二氧化锰改性粉煤灰制备及其对地下水中砷的吸附特性

高砷地下水在我国广泛分布,开发绿色高效的除砷材料对于促进地区发展和保障居民饮用水安全具有重要意义.采用共沉淀法结合NaOH水热处理技术制备了二氧化锰改性粉煤灰吸附材料MFA150,并研究其对地下水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附特性.结果表明,NaOH水热处理破坏了原始粉煤灰的玻璃体结构,且在这一过程中生成沸石相,粉煤灰比表面积由1.30 m²/g增加至40.26 m²/g.在负载MnO₂后,MFA150比表面积达到148.82 m²/g.此外,吸附材料表面-OH的含量显著增加,为As(Ⅲ)和As(Ⅴ)提供了更多的吸附活性位点.MFA150对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程符合Elovich模型和Freundlich模型.在中性条件下MFA150对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的吸附量分别达到2.55 mg/g和9.71 mg/g,酸性条件更有利于吸附.溶液中共存的HCO₃^-和PO₄^3-会抑制As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附,...     

基于地下水陆面过程耦合模型的黑河干流中游耗水分析

耗水分析能够直接揭示水资源利用的本质, 蒸散发是流域尺度耗水的主体. 将一个典型的陆面过程模型和一个地下水模型紧密耦合, 从而在地下水模型中增加具有物理机理的蒸散发描述, 同时改进陆面过程模型中地下水的动力过程, 由此在发挥这两类模型各自优势的基础上, 构建了一个地下水-陆面过程耦合模型. 利用该模型模拟了黑河干流中游2008年逐小时的蒸散发过程. 结果表明: 黑河干流中游2008年总耗水量约为35.7×10⁸ m³, 耗水最大的地表类型是农作物为19.3×10⁸ m³、 裸地和戈壁为7.2×10⁸ m³、 草地为6.0×10⁸ m³、 稀疏植被为3.1×10⁸ m³, 其中, 不同地表类型的年蒸腾量分别为8.8×10⁸ m³、 0.02×10⁸ m³、 2.2×10⁸ m³以及0.4×10⁸ m³, 对应它们的年蒸散发强度分别为: 580 mm、 117 mm、 331 mm以及202 mm. 通过耗水平衡分析也得到2008年黑河干流中游地下水呈负平衡状态, 全年地下水超采约0.9×10⁸ m³, 其中区内地下水储量在7—11月间呈增加趋势, 其他各月呈减少趋势.     

北京市冬季大气PM2.5中多氯联苯的污染水平与分布

2008年1月同时采集了北京市市区/交通干道(中国地质大学(北京)东门及测试楼顶)、工业区(首钢集团焦化厂、高井热电厂)和背景点(十三陵)大气颗粒物PM_2.5样品。依据US EPA 1668A 方法,采用同位素稀释、高分辨率气相色谱/高分辨率质谱(HRGC/MS)联用技术,对比分析了PM_2.5中19种多氯联苯(PCBs)的质量浓度、分布特征及来源。结果表明, 5个采样点PM_2.5的质量浓度范围为101.85～145.57 μg/m³,日均值为119 μg/m³,比美国1997年制定的日均标准(65 μg/m³ )高83%,属严重污染。 PM_2.5中∑PCBs的质量浓度和毒性当量(TEQ)分别为7.2～16.2 pg/m³ (平均值10.9 pg/m³)、8.29～17.81 fgWHO-TEQ/m³ (平均值13.58 fgWHO-TEQ/m³),与其他国家和地区比较,北京市大气PCBs的污染处于较低水平。PCBs最高浓度出现在工业区,其次是市区,背景点最低,化石燃料的不完全燃烧是北京市PCBs的主要来源。研究成果将为北京市大气环境中持久性有机污染物(POPs)的污染防治提供科学依据。      

