中南地区冻土抗剪强度影响因素研究

在中南地区采集代表性土样,在室内模拟极端冰雪条件,通过改变试验温度、土体含水量以及冻融循环次数对土样进行直剪试验,研究该地区冰冻土体抗剪强度的影响因素,结果表明:冰冻土体的内聚力c和内摩擦角随着温度的降低逐渐增加,随着土体含水量的增加而减小;随着土体冻融循环次数的增加,内摩擦角增加幅度小于内聚力c的减小幅度,即土体的抗剪强度降低。该研究结果对中南地区在极端冰雪灾害时期,准确确定建筑、构筑物的地基承载力具有一定的实际意义。     

冻融作用对酸化土壤中NH_4~+吸附特性的影响研究

以吉林农业大学长期定位试验田土壤为研究对象,采用室内模拟冻融环境和振荡平衡的方法,探讨冻融作用对NH+4在酸化土壤中吸附特性的影响。结果表明,随着冻融周期的增加,酸化土壤对NH+4的吸附量逐渐减小;冻结时间对酸化土壤吸附NH+4的影响不明显;随着冻前含水量的增加,酸化土壤对NH+4的吸附量逐渐减小,对NH+4的吸附量由大到小排列为:15%25%35%。酸化土壤对NH+4的吸附过程能很好地利用Langmuir方程拟合,冻融作用促进酸化土壤中NH+4的释放,增加了NH+4流失风险。     

基于五林矿场的冻融环境下缓倾斜边坡稳定性分析研究

五林露天矿场处于高寒冻融环境,地质条件复杂.文章通过冻融机理及边坡稳定性理论研究,利用直剪试验获得力学参数,结合数值模拟,从冻结厚度、融化厚度、含水率、冻融循环次数四个方面对目标矿区边坡稳定性进行分析.分析发现该矿区边坡稳定性较好,坡体滑塌风险较小,实验发现含水量和循环次数对边坡稳定性影响较大,三次冻融循环以后,含水量为主要影响因素.在此基础上提出铺设排水管道,使用土工格栅防护,雷达监测等相关防护措施.     

冻融对土壤吸附态镉赋存形态及生物活性的影响

以东北地区棕壤为供试土壤,通过人工控温、室内培养的方法,测定了不同冻融次数(冻融温度-30～20℃,冻融时间24 h,冻融次数0、1、3、6、9次)和不同土壤含水量处理下(田间持水量的10％、40％、70％、100％、120％),外源镉浓度为20 mg·L-1时,土壤吸附态镉的不同赋存形态的含量,并分析了各赋存形态镉占吸附态镉总量的比率及吸附态镉生物活性的变化.结果表明,不同冻融处理土壤吸附的重金属镉中,各赋存形态镉占吸附态镉的比率顺序为:交换态＞残渣态＞碳酸盐结合态＞铁锰氧化物结合态＞有机结合态.各赋存形态镉占吸附态镉的比率随冻融次数和土壤含水量的变化呈不同趋势.冻融次数对交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉、残渣态镉的影响均达到显著或极显著水平,对有机结合态镉的影响不显著;含水量对交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉的影响达到显著或极显著水平,对有机结合态镉和残渣态镉的影响不显著.供试土壤中吸附态镉的生物活性较强,生物可利用系数和移动系数分别达到65.9638％和62.9851％.生物可利用性系数和迁移系数均随着冻融次数的增加先增加后降低,然后趋于平稳,说明土壤自身在一定范围内存在着缓冲能力.     

生物洞穴影响的黄河口粉质土优势流及其效应研究

生物扰动对沉积物性质的改变已越来越受国际地圈生物圈计划的关心.通过高密度电阻率法和示踪剂相结合的方法,监测了室内模拟黄河口生物洞穴影响非饱和粉土的渗流.从入渗的电剖面特征分析,发现渗流主要发生在生物洞穴形成的大孔隙通道中,而周围基质中的渗流很弱,即黄河口粉土的生物洞穴中存在优势流.优势流在细粒土的垂直迁移中有重要作用,同时也改变了大孔隙周围土体的基本性质,如密度、含水量、强度、颗粒组成以及电导率等.优势通道在入渗过程中可增加周围土体的含水量,但在排水的过程中也可增加周围土体的排水能力,具有增水和排水的双重效应.     

