海南岛农田土壤Se的地球化学特征

Se是人和动物必需的微量元素之一,具有广阔的开发应用前景,研究土壤中Se的地球化学分布规律和生物有效性控制因素意义重大。系统总结了海南岛27 426 km2范围内土壤Se的含量特征和影响因素。结果表明,研究区69.98%土地面积为足硒和富硒土壤,表层土壤Se含量在一定程度上继承了成土母岩(或深层土壤)Se含量,但不同成土母岩形成的表层土壤Se含量富集贫化趋势不同。进一步研究显示,土壤中Se含量与有机碳、Al2O3、TFe2O3、Mn和CIA等具有显著的正相关关系,说明土壤中粘土矿物、有机碳、铁锰氧化物及风化淋溶程度对Se的地球化学行为有重要影响,同时这些指标又是影响土壤Se生物有效性的重要参数。土壤有机碳、粘粒、CEC等含量或指标越高,Se的生物有效性越低。研究区土壤pH6.5时,土壤Se含量较低;土壤pH6.5时,土壤Se含量随pH下降而增加;当土壤pH为5.5～7.5时,土壤Se生物有效性相对较高。因此,开发富硒农产品不但要依据土壤总Se含量,还必须考虑土壤pH、TOC、CEC、粘粒等指标含量。     

全风化花岗岩全岩和粘粒中粘土矿物含量变化对比

工程实践和理论研究中常用全岩和粘粒中粘土矿物绝对和相对含量。对同一样品探求两者关系,便于数据对比,有利于工程应用。以采自香港九龙的2处边坡3个探坑中51个全风化花岗岩样品为例,作者用同一套仪器、测试方法,先后采用了颗分法测粘粒质量百分比、物理化学方法测比表面积、XRD方法测矿物成分,分别得出了全岩和粘粒中粘土矿物的绝对含量和相对含量,以及用粘粒质量百分比乘以相对含量得出的换算含量。另外还将全岩XRD矿物成分同薄片统计结果进行了相关分析。对粘土矿物绝对含量基本为20%～45%的全风化花岗岩,对比分析不同含量结果表明:全岩中的某些粘土矿物,如高岭石、蛭石的绝对含量远大于换算含量;不同样品中高岭石和蛭石的相对含量变化幅度远大于它们在全岩中绝对含量变化,两者变化呈现某种一致性;全岩中粘土矿物含量远大于粘粒(粒径<2μm和<5μm两个界限)的含量。后两者相对而言变化基本一致,差值不大;同全岩中粘土矿物含量相关性较好的是比表面积;同薄片统计结果相比,全岩XRD粘土矿物含量受对风化矿物处理不确定性的影响,结果往往偏大。     

阿尔泰山西北山区寒冻湿润条件下土壤的风化特征

通过阿尔泰山西北山区不同海拔的６个土壤剖面,从土壤的机械组成、底土层矿物、粘土矿物类型和粘粒的化学全量等,分析了其风化特征。研究结果表明,整个山区总体上风化较弱,在粘土矿物类型和粘粒的硅铝铁率比值方面无明显差异。粘土矿物都以水云母为主,粘粒的硅铝铁率为２．７８￣３．３７。风化程度的一定差异只表现在山区不同的高度带其土壤表层粘粒含量、Ｘ射线衍射峰的高度以及底土层矿物组成等方面。在高山带寒冻湿润的条件     

