研究斜发沸石对Sr2＋的动力吸附/解吸效果。探讨吸附时间、Sr2＋初始浓度与吸附量的关系以及吸附机理。用pH=6的水溶液对饱和吸附了Sr2＋的斜发沸石进行解吸。结果表明：斜发沸石对Sr2＋的吸附在4 h能达到最大吸附率的99%,Freundlich吸附等温式能对吸附曲线进行很好的描述,单位质量沸石对Sr2＋的最大吸附量为38.34 mg/g,以阳离子交换吸附为主。4.5 h后解吸率为1.78%,解吸速率远小于吸附速率,解吸量与解吸时间的自然对数呈现明显的线性关系,用Elovich方程对解吸曲线进行拟合,R=0.9994,拟合方程为：qt=0.03375＋0.11916lnt。理论上将5%的Sr2＋解吸出来约需5044 d。该斜发沸石固Sr2＋能力很强,对于处理含Sr2＋放射性废液具有重要的意义。     

Experimental study on soluble salt of dredger fill in Central Fishing Harbor of Tianjin

Taking the soil of Central Fishing Harbor of Tianjin undrained and drained by vaculty as an example, we made detail analysis on draining condition of soil,element and distribution of soluble salt in this Harbor area and scratched its influence on IP ,pH and engineering property of soil． The authors found out that the soluble salt content of the undrained was higher than of the drained,and the contents of Na + and Cl － in both nearly take up 50% respectly． The content of other soluble salt was very low,and along with the deepening of sampling,the content variety regulation was nearly the same among Na + ,Cl － and the total contents of soluble salt． To the same kind of cohesive soil,IP is different for various contents of soluble salt in the soil． The relationship between IP and soluble salt contents were nearly the same for the drained and the undrained,but the variety range of IP in the undrained was much larger．     

沂源地区不同类型岩土淋溶水与浸泡水的化学特征分析

为研究降水补给地下水过程中包气带岩土对水化学的影响,在沂源地区采集了不同地表岩土样品开展淋溶和浸泡试验。淋溶结果显示:易溶的Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、NO_2~-、NO_3~-等阴离子率先溶解进入淋溶水中,之后K~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Fe等含量逐渐增加,且淋溶初期p H值呈碱性,之后向中性过渡。浸泡结果显示:不同类型岩土样经过浸泡5min后,其水化学组分发生了显著变化;随浸泡时间增加,K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-及含盐量均出现不同程度增加,但Cl~-、SO_4~(2-)在不同类型岩土中含量变化则是不同的。由此推测,降水转入地下水过程中,透过地表浅层包气带时就已经淋溶了大量物质,水化学性质发生了重大变化。     

苏州城市河道底泥对磷酸盐的吸附与释放特征

为了探讨苏州古城区河道底泥对磷酸盐的吸附-释放特征,文中分别从改变上覆水的pH值、底泥吸附-释放动力学和等温吸附实验三个方面进行了研究。结果表明:(1)随着上覆水pH值的增大,苏州河道底泥对磷的吸附量逐渐减小;(2)底泥对磷的吸附过程是一个复合动力学过程,通常包括快吸附和慢吸附两个过程。底泥对磷的快速吸附在2h内快速进行,之后为慢吸附过程,到6h左右,基本达到一种动态吸附平衡;底泥对磷释放的动力学过程也包括快释放和慢释放过程。底泥释放磷在1·5h内快速进行,之后进入慢释放过程,磷酸盐含量基本稳定,达到释放平衡;(3)底泥具有较大的吸附磷的能力。随着上覆水的磷酸盐浓度增高,底泥吸附磷酸盐的量也增加。上覆水与底泥的比值越大,底泥对磷的吸附率越小。     

Cation exchange reactions controlling desorption of Sr from coarse-grained contaminated sediments at the Hanford site, Washington

Nuclear waste that bore ⁹⁰Sr²⁺ was accidentally leaked into the vadose zone at the Hanford site, and was immobilized at relatively shallow depths in sediments containing little apparent clay or silt-sized components. Sr²⁺, ⁹⁰Sr²⁺, Mg²⁺, and Ca²⁺ was desorbed and total inorganic carbon concentration was monitored during the equilibration of this sediment with varying concentrations of Na⁺, Ca²⁺. A cation exchange model previously developed for similar sediments was applied to these results as a predictor of final solution compositions. The model included binary exchange reactions for the four operant cations and an equilibrium dissolution/precipitation reaction for calcite. The model successfully predicted the desorption data. The contaminated sediment was also examined using digital autoradiography, a sensitive tool for imaging the distribution of radioactivity. The exchanger phase containing ⁹⁰Sr was found to consist of smectite formed from weathering of mesostasis glass in basaltic lithic fragments. These clasts are a significant component of Hanford formation sands. The relatively small but significant cation exchange capacity of these sediments was thus a consequence of reaction with physically sequestered clays in sediment that contained essentially no fine-grained material. The nature of this exchange component explained the relatively slow (scale of days) evolution of desorption solutions. The experimental and model results indicated that there is little risk of migration of ⁹⁰Sr²⁺ to the water table.