港口环境镉和铅的迁移行为研究及模型的建立

港口矿产品堆场的重金属溶出作为港口土壤、水体的重要污染源不容忽视。本文在天津港口7个有代表性的矿产品堆场采集土壤和水体样品,确定重金属的污染状况;应用微宇宙系统模拟Cd和Pb在港口沉积物和水体生态系统中的迁移行为,通过建立多介质逸度模型对微宇宙系统的模拟情况进行拟合,探索Cd和Pb在沉积物和水体中的归趋和迁移规律。现场采样分析表明,矿产品堆场重金属污染较为严重,其中Cd污染显著,超过国家土壤三级标准。微宇宙系统试验表明,Cd的污染状况分析与现场采样分析结果一致;沉降是Cd和Pb在水环境中主要的迁移过程,在试验时长216 h内,Cd大约有61%保留在沉积物中,倾向于停留在水相中,容易通过水体的平流和扩散扩大污染范围,而Pb有99%保留在沉积物中,更容易吸附在悬浮物表面而向沉积物相沉积。研究表明,露天堆放的矿产品的影响是显著的,应尽可能采用集装箱堆放方式,减少矿石直接与雨水接触的机会,封闭污染通道,降低环境效应。     

广西合山煤矸石重金属的淋溶实验及环境效应

准确掌握煤矸石中重金属元素的溶出特征与释放规律对评价与防治煤矸石对土壤与地下水环境污染具有重要意义。笔者选取广西合山市里兰矿区的大型煤矸石堆(GD06)为研究对象,通过对煤矸石静态浸泡和动态淋滤的实验研究,揭示煤矸石中8种典型的有害重金属元素As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn在不同pH值、不同环境温度、与降水的不同作用方式下的溶出特征与释放规律。结果表明,煤矸石在静态浸泡过程中除未检出Mn外,其他7种重金属元素的溶出浓度随浸泡时间的延长而增加,表现出前期的快速释放和后期的慢速释放规律;而浸泡温度升高后,部分重金属元素如Cr、Cu、Pb在浸泡后期的释放速率呈增加趋势。动态淋滤过程中8种重金属元素表现出间歇性快速释放规律,且溶出浓度大于静态浸泡方式,对环境的影响更显著。pH值和温度是煤矸石静态浸泡重金属元素溶出特征的重要影响因素,重金属元素的溶出浓度随温度升高而增加,随pH值减小表现出不同的溶出特征与释放规律。Zn、Ni、Cd和As在静态浸泡和动态淋滤实验中的释放量和释放率较大,是煤矸石淋滤液中最易污染土壤和地下水的重金属元素。     

改进BCR法-电感耦合等离子体发射光谱法测定矿产品堆场土壤中镉砷铅的化学形态

矿产品堆场土壤中重金属在环境中富集,随着元素的迁移、转化及地下水的循环,成为环境污染问题。本文将改进的顺序提取法(BCR)应用于矿产品堆场土壤中Cd、As、Pb的化学形态分析,结合这三种元素的性质,将堆场土壤中Cd、As、Pb分为可交换态、可还原态、可氧化态和残渣态,并利用电感耦合等离子体发射光谱法测定其含量。采用形态分析标准参考物质GBW 07436验证了三步提取态的准确性,并对6个矿产品堆场土壤中Cd、As、Pb形态含量进行分析,三步提取态加上残渣态质量分数之和与重金属总量进行了比较,回收率为85.54%~102.88%。通过对矿产品堆场土壤实际样品分析,Cd、As、Pb三种元素非残渣态含量顺序为Cd(79.40%~94.94%)Pb(24.27%~37.73%)As(22.89%~31.51%),表明Cd元素较为容易进入生物圈。该方法解决了港口堆场土壤中重金属化学形态提取问题,对污染土壤的治理具有指导意义。     

城市路面径流重金属固液分配系数及其影响因素

以上海市中心城区为例,探讨路面径流重金属在颗粒物-水相间的分配特征及其影响因素.研究表明,路面径流Cr的25%分位数浓度值,以及Zn、Pb、Cd的90%分位数浓度值超出地表Ⅴ类水标准,Cu和Ni污染程度较轻.径流重金属Pb、Zn、Cu及Cd总量浓度与悬浮颗粒物(TSS)含量呈现较明显的正相关关系,Ni与TSS浓度相关性不显著.径流冲刷过程中Cu和Ni溶解态含量比例平均值为35%;Zn和Cr平均值为19%~22%;Cd和Pb溶解态比例最低,平均值为4%~8%.应用扣除残渣态后的颗粒物重金属含量计算固液分配系数依次为Pb>Cd>Zn>Ni>Cu>Cr.径流中悬浮颗粒物浓度与固液分配系数存在显著负相关关系,呈现明显的"颗粒物浓度效应",径流pH值在6.4~7.2区间时对固液分配系数影响相对较小.     