包气带土壤组成对三氯乙烯的吸附影响研究

有机质和矿物质是包气带土壤中的主要吸附介质,其吸附特性直接影响有机污染物在环境中的迁移、转化等过程。分别采用分析纯石英砂和典型粘土矿物高岭石模拟土壤的原生矿物和粘土矿物,利用批实验的方法研究土壤中各组成部分对三氯乙烯(TCE)的吸附行为。土壤有机质的吸附行为通过全土样和矿物质的对比得出。结果表明,粘土矿物是吸附氯代烃的主要矿物质,原生矿物对氯代烃的吸附量很小;土壤有机质含量和土壤吸附量之间有很好的正相关性;土壤有机碳含量与土壤粘土矿物含量的比值是影响吸附行为的另一重要因素,比值越小,Koc值越大,土壤对TCE的亲和力就越强。由于自然界中的土壤有机质大都与矿物质形成有机质-粘土矿物结合体,据此推测有机质-矿物质结合体会影响有机质的组成和形态,从而对其吸附行为有重要作用。     

包气带介质截留不同龄垃圾渗滤液中的有机污染物

从渗滤液场龄和包气带岩性两方面着手,研究了不同岩性包气带介质对不同场龄渗滤液中有机污染物的截留作用规律。结果表明:新渗滤液经过以细砂、亚粘土为介质的包气带后,细砂和亚粘土中有机物的质量分数分别从0.70%和0.87%增大至0.80%和1.00%以上,而老渗滤液使细砂和亚粘土中有机物的质量分数降至0.70%和0.50%以下。新渗滤液经过包气带后,包气带介质中有机物的含量增大,而老渗滤液使包气带介质中有机物的含量降低,亚粘土较细砂更容易受到渗滤液污染的影响。即渗滤液性质对包气带介质中有机物含量具有方向性的影响作用,而包气带介质亚粘土比细砂更容易放大这种作用效果。     

洛河冲积平原包气带对入渗水污染物净化能力研究

包气带是地下水补给和地下水污染的主要通道,包气带的性质直接控制了地下水的污染化速度和程度。文章以洛阳市区洛河河床岩性(以砂砾石为主)以及由亚粘土、亚砂土、中细砂等介质构成的包气带为研究对象,分析河床和包气带对污染物的自净能力,并对其天然的自净机制进行了简要分析,结论如下:洛河河床岩性对各种污染物(NO3-除外)的净化能力均达到90%以上;亚粘土、亚砂土、中细砂等包气带介质层对重金属(Cu2+等)有很强的净化能力,而对Cl-、Cr6+的净化能力则较弱,在短时间内介质中就达到饱和而失去净化能力;在环境条件相近及水文地质条件基本相同的条件下,包气带厚度与地下水的污染程度呈负相关关系;污水经过包气带,能有效地去除污水中的有害物质,防止地下水污染。 更多还原     

不同粘土矿物水敏性特征

通过改变砂样中的粘土矿物的种类和含量,结合咸淡水之间的单一和驱替实验,研究不同粘土矿物的水敏性特征。在单一的咸水和淡水情况下,当砂柱中的粘粒含量≤1.5%(重量比)时,其渗透系数基本不发生改变,即使粘粒含量从1.5%增加10%,其渗透系数也仅下降约一个数量级。各种粘土矿物中,蒙脱石导致含水介质渗透系数的下降最为明显,高岭土和伊利石约是其影响值的一半。咸淡水驱替实验中,加入蒙脱石颗粒的砂柱的渗透系数急剧下降,当蒙脱石含量达3~4%时,渗透系数已经下降的极低,可以看作不透水层,而加入高岭土和伊利石的砂柱的渗透系数没有急剧变化。对于这种现象的解释是:不同类型的粘土颗粒吸附不同数量的水分子,形成数量和大小不同的胶体团,使得介质渗透系数的变化量不同。     

几种亚热带淋溶土基质和胶膜中1.4 nm过渡矿物组成的差异及其意义

以我国亚热带的黄褐土和黄棕壤的铁锰－粘粒混合胶膜为材料，分析了胶膜及其相应的淋溶土在粘土矿物类型和含量上的差别。研究结果表明：土壤和胶膜的粘土矿物均由1.4nm矿物、水云母、高岭石组成，土壤的1.4nm矿物为1.4nm过渡矿物和蛭石的混合相，而胶膜的1.4nm矿物全部由蛭石组成。由此认为，胶膜中的1.4nm过渡矿物主要来源于表层粘粒的淀积和裂隙周围基质土壤中粘土矿物的转化，胶膜的有机质含量、交换性盐基总量等性质明显不同于基质土壤，其微环境抑制了土壤中的蛭石向1.4nm过渡矿物的转化，并导致1.4nm过渡矿物向蛭石的转化。     