纳米材料污染物在土体中运移的研究进展

纳米材料以污染物形式进入土体,并对土体环境产生影响。从理论与实验两个方面对国外相关研究进行了综述分析。理论方面主要参照胶体运移机理对纳米材料在土体中运移过程进行初步解释。实验方面,多以柱淋洗实验模拟纳米材料在孔隙介质中运移过程,并着重探究了影响纳米材料运移性能的主要因素。最后,基于现有研究的成果与不足,提出了相应的研究展望。     

冻融作用对土壤镉动力学吸附解吸的影响

为了研究冻融作用对土壤镉吸附解吸过程的影响,采用人工控温、室内培养方法对土壤进行冻融处理,并通过土壤镉动力学吸附解吸试验,分析了土壤对镉的吸附解吸量、吸附解吸率及吸附解吸速率.结果表明,冻融作用能够促进土壤对外源镉的吸附,镉的吸附量、吸附率和吸附速率均随着冻融次数的增加而增加.同时,冻融作用能减缓土壤对镉的解吸,随着冻融次数的增加,土壤对镉的解吸速率和解吸率降低,土壤镉解吸速率的下降率随冻融次数的增加而增大.     

非饱和渗流作用下土坡的数值计算分析

讨论了考虑非饱和流渗作用下的土坡的数值计算分析,采用了不同含水量对抗剪强度影响的模型,求解带有渗透力作用项的土体弹塑性平衡方程得到土坡的应力应变分布,并应用于降雨滑坡的简单算例分析。由算例分析得知,利用非饱和渗流耦合应力的弹塑性来分析非饱和渗流而引起的土体滑坡的变形和发展是可行的,并值得完善和发展。     

桩周土体物理力学性质对滑坡抗滑桩桩间距的影响

抗滑桩加固是滑坡防治的主要工程措施之一,桩周土体物理力学性质对桩-土相互作用有较大影响,进而影响抗滑桩桩间距的确定。基于抗滑桩最小桩间距的计算方法,通过解析法分析了桩周土体物理力学性质对土拱强度条件和桩-土相互作用平衡条件的影响,并利用数值模拟方法研究了桩周土体物理力学性质改变后对抗滑桩桩后滑坡推力分布形式的影响;针对部分渣土边坡中土体物理力学性质较差导致抗滑桩桩间距较小的问题,提出了渣土边坡堆积过程中在抗滑桩设桩处周围填筑改良土体的方法来优化抗滑桩的最小桩间距,并对填筑土体类型、填筑范围和填筑深度进行了研究;讨论了桩周土体物理力学性质对抗滑桩最大桩间距的影响,并将其影响结果与桩周土体物理力学性质对抗滑桩最小桩间距的影响结果进行对比,分析了桩周土体物理力学性质对抗滑桩最小和最大两种桩间距影响效果不同的原因。以深圳某渣土边坡为例验证了在桩周填筑改良土体优化抗滑桩最小桩间距的方法,结果表明该方法在不增加施工成本和施工难度的基础上优化了抗滑桩的最小桩间距,可达到节省渣土边坡治理成本的目的。     

黄河源区高寒沼泽湿地土壤微生物群落结构对不同退化的响应

为研究高寒沼泽湿地退化过程中土壤微生物群落多样性的变化,应用MiSeq高通量测序技术,分析高寒沼泽湿地退化过程中土壤微生物群落多样性以及相关的环境因子.结果表明,高寒沼泽湿地退化改变了土壤微生物在OTUs水平上的物种组成,OTUs种类变化丘间较冻融丘明显,且土壤真菌OTUs种类变化显著;冻融丘和丘间细菌微生物多样性指数大于真菌微生物;不同退化高寒沼泽湿地土壤优势微生物种类相同,细菌为变形菌门（Proteobacteria）和RB41,真菌为子囊菌门（Ascomycota）和被孢霉属（Mortierella）,除RB41外未退化与重度退化间优势微生物丰度有较大差异（P<0.05）,丘间的优势微生物对不同退化较冻融丘敏感;土壤含水量、有机碳、微生物碳、微生物氮和莎草科的盖度是影响土壤微生物群落结构的主要因素.综上所述：高寒沼泽湿地退化导致微生物多样性降低,在湿地恢复中应加强湿地冻融丘和莎草科植物的保护以及土壤水分、有机碳和微生物碳氮的补充.     

