汉江上游罗家滩剖面晚更新世以来沉积物粒度端元分析

通过对汉江上游旬阳段开展野外考察,在罗家滩（LJT）发现夹有古洪水滞流沉积层（slackwater deposits,SWD）的风成黄土-古土壤剖面。对采集的沉积学样品进行粒度分析,利用Gen.Weibull函数分布的参数化端元模型反演得出4个端元,结合吸湿水等环境替代指标分析,探讨了各个端元所指示的不同沉积动力环境和物质来源。结果表明：在黄土层和土壤层中,EM1代表的主要是沉积物沉积后在亚洲夏季风影响下,经历强烈风化成壤作用形成的次生黏土矿物组分;EM2代表高空西风和东亚冬季风翻越秦岭而搬运的远源细粉砂组分;EM3代表山谷风从河谷中分布的河流沉积物和坡积碎屑物中以低空短距离形式搬运而来的粉尘物质,并且受到后期气候变化控制下的淋溶作用影响;EM4则代表山谷风从近源的河流沉积物和坡积碎屑物中搬运而来的粗颗粒物质。在古洪水SWD层中,EM1、EM2和EM3主要来源于汉江上游暴雨洪水侵蚀搬运的河谷两岸分布的表层沉积物;而EM4则明确代表河流特大/大洪水环境下搬运沉积的粗颗粒悬移质泥沙。该成果能够为区域环境变化研究提供指导和借鉴。     

黄土区典型小流域矿物化学风化及碳汇效应

黄土中蕴含了巨大的碳库,黄土中碳的转移对区域乃至全球碳循环具有重要影响。本文选择山西省临县一典型黄土小流域青凉寺沟流域进行调查分析,研究黄土水的化学特征及离子来源,分析黄土矿物的溶蚀过程及碳汇效应,并利用正演模型和水化学方法估算不同矿物的离子贡献比例及流域碳汇通量。结果发现,研究区黄土化学成分的含量由高到低依次为SiO_2、Al_2O_3、CaO、Fe_2O_3、MgO、K_2O、Na_2O,表现出贫SiO_2、Fe_2O_3,富CaO、MgO的特点;黄土水的pH呈中性偏碱,阴离子主要以HCO_3~-为主,阳离子以Na~+为主,水化学类型为重碳酸-钠型(HCO_3~--Na~+),水化学组成与黄土的化学组成相对应;流域内不同端元离子来源贡献计算结果表明,大气沉降、人类输入、蒸发盐矿物、硅酸盐矿物和碳酸盐矿物化学风化贡献的溶解物质分别占总溶解物质的1. 66%、6. 32%、10. 38%、62. 23%、19. 31%;黄土区长时间的水-矿物作用是硅酸盐矿物溶解贡献占主导的主要原因,阳离子置换反应、土壤-盐分浸出与蒸发以及人类输入对硅酸盐矿物溶解也有一定的贡献;受黄土区相对低温少雨的影响,黄土矿物的平均化学风化速率较低,为9. 31 t/(km~2·a),低于全球岩石的化学风化速率平均值36 t/(km~2·a),但是其消耗大气CO_2的速率较高,约为6. 34 t CO_2/(km2·a),明显高于同纬度三川河岩溶流域的碳汇速率(5. 28 t CO_2/(km~2·a));利用水化学径流法计算的青凉寺沟黄土小流域的矿物化学风化的大气CO_2消耗量为0. 18×10~4t/a,为中国黄土区大气CO_2消耗量的估算提供基础数据。     

微生物-铁氧化物交互作用对黄土中砷活化迁移的影响

中国黄土高原地区普遍存在地下水砷超过饮用水标准问题,迫切需要深入认识和理解高砷地下水形成机制.在分析黄土中砷的含量、赋存状态基础上,以乳酸钠为有机碳源,开展缺氧条件下厌氧微生物-铁氧化物交互作用影响黄土中砷活化迁移的模拟实验研究.结果表明黄土中砷含量在23~30 mg·kg-1,变化范围很小.砷主要以吸附态、铁氧化物结合态、残渣态形式存在,平均值分别为10.57 mg·kg-1(占总砷37.76%)、10.12 mg·kg-1(占总砷36.15%)、7.19 mg·kg-1(占总砷25.69%);当水中存在有机物形成缺氧环境时,厌氧微生物异化铁还原菌(DIRB)和硫酸盐还原菌(SRB)直接或间接还原铁氧化物引起部分铁氧化物分解,导致吸附态和铁氧化物结合态砷部分释放到地下水中,引起地下水中砷升高,砷释放量主要与水中有机物浓度有关.研究表明,当有机物浓度达到100 mg·L-1时,固液比为1∶10,在土著微生物作用下,砷浓度可以达到15μg·L-1;接种DIRB和SRB以及两种微生物同时存在都有明显的促进黄土中砷活化迁移的作用,水中砷浓度可以达到40μg·L-1.     

