轴向中空壁管抗冲击性能试验研究与数值分析∗

轴向中空壁管作为一种新型结构壁管,几何构型简单、空间利用率高、且能量耗散性好,近年来在市政工程中得到广泛应用。为研究轴向中空壁管在低速冲击作用下的力学响应和耗能特性,设计了 20 个试验工况,以落锤冲击试验模拟施工过程中受到的落石冲击和机械撞击作用,基于量纲分析法提出冲击力峰值的计算方法,通过有限元软件 ABAQUS 对试验结果进行验证,并根据有限元计算结果分析管道在低速冲击作用下的变形特性和损伤机理。研究表明：数值分析结果与试验结果吻合较好,冲击力时程曲线趋势基本一致,冲击力峰值误差在 5% 以内。 轴向中空壁管具有良好的抗冲击性能,其双壁中空结构具有较好的能量耗散性,落锤与管道接触瞬间会产生较大的冲击力,12.9 kg 的落锤从 2 m 处自由下落冲击管道可产生 15.28 kN 的冲击力。对比 20 个试验工况的冲击力峰值试验值与计算值,误差均较小,最大误差为 5.8%,即冲击力峰值计算方法准确性较高。随着落锤高度和质量的增加,冲击力峰值增大,损伤区域和凹痕深度也随之增大,最大塑性应变由外壁内侧转移到外壁与加劲肋的连接处, 呈现出外壁损伤和加劲肋损伤两种损伤模式。提出的冲击力峰值计算方法和管道塑性损伤规律可以为施工过程中轴向中空壁管在落石冲击和机械撞击作用下的安全评价提供理论依据。     

张衡地动仪工作原理探究∗

张衡地动仪至今仍未得到公认的复原模型,通过对张衡的哲学思想、科学成就等史料研究,对袁宏著《后汉纪》中描述地动仪的文字内容进行分析,对张衡研制的“地动仪”和“水运浑象”进行比较,认为地动仪为自动运行一体化精密仪器,可实现对微弱地振动信号感知、放大和记录功能。结合当时的历史背景和科技水平,提出了三点悬挂复合物理摆+机械杠杆放大的地动仪复原技术方案,详细介绍了地动仪摆锤的悬挂方式、八个方向地振动信号的提取、机械杠杆放大机构和擒纵机构的设计思路,并研制了实验样机,证实地动仪工作原理具有科学性,且能与文献中描述地动仪的文字内容相互验证。     

天津市渤海综合治理攻坚战的对策成效浅析

天津地处海河流域最下游,紧靠渤海湾湾底,海河流域五大支流由此汇合入海,近岸海域水质长期处于劣四类状况,入海河流整体处于劣Ⅴ类水平,直排海污染源达标率较低。通过实施渤海综合治理攻坚战,2020年天津市近岸海域水质优良（一类、二类）面积比例达到70.4%,超过渤海综合治理攻坚战16%的目标值54.4个百分点,8条入海河流全部实现消劣,直排海污染源自2019年7月稳定达标排放。本文通过梳理陆域污染治理的关键性对策措施,从工业企业、城镇生活、农业农村等的污染治理以及直排海污染源和入海河流综合整治等方面,揭示近岸海域水质改善的质变过程,凝练“源头治理、通道管控”的治理经验,为巩固提升渤海综合治理攻坚战成效、深入打好重点海域综合治理攻坚战提供参考。     

生态修复后普兰店湾水体交换数值研究

本文基于非结构化数值模型研究了普兰店湾的水动力特征,耦合输移扩散模型研究不同修复方案对水交换的影响。模拟得到:普兰店湾内涨落潮流向与岸线走向一致,池梗拆除增加15%的水域面积,提升了10%的海湾纳潮量。方案一工程后池梗高程较低,滩涂漫滩及干出流场较为均匀;方案二工程后池梗相对较高,池梗之间流速较大,滩涂流场较为杂乱。工程前湾中水体半交换时间为0～70天左右,湾底区域在70天以上,方案一工程实施后,湾中半交换时间降至50天,方案二降至60天;工程前湾内平均半交换时间为36.8天,方案一下降至 24.0天,方案二降至 28.5天,方案一较方案二提升12%,对湾内水质改善更为明显。     

城市供水水源中抗生素抗性基因污染及其在饮用水厂的去除研究进展

城市供水水源及饮用水厂的水质是关系居民饮用水安全的重要环节.抗生素抗性基因(ARGs)作为一类新兴污染物,近年来在全球各地城市供水水源的污染日益严重,尤其是ARGs检出种类在增多、检出频率和浓度在升高,给居民饮用水安全带来很大威胁.饮用水厂的处理工艺对ARGs的去除、控制更是直接关系到居民的饮用水安全.在对城市饮用水源...     

