环保型固沙材料的研究进展

化学措施与工程措施、生物措施并称三大治沙措施,化学固沙措施的应用与发展受到材料的严格约束,在治沙技术发展过程中出现低谷期。近年来,随着材料学科的发展,无机类、有机类及无机-有机复合类化学新材料被广泛应用于治沙领域,化学固沙措施又上升为研究热点。满足成本低、效率高、生物相融性好的固沙材料成为化学固沙技术的关键,并且环保性是材料筛选的首要制约因素。本文综述了由天然材料加工而成、自然无害的环保型固沙材料的研究进展,并对环保型固沙材料进行分类,同时剖析了化学固沙发展存在的问题和环保型固沙材料的必要性。本研究将为开发高性能的环保型化学固沙材料提供理论依据。     

几种化学固沙材料抗风蚀的风洞实验研究

以几种常用的化学固沙材料为研究对象,对其固结层与风蚀量关系进行了风洞实验。为指导现场施工提供了依据。     

塔里木沙漠公路不同固沙体系的性能和成本比较

建立固沙体系是保障塔里木沙漠公路畅通的首要条件。通过比较塔里木沙漠公路不同沙体系的性能和成本后认为，尽管采用植物固沙的成本比采用机械固沙或化学固沙的成本高1－3倍，但植物固沙体系的固沙性能、防护年限要远优于机械固沙体系和化学固沙体系；在塔里木沙漠公路固沙工程中，机械固沙应作为一种临时性的、辅助性的固沙手段，植物固沙（栽植灌木固沙带）适于作为塔里木沙漠公路永久的固沙体系，化学固沙在塔里木沙漠公路的边坡固沙及零断面处固沙有较好的应用背景。     

人工固沙区土壤碳分布及其与土壤属性的关系

选择腾格里沙漠东南缘沙坡头地区不同年代建立的人工固沙林（1964、1981、1990年）及临近的流动沙丘,对0~3.0 m剖面上的土壤进行取样和分析,以探讨固沙植被的建立和发展对土壤碳（有机碳和无机碳）分布的影响及其与土壤属性的关系。结果表明：在流动沙丘建立人工固沙植被近50年后,表层（0~0.1 m）土壤有机碳和无机碳含量均明显增加,土壤有机碳含量为1.95 g·kg^-1,是流动沙丘的6.67倍,无机碳含量为4.19 g·kg^-1,是流动沙丘的1.46倍。将土壤剖面划分为3层后（0~0.4,0.4~1.0、1.0~3.0 m）分析显示,从流动沙丘到1964年固沙区,土壤有机碳密度显著增加（0.18 kg·m^-2到0.52 kg·m^-2）,且浅层（0~0.4 m）的增加快于深层（1.0~3.0 m）;同时,浅层有机碳密度在整个剖面中所占比例显著增加（14.3%到30.4%）,而深层减少（64.8%到51.6%）。浅层和深层无机碳密度均有增加趋势,但差异不显著。冗余分析显示,土壤细颗粒含量、水分有效性、总氮含量、总磷含量、pH值和电导率与土壤碳密度关系密切,解释了土壤碳密度86.2%的变异。土壤有机碳密度与土壤细颗粒、总氮总磷含量及水分有效性、电导率极显著正相关（P<0.001）;土壤无机碳密度与土壤细颗粒、总磷含量及水分有效性、总氮含量显著正相关（P<0.05）。在1.0~3.0 m和0~3.0 m剖面上,土壤有机碳密度与土壤水分含量分别存在显著和极显著的负相关关系（P<0.05和P<0.01）。     

苔藓结皮复配凹凸棒基高吸水性固沙材料的生理特性

综合性固沙技术在荒漠治理方面有着良好的发展前景。通过研究荒漠苔藓与凹凸棒基高吸水性树脂固沙材料的复配质量比与接种量对苔藓结皮的生长状态与生理特性的影响,探索和优化生物固沙与化学固沙技术相结合的技术途径。结果表明：温度和光照一定时,荒漠苔藓与凹凸棒基高吸水性固沙材料以质量比1∶4复配,以接种量500g·m^-2洒于沙面,所形成的苔藓结皮发育状况最佳。     

多功能高分子固沙剂流动沙丘固定试验研究

试验选择在甘肃省武威市民勤县绿洲外缘与沙漠交接地带,应用多功能高分子固沙剂进行流动沙丘固定试验研究。结果显示,在试验区斜坡下部,除草试验区比对照区结皮厚度增大81.25%,未除草试验区结皮比对照厚度增加32.25%,固沙结皮区比无结皮区抗风蚀,至今固沙结皮依然存在;未除草有结皮时固沙试验区0~80cm各层平均含水率均比对照区高,其中土层平均含水率比对照区高76.27%。实验证明施用试剂不仅固沙效果非常明显,而且在不除草时对土壤水分有很好的保持效果。     

