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基于太赫兹-热重光谱的粘土矿物热解特性表征

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 179-182页

作者：栗欣妤刘彩琴黄昊翀郑志远张自力邱昆峰中国地质大学(北京)数理学院北京100083 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

粘土矿物是粘土岩和土壤的重要组成部分,是地球表面大部分覆盖物的主要物质单元,深入研究其结构特点、粒径大小及含水量的变化等特征对探究粘土矿物富集地区的环境演变规律和矿物工业应用具有重要指导意义。面对地学领域多样化的实际应... 详细信息

粘土矿物是粘土岩和土壤的重要组成部分,是地球表面大部分覆盖物的主要物质单元,深入研究其结构特点、粒径大小及含水量的变化等特征对探究粘土矿物富集地区的环境演变规律和矿物工业应用具有重要指导意义。面对地学领域多样化的实际应用需求,常见的矿物表征方法在挖掘矿物中指针性极强的物理特性时经常受限。作为一种新型非接触式相干测试手段,太赫兹光谱技术利用该波段指纹谱、宽光谱及水敏感等众多优势特性,可对粘土矿物进行无损探测并获得振幅和相位等光学信息,从而区分其晶体结构及成分组成。本文以太赫兹时域光谱技术为主要手段,同时结合热重分析和傅里叶红外光谱技术对粘土矿物的热解特性展开一系列研究。其中,高岭土作为重要原料,其成分组成、粒径大小及煅烧产物都会影响陶瓷质量。实验结果证实不同状态的高岭土在太赫兹波段下的吸收系数和折射率等光学参数会发生明显变化。结构单元为2∶1型层状硅酸盐的滑石和叶腊石因其晶体结构中八面体阳离子的不同,使得光谱差异明显,这很好地反映出典型呈电中性含水矿物的热解产物及含水量指标。值得一提的是,与太赫兹领域的传统认知不同,除却一些化学手段干预,实验过程中发现叶腊石在1.10 THz具备特征吸收峰,该峰的出现既能帮助物质定性表征和光学器件发展,又丰富了太赫兹光谱对矿物的全面了解,为太赫兹光谱学与地学的交叉研究提供新的研究角度。

关键词：太赫兹光谱粘土矿物吸收系数热解特性

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2017—2019年莱州湾陆源污染物入海通量研究

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海洋湖沼通报(中英文) 2025年

作者：王鑫胡泓隋修国缪丰锴王秀海中国海洋大学环境科学与工程学院

为了解莱州湾水质污染状况，实现陆源污染物总量控制、入海河流污染全面治理，保护莱州湾水环境，对入莱州湾的9条主要河流、河口海岸带及直排海口3类污染源的4种典型污染物2017—2019年的入海通量进行了估算。研究结果表明，化学需氧量... 详细信息

为了解莱州湾水质污染状况，实现陆源污染物总量控制、入海河流污染全面治理，保护莱州湾水环境，对入莱州湾的9条主要河流、河口海岸带及直排海口3类污染源的4种典型污染物2017—2019年的入海通量进行了估算。研究结果表明，化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）和石油类的年平均入海通量分别为32.64×104t/a、11.45×104t/a、2 140 t/a和442.1 t/a；河流是莱州湾陆源污染物的最主要来源，以2018年为例，4种污染物入海通量占比均超过90%；莱州湾污染物的最大河流输入源为黄河，其次小清河污染物入海通量占比最高，其4种污染物入海通量占剩余8条河流污染物总通量的34.3%、50.8%、47.7%和38.9%；降水量是影响陆源污染物入海通量的关键因素，TN则是目前莱州湾的首要陆源污染物。

关键词：莱州湾陆源污染入海通量总氮总磷

花岗岩命名、分类及大地构造背景的岩石化学解读：以Q′-ANOR图解为例

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矿物岩石地球化学通报 2025年

作者：孙明明汪洋中国地质大学(北京)地球科学与资源学院

花岗岩是大陆地壳中最常见的长英质侵入岩。Q′-ANOR图解被广泛应用于长英质侵入岩的分类命名，而该图解判别结果的准确性却很少受到关注。本文以全球1952组同时包含主量元素和造岩矿物含量的数据集为基础，将Q′-ANOR图解的判别结果与... 详细信息