南昌市大气NHx干沉降及其氮同位素昼夜变化特征

NH_x（NH₃和NH₄⁺）是大气中主要的碱性物质,NH_x干沉降是大气中NH_x移除的重要途径之一。本研究于2019年8月11日至31日在江西省南昌市东华理工大学分昼夜采集了大气NH_x干沉降样本(包括颗粒铵(NH⁺_4（p）)和气态氨(NH_3（g）)),测定了干沉降样本的NH₄⁺离子浓度、δ¹⁵N-NH₄⁺和pH,基于干沉降样品中NH_x浓度估算了大气中NH_x干沉降通量。结果显示,白天NH_x干沉降通量(0.2～25.9μg/（m²·h）,均值14.2±10.0μg/（m²·h）)低于夜晚(0.9～50.2μg/（m²·h）,均值23.1±1...     

高寒草甸植被生产量年际变化及水分利用率状况

分析了海北地区高寒草甸植被2001-2011年11 a耗水量、 生物现存量、 净初级生产量、 水分利用率及其相关性, 结果表明: 植物生长期5-9月耗水量416.30 mm, 植被地上净初级生产量(ANPP)、 地下净初级生产量(BNPP)以及总的净初级生产量(NPP=ANPP+BNPP)分别为393.07 g·m^-2、 945.26 g·m^-2、 1 338.33 g·m^-2, BNPP与ANPP之比为2.404. 8月底植被现存生物量达3 422.92 g·m^-2, 其中地上和地下现存量分别为411.07 g·m^-2、 3 011.85 g·m^-2, BNPP与ANPP之比高达7.327, 说明植被现存量巨大, 归还土壤碳能力强. NPP与5-9月植被耗水量相关性很差, 但与5-9月平均气温具有显著的正相关关系, 表明高寒草甸地区水分条件可满足植物生长的基本需求, 而同期温度是影响NPP提高的重要因素. 11 a来BNPP、 ANPP和NPP平均水分利用率分别为0.958 g·m^-2·mm^-1、 2.326 g·m^-2·mm^-1和3.284 g·m^-2·mm^-1, 表明高寒草甸植被净初级生产具有较高的水分利用率.     

粉煤灰表面无机改性与吸附Cu(Ⅱ)实验

以燃煤电厂中的粉煤灰为载体,采用水浴加热法将氢氧化镁负载在粉煤灰表面制备成复合粉体而应用于吸附矿山地质灾害发生后水溶液中的铜离子。通过扫描电镜加自带EDS能谱、比表面积分析仪、X射线衍射、红外光谱等技术对改性后的粉煤灰进行了表征。结果表明,改性后粉煤灰明显具有H3型滞回线,表明改性粉煤灰具有丰富的介孔,具体表现为平均孔容从0.005 m³/g增加至0.035m³/g,平均孔径由10.23nm增加至13.52nm,孔隙宽度从11.36nm增加至14.05nm,比表面积由原来粉煤灰1.09m²/g增加至35.31m²/g。改性后复合粉体去除Cu(Ⅱ)的效率明显高于粉煤灰。复合粉体材料对Cu(Ⅱ)吸附主要通过静电吸引、沉淀反应等方式进行。     

黔北寒武系牛蹄塘组页岩孔隙分形表征

页岩的孔隙结构是影响页岩气赋存和流动的关键因素,分形维数可以用来定量描述页岩孔隙结构的复杂程度。以黔北地区牛蹄塘组富有机质页岩为例,在扫描电镜、页岩地球化学和矿物组成分析基础上,利用高压压汞和低温氮气吸/脱附法研究了页岩孔隙结构特征参数,利用FHH模型计算了孔隙分形维数,讨论了孔隙结构的影响因素。研究发现：(1)下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩石英含量为39.0%～68.4%;黏土矿物含量为11.5%～28.2%;有机碳含量为2.77%～5.81%,平均为3.81%;有机质成熟度高。(2)氮气吸脱附数据显示BET比表面积为11.954～21.744 m²/g,平均为14.572 m²/g;总孔体积为0.018 6～0.025 9 cm³/g,平均为0.021 4 cm³/g;平均孔径范围在4.773～7.025 nm,平均为5.967 nm。微孔对总比表面积贡献大,而中孔和宏孔对孔隙体积贡献大。(3)基于低温氮气吸附数据获得的页岩孔隙分形维数D₁和D₂分布相对...     