全风化花岗岩化学及矿物成份在全土和粘粒中的不同表征

对全风化花岗岩化学和矿物成份的测试常用全土和粘粒部分(粒径<2μm)分别进行。业已发现两者由于物质组成和结构特征的差异,对土工程地质性质所起作用不同。本文给出了6个全风化花岗岩样品的全土和粘粒部分筛分法和移液管法测定粒度成份,用X荧光光谱仪做全量化学分析,及XRD矿物学分析的结果。对比这两部分数据发现,属于含砾土的这些样品化学成份的变化同矿物一致,尤其是同粘土矿物成份含量变化很一致。同全岩相比,粘粒化学成份中的SiO₂减少了近50%,K₂O含量也降低,而Al₂O₃、Fe₂O₃和H₂O⁺都明显升高。粘粒中氧化物相对含量升高者居多;全岩矿物成份以石英、粘土矿物和长石为主,粘粒中埃洛石和高岭石占大多数,其次为伊利石;粒度成份、化学成份和矿物含量相关性比较明显的是:石英和角砾正相关,和砂粒负相关,长石和砂粒正相关,粘土矿物含量和Al₂O₃、烧失量(LOI)和埃洛石含量正相关。     

潮白河受水区再生水入渗盐污染模拟柱试验

根据工程地质勘察及采样测试分析,选取北京市顺义潮白河再生水受水区3种典型代表性土壤介质(砾石含砂、细砂、粉质粘土)装柱,并采用受水区再生水进行淋溶模拟土柱试验。测试结果分析表明,在3种典型土壤介质中,阳离子交换吸附作用主要体现为K+与Ca²⁺之间的交换,且粉质粘土柱中阳离子的离子交换作用较砾石含砂柱和细砂柱更为显著。另外,试验结果还表明,随着土壤介质中粘粒含量、总有机碳含量、阳离子交换容量和粘土矿物总量的增加,典型介质淋溶模拟土柱试验中阳离子交换作用达到平衡时所需要的时间也就越长,分别为砾石含砂72 d、细砂80 d和粉质粘土86 d。定量结果计算也证明：粉质粘土介质的各阴、阳离子本底含量最高,单位质量粉质粘土介质硬度及溶解性总固体(TDS)的贡献量最大,分别为5 767 mg/g和6 952 mg/g。     

非饱和红粘土和膨胀土抗剪强度的比较研究

红粘土是对环境湿热变化敏感的塑性粘土,具有一般膨胀土吸水膨胀失水收缩的特性。与普通粘性土相比,红粘土与膨胀土的强度特性更为复杂。它既是土体抵抗剪切破坏能力的表征,也是计算路堑、渠道、路堤、土坝等斜坡稳定性以及支挡构筑物土压力的重要参数。通过试验研究讨论了红粘土与膨胀土的强度特性以及与一般粘性土的差别及其各种影响因素,并探讨了非饱和红粘土与膨胀土的抗剪强度指标与含水量之间的相关关系。试验结果表明,红粘土与一般膨胀土的吸水膨胀规律完全相同。其试验结果可为红粘土与膨胀土地区工程设计与建设提供参考依据。     