湘江长潭株段河床沉积物重金属污染源的铅同位素地球化学示踪

本次工作利用等离子质谱仪(ICP-MS)对湘江长沙-湘潭-株洲河段河床沉积物重金属含量和铅同位素组成进行了系统的分析。结果表明,河床沉积物富集V、Cr、Mn、Co、Ni、Th、U、Cu、Pb、Zn等多种重金属,其中Cu、Zn、Pb等重金属于株洲段沉积物中达高度至极度富集。沉积物重金属的富集特征暗示沉积物存在较严重的重金属污染。沉积物铅同位素组成以相对富Th铅为特征,具明显的人为源和自然源铅,其~(206)Pb/~(207)Pb值在1.1723至1.1855之间,~(206)Pb/~(208)Pb值在0.4760至0.4786之间。其中自然源铅主要为花岗岩铅,而人为源铅则为铅锌矿矿石铅和燃煤铅构成,即沉积物铅同位素组成为花岗岩铅、铅锌矿矿石铅、燃煤铅组成的三元混合铅。铅同位素比例估算显示,长沙、湘潭段沉积物铅锌矿矿石源铅比例平均依次为23%、32%,燃煤源铅比例平均依次为47%、23%,自然源铅比例平均依次为30%、45%;株洲段沉积物的自然源铅比例较低,平均为17%,而矿石铅和燃煤铅的比例较高,平均依次为34%和49%。V、Mn、Co、Cu、Zn、U等其他重金属与Pb一样,长沙、湘潭段沉积物人为源比例小于67%,株洲段沉积物人为源比例达70%。因此,湘江长潭株段河床沉积物重金属污染问题值得引起高度重视。     

江西省赣县沙地土壤重金属的来源及环境等级评价

为研究赣县沙地土壤中重金属的来源,进行环境等级影响评价,在研究区采取了2708件土壤样对Cd、Cr、As、Hg、Cu、Pb、Zn、Ni八种重金属元素及pH进行分析测试,按照现有环境地球化学等级标准进行评价,利用地质统计分析法和空间分析法,探讨分析重金属元素可能来源。结果表明:研究区土壤中的As、Pb和Cu平均值均低于赣州市背景值,Cd、Hg、Cr、Zn和Ni平均值略高于赣州市背景值。与全国土壤背景值相比,Cd、Pb平均值高于全国土壤背景值,As、Co、Ni、pH、Cu低于全国土壤背景值,土壤中Hg、Zn背景值含量与全国背景值相差不大;各重金属元素具有较好的空间相关性,空间变异主要受结构性因素为主,受随机性因素较小;基于各元素半差函数块基比,结合元素间相关系数及因子载荷分析,研究区中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn和Ni主要受地球化学成因影响,得出AS、Cd和Pb土壤污染主要来自地质高背景。     

珠江三角洲潜在生态风险:土壤重金属活化

珠江三角洲典型土壤模拟酸雨提取实验表明，土壤酸缓冲能力为菜园土大于水稻土大于赤红壤。酸化过程早期，铝铁胶体吸附共沉淀导致重金属溶出量增长不明显甚至下降；进一步酸化时，多数元素溶出量与加入酸量呈显著正相关。计算表明，在pH=4．5的酸雨作用下，溶液中Hg、Mn、Pb、Fe(以Fe2O3表示)浓度已超出Ⅱ级地表水标准，Cu、Zn大大高于渔业用水标准。可见，土壤元素活化溶出对水体生态环境有潜在的危害。     

山东烟台金矿区及城镇周边土壤重金属化学形态分布及转化

土壤中不同形态重金属及其转化的影响因素研究对于了解重金属的地球化学行为具有重要意义。以山东烟台金矿区及城镇周边典型土壤为例,探讨了土壤中不同形态重金属与土壤有机质、黏粒、磁化率和pH值的关系及其生态危害性。结果表明:土壤中大多数重金属以残渣态和铁锰氧化态存在,而Cd以离子交换态为主;土壤酸化可使Ni、Zn、Cd、Hg的活动态含量增加;对于Pb污染严重的土壤,使土壤pH维持在中碱性环境,可以降低Pb危害;防止土壤盐碱化是消除土壤As污染的有效措施;土壤有机质含量增加可明显降低Pb、Hg、Ni等活动态含量,随黏粒含量增加,Pb、Zn等离子交换态含量占总量的比例略有减小;土壤磁化率对了解土壤酸化的状况和土壤污染程度有较好的指示作用。     

