大型浅水湖泊--巢湖内源磷负荷的时空变化特征及形成机制

通过对大型浅水富营养化湖泊--巢湖湖水、间隙水以及沉积物中磷形态及吸附行为时空变化的研究发现,富营养化较为严重的巢湖西区湖水、间隙水中的正磷酸盐(orthophosphate,Ortho-P)、总磷(total phosphorus,TP)显著高于东湖区,这与西湖区有大量的营养物质通过入湖河道输入有密切关系;此外水柱中颗粒态磷(particulate phosphorus,PP)亦有同样的空间分布规律,且PP的含量与微囊藻的生物量呈显著正相关关系,表明微囊藻在吸收与储藏磷方面比其它藻类更具优势.夏季浮游藻类爆发性增长引起湖水pH的升高以及对磷的大量需求是促使沉积物中的磷(特别是Fe-P)向间隙水中释放的关键因子.沉积物TP、磷形态及吸附行为的空间变化及统计分析的结果表明,沉积物中磷含量的空间异质性与人类活动、土壤地球化学背景及矿物组成等的差异有密切关系.此外,即使沉积物磷含量相同,Fe-P含量的增加将会带来更高的磷释放风险.     

太湖西北部典型疏浚/对照湖区内源性营养盐释放潜力对比

通过采集太湖西北部闾江口、八房港、月亮湾和竺山湾疏浚区与未疏浚对照区8个样点共32根沉积物柱状样于室内进行内源负荷模拟研究和沉积物基本性质分析发现,除闾江口疏浚区沉积物总磷和可交换态磷含量高于未疏浚区外,其余指标如烧失量、总氮、可交换态氮等均表现为未疏浚区沉积物高于疏浚区沉积物的特征,说明疏浚区沉积物营养盐的释放潜力低于未疏浚对照组.八房港、月亮湾以及竺山湾疏浚区沉积物铵态氮、正磷酸盐的潜在释放速率均比相应未疏浚对照区沉积物低,疏浚区沉积物铵态氮的潜在释放速率分别是未疏浚区的65.3%、88.8%和21.9%,正磷酸盐的潜在释放速率分别是未疏浚区的-26.6%、11.3%和50.2%.而闾江口疏浚区沉积物铵态氮和正磷酸盐的潜在释放速率却远高于未疏浚区(疏浚区分别为未疏浚区的2.6倍和6.4倍),这可能与闾江口水体呈现弱还原环境及沉积物中有机质含量高有关,另外也可能与闾江口沉积物污染物的赋存深度和疏浚工程的疏浚深度有关.     

动、静水条件下苦草(Vallisneria natans L.)对沉积物磷释放的影响

在浅水湖泊中,沉降在沉积物中的营养盐易受到水流的扰动再释放出来,而沉水植物可以在一定程度减少营养盐的释放.借助自主开发的生态水槽,在40 d的实验周期内检测动、静水条件下有、无苦草(Vallisneria natans L.)时沉积物、上覆水中磷含量变化,旨在为沉水植物对湖泊沉积物营养盐释放量的影响估算及水环境质量评价提供科学依据.结果表明:动水条件下,沉积物在没有苦草的保护下总磷含量下降21.8%,而有苦草的保护下总磷含量下降17.7%.苦草根系从周围沉积物中吸收磷,1~4 cm沉积物层的吸收量高于4~8 cm沉积物层.动水槽的上覆水中总溶解态磷浓度和总颗粒态磷浓度均大量增加,并且总颗粒态磷浓度相对于总溶解态磷浓度占较大比例.苦草减少了沉积物中磷的释放,并对上覆水中正磷酸盐有明显的吸收作用.     

宁南西吉含水层沉积物的氟释放特征

宁南西吉存在范围较大的高氟地下水区,属于高氟水重灾区.以宁南含水层沉积物为研究对象开展室内实验,探讨了pH、Ca2+、Na+、HCO3-和Ca2+/OH-协同作用对沉积物中氟释放的影响及定量关系.结果表明,相对于HCO3-,pH值对F-释放的促进作用更高,相对增量为10％～50％.低Ca2+/ Na+比提高了沉积物所释放F-的活度,有利于地下水中F-的聚集.不同岩性对pH值的缓冲能力不同,从而决定F-的释放.整体而言,粉质粘土、泥岩和粘土F-释放的浓度相对其他岩性要高.泥岩和粉质粘土的F-释放受pH影响较大.沉积物中Al、Fe、Mn、Si组分含量、总F-浓度与不同条件下淋滤出的F-浓度也具备较好的相关性.沉积物的F-含量对地下水中F-聚集有较大的影响.     

H+和有机酸对可变电荷土壤铝释放的动力学研究

利用流动搅动法研究了在模拟酸雨和低分子量有机酸条件下可变电荷土壤铝释放的动力学特征,结果表明,在pH3.5的模拟酸雨作用下,红壤和黄壤中流出液铝的浓度范围约为15～40μmol/L,铝的释放快反应来源于土壤交换性铝和有机络合态铝,铝的释放慢反应对应于含铝矿物的溶解。赤红壤和砖红壤上在0～300min内流出液铝的浓度范围约为1～5μmol/L,流出液pH值大于4.5,对H 的缓冲作用表现为阳离子交换、SO24-的专性吸附释放OH-和矿物表面的质子化;当流出液pH值小于4.5时,H 开始溶解土壤中的含铝固相,铝释放的最后浓度为20～30μmol/L。用相近pH值的有机酸溶出土壤铝的浓度比pH3.5的模拟酸雨要高,特别是在砖红壤上,开始就有大量铝的释放,其浓度为20～75μmol/L,红壤上是70～150μmol/L,随时间延长,流出液中的铝浓度分别为10～20μmol/L和20～30μmol/L。有机酸作用下铝的释放机制主要是有机酸被土壤吸附后,有机酸与位于表面晶格中的铝原子形成络合体,促进了铝的溶解;其次是有机酸的吸附掩盖了土壤表面的质子化过程,增强了酸的溶解,以及有机配体对铝的络合作用,增加了铝的释放量。不同有机酸对铝的溶出能力也有不同,其释放铝能力的大小为:柠檬酸>酒石酸>苹果酸,这取决于有机配体与铝的络合能力。     

