滨海地带地下水面与咸淡水界面伴随着潮汐波动而变化的规律的探讨研究(Ⅰ)二维数值仿真数学模型的建立及其效度的验证

在研究海岸带广泛存在的凸凹不平的不透水层的几何及地质特性的基础上,结合地下水渗流运动的特征,运用数理分析的手法,建立了不同于以往的模拟海岸带含水层咸淡水界面变动规律的二维数值仿真数学模型.其后,通过与实验数据的对比验证了其效度.     

围岩变形作用下全长锚固锚杆受力特性非线性分析

全长锚固锚杆对隧洞围岩支护过程中,锚杆与围岩之间的相互作用将使得锚杆在围岩变形作用下产生界面剪应力和轴力变化。针对隧洞围岩中全长锚固锚杆受力分析问题,通过引入一般性双指数曲线模型来描述锚固界面剪应力与剪切位移的关系,从而建立围岩变形作用下全长锚固锚杆受力模型与非线性解答,研究锚杆轴力和界面剪应力的分布特征及其随围岩径向位移的发展而产生的演变规律,并探讨界面残余剪切强度和锚杆长度的影响,结果表明：在围岩径向位移作用下,全长锚固锚杆轴力呈现中间大两头小的曲线分布,且随围岩径向位移发展,界面剪应力在两端先逐渐增加至峰值剪切强度,而后逐渐衰减至残余剪切强度,以致锚杆轴力呈现先增加后减小的演变规律;增加锚杆长度一定程度上可提高其对围岩的约束作用,但锚杆过长时,锚固界面将产生局部塑性变形或软化,削弱对围岩的约束作用;围岩径向位移越大,界面残余剪切强度对锚杆受力特性的影响越显著,其可提高锚杆对围岩的整体约束作用。研究成果对围岩全长锚固锚杆受力分析与设计具有一定的参考价值。     

气-水界面对病毒静态吸附实验结果的影响

气-水界面存在可能导致不能正确评价土壤对病毒的静态吸附能力.本研究通过室内一次平衡法实验,比较分析气-水界面对噬菌体MS2在不同处理（非灭菌/灭菌）的不同土壤中的吸附实验结果影响,同时评价不同程度气-水界面对没有土壤存在时的病毒回收率影响.结果表明,气-水界面存在对吸附实验结果的影响在砂质潮土上最为明显,其次为红壤土,而在红粘土上的影响几乎可忽略,这可能与土壤本身吸附/致死病毒的能力不同有关;土壤灭菌后进一步加剧气-水界面对砂质潮土吸附实验结果的偏差,而在红壤土上则有减弱趋势.气-水界面存在显著降低空白实验病毒回收率,其降低趋势随气-水界面的增加而加剧,当加入土壤后,土壤颗粒有可能阻止病毒接近气-水界面或改变病毒吸附在固-液-气界面的力量,因而气-水界面存在时的空白实验结果并非为真正的空白实验结果,这可能是导致气-水界面引起静态吸附实验结果偏差的主要原因.     

胶态水合二氧化锰絮凝粒子的结构形貌及其混凝机理

采用透射电镜技术观察了胶态水合二氧化锰絮凝粒子的结构形貌并采用Zeta电位测定仪对粒子的荷电特征进行了研究;利用红外光谱、XRD等技术对粒子的界面性质进行了表征;通过混凝试验考察了KMnO₄ 还原法制备的水合二氧化锰胶体对原水的混凝性能并探讨了混凝机理.结果表明,胶态水合二氧化锰粒子在去离子水和原水中荷负电,在去离子水中,粒子直径为10　nm并形成网状结构,有利于发挥吸附架桥作用;粒子具有丰富的表面羟基,比表面积为151.422　m²/g,为δ-MnO₂,表现出优良的吸附污染物的界面特性;较低投量的胶态水合二氧化锰表现出对原水的优良混凝效能和去除有机微污染的效能.     

东海春季赤潮前后沉积物-海水界面营养盐交换速率的研究

应用实验室培养法现场研究了3～5月东海硅藻赤潮发生前后10个站位的营养盐在沉积物-海水界面的交换,并应用连续函数拟合法计算了营养盐的界面交换速率.结果显示,NO^-₃-N在赤潮前向沉积物中汇聚［-1.33～－0.68 mmol/(m²·d)］,赤潮后却基本由沉积物向海水中释放［－0.69～0.82 mmol/(m²·d)］.NH⁺₄-N在赤潮前后大都从沉积物中释放［－0.65～1.46 mmol/(m²·d)］,赤潮后释放速率小于赤潮前.NO^-₂-N赤潮前后除Zc17站外都向沉积物中汇聚［－0.09～0.05 mmol/(m²·d)］,赤潮后汇聚速率稍高.SiO^2-₃-Si在所有站位都由沉积物向海水释放［0.85～9.23 mmol/(m²·d)］,其赤潮后速率高于赤潮前.PO^3-₄-P在赤潮前向沉积物中汇聚［－0.06～－0.01 mmol/(m²·d)］,在赤潮后却由沉积物向海水中释放［0～1.26 mmol/(m²·d)］.NO^-₃-N和PO^3-₄-P向东海近海沉积物的汇聚在春季不利于硅藻赤潮的暴发,但其在硅藻赤潮暴发后从沉积物的大量释放为后面紧接的大面积甲藻赤潮的暴发提供了重要的营养物质补充.     

露采高边坡模型初始地应力场快速生成方法研究

为防止露釆高边坡建模中初始地应力场畸变,采用子模型法和等效应力梯度边界面力法,用等效应力梯度边界面力替代简化部分水平构造应力,施加侧边界条件.以黄山石灰石矿山高边坡为工程实例,建立取至负地形的高边坡整体计算模型和简化子模型,计算对比整体大模型与简化子模型初始地应力场模拟结果.结果表明:整体大模型与简化子模型水平方向和竖...     