关于聚丙烯腈（PAN）水解实验的研究报告

八十年代以来,根据国外有关资料的报导和记载,我们开展了化学高分子聚合物固沙研究。本文仅介绍了选择用于固沙的高分子聚合物聚丙烯腈(PAN)在水解实验和室内固沙实验方面的初步探讨。     

HDPE功能性固沙障防风效应试验

根据仿生学原理,按照普遍使用并取得显著防护效益的草方格上疏下密式孔隙结构,采用抗紫外线性能强、耐极端气温和抗老化性强的HDPE材料制作出相似孔隙结构的功能性固沙障。通过风洞模拟试验,对比分析HDPE均一型与功能性固沙障的防风效应。结果表明：（1）均一型和功能性固沙障的有效防护距离随着风速的增大呈现指数衰减。（2）在低风速（<14 m·s^-1）条件下,均一型固沙障的总有效防护距离比功能性固沙障大;而在高风速（>14 m·s^-1）条件下,均一型固沙障的总有效防护距离比功能性固沙障小。无论风速大小,功能性固沙障网间的有效防护距离都远大于均一型。（3）均一型和功能性防沙网均可用于替代传统的防沙材料,具有极大的应用价值和推广前景。功能性防沙网适宜作较矮的半隐蔽式格状沙障,而均一型防沙网更适宜作高立式阻沙沙障。     

毛乌素沙地砒砂岩与沙复配成土技术固沙效应

为研究砒砂岩与沙复配成土技术的固沙效应,本研究采用试验小区与大田试验相结合的方法,监测了土壤结皮厚度、土壤冻层深度、土壤水分、地表粗糙度和积雪消融等表征固沙效果的相关指标。结果表明:随着砒砂岩的引入,复配土中黏粉粒含量增加,土壤饱和导水率降低,而土壤含水量、结皮厚度、地表粗糙度和冻层深度都有所增加,复配土抗风蚀能力增强。在冬季,通过发展保护性耕作,农作物残茬、根系以及土地整治之后地形因素的改变等对防止土壤风蚀也起到了积极的作用。该研究可为砒砂岩与沙复配成土造田技术的固沙效应提供更充分的理论依据。     

水分和养分供应对凹凸棒石复配苔藓结皮生长的影响

为了评价生物固沙材料在不同水分和养分供应条件下的应用效果,对沙漠苔藓结皮和含凹凸棒石固沙材料的叶绿素和生长进行了研究。结果表明：人工培养苔藓结皮与固沙材料的最佳配比为1∶1,由接种在沙面上的生物固沙材料的叶绿素a含量、强度和厚度决定。凹凸棒石显著提高了接种生物固沙材料的强度、叶绿素a含量和厚度。3种养分供应方式和3种模拟干旱区的间歇供水方式均能显著提高人工生物型结皮的厚度和强度。50%的养分处理是最佳的养分供应方式。接种生物固沙材料在隔天供水条件下具有较高的厚度和强度。较短的供水和养分供应间歇有利于沙漠生物结皮的生存和繁殖。     

包兰铁路沙坡头段防护体系研究综述

包兰铁路是中国第一条穿越沙漠的铁路,其中沙坡头段风沙危害最严重,防护体系对铁路的建设和安全运营至关重要.在综合分析相关文献的基础上,从研究区防沙措施及效果、防护体系结构特征、合理宽度设计等方面,总结了 60余年来包兰铁路沙坡头段防护体系的研究成果,并指出防护体系当前存在的问题(生态环境脆弱,局部地段土壤水分条件恶化、人...     

有机混合物的制备及其在退化沙地恢复方面的应用

针对科尔沁沙地沙漠化和农牧业生产中的重大生态和经济问题,利用微生物定向培育技术,选择土壤和牛粪混合的菌源母质筛选出具有较强分解能力的纤维素分解菌群（NMCel）;将玉米秸秆和牲畜粪便按照5∶3（干重比）的比例混合,加入稀释后的NMCel菌液进行有氧发酵,发酵60d后制备成具有一定保水性、透气性和粘性的有机混合物。这种有机混合物对裸沙的修复能力较好,可以显著提高裸沙地表土壤碳氮含量和促进裸沙地表生物结皮的形成。有机混合物的最佳播撒方式是：在裸沙表面播施差不嘎蒿（Artemisia halodendron）、胡枝子（Lespedeza davurica）、狗尾草（Setaria viridis）等固沙植物种子后播撒1kg·5m^-2有机混合物,然后覆盖遮阴网。有机混合物的播撒使沙丘裸露创面的植被盖度从6%增加到26%,保水性提高24%~47%,抗风蚀能力提高了5.4~8.6倍。     