花岗岩是大陆地壳中最常见的长英质侵入岩。Q′-ANOR图解被广泛应用于长英质侵入岩的分类命名，而该图解判别结果的准确性却很少受到关注。本文以全球1952组同时包含主量元素和造岩矿物含量的数据集为基础，将Q′-ANOR图解的判别结果与实际矿物含量QAP图解的定名结果进行比较，发现仅有55%的样本能够被“正确”地分类。进一步的研究表明，Q′-ANOR图解可以很好地区分富斜长石长英质侵入岩类与富碱性长石长英质侵入岩类。具有不同矿物学与岩石化学特征的花岗岩套在Q′-ANOR图上的投影呈现出不同的空间展布趋势；其轨迹指示钙质和钙碱质花岗岩类在Q′-ANOR图解中的演化趋势受石英-长石共结关系的制约，而碱质和碱钙质花岗岩类则表现为前期受斜长石-碱性长石共结制约、后期受石英-长石共结制约的演化趋势。来自不同构造环境的花岗岩类组合在Q′-ANOR图解中的投影图像明显可分，因此Q′-ANOR图解可以作为辨别花岗岩套构造-岩浆特征的工具。

关键词：花岗岩分类 Q′-ANOR图解岩石成因构造-岩浆特征

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纳米铁复合生物炭与砷在土壤中的共迁移行为

中国环境科学 2025年

作者：谢丽梅韩欣妍刘亦嘉陈子阳王禹陈明苏州科技大学环境科学与工程学院

通过柱淋溶实验结合数值模拟，研究不同热解温度（500℃和800℃）制备的纳米铁复合生物炭（nFe/BC）自身迁移以及与砷（As）在污染土壤中的共迁移行为.结果表明，相较于原始生物炭（BC500和BC800），生物炭复合Fe后在As土壤中的迁移能... 详细信息

通过柱淋溶实验结合数值模拟，研究不同热解温度（500℃和800℃）制备的纳米铁复合生物炭（nFe/BC）自身迁移以及与砷（As）在污染土壤中的共迁移行为.结果表明，相较于原始生物炭（BC500和BC800），生物炭复合Fe后在As土壤中的迁移能力显著降低，分别减弱了约57.8%（nFe/BC500）和45.5% （nFe/BC800）.这一结果归因于生物炭复合Fe后，颗粒表面Zeta电位变小（负电荷减少），减弱了nFe/BC与土壤颗粒之间的排斥势垒，导致nFe/BC的迁移能力较弱.并且随着热解温度升高，nFe/BC表面含氧官能团减少，颗粒表面负电荷减少，与土壤颗粒之间作用能减弱，颗粒迁移能力降低.两点动力学滞留模型较好地拟合了nFe/BC在污染土壤中的穿透曲线，且进一步说明了nFe/BC的迁移特征.此外，原始生物炭迁移过程中竞争土壤表面吸附位点，促进As迁移;而nFe/BC先抑制As在土壤中迁移，再促进其迁移.因为nFe/BC表面的铁单质或Fe3O4与As反应并将其固定，但完全反应后会失去其原本的抑制作用，反而作为载体促进As在土壤中迁移，对地下水环境产生潜在危害.本研究为纳米铁复合生物炭用于砷污染土壤修复及其安全性评估提供科学依据.

关键词：纳米铁复合生物炭砷污染土壤共迁移数值模拟

地表水-地下水交互对典型PFAS迁移转化的影响

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水文地质工程地质 2025年

作者：郭芷琳赵东伟彭展翔翟许辰南方科技大学环境科学与工程学院

全氟和多氟烷基物质（Per- and polyfluoroalkyl substances，PFAS）作为一种广泛存在、难降解，容易对饮用水和人体造成长期影响的污染物，引起人们广泛关注。有关PFAS在土壤中的运移过程在近十年已取得大量进展，但复杂水动力条件下P... 详细信息