黄土塬区高层建筑钻孔灌注桩承载特性试验

本文针对西安黄土塬区某高层建筑钻孔灌注桩试桩的静载荷试验和应力测试结果,利用数值模拟技术分析了桩的载荷传递特性,结果表明:在该场地的工程地质条件下,此钻孔灌注桩为摩擦桩类型,桩端阻力仅占总荷载的0.40%~1.61%;随着桩端土与桩周土刚度比Eb/Es的增大,桩端传递给土层的荷载增加;随着桩的长径比L/d值的增大,桩端传递给土层的荷载减少。     

黄土地震灾害区划指标与方法研究

通过对国内外黄土地震灾害现场考察资料的分析,室内土动力学试验研究和黄型在实例的反演分析计算,根据不同需要,提出了黄土震滑坡,震陷和液化３级区划的指标与方法。     

黄土震陷的微结构损伤模型

黄土是典型的结构性土,微结构控制其力学性能和强度要求。通过黄土震陷实验和微结构电镜扫描实验,应用统计细观损伤力学深入研究了考虑微结构要素的黄土震陷的内在破坏机理,得到了黄土震陷的结构损伤模型和本构关系。将计算结果与实验结果进行了比较,结果表明,应用统计细观损伤力学研究黄土震陷机理具有较高的合理性,黄土震陷主要是由其独特的架空孔隙结构破坏和土体颗粒掉入孔隙所致,与其动应力状态和孔隙分布有很大关系。     

采用离石黄土原位修复煤矸石渗滤液污染地下水

为以较好的技术手段和较低的经济成本治理煤矸石淋滤液、矿坑废水对地下水的污染,通过土柱淋滤试验、PRB (permeable reactive barrier)模拟试验以及场地修复试验,对煤矸石淋滤液中重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附性进行了研究. 土柱淋滤试验结果表明:离石黄土(粒径0.05~0.10mm)、亚砂土(粒径0.05~0.10mm)和细沙(粒径>0.10~0.25mm)对煤矸石淋滤液中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)及As的吸附能力为离石黄土>亚砂土>细沙,其中离石黄土对As的分配系数为2.26L/kg.模拟槽试验表明,在地下水流速为0.20m/d、m(煤矸石):m(离石黄土)分别为5和7的情况下,淋滤液中的As能够全部被黄土墙吸附;m(煤矸石):m(离石黄土)为10时,部分As透过黄土墙向下游迁移. 5个月的场地修复试验表明,利用离石黄土作为PRB的吸附材料能够较好地去除地下水中的重金属(Zn、Mn、Pb、Cr、Cu、Cd、Hg)和As,厚约0.5m的离石黄土墙对被煤矸石淋滤液污染的地下水中Cr的去除率最高,达到70.97%,对Pb的去除率最低,为43.14%.      

半干旱黄土丘陵沟壑区小流域生态经济可持续发展研究

为了探讨半干旱黄土丘陵沟壑区小流域综合治理措施对生态经济可持续发展所起的作用,根据大量的实地调研数据,利用生态足迹理论与方法对庙坪小流域生态环境治理前后的生态足迹需求与供给进行了定量计算.结果表明:该流域生态足迹一直大于生态承载力,小流域生态经济为不可持续状态,但人均生态赤字由治理前的0.798 9 hm2下降到治理后的0.552 5 hm2.由于流域水土保持综合治理成效显著,导致流域生态承载力的增幅大于生态足迹的增幅,生态足迹需求及亏缺主要源于化石能源用地和耕地类产品的消费.     

长江中下游典型下蜀土剖面成分对比研究

根据长江中下游三个下蜀土剖面94个样品主要组分元素化学成分的分析结果,结合西北洛川黄土数据资料进行了下蜀土剖面主要元素成分含量和风化程度的分析对比。结果表明不同下蜀土剖面在主要组分含量上差异不明显,但在易淋溶元素含量和经历的化学风化程度方面存在一定差异。     

菲和萘在黄土上的吸附等温线和吸附热力学

研究了菲和萘在黄土上的吸附行为,比较分析了Linear方程、Freundlich方程和Langmuir方程描述吸附等温线的准确性.结果表明,菲和萘在黄土上的吸附等温线呈非线性,Freundlich方程最符合其吸附行为.菲和萘在天然黄土上的吸附量随温度升高而降低.其吸附是一个放热过程,吸附热分别为0.017 74 kJ·mol-1和-0.061 25 kJ·mol-1; 吸附的标准自由能改变量分别为-9.939 kJ·mol-1和-7.333 kJ·mol-1.标准自由能的变小是菲和萘在黄土上吸附的推动力.经过阳离子表面活性剂改性后的黄土对菲和萘的吸附能力,随加入的表面活性剂占原土阳离子交换容量(CEC)的百分数增大明显增强,能更加有效地去除水环境中的多环芳烃类污染物.