东寨港红树林中不同群落区表层土壤有机碳及其活性组分含量北大核心CSCD

2021年5月,在海南东寨港国家级自然保护区红树林中的9种群落区,采集表层(0~20 cm深度)的土壤样品,测定表层土壤样品中的有机碳及其活性组分的含量,分析其与土壤化学指标的关系。研究结果表明,东寨港国家级自然保护区红树林中9种群落区表层土壤中的总有机碳、微生物生物量碳、可溶性有机碳和易氧化有机碳质量比的平均值分别为34.45 g/kg、615.01 mg/kg、73.97 mg/kg和1.46 g/kg,其变异系数都大于60%;在9种群落区表层土壤的总有机碳含量中,易氧化有机碳含量所占比例(平均值为4.47%)最大,其次是微生物生物量碳含量所占比例(平均值为1.96%),可溶性有机碳含量所占比例(都小于1.00%)最小;表层土壤中的全氮含量、全钾含量和土壤pH是影响有机碳及其活性组分含量的主要因素。     

肠道湿热型泄泻模型小鼠肠道黏膜微生物活度的动态变化研究

目的：观察肠道湿热型泄泻模型小鼠肠道黏膜微生物活度的动态变化,为肠道湿热型泄泻的发生及预防提供实验依据。方法：以“高糖高脂+高温高湿+白酒+冰水”的方法制备肠道湿热型泄泻小鼠模型,分别在造模第0、4、8、11、15 天无菌采集小鼠小肠前、中、后段黏膜,采用荧光素二乙酸酯法测定样品中微生物活度。结果：与正常组相比,肠道湿热型泄泻造模过程中,高糖高脂喂养小鼠肠道前、中、后段黏膜微生物活度显著降低（P＜0.01）,但在高温高湿造模阶段后期又有不同程度的回升,且在造模第11、15天模型组小鼠肠道后段黏膜微生物活度高于正常组,组间比较,差异有统计学意义（P＜0.01）。结论：肠道湿热型泄泻的发生可能与肠道黏膜生物总量的改变有关,合理的饮食结构及适宜的生活环境对疾病的预防具有重要意义。     

微生物-膨润土联合矿化防渗模型试验研究

砂土地基发生渗漏时容易引发地基塌陷和工程结构破坏等工程安全问题。利用微生物-膨润土联合矿化的方法开展了大尺寸砂柱的防渗模型试验,研究了砂土的颗粒粒径、浆液的液固比与注浆次数等因素对砂柱的渗透特性、内部侵蚀特性及膨润土与碳酸钙沉淀分布的影响,分析了处理后试样的封堵稳定性和微观结构,进一步评估了微生物-膨润土联合矿化方法的处理效果。结果表明,通过微生物-膨润土联合矿化方法可以有效地提高砂土的防渗效果与封堵稳定性。经过1～3次注浆后,试样的渗透系数最大可以降低4个数量级,并且渗透过程中的侵蚀速率也得到了成倍的降低,最低达到了0.51 g/(s·m2)。针对膨润土与碳酸钙沉淀在砂土封堵中起到的作用,分析了微生物-膨润土联合矿化方法的防渗机制。该研究成果证实了微生物-膨润土联合矿化方法应用于砂土防渗工程的可行性,为微生物注浆技术解决砂土地基渗漏问题提供了重要参考。     

采煤扰动对土壤理化性状影响及微生物群落响应机制

采煤造成黄河流域一带生态环境问题日趋严重。为了探明采煤扰动对黄河流域一带土壤因子及微生物群落的扰动特征,阐明采煤沉陷边缘区域与未开采区域土壤微生物群落的差异性,以内蒙古上湾煤矿为研究区,选择以沉陷边缘区作为起始区域(HD),向未开采区进行等距取样。选择距沉陷边缘区150(D1)、300(D2)、450(D3)、600(D4)及750 m(D5)作为采样点,测定营养指标、土壤酶及土壤C∶N∶P化学计量特征3种土壤因子和微生物群落特征。结果表明,边缘沉陷区与未开采区土壤因子及微生物多样性的差异主要集中在距边缘沉陷区较近(小于300 m)的未开采区。在靠近边缘沉陷区,全氮、土壤有机质含量以及细菌丰度产生不同程度下降,速效钾、碳氮比(C/N)、蔗糖酶及磷酸酶活性有不同程度上升。群落组成方面,酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度在未开采区随距离呈现先增大后降低趋势,绿弯菌门(Chloroflexi)表现为边缘沉陷区高于未开采区;Phaeosphaeriaceae、毛壳菌科(Chaetomiaceae)相对丰度表现为边缘沉陷区显著高于未开采区。研究发现,边缘沉陷区对未开采区的影响主要集中...     

采煤地裂缝MICP修复规律及影响因素实验研究

西北黄土覆盖区采煤地裂缝造成浅表水资源漏失和土体失稳,为此开展黄土覆盖区采煤地裂缝微生物诱导碳酸钙(CaCO₃)沉淀(Microbial Induced Carbonate Precipitation,MICP)修复实验研究。以陕北柠条塔煤矿为研究背景,对采煤地裂缝特征进行观测,揭示采煤地裂缝发育特征。结合矿山压力观测,划分黄土采煤地裂缝类型。基于采煤地裂缝分类和特征,采用无侧限抗压实验、三轴抗压实验、变水头渗透实验及三轴渗透实验,对比测试了两类裂缝黄土MICP修复样品的力学和水理参数。基于修复体pH、MICP CaCO₃产量和扫描电镜测试结果,剖析采煤地裂缝MICP修复影响因素。结果表明：黄土覆盖区采煤地裂缝可分为边界地裂缝和内部地裂缝2种类型。边界地裂缝条件下,菌液和胶结液的最佳比例为1.2∶1.0。内部地裂缝条件下,裂缝充填物中风积沙与黄土的最佳比例为1∶1,菌液和胶结液的最佳比例为1∶1。黄土覆盖区不同类型采煤地裂缝的开度差异,造成CaCO₃产率相差31.2%,因此,边界地裂缝较内部地裂缝最佳MICP修复液中胶结...     

