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多模型耦合的流域水土流失监测方法研究

生态学报 2024年第14期44卷 6037-6052页

作者：曹一鸣姬翠翠裴向军李霞陈立川梁丹陈茂霖潘建平重庆交通大学智慧城市学院重庆400074 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059 成都理工大学国家环境保护水土污染协同控制与联合修复重点实验室成都610059 重庆交通大学河海学院重庆400074 重庆地质矿产研究院重庆400042

濑溪河流域存在严重的水力侵蚀,同时伴随着水土流失分布点多线长面广的特点。而现有模型几乎只考虑了流域尺度上的坡面和河流侵蚀过程,或者是坡面和流域尺度的基本结合,导致对土壤侵蚀全过程的物理模拟产生高度不确定。为此提出不同尺... 详细信息

濑溪河流域存在严重的水力侵蚀,同时伴随着水土流失分布点多线长面广的特点。而现有模型几乎只考虑了流域尺度上的坡面和河流侵蚀过程,或者是坡面和流域尺度的基本结合,导致对土壤侵蚀全过程的物理模拟产生高度不确定。为此提出不同尺度模型相互耦合的水土流失监测体系,从三级顺序“坡-沟-河”结构,全面反演流域水沙的时空动态迁移过程。基于多模型耦合体系的流域应用表明:①单一模型在濑溪河流域都表现出良好的适用性和准确性。RUSLE模型预测结果与实际侵蚀规律高度吻合,SWAT模型参数率定的纳什效率系数(NSE)和决定性系数(R^(2))均达到0.6以上,模拟预测结果鲁棒性较好。②不同侵蚀模型的特征反演相互关联程度都达到极显著相关水平。WEPP和SWAT模型间R^(2)为0.96,RUSLE和WEPP模型间R^(2)为0.77,RUSLE和SWAT模型间R^(2)为0.58,分析表明坡面、细沟和河道尺度下的侵蚀物理过程是紧密耦合的。③多模型耦合的水土流失全过程风险评价较单一模型更为全面。通过对土壤侵蚀物理过程的空间耦合,实现流域土壤侵蚀、细沟冲刷和河道沉积等相关侵蚀过程的整体性评价,利于从不同尺度全面反演流域水沙输移的时空动态迁移过程和预测侵蚀风险发生规律。

关键词：水土流失多模型耦合水文模型 SWAT模型 RUSLE模型 WEPP模型土壤侵蚀模数径流模拟

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C3N5光催化剂制备及其可见光下还原Cr(VI)性能和毒性研究

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环境科学学报 2024年第6期44卷 83-92页

作者：冯立勋杜海英成都理工大学生态环境学院国家环境保护水土污染协同控制与联合修复重点实验室成都610059

光催化技术能够通过光的激发使光催化剂中光生电子(e-)发生迁移,光催化剂产生e-速度越快,还原污水中重金属的效率越高.本文采用热聚合法,以3-氨基-1,2,4-三唑和特定的六元氮杂环为原料创新制备了C3N5光催化剂,与传统工艺相比,创新制备的... 详细信息

光催化技术能够通过光的激发使光催化剂中光生电子(e-)发生迁移,光催化剂产生e-速度越快,还原污水中重金属的效率越高.本文采用热聚合法,以3-氨基-1,2,4-三唑和特定的六元氮杂环为原料创新制备了C3N5光催化剂,与传统工艺相比,创新制备的C3N5带隙值降低了0.06~0.17 eV.其中,以3-氨基-1,2,4-三唑、三聚氰酸、巴比妥酸和KBr为原料制备的C3N5光催化剂(CN-7)带隙值降低了0.17eV,在366nm的激发波长下,CN-7在450nm发射峰极低,极大地抑制了光生电子-空穴对的复合效率,拥有比其他C3N5更快的e-迁移速度.CN-7在50W LED灯照射下50 min内还原水中Cr(VI)的效率可达99.3%,经过5次循环实验后,对Cr(Ⅵ)的去除率仍然可达96%,且受干扰离子的影响较小,具有良好的稳定性.通过自由基捕获实验证明了反应体系中的主要活性物种为e-.同时,将小白菜种植在含CN-7的水溶液中考察光催化剂本身的毒性,发现植物的生长指标不受其影响,而生理指标显示其对植物的生长有一定的促进作用.本研究为制备C3N5光催化剂提供了一种新的方法,同时,为印染、电镀等污水处理工艺中高效还原Cr(VI)且不产生二次污染物提供了新的方向.