半干旱区沙地高速公路防风固沙林营造技术及其效益研究

榆靖高速公路穿越毛乌素沙地腹地,风沙对公路的危害十分严重,主要表现为风沙对路面和路基边坡的风蚀和沙埋。提出了榆靖高速公路两侧防风固沙林综合防护体系,从公路路基向外依次为平整固沙绿化带,上、下风侧带宽都为20 m;草方格沙障与植物固沙带,上风侧带宽为260～330 m,下风侧带宽为100～150 m;前沿阻沙带,设置1～1.2 m高的高立式栅栏,走向与主风方向垂直;封沙育林育草保护带,上风侧带宽为300～500 m,下风侧带宽为200～300 m。4个防护带融为一体,起到了降低风速,固定流沙的作用,发挥出强大的防风固沙效益,极大地减少了风沙对公路的危害,保证公路畅通无阻,安全运营。     

低覆盖度沙蒿群丛的水平配置结构与防风固沙效果研究

针对覆盖度小于28%的沙蒿群丛,通过野外测试和风洞模拟实验,研究了行带式、等株行距和随机不均匀等3种水平配置格局的防风固沙效果及其流场特征。结果表明：①行带式配置格局具有非常显著的阻碍和降低风速的作用,流场结构稳定规则;等株行距次之;随机不均匀配置格局内局部有风速抬升现象流场结构复杂多变。②行带式配置格局带间形成“凹月”形稳定沙面并能出现结皮,流沙被完全固定,而随机不均匀分布的沙蒿群丛内有明显的风蚀现象。③行带式配置格局在带的背风侧和迎风侧分别形成4.0 m和0.5 m的一个风速显著降低区,成为提高防风固沙效果的核心。     

沙坡头地区固沙植被土壤水分动态研究

沙坡头地区始建于1956年的无灌溉人工固沙植被,是我国交通干线防沙体系的成功模式。利用40余年的土壤水分定位观测数据,分析了不同期间建立的固沙植被土壤水分的时空变化特征及对植被的影响。结果表明,固沙植被发展至9~10a后土壤含水量开始明显下降,特别是较深层(>100cm)的含水量下降明显;0~40cm层土壤水分含量与降水相关显著,而降水对40~300cm层土壤水分的含量影响不显著;深根系固沙植物对根际区域水分的利用,进一步恶化了固沙区土壤深层的水分状况,进而抑制了这些植物的生长和生存,间接地影响了原有固沙植被组成和稳定性;经过40多年的演变,固沙植被中优势灌木种的盖度从最大盖度47.6%降至6%~9%,群落中草本和微生物结皮层得到发育。当深根系灌木的盖度降低至6%~9%时,深层土壤可维持一个相对稳定的低含水量。     

硼吸附材料研究进展

硼化物因具有质轻、阻燃、耐热、高硬、耐磨等优良性能而应用广泛,目前国内硼资源开发力度不足导致硼进口量高达70%。随国内盐湖与海水资源开发产业兴起,利用提硼彻底、工艺简洁、材料可循环利用的吸附法从水溶液中分离提取硼资源成为研究热点。综述了国内外多种无机硼吸附材料、有机硼吸附材料、有机-无机杂化硼吸附材料的研究现状,重点对比了有机硼吸附材料中的螯合树脂型和螯合膜型材料,并对硼吸附材料的发展趋势进行了展望,为盐湖卤水提硼及海水淡化提硼产业技术开发中硼吸附材料的选择提供参考。     

硼吸附材料研究进展

摘要：硼化物因具有质轻、阻燃、耐热、高硬、耐磨等优良性能而应用广泛,但目前国内硼资源开发力度不足导致硼进口量高达70%。随国内盐湖与海水资源开发产业兴起,利用提硼彻底、工艺简洁、材料可循环利用的吸附法从水溶液中分离提取硼资源成为研究热点。本文综述了国内外多种无机硼吸附材料、有机硼吸附材料、有机-无机杂化硼吸附材料的研究现状,重点对比了有机硼吸附材料中的螯合树脂型和螯合膜型材料,并对硼吸附材料的发展趋势进行了展望。为盐湖卤水提硼及海水淡化提硼产业技术开发中硼吸附材料的选择提供参考。