澜沧江高坝大库物质迁移转化特征及其机制

针对澜沧江高坝大库对物质迁移转化的影响问题, 自主研发了深库智慧采样设备和潜流带动态监测系统, 于2016年、2017年、2018年开展了澜沧江上游1 290 km的9个梯级水库的监测分析, 实现了280 m最大工作水深的垂向分层水样与沉积物样无扰动采集和潜流带水土环境界面的多指标监测。研究发现: 梯级水库促进了水体中生物有效磷、氨氮占比和沉积物中生物有效磷释放的沿程增加;沉积物中甲基汞的分布与泥沙颗粒沉降有关, 受到水力停留时间和库龄的共同调控;温室气体的排放通量因建坝有所提升, 但远低于世界平均水平;潜流带因干湿交替频率和面积的增加, 加强了水库关键带脱氮和温室气体削减效应;水库中微生物群落并未因建坝隔离, 在沿程和垂向上, 水温都是其关键影响因子。     

基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化研究进展

基于微生物或脲酶诱导碳酸钙沉淀（MICP/EICP）的土体固化技术是近年来岩土和地质工程领域的研究热点之一。在系统回顾基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化技术发展历程的基础上,重点阐述了MICP/EICP固化机制、土体孔隙结构、菌液和脲酶性质、胶凝液性质和固化方式等方面对碳酸钙特性影响的研究进展。研究结果表明：土体孔隙越小,越不利于微生物或脲酶入渗,固化均匀性越差;土颗粒接触点越多,可为碳酸钙提供的沉积点位越多,碳酸钙与土颗粒间的黏结和桥接作用越强,固化效果越好;一定菌液或脲酶浓度或脲酶活性范围内,碳酸钙的生成速率和生成总量随浓度及活性的增大而增大,但过高的浓度或活性易导致碳酸钙生成速率过快,从而在土体注入端发生堵塞;低浓度胶凝液得到的碳酸钙晶体更小,在土体中的分布更均匀;采用合适的注浆饱和度可提高具有黏结作用的碳酸钙的占比;采用多层交替注入或单相低pH值注入可提高碳酸钙在试样中分布的均匀性。基于碳酸钙沉淀特性的影响因素,提高固化土体的均匀性,验证其耐久性,室内试验结果在现场尺度的适应性和改进方案应该成为以后研究的重点。     

微生物胶结砂岩型铀矿砂的抗渗性能试验研究

地浸采铀产生的污染物通过渗透迁移作用威胁地下水资源,已成为制约地浸采铀技术发展的瓶颈,而微生物胶结技术能有效地降低砂岩铀矿的渗透性,是目前抑制污染物向采区周围地下水迁移的有效方法。因此,选用巴氏芽孢杆菌,分析其耐酸性;利用自行研制的砂岩型铀矿砂渗透系数试验装置,测得不同胶结液浓度、不同菌液与胶结液体积比以及不同注浆轮次条件下砂岩型铀矿砂的渗透系数,确定其最优的参数配比;采用扫描电镜（scanning election microscopy,简称 SEM）和X射线衍射光谱（X-ray diffraction,简称 XRD）等设备,表征微生物胶结前后铀矿砂的矿物成分及其微观结构,研究其微生物胶结抗渗机制。研究结果表明：巴氏芽孢杆菌在 pH = 4 时仍具有较好的繁殖能力和脲酶活性,能适应铀矿砂的酸性环境;在一定范围内增大胶结液浓度、菌液与胶结液的体积比可以促进碳酸钙的生成,最佳的胶结液浓度为 1 mol/L、菌液与胶结液体积比为1:3、注浆轮次为7时,注浆后铀矿砂的减渗率达到 95.33%;胶结后铀矿砂的渗透系数随注浆轮次的增加而降低,经过11轮注浆后铀矿砂的减渗率高达99.75%,渗透系数下降到 2.8×10⁻⁵ cm/s;沉积的碳酸钙晶型主要为方解石,方解石堵塞铀矿砂粒间孔隙,并将矿砂颗粒胶结成整体,是铀矿砂渗透系数降低的主要原因。微生物诱导碳酸钙沉淀胶结铀矿砂的抗渗机制为控制和减少地下水污染提供重要的理论指导。     

酶诱导碳酸钙沉淀加固遗址土动力特性试验研究

中国西北地区地震频发,土遗址长期受到地震活动的不利影响。为了研究酶诱导碳酸钙沉淀技术（EICP）加固遗址土的动力特性,对1.55、1.65、1.75 g/cm³这3种初始干密度的遗址土进行EICP处理,并设置未经EICP处理的对照组。开展了不同围压、振动频率下的动三轴试验。结果表明：在相同动应力作用下,相比对照组,试验组的动应变更小,耗散的能量更少,阻尼比更小;在EICP加固后,随着干密度、围压、振动频率增大,可以降低动应变的产生,但这种效果依次减弱。动本构关系符合Hardin模型,干密度、围压、振动频率对模型参数a（动弹性模量）的影响程度逐渐减小;微观分析发现,EICP加固后,碳酸钙沉淀在土颗粒表面附着,填充孔隙,并与土颗粒相互胶结成致密结构,土体结构强度增强。