关键词： C3N5 光催化 Cr(Ⅵ) 光催化剂毒性

生物炭基微胶囊缓释材料的制备及其强化氯代烃降解效果

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农业资源与环境学报 2024年

作者：李俊杰李锡林梁龙瑞石岩松李一苇李苏雅方豆豆钱嘉伟孟梁上海师范大学环境与地理科学学院上海长三角城市湿地生态系统国家野外科学观测研究站

强化厌氧生物降解是一种极具应用前景的氯代有机物污染地下水修复技术。本研究利用微胶囊技术，制备了一种以海藻酸钠为包埋剂、生物炭为负载基体、有机碳源和零价铁为有效成分的缓释修复材料，优化了材料制备条件并探究了其对地下水中... 详细信息

强化厌氧生物降解是一种极具应用前景的氯代有机物污染地下水修复技术。本研究利用微胶囊技术，制备了一种以海藻酸钠为包埋剂、生物炭为负载基体、有机碳源和零价铁为有效成分的缓释修复材料，优化了材料制备条件并探究了其对地下水中氯代烃强化生物还原脱氯效果。结果表明，大豆油缓释碳性能最佳，可作为材料中长效有机碳源；微胶囊最佳包埋条件为海藻酸钠浓度(m:V)2.5%，CaCl2溶液浓度(m:V)6%，固化时间12 h时；材料有效组分最佳质量百分含量(m:m)为零价铁10%、大豆油45%和生物炭10%。通过FTIR、XPS、XRD等表征发现材料含有—C==O、Fe—O等官能团，证明零价铁和大豆油已成功负载于生物炭表面。处理480 h后优选微胶囊材料对地下水中1，1，1三氯乙烷(1，1，1-TCA)的去除率达到95.76%，显著高于商业修复药剂效果，且可维持体系较低的ORP及中性pH环境。研究表明，本研究获得的生物炭基微胶囊缓释材料具有脱氯效率高、处理周期长、原料廉价易得、环境友好等特点，可作为一种理想的工农业氯代有机物污染地下水强化厌氧生物修复材料。

关键词：氯代有机物污染生物炭缓释碳源微胶囊强化生物还原脱氯

四川黄龙高山柳灌丛区钙华彩池地表水渗漏机制探究

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水文地质工程地质 2024年第5期51卷 195-206页

作者：刘馨泽高文皓徐荣林孙东姜莉萍唐淑仁青周徐梦宇翟胜强四川省地质环境调查研究中心四川成都610081 成都理工大学材料与化学化工学院四川成都610059 黄龙国家级风景名胜区管理局四川松潘623300

近年来,黄龙世界自然遗产地部分钙华景观群出现了程度不同的退化,其中地表水强渗漏及黑化、沙化等问题在高山柳灌丛密集分布区呈规模化出现,但是灌丛扩张和渗漏增强之间的关联机制尚未开展充分论证。为研究高山柳覆盖程度对钙华渗漏增... 详细信息

近年来,黄龙世界自然遗产地部分钙华景观群出现了程度不同的退化,其中地表水强渗漏及黑化、沙化等问题在高山柳灌丛密集分布区呈规模化出现,但是灌丛扩张和渗漏增强之间的关联机制尚未开展充分论证。为研究高山柳覆盖程度对钙华渗漏增强的影响,在黄龙上游映月彩池北部选取典型灌丛区彩池群,设置了4个灌丛盖度水平:无灌木(盖度60%),实施原位入渗试验测定渗漏强度,评估灌丛区钙华孔隙结构和渗透参数变化,对比非灌丛区天然渗漏强度,进而总结高山柳灌丛影响下的钙华地表水渗漏机制。结果表明:(1)钙华彩池渗漏强度随高山柳盖度增加而增强,当盖度超过60%后,渗漏强度发生显著变异,应与大孔隙快速导流有关;(2)灌丛区因受藻类活动、植物残体分解等因素影响形成多孔隙、孔洞新生钙华,造成天然渗漏强度高于非灌丛区;(3)高山柳灌木根系活动导致钙华松散、孔隙直径增大、有效孔隙度增加、渗透系数提升,地下水渗流增强引起钙华彩池整体地表水渗漏增强;(4)高山柳根系对钙华孔隙结构改造以根劈作用为基础,并伴有根系水溶液对钙华胶结物的溶蚀作用,使钙华趋向均匀松散化,高山柳灌丛区根系和藻类活动等主要控制了地表水的渗漏增强过程。研究成果对黄龙钙华自然遗产景观演化分析和保育具有一定的参考价值。