湖相浊积砂岩单砂层厚度对碳酸盐胶结物及储层质量的控制——以渤海湾盆地惠民凹陷沙三上亚段为例

渤海湾盆地惠民凹陷商853区块沙三上亚段(E₂s₃^s)广泛发育深湖相浊积岩，砂泥岩薄互层发育，储层非均质性强。综合利用岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜及图像分析、阴极发光和电子探针等测试手段对商853区块储层岩石学及矿物学、成岩作用和储层物性等进行研究。结果表明，商853区块沙三上亚段砂岩主要为灰、浅灰色或灰褐色长石岩屑砂岩、岩屑砂岩，以“贫长石、富岩屑”为特征，碳酸盐胶结物含量较高，发育含铁白云石、方解石、铁白云石。砂岩储层储集空间主要为粒间溶孔及岩屑粒内溶孔，孔隙度介于3.65%～18.09%,平均值为12.87%,主要分布于10%～15%,占比为43.9%;渗透率介于0.009×10^-3μm²～5.460×10^-3μm²,平均值为0.99×10^-3μm²,主要分布于0.1×10^-3μm²～1.0×10^-3μm²     

基于双Packer抽水试验的洛河组水文地质特征垂向变异性研究

为了精细探查鄂尔多斯盆地巨厚洛河组水文地质条件并定量评价其含水层段富水性垂向变异特征，提出采用导水系数进行含水层富水性评价，给出了导水系数法富水性7级分级标准；采用双Packer系统对陕西高家堡井田DJ1、DJ2钻孔洛河组垂向10个固定厚度层段进行抽水试验并计算水文地质参数，采用综合富水性指数法对洛河组垂向分层并对比分析其垂向分层水文地质特征。结果显示：(1)提出导水系数富水性分级标准，即T≤1 m²/d、1 m²/d2/d、10 m²/d2/d、50 m²/d2/d、100 m²/d2/d、200 m²/d2/d、T>400 m²/d依次表示富水性极弱、弱、中等、强、很强、特强、极强。(2)采用综合富水性指数法将洛...     

基于OGGM模型的萨吾尔山冰川面积和储量预估

基于全球开放冰川模型(OGGM),结合第六次气候模式比较计划(CMIP6),在5种气候模式(BCC-CSM2-MR、CESM2、CESM2-WACCM、FGOALS-f3-L、NorESM2-MM)模拟的3种气候情景(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5)下,系统分析了萨吾尔山冰川2020—2100年间面积和储量的变化。结果显示,3种气候情景下,萨吾尔山冰川面积和储量都呈现退缩趋势,其中SSP5-8.5气候情景下的冰川面积和储量损失最大,对应面积和储量变化为-0.154 km2·a^-1和-5.11×106 m³·a^-1,其次是SSP2-4.5,对应面积和储量变化为-0.150 km²·a^-1和-5.05×10⁶ m³·a^-1,SSP1-2.6气候情景下面积和储量损失最小,面积和储量变化为-0.139 km²·a^-1和-4.93×10⁶     