全氟和多氟烷基物质（Per- and polyfluoroalkyl substances，PFAS）作为一种广泛存在、难降解，容易对饮用水和人体造成长期影响的污染物，引起人们广泛关注。有关PFAS在土壤中的运移过程在近十年已取得大量进展，但复杂水动力条件下PFAS在地下水中迁移转化的定量研究还较少。基于此，从变饱和流动条件下PFAS的迁移转化规律出发，选取全氟己基磺酸（perfluorohexane sulfonate， PFHxS）为研究对象，探究地层非均质性和水位波动条件对PFHxS在地下水中迁移转化的影响。通过模拟液相、固相吸附和空气-水界面吸附的PFHxS的迁移转化过程，探究河岸带区域地表水-地下水交互条件下的PFHxS迁移转化行为规律。研究表明：（1）非均质地层的局部高渗透区域产生了流动和运输的优先通道，加快了PFHxS向河岸带迁移的过程；（2）降雨引发的地表水-地下水交互作用过程导致了PFHxS污染羽的空间重新分配，并使得PFHxS污染区的覆盖范围得到了扩展；（3）非均质优先通道的存在加快了PFHxS在地表水-地下水相互作用中的响应速度。研究成果将有助于提高在类似复杂环境中预测污染范围扩展的准确性，优化监测和提出应对措施，为污染应急响应提供科学依据。

关键词：全氟和多氟烷基物质水位波动非均质性迁移转化数值模拟

围垦区与湖区沉积物磷形态赋存特征及吸附能力的对比研究——以江汉平原沉湖湿地为例

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湖泊科学 2025年

作者：姜婷马腾彭子琪郑波林姜倩倩中国地质大学(武汉)环境学院武汉科技大学中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室

人类围垦活动对环境的影响逐渐成为研究热点，但围垦活动对沉积物中磷形态赋存特征及其释放风险的影响尚不明晰。深入探究这一问题对认识沉积物磷内源释放，加强区域水环境治理具有重要意义。本研究以江汉平原典型沉湖湿地为例，在连续... 详细信息

人类围垦活动对环境的影响逐渐成为研究热点，但围垦活动对沉积物中磷形态赋存特征及其释放风险的影响尚不明晰。深入探究这一问题对认识沉积物磷内源释放，加强区域水环境治理具有重要意义。本研究以江汉平原典型沉湖湿地为例，在连续提取湖区（G1）和围垦区（G2）沉积物磷形态的基础上，对比识别影响沉积物磷赋存形态的重要因素，并结合等温吸附热力学实验分析沉积物磷的释放能力。结果表明：（1）人类围垦对沉积物磷形态的影响主要集中在生物有效磷（BAP）上。围垦后沉积物含水率下降，导致G1和G2沉积柱中可交换态磷（Ex-P）存在极显著差异；低pH和高氧化还原（Eh）环境使铁氧化物中无定形氧化铁(Feox1)向结晶态氧化铁(Feox2)转化增加，造成沉积物对铁结合态磷（Fe-P）吸附减弱，G2沉积柱中Fe-P空间异质性更强（含量是G1的1.52倍）；围垦后人类活动复杂，有机磷在表层大量累积（占总磷含量的51%），新鲜度指数表明期间存在更剧烈的微生物作用。（2）吸附热力学实验表明，相同沉积环境下，G2钻孔沉积物平衡吸附量和吸附饱和度仅为0.726 mg/g和10.6%，低于G1沉积物；平衡吸附浓度为0.378 mg/L，高于G1沉积物。说明围垦后沉积物中磷的释放风险增加，“磷源”特征更加明显，建议在此类区域加强对内源磷的管理。

关键词：围垦活动沉积物磷形态内源释放生物有效磷释放风险江汉平原沉湖湿地

基于INSAR技术与随机森林算法的清江流域长阳西段滑坡危险性评价

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中国岩溶 2025年

作者：孟小军邢昭中国地质大学(武汉)环境学院长江大学资源与环境学院

以清江流域长阳西段滑坡为研究对象，以斜坡单元为评价单元，采用SBAS-INSAR技术与随机森林算法相结合的评价方法，对研究区滑坡危险性进行科学评价。本文在对研究区内滑坡发育规律认识基础上，选取地形类、地质类、水文类、人类工程活... 详细信息

