矿物掺合料混凝土的性能与环境效益综合评价方法

混凝土是建筑工程和海岸工程中使用量最大、应用范围最广的建筑材料。将矿物掺合料作为辅助胶凝材料加入混凝土中,既能废物利用提高环境效益,还可以提升混凝土的部分性能。为准确评估矿物掺合料混凝土安全性、耐久性和环境友好性,提出了一种矿物掺合料混凝土综合评价方法。基于环境影响生命周期评估(LCA)理论,通过实景数据与资料调研建立了粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、煤矸石粉、赤泥、玻璃粉5种矿物掺合料的环境影响清单和矿物掺合料混凝土对于7种环境影响指标的计算方法。采用社会支付意愿法(WTP),以环境保护税、资源税为框架,将不同环境影响指标统一货币化,并结合混凝土的强度和耐久性指标提出矿物掺合料混凝土的性能与环境效益综合评价方法,以期为发展环境友好高性能混凝土提供定量评价依据。     

南海西部富颗石柱状样的矿物学特征

颗石藻生物矿化作用形成的方解石质颗石化石富含地球化学信息,是古海洋研究的理想材料,而典型样品的获取及其矿物学研究是前提与基础。选取南海西部越南岸外夏季上升流区MD05-2901孔柱状样,通过颗石分布特征、生源组分、矿物物相和红外光谱等矿物学特征研究,探讨了颗石化石关联的沉积环境信息,进而探索了古海洋研究的新思路和方法。结果显示：南海西部MD05-2901孔柱状样从顶部到底部（随着深度的增大）颗石化石含量具有表层较高、中部含量最高、底部含量少的分布特征;有机碳含量在1.19%—2.78%,平均含量为1.99%,随深度的增加逐渐减小;以颗石为主的碳酸钙质无机碳含量在0.85%—1.65%波动,平均含量为1.12%,变化呈现较明显的周期性,与颗石的分布特征有强相关性;柱状样C/N分析表明这一时期沉积物主要为海洋自生沉积。富颗石沉积样品矿物物相主要含有方解石、伊利石、蒙脱石、绿泥石、高岭石,以及少量石英等。FTIR分析表明蒙脱石中可能吸附有机质,值得矿物学家深入研究。颗石藻沉积环境的矿物学特征富含沉积信息,为古海洋研究提供了新的研究途径。     

不同剪切速率下吸力基础-黏土界面剪切特性研究∗

采用 GDS 界面剪切仪,开展不同剪切速率下吸力基础-黏土界面剪切试验,研究了沉贯过程中基础沉贯速率对吸力基础-黏土界面剪切特性的影响,分析了不同剪切速率、不同沉贯深度下的界面剪切特性。试验结果表明,吸力基础-黏土界面的抗剪强度随着法向应力的增加而增大,但随着剪切速率的增加而减小;界面峰值强度对应的剪切位移均在 1 mm 以内,且随着法向应力的增加而增大;界面凝聚力与剪切速率呈正相关,界面摩擦角则相反。在沉贯速率 1.0~1.2 cm/min 范围内,界面凝聚力增加幅度最大。摩擦系数在 0.27~0.34 变化,且随着沉贯速率的减小而增大,随沉贯深度的增加呈现减小趋势。     

氧化铁矿物在微波修复多环芳烃污染土壤中的作用机制

多环芳烃(PAHs)是焦化污染场地中常见的污染物. 微波修复具有加热均匀、能耗低、耗时短的特点,在土壤修复中有较好的应用前景. 该研究选择氧化铁矿物含量低的污染土壤作为试验对象,分别添加10%的针铁矿、赤铁矿和磁铁矿,对添加前后土壤的吸波性能、升温特性及PAHs去除率进行研究,评价氧化铁矿物在微波修复PAHs污染土壤中的作用. 结果表明:土壤中加入氧化铁矿物能够改善其吸波性能,提高复介电常数、复磁导率的实部值和复磁导率的虚部值,最大增幅分别为31.79%、12.24%和73.91%. 氧化铁矿物的加入使得土壤产生自由基,促进土壤极化现象,增强吸波能力. 氧化铁矿物还能够改善土壤的升温特性,当微波功率为600 W时,添加了针铁矿、赤铁矿、磁铁矿的土壤所达到的最高温度分别是原土壤的1.23、1.10和1.07倍. 随着温度的升高,PAHs去除率随之升高,分别是原土壤的1.45、1.31和1.48倍. 研究显示,氧化铁矿物的添加能够提高微波修复PAHs的效能.      

大气中SO2和NH3在天然矿物表面的耦合相互作用

大气中天然矿物与痕量污染气体的相互作用是广泛存在的,污染气体在天然矿物表面的不同吸附方式及不同污染气体间的相互关系会影响二次气溶胶的形成。该研究通过单独实验考察了SO₂和NH₃在蒙脱石和伊利石表面的非均相反应,同时通过同步实验和分步实验研究了SO₂和NH₃在蒙脱石和伊利石表面的协同效应。结果表明,蒙脱石和伊利石对SO₂和NH₃均有一定的吸附活性,产物以SO₃^2-与NH₄⁺为主,但由于结构差异,蒙脱石对SO₂和NH₃的吸附转化活性高于伊利石。而当SO₂和NH₃同时存在时,NH₃通过增加矿物表面的碱度,促进SO₂的吸附和转化;SO₂通过增强或形成新的Br?nsted酸位点,促进和稳定NH₃的吸附和转化...     