新疆荒漠露天矿区生态受损及砾幕层重构方法研究

露天矿开采过程中的岩土剥离、土地压占导致大面积的地表、植被及地下水系被破坏和景观格局的改变,带来一系列生态环境问题。西北荒漠矿区作为我国未来煤炭资源战略的重要接替区,若无针对性的生态修复对策,将会严重威胁到我国国土生态安全。选取西北荒漠区7座典型露天煤矿,采用实地调研与实证研究法、遥感影像法、比较研究法等,从地貌重塑、砾幕层重构、荒漠植被重建3方面进行研究。结果如下:(1)新疆7座露天煤矿均有不同程度的土地扰动情况,白石湖矿区土地压占情况最严重,达到1 190.3 hm²;五彩湾矿区土地占用面积最大,为2 251.0 hm²;将军戈壁土地挖损面积最严重,达到1 007.3 hm²;大南湖矿区裸地面积最多,达到20 164.2 hm²;伊犁露天煤矿周边植被较多,达到343.3 hm²;西黑山矿区周边交通用地最多,达到194.3 hm²。(2)选择最具有代表性的五彩湾露天矿区进行砾幕层研究,其砾幕层面积比例由2000年的60.12%下降到2010年的31.28%,再上升至2017年的42.75%。(3)五彩湾矿区生物量为12.53 g/(m²·a),景观多样性指数为0.219 3,景观优势度为1.780 7,景观均匀度为0.109 7,其生态承载能力较弱,生态体系阻抗干扰能力较差,且区域的生态完整性较低。(4)五彩湾矿区植被覆盖率在2000年至2005年呈现上升趋势,2005年达7.72%,2005年至2015年呈现下降趋势,2015年降至3.89%。总的来说,西北荒漠露天矿区生态受损程度较为严重,应以砾幕层重构为主,采取人工支持引导的方式,提高自然生态修复的速率与效果,使受损生境通过自身主动反馈,走向自发恢复的良性循环。     

Research and Application of Cosmic-ray Fast Neutron Method to Measure Soil Moisture in the Field

It is very difficult to measure large region soil moisture. In recent years, measurement of surface soil moisture by the cosmic ray fast neutron probe has gradually attracted more attention. By this passive, non-invasive and intermediate scale measurement, soil moisture at a horizontal scale of around 300 m can be observed, which makes this method available to fill the gap between little scale of traditional point measurement and large scale of remote sensing in the measurement of soil moisture. In this paper, Cosmic-ray Soil Moisture Observing System (COSMOS) and Wireless Sensor Network (WSN) were used to observe field soil moisture in Zhangye Oasis. The results of the COSMOS soil moisture well reflected the variation trend of soil moisture at the field scale. There were some regular changes with the cosmic ray soil moisture during the irrigation period. Combined with irrigation data in cosmic-ray probe footprint, a bimodal change was showed in the cosmic-ray soil moisture figure during irrigation period. This was because that the order of irrigation of the three communities was different in cosmic-ray probe footprint. WSN data were used to validate this result and we found that root-mean-square error between cosmic-ray soil moisture and SoilNET average soil moisture was very large during irrigation periods because of the impact of cosmic-ray measurement theory. While root-mean-square error would decrease from 0.037 m³/m³ to 0.028 m³/m³ after we eliminated the data in irrigation period. So COSMOS can be used to measure field soil moisture under high heterogeneity condition and provide truly ground data for the validation of remote sensing     

Changes in surface soil mositure during freeze-thaw process under different vegetated status using Sentinel-1A in Beiluhe北大核心CSCD

Beiluhe basin lies in a permafrost region where is located in the interior of Tibetan Plateau. Ecosystem in the area is subjected to the freeze-thaw process of the active tjaele,and there is conspicuous correlation between soil moisture（SM）and vegetation coverage. To retrieve the soil moisture content of Beiluhe basin with a total area of 2 037. 94 km2,a synergistic method,which combined improved water cloud model,Oh,Dubois and Topp model,was presented in this paper base on Sentinel-1A multi-polarization SAR and Landsat-8 time series images data. The accuracy was validated with the in-situ point SM data：Adjusted-R2 of the regression equation is 0. 6848,and RMSE is 0. 039 cm3·cm-3. The analysis of correlation among freeze-thaw process,SM and vegetation cover from macro watershed scale manifests：Vegetation coverage has a significant delayed effect on the freeze-thaw process of the active tjaele,that is,the higher vegetation coverage,the more lagging freeze-thaw time;These study results are basically consistent with predecessors in-situ observation data,verifying the feasibility of studying correlation among soil freeze-thaw process,SM,and vegetation coverage from the macro watershed scale based on Sentinel-1A annual time series data. © 2022 Science Press (China).     