张士灌区土壤中多环芳香烃菲(PHEs)的垂向分布与迁移

通过对典型环境功能区张士灌区包气带剖面样品和含水层样品的分析检测,比较和总结了菲的垂向分布特征,研究了总有机碳、粘粒含量、土壤含水率对菲垂向分布与迁移的影响规律和机理。对具有代表性采样点的研究表明,菲总含量在剖面中的变化趋势总体上随剖面的加深而降低,以犁底层为界,表层土壤(5~20 cm)菲含量随剖面深度变化平缓。同时分别对菲含量与总有机碳、土壤粘粒含量、土壤含水率进行二元相关分析,计算出的Pearson系数表明:土壤中总有机碳、土壤粘粒含量是影响菲垂向迁移的重要因素,而土壤含水率对菲垂向分布影响不大。同时利用SPSS的因子分析法进一步确定总有机碳是制约菲垂向运移的主要因素。     

结构面中粘土矿物及含水率变化对边坡稳定性影响的试验研究

以南京某边坡结构面中的滑带土为研究对象,定量分析不同的滑带土颗粒级配情况下,岩质边坡结构面中粘土矿物含量及含水率的变化对边坡稳定性影响机制及变化规律.随着粘土矿物的增加,安全系数值整体上呈现减小的趋势,安全系数在45％～55％之间时达到最低;随含水率的增加,安全系数值也呈下降的趋势.采用了粒子群算法对试验成果作以解析,结果显示,随着粘土矿物含量的增加,安全系数的变化为非线性,但始终表现出较好的相关性,其相关系数由小变大;安全系数值与含水率呈现出一种负相关的线性关系,且保持较高的相关性,相关系数在0.90以上,较符合一般的自然规律.     

非饱和黏性土的电阻率特性及其试验研究

在讨论黏性土导电特性的基础上,假定非饱和黏性土中存在3种电流流通路径,针对已有的非饱和土电阻率结构模型存在的缺陷,推导了适用于非饱和黏性土的电阻率结构模型,探讨了土电阻率的主要影响因素,并将其归纳为3类。最后,通过对合肥膨胀土相关试验研究,分析了含水率、孔隙水电阻率、温度以及孔隙率对膨胀土的电阻率的影响特征,探讨了非饱和膨胀土的电阻率基本特性。     

毛乌素沙地植被与地下水关系

以植被的种群和盖度、地下水埋深、包气带含水率、地下水矿化度和包气带含盐量等指标,研究毛乌素沙漠腹地地区植被与地下水的关系,确立了研究区优势植被沙蒿（Artemisia）、沙柳（Salix psammophila）和苔草（Carex）的适生地下水埋深、包气带含水率、地下水矿化度和包气带含盐量。研究表明：地下水埋深、包气带含水量对植被种群影响非常敏感,而地下水矿化度和包气带含盐量则为不敏感指标。另外,地下水埋深对以地下水为水分来源的植被盖度较为敏感,而总盖度为不敏感指标。     

Temperature effects on the hydraulic behaviour of an unsaturated clay

The influence of temperature on the hydraulic properties of unsaturated clays is of major concern in the design of engineered barriers in underground repositories for high-level radioactive waste disposal. This paper presents an experimental study centred on the investigation of the influence of temperature on soil hydraulic properties related to water retention and permeability. Laboratory tests were conducted on artificially prepared unsaturated fabrics obtained from a natural kaolinitic-illitic clay. Special attention is given to the testing procedures involving controlled suction and temperature oedometer cells and the application of the vapour equilibrium technique at high temperatures. Retention curves at different temperatures show that total suction tends to reduce with increasing temperatures at constant water content. Temperature influence on water permeability is more relevant at low matric suctions corresponding to bulk water preponderance (inter-aggregate zone). Below a degree of saturation of 75% no clear effect is detected. Experimental data show that temperature dependence on permeability at constant degree of saturation and constant void ratio is smaller than what could be expected from the thermal change in water viscosity. This behaviour suggests that phenomena such as porosity redistribution and thermo-chemical interactions, which alter clay fabric and pore fluid, can be relevant.     