鄱阳湖沉积物与水界面氮的迁移特征及污染评价

通过现场采样及室内分析测试,在沉积物间隙水氮含量分析的基础上,探讨了鄱阳湖沉积物与水界面氮的迁移特征与扩散通量,并对鄱阳湖表层沉积物氮的污染状况进行了评价.结果表明,鄱阳湖表层沉积物间隙水中溶解性总氮的平均含量为1.32 mg·L?1,无机氮中以硝态氮含量最高,占总氮的45.4％以上.表层沉积物间隙水中氮的含量在空间分...     

多相催化技术的固液微界面调控原理及应用进展

多相催化氧化是一种很有前景的水深度处理技术,实际水环境中微量难降解有机污染物的去除通常受到水中共存物质如天然有机物（NOM）的影响.因此,在多相催化体系中,基于污染物与氧化媒介在催化剂表面的作用及转化过程调控催化剂的表面性质,对于复杂环境中污染物的高效靶向去除至关重要.本文主要综述了以过氧化氢、臭氧和光为媒介的多相催化氧化技术的固液微界面调控原理,以及基于固液微界面调控的水处理应用进展.重点阐述了催化剂表面性质对氧化媒介和目标污染物在表面分解和转化的影响,以及不同类型有机污染物在催化剂表面的作用原理.在此基础上,我们提出通过不同的手段极化催化剂表面,使表面电子分布不均匀,形成氧化位点和还原位点,使目标污染物失电子氧化同时活化表面吸附氧化媒介形成更多吸附态·OH,是促进复杂水环境中目标污染物高效去除的关键途径.     

颗粒物微界面吸附模型的分形修正--朗格缪尔(Langmuir)、弗伦德利希(Freundlich)和表面络合模型

运用分形理论修正了颗粒物微界面吸附模型,建立了朗格缪尔(Langmuir)、弗伦德利希(Freundlich)和表面络合模型的分形吸附等温线方程式．其中,朗格缪尔(Langmuir)吸附等温线的分形表达式为：Γ=ΓmCc^1/m／(b^m Cc^1/m),指数m与颗粒物表面分维Ds的关系如下：m∝ac^D/2-1∝ro^Do-2;表面络合模型的分形表达式为：Γ=ΓmCs^(n/x)/(b^(n/x) Cs^(n/x)),而且lgb=lg(ks／kb) pH,指数x／n与颗粒物表面分维Ds的关系如下：x／n∝0^D/2-1∝r0^D-2;相应的弗伦德利希(Freundlich)吸附等温线的分形形式分别为：Γ=(Γm／bm)Cs^1/n,Γ=(Γm／b^(x/n))Cr^(n/x),通过对献中的数据的模拟初步讨论了分形模型的适用性,结果表明,它们具有更接近于实际的描述微界面吸附过程的能力,通过lg(x／n)=lgk’ (Dn-2)lgro计算出土壤颗粒和尾矿砂颗粒的表面分形维数分别为2．42和2．72。     

特别选题:环境微界面过程与污染控制序

长期以来,人们主要关注的是污染物的均相环境过程,这一点在大气污染化学和水污染化学的研究中尤其明显。然而近年来,人们开始关注环境中的非均相反应过程,从相对微观的尺度思考和探索环境的微界面问题,并从不同的视角不断认识和揭示这一过程在环境污染及其控制中的作用和意义。1997年,由荷兰科学家L.K.Koopal教授发起设立了Interfaces Against Pollution两年一次的系列国际会议,形成了全球范围内有关科学研究组织和科学家探讨和交流环境界面问题的重要平台。中国科学院生态环境研究中心汤鸿霄院士在我国首次提出环境微界面的概念,并于2003年主编了《环境科学学报》之“环境微界面过程研究论文专辑”,为该专辑作序并发表了“环境纳米污染物与微界面水质过程”的研究论文,对环境纳米微界面问题给出了全面和准确的内涵,进而开启了我国在此方面的系统性研究工作。基于汤鸿霄院士提出的环境微界面内涵和思想,2006年中国科学院生态环境研究中心组织了“环境微界面过程与污染控制”创新研究群体,得到国家自然科学基金委员会的资助。群体的研究目标是深入探索污染物在环境微界面的转移转化机制与控制原理,力争在复杂条件下微界面的定量化表征、污染物在环境微界面的转移转化规律及复合效应、基于微界面原理的环境过程调控等方面取得科学与技术突破。该研究群体的建立及深入开展相关的研究工作,将有力推动我国环境微界面理论和技术的研究进展,也将不断培养本研究方向的专业化高级人才。在过去的2年里,该研究群体在不同环境微界面特征及过程表达、污染物在典型介质和界面变化行为的原位观测、水/气/土/生物微界面上污染物的转移转化规律、基于微界面过程的水、气、固等环境的污染控制等方面取得预期研究进展。本专栏所组织的稿件,即试图从不同角度反映我们所关注的环境微界面研究领域,并通过前期研究所获得的一些具体的科学数据和结果,对环境微界面过程给出进一步的认识。然而,由于本群体的研究工作还不够深入,这样一个专栏所发表的内容不论是对环境微界面的概念与内涵,还是在探索与创新上,都还是初步的和不成熟的。或者说,本专栏所反映的只是一个有待发展和完善的科学思路。由于本专栏作者水平有限,这些论文定有不少谬误之处,敬请读者批评指正。 衷心感谢《环境科学学报》编辑部为我们提供这样一个重要的平台和机会,感谢他们为本专栏组稿、编辑和出版所做出的辛苦努力！