基于高分卫星遥感数据的冀东地区矿山开发现状及环境问题研究

为了基本查明冀东地区矿产资源开发过程中占损土地、恢复治理和矿山环境现状及变化趋势,利用国产高分遥感卫星数据作为主要数据源,辅以野外调查和走访,对该区矿产资源开发和矿山环境问题进行了调查与研究。在广泛收集基础地质资料和遥感资料基础上,结合野外验证建立了该区矿山开发占地的解译标志; 利用ArcGIS平台对矿山占损土地进行了统计与变化分析; 对区内采矿引起的植被破坏、水体污染和采空沉陷等系列矿山环境问题进行了调查与研究。结果表明: ①区内2016年度矿山占损土地总面积为49 755.47 hm²,占研究区总面积的2.26%,且有逐年扩大趋势; ②相较开发占损土地状况,区内矿山环境恢复治理程度低,治理进程滞后,2016年治理率仅为4.7%; ③区内206个金属矿开采点距离重要水源较近,对水体安全构成威胁; ④采矿引起的采空沉陷面积较大,影响周边村庄和生态环境稳定性,直接影响区域总面积达24 351 hm²; ⑤国产高分遥感卫星数据具有空间分辨率高、快速、经济等特点,在矿山开发占地和矿山环境调查研究中可发挥重要作用。     

基于Sentinel--2A的阿里萨罗盐湖锂资源遥感定量分析

为探究阿里萨罗盐湖中锂资源的空间分布状况,笔者利用Sentinel--2A卫星数据和锂离子含量实测数据对其进行统计分析,并利用波段组合方法建立盐指数,再结合主成分分析对盐湖中的锂离子含量进行分离,建立盐湖中锂离子含量遥感预测模型。结果表明,此遥感预测模型的盐湖中锂离子含量预测结果精度均 80%,预测得到的锂离子含量分布情况与实际情况基本一致。     

LF-Y油田动态石油地质储量评价

LF-Y油田S区在ODP开发调整方案实施中,钻井表明构造边部变陡,含油面积变小,静态方法重新计算地质储量为1 328.30×10⁴ m³,但该储量规模与油田生产动态不相符。结合生产动态法、储量反算法及油藏数值模拟法分析油田储量规模及合理性,指出了S区存在储量计算不足的问题并分析了原因,通过动态信息反算地质储量的方法,反算储量规模在1 450.00×10⁴~1 700.00×10⁴之间,因此该油田西边无井控区域储量潜力可能性较大。结合重新开展的孔隙度反演、精细地质模型、储量计算及油藏数值模拟等研究,再通过静态方法最终计算S区的地质储量为1 566.03×10⁴ m³,储量规模增加了237.73×10⁴ m³。以动态反算储量,并反馈到静态储层评价与储量计算之中,使两者达到较为一致的结果。研究成果不但解决了S区储量不足的矛盾,使模型更加合理,剩余油分布预测也更加可靠,为ODP调整方案成功实施提供了储量基础;而且验证了油藏动态方法对储量问题研究的反证作用,从而实现了油藏动、静态结合解决地质难点问题。     

丽江干河坝冰-岩碎屑流地貌、沉积特征与成因机制分析

2004年3月12日,云南省丽江市玉龙雪山南坡发生了较大规模的冰-岩碎屑流型高速远程滑坡。位于斜坡顶部（高程为4 337~5 350 m）的岩体和冰川块体沿着高陡岩壁向下滑动,在峡谷地形控制下于干河坝内形成体积约11.2×10⁶ m³的滑坡堆积体。本文通过遥感影像分析和现场调查,对干河坝冰-岩碎屑流的地貌与堆积特征进行了详细研究,初步阐释了干河坝冰-岩碎屑流发生的成因机制和运动过程。研究结果表明,节理裂隙发育、源区冻融作用加剧和历史地震效应是此次地震的诱发因素。地形的坡度变化特征、滑体表面“乘船石”结构及内部岩屑的定向排列表明滑坡的运动过程可分为碰撞破碎阶段和扩散堆积阶段。滑坡堆积区广泛分布的“冰川乳坑”和冰水沉积物暗示堆积体底部松散沉积物减阻或是干河坝冰-岩碎屑流具有远程效应的有利因素。深入理解干河坝冰-岩碎屑流的地貌特征及运动学过程,对揭示高速远程滑坡的超强运动机理具有重要的理论意义,同时对我国西部高寒山区大型滑坡灾害的预测预警亦具有现实意义。     