以清江流域长阳西段滑坡为研究对象，以斜坡单元为评价单元，采用SBAS-INSAR技术与随机森林算法相结合的评价方法，对研究区滑坡危险性进行科学评价。本文在对研究区内滑坡发育规律认识基础上，选取地形类、地质类、水文类、人类工程活动等四大类共计9个评价因子指标作为研究区滑坡危险性评价指标，采用随机森林模型评价滑坡危险性，考虑评价模型中滑坡数据时效性差、不准确等特点，利用最新Sentinel-1A雷达数据，采用SBAS-INSAR方法获取最新的地面变形数据替代传统评价模型中的滑坡数据，结果表明，基于INSAR技术与随机森林算法的滑坡危险性评估AUC值为0.90精确度较高，该方法有效的提高了地质灾害危险性评估的准确度，可以为政府部门的防灾减灾工作提供更加高效的决策支撑。

关键词：滑坡 SBAS-INSAR 随机森林危险性评估清江

十堰城区地表水-地下水水化学特征及硝酸盐来源

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环境科学 2025年第1期 253-262页

作者：党秀宁刘亚磊张子燕王宁涛中国地质调查局武汉地质调查中心(中南地质科技创新中心) 中国地质大学环境学院中国地质大学地质调查研究院

水体硝酸盐污染是世界性的环境问题，识别硝酸盐来源对保障水资源可持续利用具有重要意义.利用多种水化学指标与硝酸盐氮氧同位素(δ15N-NO3-和δ18O-NO3-)对十堰水体水化学特征进行分析，识别水体中硝酸盐来源，并利用SIMMR模型计算水... 详细信息

水体硝酸盐污染是世界性的环境问题，识别硝酸盐来源对保障水资源可持续利用具有重要意义.利用多种水化学指标与硝酸盐氮氧同位素(δ15N-NO3-和δ18O-NO3-)对十堰水体水化学特征进行分析，识别水体中硝酸盐来源，并利用SIMMR模型计算水体硝酸盐不同污染来源的贡献率.结果表明，研究区地表水及地下水的水化学类型以HCO3-Ca·Mg型为主，水体中硝酸盐的形成主要受硝化作用影响，反硝化作用不明显.水体中硝酸盐的主要来源为大气沉降、化肥、土壤氮、粪便和污水. SIMMR模型输出结果显示，粪便和污水、大气沉降、化肥和土壤氮对研究区地表水硝酸盐的贡献率分别为43.1%、2.2%、43.3%和11.4%，对地下水硝酸盐的贡献率分别为37.2%、9.4%、28.3%和25.1%，地表水硝酸盐的主要污染源是化肥、粪便和污水，地下水硝酸盐的主要污染源是粪便和污水.

关键词：水化学特征硝酸盐氮氧同位素贝叶斯稳定同位素混合模型(SIMMR) 源解析

痕量Fe(Ⅲ)条件下MXene/PMS控制腐殖酸-镉复合污染研究

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中国环境科学 2025年

作者：任乐晨徐一航陈龙雨张旭东鲁旭康李杰胡学伟李晨宋浩然赵群田森林昆明理工大学环境科学与工程学院

水体中普遍存在的溶解性有机物会制约吸附材料对重金属的去除，形成的有机物-重金属复合污染更加难以控制.本文提出了一种在痕量Fe（III）条件下，利用MXene/单过硫酸盐（PMS）体系同步控制腐殖酸-镉复合污染新方法.腐殖酸存在下，MXen... 详细信息

水体中普遍存在的溶解性有机物会制约吸附材料对重金属的去除，形成的有机物-重金属复合污染更加难以控制.本文提出了一种在痕量Fe（III）条件下，利用MXene/单过硫酸盐（PMS）体系同步控制腐殖酸-镉复合污染新方法.腐殖酸存在下，MXene材料对Cd2+的吸附去除率从70%降低至48%，添加0.5 μmol/L Fe（III）和50 μmol/L PMS能够将Cd2+的去除率提高到60%以上.PMS的添加量过多或不足均会抑制Cd2+的去除.将Fe（III）从1.0 μmol/L降到到0.3 μmol/L会促进Cd2+的去除.MXene材料的强还原性及其与金属离子之间的强相互作用，触发了Fe（III）/Fe（II）循环并抑制了铁离子的水解，实现了中性条件下腐殖酸-镉复合污染的高效去除.反应体系生成的活性物种主要为羟基自由基和硫酸根自由基.在西江原水背景条件下，该技术保持了良好效能.

关键词： Ti C T MXene Cd 高级氧化 Fe(Ⅲ) 过一硫酸盐