关键词：黄龙景区高山柳灌丛钙华彩池渗漏有效孔隙度渗透系数

黄龙五彩池源水区渗漏特征分析和人工降渗保育综合研究

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中国岩溶 2024年第1期43卷 33-47页

作者：刘馨泽张清明唐淑田长宝高文皓周亚萍陈洪伟韩梅东孙东四川省地质环境调查研究中心四川成都610081 黄龙国家级风景名胜区管理局四川松潘623300 成都理工大学材料与化学化工学院四川成都610059

黄龙世界自然遗产地核心景观之五彩池,其源水区上游转花池泉群地表溢流后,在灌丛林区中形成较为强烈的渗漏,导致五彩池涵养水量下降,出现一定程度退化。通过野外调查、长期监测、取样测试等手段,查明源水区水体径流渗漏特征及原因,分析... 详细信息

黄龙世界自然遗产地核心景观之五彩池,其源水区上游转花池泉群地表溢流后,在灌丛林区中形成较为强烈的渗漏,导致五彩池涵养水量下降,出现一定程度退化。通过野外调查、长期监测、取样测试等手段,查明源水区水体径流渗漏特征及原因,分析人工降渗手段对五彩池钙华景观演化影响。结果表明:(1)五彩池源水区河道发生了极为强烈的入渗,造成五彩池涵养水量下降,平均径流渗漏占比达51%,月动态变化较小,造成渗漏增强的原因主要为高山柳灌丛根劈、冻融等增加钙华有效孔隙度形成强渗透层;(2)源水区强渗漏造成五彩池下游边缘出现失水黑化,后沟地表水替换了彩池群内原有景观水体(水体置换)引发“灰化”现象;(3)通过人工保育降低源水区强渗漏,五彩池内涵养水量出现明显增加,北边缘彩池群黑化消失,东侧灰化现象减弱,五彩池钙华水域景观范围扩大16.3%,径流渗漏量比前期减少34%,主要景观涵养期内,进入五彩池的涵养水量占比由保育前的49%增加至83%,月平均涵养水量由4892 m^(3)·d^(-1)增加至8674 m^(3)·d^(-1),涵养水量增加77%;(4)降低源水区渗漏,增加下游彩池群涵养水量,对钙华水域景观范围扩大、恢复起到了明显的促进作用,为黄龙世界自然遗产地核心价值的保护提供了重要的依据。

关键词：转花池渗漏灌丛人工保育五彩池

CRI系统短程硝化-厌氧氨氧化高效脱氮工艺研究

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环境科学与管理 2024年第3期49卷 118-123页

作者：陈佼黄琴李舒昕唐艺陆一新成都工业学院材料与环境工程学院四川成都611730 国家环境保护水土污染协同控制与联合修复重点实验室四川成都610059

为解决传统人工快渗(CRI)系统脱氮效果差的问题,构建了由好氧反应柱(O-CRI)和缺氧反应柱(A-CRI)串联而成的两级CRI系统,探讨了在O/A-CRI系统内实现短程硝化-厌氧氨氧化的调控方法及其脱氮效果。结果表明,调节干湿比为4:1并在进水中投加... 详细信息

为解决传统人工快渗(CRI)系统脱氮效果差的问题,构建了由好氧反应柱(O-CRI)和缺氧反应柱(A-CRI)串联而成的两级CRI系统,探讨了在O/A-CRI系统内实现短程硝化-厌氧氨氧化的调控方法及其脱氮效果。结果表明,调节干湿比为4:1并在进水中投加质量浓度为5 g/L的NaCl运行20 d后,NH_(4)^(+)-N去除率、NO_(2)^(-)-N积累率分别为60.7%、97.9%,O-CRI反应柱成功启动短程硝化。逐级提高进水NO_(2)^(-)-N质量浓度至25 mg/L左右,A-CRI反应柱可成功启动厌氧氨氧化,短程硝化-厌氧氨氧化工艺耦合运行后NH+4-N、TN去除率均值分别达到97.5%、90.8%,为CRI系统提供了一种高效脱氮的新方法。

关键词：短程硝化厌氧氨氧化 CRI系统脱氮启动

基于多种方法的煤矿区农田土壤重金属污染评价

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环境生态学 2024年第5期6卷 14-18页

作者：王朝林曼利彭位华闵宁宿州学院资源与土木工程学院安徽宿州234000 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

本研究以宿州市芦岭矿区农田土壤为研究对象,对土壤中Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的含量特征进行了分析。采用嵌入I_(geo)综合污染指数法、富集因子法和内梅罗综合指数法对土壤中重金属污染情况进行评价。结果表明:研究区内除Pb外其他重金... 详细信息