昭通市农田土壤和蔬菜重金属污染评价及相关性分析

以昭通市农田区域为研究对象,采用点对点协同采样的方法对昭通市农田土壤和蔬菜进行采集,测定了As、Pb、Cu、Zn、Cd和Cr 这6种重金属含量.使用地累积指数和潜在生态风险指数对土壤重金属污染进行评价,利用健康风险模型评估蔬菜对人体产生的风险情况.结果表明,研究区土壤存在Cu、Zn、Pb、Cd和Cr污染,相较于农用地风险筛选值,超标率分别为34.35%、6.87%、2.29%、80.15%和6.11%;蔬菜存在Pb、Cd和Cr污染,相较于食品中污染物限量,超标率分别为6.87%、15.27%和36.64%.土壤污染评价表明,土壤重金属Cd存在强生态风险,其余重金属存在轻微生态风险.人体健康风险评估模型显示,非致癌风险及致癌风险均超过可接受范围,且对儿童的影响更大.相关性分析表明,土壤中的As对蔬菜吸收Cu和Zn具有拮抗作用,而土壤中Cr对蔬菜吸收Cu和Zn具有促进作用.     

北京市臭氧污染跳变型特征及影响因素分析

基于2016~2022年北京市环境监测和气象观测数据,结合后向轨迹聚类和潜在源区贡献分析北京市臭氧（O₃）污染特征、气象影响和潜在源区.结果表明,2016~2022年北京市共发生41次具有跳变特征的O₃污染过程,平均为5.9次·a^-1,发生时间集中在5~7月,跳变当日（OJD2）较跳变前一日（OJD1）的ρ（O₃-8h）平均值偏高78.3%,峰值浓度偏高78.9%,OJD2区域O₃浓度高值带呈现由南向北推进的特征.北京市跳变O₃污染发生主要原因可归纳为不利气象条件导致的本地积累叠加区域传输影响.跳变型O₃污染发生时具有偏南风频率增加、温度上升、气压降低和降水减少的特征,偏南风频率增加为O₃及其前体物的传输提供条件,在本地高温作用下快速发生光化学反应,叠加降水较少,综合推高OJD2的O₃浓度水平.聚类分析得到6条气团输送路径,OJD2来自偏北方向的气团减少11.2%,来自偏南和偏东方向气团增加6.7%和4.4%,气团以短距离传输为主,偏南和偏东方向对应的O₃浓度较高,对北京污染贡献较大.潜在源区分析揭示OJD2的O₃污染的主要潜在源区是京津冀中南部和东部,贡献了82.6%污染轨迹.跳变型O₃污染区域输送贡献明显,需要加强京津冀区域联防联控．     

根施伯克氏菌对小麦镉吸收转运的两段式阻控作用

为评估将伯克氏菌Y4（Burkholderia sp.Y4）作为污染农田小麦降镉（Cd）菌的可行性,通过微生物高通量测序、土壤Cd逐级提取、小麦Cd亚细胞分布和赋存形态检测等手段,分析了菌株Y4处理下根际土壤微生物群落和Cd有效态变化,以及小麦根、基节、节间和籽粒Cd含量及其转运特征.结果表明,根施菌株Y4显著降低了小麦根部和籽粒Cd含量,与对照处理相比降幅分别为7.7%和30.3%.小麦营养器官Cd含量及Cd转移因子结果显示,菌株Y4处理使Cd从基节向节间的转移因子降低79.3%,小麦节间Cd含量也随之降低50.9%.Cd赋存形态研究发现,菌株Y4处理增加了根和基节中残渣态Cd占比,降低了根系中无机态和水溶态Cd的含量,并提高了基节中残渣态Cd含量.进一步检测Cd的亚细胞分布发现,根细胞壁和基节细胞液中Cd含量增幅分别达21.3%和98.2%,可见菌株Y4处理提高了根细胞壁和基节细胞液对Cd的固定能力.深入研究根际土壤发现,菌株Y4处理使小麦成熟期根际伯克氏菌的相对丰度由9.6%提高至11.5%,并改变了土著微生物的群落结构,提高了Gemmatimonadales、Pseudomonadales和Chitinophagales等相对丰度,并降低了Acidobacteriota等相对丰度.同时,施加菌株Y4提高了根际土pH值,增幅达8.3%;降低了土壤中的可交换态Cd、碳酸盐结合态Cd和铁锰氧化物结合态Cd含量,其降幅分别达44.4%、21.7%和15.9%,而残渣态Cd比例高达53.6%.根施菌株Y4提高了土壤中硝态氮和铵态氮的含量,增幅可达22.0%和21.4%,并且碱解氮含量也有一定程度提高.由此可见,根施菌株Y4不但提高了土壤氮素可利用性,同时能够通过降低根际土壤中Cd有效性、提高小麦根和基节的Cd拦截固定能力,“两段式”阻控污染土壤中Cd向小麦籽粒的转运积累.故伯克氏菌Y4作为小麦降Cd促生菌剂具有一定的应用潜力.     