阴离子对Acidithiobacillus ferrooxidans氧化活性及次生铁矿物形成影响

酸性矿山废水（AMD）具有酸度高并含有大量可溶性Fe、硫酸根及重（类）金属的特点,采用生物矿化方法促使AMD中Fe向羟基硫酸铁次生矿物转变,对AMD后期石灰中和减少氢氧化铁和废石膏的产生,提高中和效率具有实际意义.通过模拟酸性矿山废水,考察了Cl^-、NO₃^-、PO₄^3-3种阴离子对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）体系中pH值、Fe²⁺氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相的影响.结果表明,高浓度阴离子对A.ferrooxidans氧化Fe²⁺能力具有抑制作用.A.ferrooxidans对阴离子的耐受性依次为PO₄^3- > NO₃^- > Cl^-.阴离子浓度在A.ferrooxidans耐受范围内时,其对Fe²⁺的生物氧化速率基本没有影响.但高浓度阴离子会通过抑制A.ferrooxidans的氧化活性,从而间接影响Fe³⁺的水解成矿过程,导致培养终点时总Fe沉淀率降低和次生铁矿物产量减少.受Fe³⁺供应速率降低的影响,次生铁矿物的合成途径易向施氏矿物转变.     

富铁酸性硫酸盐体系施氏矿物附着包裹硫杆菌的Fe2+氧化能力研究

探究富铁酸性硫酸盐体系次生铁矿物附着包裹硫杆菌的Fe~(2+)氧化活性,对揭示次生铁矿物调控酸性矿山废水形成过程具有指导意义.本研究首先采用摇瓶实验合成次生铁矿物—施氏矿物,然后将脱水后的0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物直接或溶解后加入到pH为2.50的富铁酸性硫酸盐体系(改进型9K液体培养基)中进行Fe~(2+)氧化,分析体系pH、Fe~(2+)氧化率、次生铁矿物产生量等相关指标.研究表明,氧化亚铁硫杆菌在脱水施氏矿物的附着包裹量为2×10~8cells·g~(-1).0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物直接加入体系经过108 h培养,pH分别下降至2.28、2.25、2.24及2.22;Fe~(2+)氧化速率随着施氏矿物加入量的增加而增加,且各体系Fe~(2+)氧化率在108 h均达到100%,此时次生铁矿物产生量分别是3.05、3.30、3.61与3.70 g·L~(-1).然而,0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物溶解后进入的相应体系经过108 h培养后,pH分别下降至2.19、2.18、2.10及2.02;Fe~(2+)氧化速率随着施氏矿物溶解量的增加而增加,各体系Fe~(2+)氧化率在96 h均达到100%,各体系次生铁矿物在108 h时的产生量分别是6.16、6.44、6.76与7.89 g·L~(-1).可见,施氏矿物对硫杆菌的吸附包裹作用致使体系Fe~(2+)氧化效率降低,次生铁矿物合成量减少,酸化程度减弱.     

元素和矿物组成揭示的金沙江干热河谷黄土状物质的物源

利用沉积物解读古环境信息的前提是必须清楚它的物源。金沙江干热河谷中存在的黄土状物质为解读金沙江河谷环境演化提供了一种物质载体。论文从物质组成相似性方面来研究金沙江干热河谷中黄土状物质的主要来源。通过测试分析黄土状物质以及其可能的物源,包括金沙江河漫滩、古堰塞湖沉积物以及金沙江流域山原红壤的元素和矿物组成后发现:金沙江古堰塞湖沉积物在常量元素、微量元素和矿物组成上与黄土状物质最为接近,说明古堰塞湖沉积可能是金沙江干热河谷黄土状物质的主要物源,这一结论与作者在野外观察到的凡有黄土状物质分布的地区,在附近就能找到古堰塞湖沉积的现象是一致的。     

某铅锌矿冶炼废渣堆就地处置可行性的水文地质条件研究

金属冶炼产生的废渣在无法采用资源化处置情况下需要安全填埋。安全填埋的前提是转移到具备优良地质条件并且采取了足够的工程防渗措施的场地,通常会遇到选址困难和二次污染等系列问题。以云南东北部某铅锌冶炼企业历史产生的废渣堆为研究对象,通过详细勘察研究渣堆下部基础地质和水文地质条件,并在渣堆下部及周边污染特征组分空间分布特征详细调查和分析的基础上,论证了该历史渣堆具有就地处置可行性的水文地质条件,可以通过系列地下水防污工程措施来控制地下水污染源。处置方案已经提交企业并处于工程实施阶段。该研究提出的解决问题的思路和技术方案对我国具有类似地质及水文地质条件的固废处置具有一定的参考价值。     

改性黏土去除水华束丝藻的研究

以采集自云南滇池的水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)为研究对象,分别用壳聚糖和聚合氯化铝对云南省常见的硅藻土进行改性,在实验室条件下研究两种改性黏土对水华束丝藻的去除效果。通过去除率的比较,得出两种改性黏土去除水华束丝藻的线性拟合方程。每毫升藻液壳聚糖改性硅藻土投加量(m L)与藻细胞光密度OD_(680)、叶绿素a质量浓度(mg/L)的关系分别为y=0.0377x-0.0014和y=0.009x+0.0002;每毫升藻液聚合氯化铝改性硅藻土投加量(m L)与藻细胞光密度OD_(680)、叶绿素a质量浓度(mg/L)的关系分别为y=0.0135x+0.002和y=0.0039x+0.002。壳聚糖改性硅藻土和聚合氯化铝改性硅藻土去除水华束丝藻的最适pH值范围分别为5~8、5~9,总氮(TN)去除率分别为39.77%、45.44%,总磷(TP)去除率分别为64.92%、78.01%。聚合氯化铝改性硅藻土去除水华束丝藻的最适pH值范围较宽,且其除藻过程中对TN、TP的去除率均较高。用透明溞(Daphnia magna)对其进行生态安全性试验,得出壳聚糖改性硅藻土和聚合氯化铝改性硅藻土除藻至48 h死亡率分别为30.77%、0。