非饱和红黏土的强度特性研究

红黏土是一种富含胶结作用物质的塑性黏土,与普通黏性土相比,红黏土的强度特性更为复杂。通过直剪仪对不同含水率和不同含丙三醇溶液的重塑红黏土进行了抗剪强度试验,发现红黏土的强度、黏聚力随着溶液含量的增加出现了“双峰”值现象,且内摩擦角基本保持不变,用丙三醇溶液替代水溶液配制的土样其强度有了明显的降低。结合核磁共振仪对红黏土试样的孔径分布研究情况,基于Bishop提出非饱和土的有效应力原理,探讨了非饱和红黏土的强度随含水率变化出现“双峰”现象的影响机制,认为红黏土本身孔径大小分布特征起了非常重要的作用。     

Evaluation of probabilistic flow in two unsaturated soils

A variably saturated flow model is coupled to a first-order reliability algorithm to simulate unsaturated flow in two soils. The unsaturated soil properties are considered as uncertain variables with means, standard deviations, and marginal probability distributions. Thus, each simulation constitutes an unsaturated probability flow event. Sensitivities of the uncertain variables are estimated for each event. The unsaturated hydraulic properties of a fine-textured soil and a coarse-textured soil are used. The properties are based on the van Genuchten model. The flow domain has a recharge surface, a seepage boundary along the bottom, and a no-flow boundary along the sides. The uncertain variables are saturated water content, residual water content, van Genuchten model parameters alpha (α) and n, and saturated hydraulic conductivity. The objective is to evaluate the significance of each uncertain variable to the probabilistic flow. Under wet conditions, saturated water content and residual water content are the most significant uncertain variables in the sand. For dry conditions in the sand, however, the van Genuchten model parameters α and n are the most significant. Model parameter n and saturated hydraulic conductivity are the most significant for the wet clay loam. Saturated water content is most significant for the dry clay loam. Electronic Publication     

闵桥油田阜三段低阻油层成因分析与识别

闵桥油田阜三段油层电阻率较低,为低阻油层,在测井曲线上的响应特征与正常油层有明显的差别,通过对闵桥油田地质、粒度分析、压汞、粘土矿物分析等资料综合研究其低电阻率油层的成因。结果表明,引起低电阻率油层的原因是闵桥油田阜三段以粉砂岩、细砂岩为主,泥质含量较高,较高含量的泥质充填了颗粒的孔隙空间,由于粘土矿物的存在,使油层的粒间孔隙受到改造,引起孔隙直径变小且导致微孔隙发育,加之蒙脱石强烈的吸水能力,大量水被吸附于颗粒及粘土表面,同时由于较疏松的高岭石的迁移而堵塞孔喉了以孔喉为主的孔隙,使部分自由水成为束缚水,造成油层的束缚水含量较高,降低了油层电阻率;同时粘土矿物的附加导电作用也降低了油层电阻率;相对含量较高的导电矿物的存在是造成局部油层电阻率偏低的原因。利用声波时差和深感应电阻率交汇图可以对闵桥油田阜三段低阻油层进行有效的识别。     

考虑吸力效应的非饱和黏土回弹模量预估模型

回弹模量是反映路基弹性支撑能力的重要指标,并受运营期间基质吸力变化的显著影响。通过3种压实黏土试样的土-水特征曲线试验和重复动三轴试验,研究了回弹模量与基质吸力的相关性,并基于非饱和土有效应力原理,提出了考虑吸力效应的回弹模量预估模型。结果表明：基质吸力与回弹模量之间具有较强的非线性相关性,可采用指数形式进行两者的拟合;含水率由最佳含水率-4%提升至最佳含水率+4%时,受基质吸力减小的影响,回弹模量降幅达到29.1%～39.0%;在 土-水特征曲线过渡区,采用以饱和度表征的有效应力参数,可较好地反映基质吸力对于回弹模量的贡献,预估效果优于采用残余含水率或进气值相关的有效应力参数;在相同饱和度的情况下,黏粒含量越多、塑性指数越高,基质吸力对有效应力的贡献比例越小。