不同冻结方式下盐渍土水盐重分布规律的试验研究

土体的冻融历史在土体的冻胀预报和评估的作用不可忽略,不同的冻结方式将影响土体中的水盐重分布及干密度的变化差异。选择土样底端温度相同情况下的单向冻结、正弦波曲线冻融循环和负温循环冻结3种冻结作用模式,对青藏高原铁路沿线红色粉质黏土进行了试验研究,分析了3种冻结模式下土体的冻胀量的变化、水分和盐分的重分布状况以及土体干密度的变化规律,试验结果表明单向冻结过程由于冰的自净作用,阻止了盐分的迁移;土体周期冻融循环后变形具有不可累加性,盐分在随水分发生对流迁移的同时会发生由浓度梯度诱导的扩散迁移;在冻融作用下,土体的压密变形是客观存在的,即体现了冻融对该试验条件下土体结构的强化作用     

盐岩地下储备库引发地表沉陷事故的风险分析

在盐岩储备库的建设和运营过程中,由于腔体不断收缩而导致上覆岩层发生变形,从而引起储库上部地表发生碟状沉降变形,甚至造成地表塌陷事故是盐岩地下储备库的重要事故类型之一。针对盐岩地下储备库引发的地表沉陷事故进行分析,找出了该类事故的发生机制并建立相应的故障树模型,计算得到地表沉陷事故的14种发生模式和10个基本致因事件,并提出了相应的控制措施。并从风险分析的角度对盐岩储备库引发的地表沉降事故的后果严重性进行预测分析研究,并以湖北云应盐矿为例,假设该地区在储气库的建设或运营过程中发生地表沉降事故,采用模糊综合评价法对该类事故后果的严重性进行风险预测,得出后果为可忽略、需考虑、严重、非常严重、灾难性的概率分别为0.24、0.28、0.29、0.15、0.04。为有效预防盐岩储备库运营引发地表沉陷事故以及在事故发生前进行损失严重性预测提供了依据和方法     

盐生荒漠生态系统二氧化碳通量的年内、年际变异特征

采用涡度相关法,并结合小气候观测,对荒漠生态系统净二氧化碳通量进行了连续3个生长季的观测（2004—2006年）,并据此分析了荒漠生态系统净二氧化碳通量及其主要成分GPP和Reco的季节和年际间变化特征。结果表明,在生长季尺度上,各个阶段二氧化碳吸收量的大小分别为:生长旺盛期>生长初期>生长末期,这可能与植物叶面积的大小以及光合有效辐射,大气温度等环境要素有关系。在年际尺度上,3个生长季同阶段的二氧化碳吸收量存在明显差异,生长季初期5月,2004年碳吸收最强,2006年次之,2005年最小。对于生长旺盛期,降水量最大的2004年碳吸收能力最强,正午最大值可以达到-0.12 mg·m-2·s-1,2005年次之,最大值达-0.06 mg·m-2·s-1,仅仅是2004年最大值的1/2,2006年最小,正午吸收的最大值为-0.02 mg·m-2·s-1,生长季末期,3个生长季的月均日变化非常相似,其在正午的最大吸收值也没有显著差异,正午最大吸收量为-0.01 mg·m-2·s-1左右,其他时段均在0值附近。即使在降水量相近的两个年份里（2005—2006年）,其NEE的最大值出现时间也不一致,2005年NEE的最大月累计量出现在8月和9月,而2006年则出现在6月和7月,这可能与年内降水量分布格局有关。3个生长季荒漠生态系统均表现为净二氧化碳吸收,其吸收量分别为:-236.18 g·m-2,-63.07 g·m-2和-91.97 g·m-2。年际差异的形成原因是降水差异造成的一年生草本植物数量变化,不利用降水的建群种应该对此没有贡献。     

基于能量原理盐岩的强度与破坏准则

讨论了盐岩变形过程中可释放弹性应变能与耗散能内在关系,并给出了基于弹性应变能的破坏准则。为了验证该准则的可行性,一方面利用Mohr准则、D-P准则、基于能量原理强度准则对围压分别为1、5、10、15 MPa一组三轴压缩试验进行了研究;另一方面,应用该准则对来源于其他文献的三轴试验数据就行了研究。研究结果表明,由于该准则仅需确定常规岩石力学参数,物理力学意义明确,试验值与理论值的相对误差较小,因此,该准则可作为盐岩破坏的判据。     

三轴应力作用下岩盐溶解速率影响因素分析

利用自行研制的三轴岩盐溶解试验机,实现在三轴应力条件下岩盐试样溶解试验。进行三轴应力条件下溶液浓度、温度、流量以及偏应力4个因素相互耦合状态的岩盐溶解速率正交试验,研究各个因素对岩盐溶解速率的影响规律。对任意两个影响因素分别进行二元线性回归,根据其标准回归系数对岩盐溶解速率相对重要性比值构建判断矩阵,运用层次分析法计算各个影响因素的权值。研究结果表明,岩盐溶解速率随着浓度增大迅速降低,随着温度升高而增大,随着流量增大缓慢增加,但变化并不明显;随着偏应力增大先减小,后缓慢增大。极差分析和权值计算结果表明,岩盐溶解速率影响因素主次关系依次为浓度、温度、流量和偏应力。4个因素对岩盐溶解速率影响权值大小依次为0.570、0.384、0.048、0.005,其中浓度和温度两个影响因素权重占到95%。     