金沙江上游特米古滑坡堰塞湖成因与演化

金沙江上游巴塘—中咱河段位于青藏高原东南缘,该河段两岸岸坡发育众多的大型古滑坡,且部分古滑坡曾堵塞金沙江形成了堰塞湖,特米大型古滑坡堰塞湖是其中之一。关于特米古滑坡堰塞湖的形成与演化过程目前尚未见有过详细的报道。本文在野外调查的基础上,结合遥感影像解译和年代学测试,对特米古滑坡堰塞湖的地貌和沉积特征进行了详细研究,并对其形成与演化过程进行了分析。研究结果表明,特米古滑坡堰塞湖很可能是由该地区的古地震活动触发大型滑坡并堵塞金沙江形成的,最大湖面面积约为1.42×10⁷ m²,库容蓄水量约为1.46×10⁹ m³。该古堰塞湖的形成时间约为1.8 ka BP,其溃决消亡的时间约为1.4 ka BP,溃决洪峰流量约为55 858 m³/s,该滑坡堰塞湖持续稳定了约400年的时间。     

东北典型黑土区有机碳遥感定量反演研究

利用多元逐步回归分析法,结合Landsat8 OLI遥感数据对该地区土壤有机碳进行定量反演.试验采集了164个土壤样品,通过3倍标准差准则对样品进行奇异点去除及数据集划分,其中120个样品作为训练集,44个样品作为验证集,建立土壤有机碳的多元逐步回归预测模型.结果表明：有机碳与Landsat8各波段反射率均显著相关;黑土有机碳光谱预测最优模型以倒数为自变量模型最优,决定系数R²=0.180,均方根误差RMSE=0.558,海伦地区适于C_org含量遥感反演,预测模型稳定性好,可以用于揭示黑土典型区C_org含量的空间分布特征.同时认为在不对土壤进行地面光谱测试的情况下,直接采用化学分析数据与遥感卫星相关联的方法预测模型拟合度有限,光谱对有机碳可解释性较低.     

基于EVI和MNDWI指数的石羊河流域水体、植被时空变化特征

水体和植被是生态环境的重要自然要素,水体和植被的动态研究对认识干旱区生态环境的变化过程及保护和恢复具有重要的理论和实践意义。基于2001-2016年96期MODIS遥感数据和1992、1998、2004、2010、2016年5年Landsat遥感数据,提取EVI植被指数和改进的归一化水体指数（MNDWI）,结合一元线性回归趋势分析方法对石羊河流域的水体和植被的时空变化特征进行了分析。结果表明,近16年来,流域植被EVI整体呈增加趋势,植被覆盖度上升,但随着季节变化,上、中、下游植被覆盖度变化分异明显;EVI植被指数年际变化倾向率与之一致。植被覆盖小幅增加地区占21.5%（春）、14.9%（夏）、8.8%（秋）,保持不变区域占流域总面积的52.5%（春）、40.2%（夏）、35.0%（秋）;此外,仍有轻度退化区和严重退化区。近25年来,研究区水域面积总体呈增大-减小-增大的波动变化趋势,1998年水域面积增大至725.92 km²,此后水域面积2010年减小至710.11 km²;但2010年以后水域面积又呈稳定增加趋势,水域面积2016年增加至723.00 km²。自然因素和人为因素是研究区水体和植被时空变化的驱动因素。