粉细砂水敏性试验研究

通过室内水平砂柱内的咸淡水驱替试验,以高岭土、伊利石和蒙脱石、二价汞离子(Hg2+)和苯酚(C₆H₅OH)为例,对粉细砂的水敏性特征进行了研究。结果表明:高岭土和伊利石含量对粉细砂水敏性的影响不大,即使含量达到10%(质量比),渗透系数也仅下降1个数量级,而当蒙脱石含量为3%(质量比)时,砂柱渗透系数下降已经超过2个数量级,含量超过4%(质量比)时,水流已经无法通过;在高速水流剪切力作用下,31.68%二价汞离子(Hg2+)和55.71%的苯酚能够被有效去除,而水敏性过程中的颗粒释放与迁移作用能够将绝大部分残余的二价汞离子(67.55%)和苯酚(43.43%)挟带出粉细砂柱。单纯的水力作用对两种污染物的去除率差别较大,原因是砂柱中粘土颗粒表面带有负电荷,使得带正电的二价汞离子(Hg2+)大量被吸附,导致其滞留于砂柱之中的比例大于苯酚。故利用粉细砂的水敏性特征可在含水砂层中建立防渗帷幕、去除重金属和有机污染物。     

B城近郊土壤柱状剖面中重金属元素分布特征研究

以B城地区土壤柱状剖面中主要重金属的含量水平、分布规律和赋存状态为基础，运用环境变化过程中的物质交换与循环理论，探索重金属污染物在土壤纵向剖面的传输途径、迁移特征及其聚集、释放机理，通过对土壤剖面中重金属形态的分析实验，研究了重金属各种形态在土壤剖面中的分布特征。对庑殿(WU)土壤钻孔剖面的研究发现，在深度为13．66～16．00m之间的土壤层，pH剧烈变化，重金属元素含量明显增高，初步判断该层位是污染物的主要累积层位。     

人工回灌条件下滨海砂质含水层渗透性的时空演变特征

人工回灌补给滨海含水层是海水入侵修复经常采用的工程措施,然而人工回灌条件下滨海砂质含水层经常出现渗透性显著降低的现象,其含水介质渗透性的时空演变规律仍不清楚。本文以青岛市大沽河下游咸水入侵区含水层砂样为研究对象,通过利用不同尺度的室内砂柱淡咸水驱替试验,对定水头和定流速条件下人工回灌咸淡水驱替过程中砂质含水层渗透性的时空演变特征进行了研究。结果表明：当淡水驱替咸水时含水介质的渗透性会发生显著变化,整个砂柱的渗透性先降低后回升,原因是回灌过程中砂柱中的黏土矿物发生释放、迁移、沉积;定水头条件下,在砂柱的前半段存在一个淘空区,渗透系数是初始渗透系数的1.6~2.0倍,砂柱其它部分渗透性是先降低再轻微回弹;定流速条件下,砂柱的渗透系数随时间的变化均呈现先降低后升高趋势,且砂柱各段离入水口的距离越远其渗透系数的值越小;砂柱黏粒含量的变化规律与渗透性的演化特征相吻合。研究成果可为人工回灌治理滨海含水层海水入侵提供一定的科学依据。     

小净距公路隧道支护时机对围岩稳定性影响研究

随着西部高速公路的大规模建设,受地形和施工场地的限制,小净距隧道已越来越多地在工程实际中使用。由于小净距隧道施工工艺复杂,围岩变形和破坏机理也较为复杂,隧道的施工和支护时机对围岩和支护结构的稳定性影响很大。结合正在施工的沪－蓉－西高速公路漆树槽分岔隧道小净距段的施工特点,开展隧道在不同荷载释放比例下不同支护时机对围岩稳定性影响的研究。研究结果表明：支护越早,衬砌和锚杆承担的荷载越大,围岩的塑性变形和塑性区范围越小。及时施作二次衬砌,可以显著控制岩柱部位的变形,改善围岩的应力状态。研究成果将对同类条件下小净距隧道的施工和设计具有指导意义。     

若干风蚀粉尘释放模型述评

粉尘气溶胶对大气、陆地和海洋多方面的影响促进了粉尘释放的模拟研究。Gillette和美国FPA的粉尘释放模型相对地比较简单，主要考虑了摩阻速度和土壤质地对粉尘释放的影响，没有考虑粉尘释放过程的微观机制；邵亚平和Alfaro等人的DPM粉尘释放模型都通过土壤粒度分布、粗糙度和起动摩阻速度等参数表达了地表特征对粉尘释放的影响，且都描述了粉尘释放的微观机制。20多年来粉尘释放的模拟研究取得了重要进展，主要表现在通过室内和野外实验证实了粉尘释放的主要机制为跃移颗粒的冲击，并分别从粉尘的结合能与跃移颗粒动能及跃移颗粒产生的弹坑体积角度来描述这个微观机制。然而所有的模拟工作只是从某一方面反映了粉尘释放过程，对粉尘释放机制还没有完全了解清楚，特别的是目前关于粉尘结合能研究还有很大的不确定性，这也是粉尘释放模型需要改进的地方。