盐溶液饱和高庙子膨润土膨胀特性及预测

甘肃北山被首选为修建高放废物处置库的地区。考虑到该地区地下水中含有总溶解固体（TDS）,选择NaCl-Na2SO4作为溶解固体。以高庙子钠基膨润土为试验材料,利用单向固结仪,进行不同TDS浓度盐溶液和蒸馏水饱和的膨胀试验。根据蒙脱石孔隙比的概念,统一整理了饱和高庙子膨润土在盐溶液和蒸馏水饱和下的膨胀特性。结果表明,当TDS浓度为12.3 g/L（预选处置库区的最高离子浓度）时,在双对数坐标中蒙脱石孔隙比与膨胀力关系和干密度与膨胀力关系均呈直线且平行于蒸馏水的试验结果;对于给定干密度试样,膨胀力的对数与TDS浓度呈线性关系。根据以上试验结果,给出了由高庙子钠基膨润土的设计干密度和离子浓度计算相应膨胀力和膨胀变形的表达式。     

应力因素下的岩盐卸荷扩容试验研究

通过开展围压卸载试验,研究不同三轴应力状态下围压卸载对岩盐试件扩容特征的影响,以及扩容与卸载形式之间的关系。研究发现,（1）围压卸载时岩盐的体积扩容量与偏应力存在较为明显的对数关系;（2）卸载的初始围压对岩盐的扩容影响几乎不存在;轴压增大能够促进岩盐的扩容,使加速扩容点前移,且加速扩容点对应的偏应力与轴压的增加呈线性关系;（3）岩盐的膨胀系数(即横向应变与纵向变形的比值)随着偏应力的增大,呈现先线性增加后指数增加的趋势。     

不同浓度化学融雪剂对草鱼抗氧化酶活性的影响

化学融雪剂是寒冷地区冬季除雪的主要措施之一,其对地表水生态系统的累积性影响已逐渐受到重视。拟以草鱼为研究对象,采用邻苯三酚自氧化法和紫外吸收的方法,研究不同浓度融雪剂对鱼鳃和肌肉组织中SOD和CAT活性的影响,旨在为融雪剂对水生生物的毒性效应提供数据支持。在4.10、5.13、6.41、8.01 g·L^-1和10.01 g·L^-1不同浓度条件下,进行融雪剂对草鱼的暴露实验。结果表明：融雪剂对草鱼的96 h LC50值为14.19 g·L^-1,安全浓度值应不超过4.03 g·L^-1。根据化学融雪剂对草鱼（Ctenopharyngodon idellus）96 h LC50值,5.13、6.41、8.01、10.01 g·L^-1浓度融雪剂暴露组与对照组相比,草鱼鳃和肌肉组织SOD的活性均被显著抑制 (P<0.05或P<0.01)。在7 d时,化学融雪剂胁迫下草鱼鳃和肌肉组织CAT活性均表现为显著抑制(P<0.05或P<0.01),草鱼鳃中CAT活性高于肌肉组织中。     

Treatment of Synthetic Olefin Plant Wastewater at Various Salt Concentrations in a Membrane Bioreactor

The objective of this study was to investigate the effect of salt concentration on performance of a membrane bioreactor (MBR) for treating an olefin plant wastewater. For this purpose, a lab‐scale submerged MBR with a flat‐sheet ultrafiltration membrane was used for treatment of synthetic wastewater according to oxidation and neutralization unit of olefin plant. The synthetic wastewater was adjusted to have 500 mg/L chemical oxygen demand (COD). Trials on different concentrations of sodium sulfate (Na₂SO₄) (0–20 000 ppm) in the feed were conducted under aerobic conditions in the MBR. The results showed that increasing the salt concentrations causes an increase in the effluent COD, phenol, and oil concentrations. These results are due to reduction of the membrane filtration efficiency and also decline in the microbial activity that it is indicated by decreasing the sOUR in MBR. But in all the trials, the effluent COD and oil concentration was well within the local discharge limit of 100 and 10 mg/L, respectively. These results indicate that the MBR system is highly efficient for treating the olefin plant wastewater, and although high salt concentrations decreased organic contaminant removal rates in the MBR, the effluent still met the discharge limits for treating the olefin plant wastewater.     

Screening of Microalgae for Feasible Mass Production in Industrial Hypersaline Wastewater Using Disposable Bioreactors

Ten algae species were analyzed by comparing their growth in specific hypersaline industrial wastewater. It was a by‐product of fertilizer production which was released by K + S Aktiengesellschaft, Germany. Due to processing, brine water contains a high amount of salts ( 200 g L^?1). A successful algal biotechnology mainly depends on choosing and screening the adequate algae for a specific application along with the design of optimal culture conditions with comparable photo bioreactor technologies. Therefore, a high throughput screening technology was developed. In comparison to glass flasks or flat panel reactors this system was eligible for screening applications because of disposable characteristics and the equability of each culture tube. Dunaliella salina, Tetraselmis tetrathele, and Nannochloropsis salina grew in the presence of hypersaline wastewater where T. tetrathele grew best to a wastewater concentration of 75% by salt shock experiments. D. salina tolerates a wastewater level up to 80% by gradual increase. Intracellular ion contents of lyophilized algae samples were measured. They feature special transporter to either exclude ions, i.e., sodium from the cell, or to include ions like potassium and magnesium in order to secure functionality of sensitive enzymes. Under saline stress conditions these transport systems as well as metabolic pathways leading to the production of compatible osmolytes could be induced. Stress tolerance mechanisms developed in initially unstressed culture either by stepwise adaptation or by shock exposure to harsh salt condition. For this reason a feasible mass production in industrial hypersaline wastewater was possible.