土壤焙烧过程中碘的释放及其环境意义

研究了温度和焙烧时间对黄壤和红壤碘排放的影响。随着焙烧时间的增加,土壤中碘的逸出率呈上升趋势,900℃时焙烧90min后碘的排放基本达到平衡。土壤中的碘主要以吸附形式存在,各种吸附剂对碘的吸附强度不同,从105℃开始即有部分碘被释放出来,随着温度的升高,更多的碘被解吸、释放。焙烧90分钟,1100℃时碘的逸出基本达到平衡,红壤和黄壤碘的逸出率分别为99.85%和98.52%。500℃和900℃左右是土壤碘释放的两个高峰,分别对应着高岭石和蒙脱石的脱羟基作用,这表明有相当一部分I-取代粘土矿物晶格中的OH-而进入了晶格内部。粘土砖生产过程中碘的排放系数约为97.56%,通过计算得出我国粘土砖生产每年向空气中排放4100t碘,其对生态环境与人体健康有重要影响。     

CrⅥ adsorption on four typical soil colloids: equilibrium and kinetics

It is observed that the adsorption of chromium are greater on kaolinite minerals, red soil (R) and laterite (L) colloids than that on montmorillonite, indicotic black (IB) and yellow brown (YB) soil colloids. The adsorption process of CrⅥ on these media can be further described by Langmuir or Freundlich equation quite well. The adsorption reaction of CrⅥ is fast, and the adsorption equilibrium can be reached within the first two hours in moderate temperature. The adsorption quantity of CrⅥ to kaolinite mineral increased with the increasing pH in the range of 2.0 to 7.0, then decreased at higher pH. But it showed some consistence among the four soil colloids. The lower the pH, the stronger the adsorption. The possible mechanisms are further discussed here. Meanwhile the influence of temperature on CrⅥ adsorption on different soil colloid and clay minerals are also investigated.     

CrⅥ adsorption on four typical soil colloids: equilibrium and kinetics

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｈｒｏｍｉｕｍ ,ｗｈｉｃｈｉｓｔｏｘｉｃｔｏｍａｎａｎｄｏｔｈｅｒｌｉｖｉｎｇｏｒｇａｎｉｓｍｓ,ｐｒｅｓｅｎｔｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙｓｅｒｉｏｕｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｂｌｅｍｓｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔｔｈｅｗｏｒｌｄ .ＣｈｒｏｍｉｕｍｍａｉｎｌｙｅｘｉｓｔｓｉｎｔｗｏｆｏｒｍｓａｓＣｒⅢ ａｎｄＣｒⅥ .ＣｒⅢｉｓｏｆｌｅｓｓｐｏｉｓｏｎｏｕｓｎｅｓｓ,ｂｕｔＣｒⅥ ｅｘｈｉｂｉｔｓａｓｔｒｏｎｇｔｏｘｉｃｉｔｙ .ＷｈｅｎＣｒⅥｉｓｄｉｓｃｈａｒｇｅｄｉｎｔｏｗａ…     

江西九连山常绿阔叶林下土壤的物理性质、水分状况及水源涵养能力的初步研究

我们在江西省九连山自然保护区对山地常绿阔叶林下的土壤进行了土壤物理性质和土壤水分季节动态的测定(一年连续),并据此对其水源涵养能力进行了初步分析。这种土壤具有良好的物理性质,质地主要为壤质粘土和粘壤土,容重小(0.88—1.29),孔隙度大(51.7—65.4％),透水速度快(17.4—142.8ml/min),最大持水量高(占容积50.6—58.2％)。土壤排水良好,水分充足。水分含量一年中绝大部分时间在30％以上。变动范围:0—15cm土层,26—56％;15—30cm土层,26—45％;30—50cm土层,26—45％。我们用透水速度和最大持水量来分析其水源涵养能力,并与丘陵红壤进行比较。结果是:土壤的透水能力为丘陵红壤的3—5倍;贮水能力为丘陵红壤的138—145％;吸收雨水能力为丘陵红壤的219％。     