氧化石墨烯负载铁锰复合材料对镉砷污染土壤的钝化修复

为修复受到镉砷复合污染的农田土壤,将铁锰氧化物负载于氧化石墨烯表面,制备得到了新型氧化石墨烯负载铁锰复合材料.在此基础上开展了为期60 d土壤培养试验,通过对pH、DOC含量、土壤有效态Cd和As含量动态变化,以及土壤Cd和As形态的测定,探究了氧化石墨烯（GO）和氧化石墨烯负载铁锰复合材料（GO-FM）在不同添加比例下（0.1%、0.2%和0.3%）,对上虞和佛山两种理化性质和污染程度不同的土壤中Cd和As的钝化效果,并阐明其相应修复机制.结果表明,与空白对照相比,GO-FM提高了酸性上虞土的pH,但使佛山土pH降低.培养结束后,GO和GO-FM处理均增加了土壤DOC含量.GO-FM使佛山土可溶态Cd含量降低了5.08%~19.19%,有效态Cd含量降低了36.57%~42.8%,其主要钝化机制是静电吸附、络合和羟基化金属离子的形成.而酸性上虞土受静电斥力的影响使得GO-FM对Cd的钝化效果低于佛山土,但随着材料添加量的增加,GO-FM使氧化石墨烯增加土壤Cd有效性的趋势得到了抑制,添加0.2%和0.3%的GO-FM使上虞土有效态Cd含量降低了6.45%~13.56%.同时,复合材料通过锰氧化物对As的氧化作用以及As与铁氧化物表面羟基形成内表面螯合物的钝化机制,促使上虞土和佛山土的有效态As含量分别降低了4.34%~9.15%和0.87%~5.71%.总之,在佛山土中GO-FM对Cd的钝化效果优于上虞土,在上虞土中GO-FM对As的钝化效果优于佛山土.研究结果可为不同类型土壤镉砷复合污染防治提供理论依据和参考.     

土地利用影响下无定河流域浮游植物群落与环境因子响应

为探究不同土地利用类型影响下,无定河流域浮游植物群落特征变化及主要环境影响因子,于2021年春季（4~5月）和秋季（9~10月）对无定河干支流及典型淤地坝水体进行系统的水生态调查.共鉴定浮游植物273种,隶属于7门90属,春季（241种）高于秋季（189种）,春和秋两季浮游植物密度、生物量均值分别为479.95×10⁴ cells·L^-1、6.41 mg·L^-1和171.29×10⁴ cells·L^-1、2.64 mg·L^-1.流域优势种以硅藻门的梅尼小环藻（Cyclotella meneghiniana）、尖针杆藻（Synedra acus）、简单舟形藻（Navicula simples）和谷皮菱形藻（Nitzschia palea）为主,裸藻（Euglena spp.）为淤地坝水体特有优势种.Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数显示春季高于秋季,Pielou均匀度指数变化相对较小.采样点1000 m河岸带缓冲区土地利用类型以耕地和草地为主.环境因子中水温（WT）、浊度（Turb）、pH、溶解氧（DO）、总氮（TN）和总磷（TP）浓度时空变化显著.结构方程模型（SEM）表明：不同土地利用类型通过影响环境因子而间接影响浮游植物群落特征,春季影响浮游植物群落特征的主要环境因子是水温、流速、pH、溶解氧和氨氮（NH₄⁺-N）,而在秋季是浊度、水温和溶解氧.