近50年来抚仙湖重金属污染的沉积记录*

文章以抚仙湖污染严重的北部和基本未受人类活动影响的中部为研究对象,分别采集了沉积岩芯FB和FZ,通过对岩芯的¹³⁷ Cs测年和重金属元素(Cu,Ni,Ti,Cr,V,Pb,Cd和Zn)的含量分析,研究了湖泊重金属来源和污染历史,并利用地质累积指数法评价了湖泊重金属污染程度。结果表明:抚仙湖北部的平均沉积速率约为2.0~2.8mm/a;20世纪80年代以前,湖泊北部和中部的重金属元素(Cu,Ni,Ti,V,Pb,Cd,Zn)以自然来源为主;80年代以后,抚仙湖受到人类活动的影响,但湖泊中部Cu,Ni,Ti,V,Pb,Zn以及湖泊北部Cu,Ni,Ti,V仍以自然来源为主;湖泊北部Pb和Zn地质累积指数值小于1,属无污染到中度污染;北部Cd地质累积指数为3~4,达强度污染;中部Cd地质累积指数为2~3,属中强度污染;且Pb,Zn和Cd污染程度有加速增大的趋势。     

包头市典型工业区表层土壤中重金属污染状况及其潜在生态风险研究

为了解包头市典型工业企业对其所在地土壤中重金属含量的影响及污染现状,利用相关性系数对其表层土壤中7种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Mn、Ni)来源进行研究,并采用内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数对其污染状况进行评价。结果表明,7种重金属含量平均值均高于内蒙古土壤背景值,其中Cd、Mn、Ni超标率已达100%,而Cu、Pb、Zn的超标率分别为97%、93%和93%,只有Cr超标率较低(53%),污染程度依次为CdPbCuNiZnMnCr,其中Pb和Cd为重度污染,Cu、Zn、Ni为中度污染,Cr、Mn为轻度污染;Cu、Zn、Cr、Mn、Ni可能同时来自工业生产和交通运输两个源,而Pb和Cd除上述来源外,燃煤烟气的排放有较大贡献。潜在生态危害依次为CdPbCuNiCrZnMn,其中Cd的潜在生态风险最大,应予以高度重视,其他金属的风险均为轻微。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

黄土路基沉降曲线特征分析

在分析郑西客运专线试验段路基沉降实测资料的基础上,提出沉降变形常规预测方法受观测时间及单次观测结果的影响比较大,不利于用来预测最终沉降。通过分析现场沉降变形与时间关系曲线,提出路基沉降的发展主要受固结的影响,其发展是一个从沉降增加到趋缓的过程,可以明显分为固结变形及流变变形,并用非饱和土等效固结理论加以解释,提出了一种利用s- 曲线特征预测最终沉降量的方法,经检验对比发现其预测结果受观测时间及单次观测结果的影响比较小,优于其它常规预测方法     

沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响的数值仿真分析

结合爆破数值模拟中爆破荷载的特点,分析了各种荷载施加方法的特点及爆破震动场模拟的要求,基于圣维南荷载等效原理,提出了爆破荷载的等效施加方法,即将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔中心线或者面上来模拟爆破荷载的作用。结果表明,等效施加方法在近区存在一定差异,但在中远区吻合得较好。利用该等效荷载施加方法,采用三维实体模型计算分析了某沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响,计算了周围不同位置、不同深度位置处的振动响应,并在此基础上,分析研究了减小爆破振动对既有结构物影响的减振措施,可为类似工程提供借鉴。     

Structure of sediments of kaolinite

In an assembly of clay particles placed in a fluid, each particle is typically subjected to: (1) double-layer repulsive forces; (2) van der Waals attractive forces; and (3) contact mechanical forces. The study presented here concerns an approximate, quantitative analysis of clay suspensions, with considerations to the first two - the physico-chemical forces. Using recent theories to calculate the physico-chemical forces between two clay particles in an approximate model of an assembly, the equilibrium void ratio of a clay suspension is computed. The mechanical forces are ignored in the analysis. The results serve to verify the validity of physico-chemical theories employed and help interpret experimental data more fundamentally in terms of the system variables.     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

不同形式诱导缝的等效强度承载性能的数值分析

将考虑尺寸效应规律的混凝土等效断裂模型应用到不同形式诱导缝等效强度公式中,得到了修正后的不同形式诱导缝的等效强度公式。同时,得到了诱导缝等效强度的变化曲线,并比较了单双向间隔诱导缝的优劣,得到双向间隔诱导缝优于单向间隔诱导缝的结论,为高拱坝中诱导缝的设计提出了建议。     

土的可恢复剪胀的一种解释

从土的各向异怀角度对土的可恢复剪胀现象进行了解释。基于各向异性情况下的土体弹性本构关系理论分析，认为土的可恢复剪胀现象可部分归因于土的各向异性引起的弹性剪胀。借助有关土体弹性参数实验结果，研究了应力诱导各迥异性对土体弹性剪胀的影响，结果表明：随土体应力诱导各向异性的增大，土体的弹性剪胀也增大。从土体弹性剪胀角度研究了土的卸荷体缩条件，认为土体卸荷体缩取决于加载应力路径的应力增量比，给出了土体出现卸荷体缩的区域。