江西九连山常绿阔叶林下土壤的物理性质、水分状况及水源涵养能力的初步研究

我们在江西省九连山自然保护区对山地常绿阔叶林下的土壤进行了土壤物理性质和土壤水分季节动态的测定(一年连续),并据此对其水源涵养能力进行了初步分析。这种土壤具有良好的物理性质,质地主要为壤质粘土和粘壤土,容重小(0.88—1.29),孔隙度大(51.7—65.4％),透水速度快(17.4—142.8ml/min),最大持水量高(占容积50.6—58.2％)。土壤排水良好,水分充足。水分含量一年中绝大部分时间在30％以上。变动范围:0—15cm土层,26—56％;15—30cm土层,26—45％;30—50cm土层,26—45％。我们用透水速度和最大持水量来分析其水源涵养能力,并与丘陵红壤进行比较。结果是:土壤的透水能力为丘陵红壤的3—5倍;贮水能力为丘陵红壤的138—145％;吸收雨水能力为丘陵红壤的219％。     

冻融作用对土壤中溶解性有机物的光谱学特性的影响

以受季节性冻融过程影响显著的辽宁省棕壤和暗棕壤为研究对象,考察了冻结温度、融化温度、冻结时间和冻融次数对土壤中溶解性有机物(DOM)的光谱学特性的影响.结果表明:冻融处理条件下土壤中的溶解性有机碳(DOC)含量、波长254 nm处的紫外吸光度(UV-254)和单位浓度DOC的紫外吸收值(SUVA)的变化规律相似,均随冷冻和融化温度的升高而增大,随冷冻时间的延长先减小后增大,随冻融次数的增多而减小.冻融作用使DOM的腐殖化程度提高,分子量减小.随着冷冻时间的延长,DOM中类富里酸荧光物质和类腐殖酸荧光物质的含量先减少后增多;随着冻融次数的增多,DOM中荧光物质的含量逐渐减少.研究成果对于准确掌握冻融条件下土壤中DOM的变化规律,以及实施有效的土壤生态环境和地表水流域环境管理具有重要的理论意义和实用价值.     

碳酸盐岩地表岩溶与红粘土

从红粘土的分布特征、土体构造特征及土性特征入手,系统研究红粘土的成因,包括研究碳酸盐岩地表岩溶与红粘土的相互作用、红粘土的物质来源、土中矿物的种类和形成条件;着重分析碳酸盐岩地表岩溶的作用、特点对红粘土形成的重要影响;认为碳酸盐岩地表岩溶作用和红土化作用是红粘土特殊成因中的两种最重要的地质作用,而前者不仅是控制红粘土性质的主要因素,还影响成土后期的土质演化过程。红粘土特殊性的本质源于特殊的成因。     

甲烷胁迫下不同填埋场覆盖土的氧化活性及其菌群结构

对比研究了常规填埋场覆盖材料(粘土)和甲烷胁迫下垃圾生物处理后的材料(垃圾土)的甲烷氧化活性及其菌群结构.结果表明,粘土由于持水能力弱,其含水量较低,随着环境温度、降水等条件的变化,极易结块,从而影响其中甲烷氧化菌的生长;而垃圾土富含有机物,持水力强,空隙率高,有利于甲烷氧化菌的生长和繁殖.暴露于甲烷气流120 d后,垃圾土柱中下层土壤的甲烷氧化潜力达到了11.25～13.48 μmol/(g·h),是相应粘土层甲烷氧化潜力的10.4～24.5倍.土柱上层土壤由于水分蒸发、变干,抑制了其甲烷氧化活性.试验结束时,垃圾土柱甲烷氧化去除率达到了48.3%,是粘土柱的5～6倍.甲烷氧化菌TypeⅠ和TypeⅡ的生物标记物 PLFAs 16：1ω8c和18：1ω8c分析表明,土样的PLFA18：1ω8c含量与其甲烷氧化潜力具有很好的线性相关性.     

冻融对土－水系统中亚硝酸盐积累的影响

利用不同类型土壤－水系统，加入一定量的ＫＮＯ３溶液，进行温度和冻融对脱氮作用的影响以及亚硝酸盐积累规律的研究。培育实验结果表明，低温下，尤其是冻融条件下亚硝酸盐积累，是由于冻融加强有机质的分解及矿化作用所引起。将此结果用来解释克山病环境地球化学病因：急性克山病往往发生在冬春季节，这可能与冻融条件下水体中大量积累亚硝酸盐有关。