本研究以宿州市芦岭矿区农田土壤为研究对象,对土壤中Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的含量特征进行了分析。采用嵌入I_(geo)综合污染指数法、富集因子法和内梅罗综合指数法对土壤中重金属污染情况进行评价。结果表明:研究区内除Pb外其他重金属元素的平均含量均低于安徽省土壤背景值,Pb的平均含量超安徽省土壤背景值0.24倍,超标率为100%,最大超标倍数为0.37。嵌入I_(geo)的综合指数法评价结果显示:所有采样点受到轻至中度污染;富集因子法评价结果显示:87.5%的采样点为安全水平,12.5%的采样点为中度污染;内梅罗综合指数法评价结果显示:75%的采样点为轻度污染,25%的采样点为警戒水平。3种方法均显示Pb为主要富集元素,但污染程度具有一定差异性。故开展多方法的土壤重金属污染评价,有利于土壤环境保护与治理。

关键词：煤矿区农田土壤重金属污染评价

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基于DNA酶催化的卟啉金属化检测锌

分析试验室 2022年第6期41卷 639-642页

作者：田馨裕刘焕杨兴林杨华林长江大学生命科学学院荆州434025 济南回民中学济南250001 国家环境保护水土污染协同控制与联合修复重点实验室成都理工大学成都610059

利用G-四链体DNA(T30695)催化Zn^(2+)插入到中卟啉IX(MPIX)中,引起荧光偏移的特点,建立了检测Zn^(2+)的方法。在40μmol/L MPIX、0.6μmol/L Pb^(2+)、5μmol/L T30695和1%Triton的最优实验条件下,该方法在Zn^(2+)浓度为0.5~5μmol/L范围内呈现良好的线性关系,相关系数R^(2)=0.95,检出限为73.5 nmol/L。离子选择性实验表明该方法对Zn^(2+)具有较好的选择性,用于实际样品测定,回收率在94.7%~100.4%之间。

关键词：锌卟啉金属化 DNA酶 G-四链体DNA 生物传感器

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基于层次分析法弃渣场修复的禾本科植物配置

沈阳农业大学学报 2023年第6期54卷 683-692页

作者：罗正宇韩洪瑞王思睿刘镌垚胡芸菲陶俣潼石立豪成都理工大学生态环境学院成都610059

隧道工程弃渣土壤持水能力弱,营养元素匮乏,在自然环境中不易受周缘原生植物散布,植被很难自然生长,极易造成水土流失及次生地质灾害,亟待进行人工干预进行修复。目前,对高海拔地区弃渣土中多种禾本科植物混播的修复配置比例研究较少,因... 详细信息

隧道工程弃渣土壤持水能力弱,营养元素匮乏,在自然环境中不易受周缘原生植物散布,植被很难自然生长,极易造成水土流失及次生地质灾害,亟待进行人工干预进行修复。目前,对高海拔地区弃渣土中多种禾本科植物混播的修复配置比例研究较少,因此,利用川藏线多雄拉隧道施工产出的弃渣土对3种禾本科植物进行不同播种方式的处理,出芽后对植物生长特性与土壤理化性质进行测定分析。利用层次分析法分析本次种植搭配的合理性,建立目标层、准则层、指标层3个层级。目标层为植物混种配置评价;准则层选取植物生长、土壤营养元素、土壤理化性质;3个Ⅱ级指标,指标层细化出地上生物量、根长、TOC等11个Ⅲ级指标建立最优配置模型,并利用回归方程反向验证。结果表明:H6(高羊茅∶黑麦草∶披碱草的草籽质量比6∶3∶1,播种20 g·m^(-2))、H625(高羊茅:黑麦草:披碱草的草籽质量比6∶3∶1,播种25 g·m^(-2))的处理表现突出,该播种配置趋近于隧道工程弃渣土中3种禾本科植物的最佳配置;基于层次分析法对植物混种配置进行评价,恢复效果为H6趋于最优配比,具有最优的恢复效果;利用回归方程分析对部分影响混种种植植物配置的因素进行指标体系构建,预测最优种植比例,得出的结果与本次试验最优处理组配比的结果趋同。因此,通过本次试验证明,在元素匮乏的弃渣土中植物可以生长。混种处理下植物对弃渣土改良效果较好,但要选择合适的混播比例进行种植。

关键词：弃渣场禾本科植物植被恢复植被配置层次分析法