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中国土壤中全氟和多氟烷基物质的分布、迁移及管控研究进展

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环境科学 2024年第1期45卷 376-385页

作者：刘浩然邢静怡任文杰伦敦大学学院市政环境与岩土工程系伦敦WC1E 6BT 西安市生态环境局长安分局西安710199 中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室南京210008

全氟和多氟烷基物质(PFAS)是近年来备受关注的一类持久性有机污染物,具有种类多、难降解、远距离迁移和易生物蓄积等特点.其在水体和生物体内的分布及其富集性和潜在毒性已在世界范围内受到广泛关注,但在土壤中的分布和迁移规律仍处于... 详细信息

全氟和多氟烷基物质(PFAS)是近年来备受关注的一类持久性有机污染物,具有种类多、难降解、远距离迁移和易生物蓄积等特点.其在水体和生物体内的分布及其富集性和潜在毒性已在世界范围内受到广泛关注,但在土壤中的分布和迁移规律仍处于初步研究阶段.我国土壤PFAS污染调查主要集中在东部经济发达地区,土壤中PFAS的种类和含量与调查区域工业类型、大气沉降和人为活动存在直接关联,并且与国外土壤调查规律类似.传统的全氟烷基羧酸(PFCAs)和全氟烷基磺酸(PFSAs)是我国土壤中最主要的PFAS类型.通过综述我国土壤中PFAS的分布特征、迁移途径及影响因素以及国内外关于PFAS污染的管控政策,指出目前针对土壤中PFAS分布及管控研究的不足,以期为我国土壤PFAS污染调查研究及管控提供参考.

关键词：全氟和多氟烷基物质(PFAS) 土壤污染分布迁移管控政策

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降雨非饱和入渗对土壤热量运移变化的影响

农业工程学报 2020年第18期36卷 118-126页

作者：张超姜景山王如宾金华南京工程学院建筑工程学院市政工程系南京211167 南京工程学院建筑工程学院岩土工程研究所南京211167 河海大学岩土工程科学研究所南京210098

高温季节土壤表层温度非常高,土壤内部含水率较低,突发性降雨对于土壤温度动态变化和水热交换运移影响极大。为了揭示降雨非饱和入渗对土壤热量运移变化的影响,该研究建立了反映降雨入渗过程的土壤热量运移数学模型,编制了有限元数值计... 详细信息

高温季节土壤表层温度非常高,土壤内部含水率较低,突发性降雨对于土壤温度动态变化和水热交换运移影响极大。为了揭示降雨非饱和入渗对土壤热量运移变化的影响,该研究建立了反映降雨入渗过程的土壤热量运移数学模型,编制了有限元数值计算程序,针对南京雨花台区典型土壤,开展了降雨非饱和入渗对土壤热量运移影响的数值计算与分析研究。结果表明:不考虑降雨入渗情况下,土壤温度变化与热量运移主要是表层土壤与环境之间的热交换作用引起,热量运移影响深度约0.2 m;降雨强度45 mm/h作用下,随降雨历时增加,雨水全部自由入渗到土壤内部,土壤内部基质吸力呈线性递减趋势,湿润锋面逐渐下移,土壤体积含水率快速增加;湿润锋过后的土壤体积含水率逐渐接近于饱和体积含水率,土壤入渗能力逐渐下降,直至趋于饱和入渗率;在降雨非饱和入渗影响下,入渗到土壤孔隙中的低温雨水与土壤颗粒发生热量交换,进而改变了原有土壤温度场分布,并随着降雨入渗深度的持续增加,降雨入渗过程对土壤热量运移的影响呈现逐渐减弱趋势。经过现场实测数据与模拟计算结果验证,随着降雨历时增加,土壤体积含水率实测值和数值计算值相对误差保持在±3.99%以内,均方根误差RMSE为0.01 cm^3/cm^3;土壤温度实测值和数值计算值的相关误差保持在±2.72%以内,均方根误差RMSE为0.55℃,模拟计算结果和现场实测数据均吻合较好,表明该模型对描述降雨非饱和入渗过程土壤热量运移规律的适应性较强,数值计算程序合理。研究成果可为农业水利工程与水土保持、土壤水文水资源的分布与利用、城市水资源控制与生态环境保护等领域提供重要参考。

关键词：土壤温度热量运移降雨非饱和入渗水分运动数值计算

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生物高分子聚合物生态固沙效果初探

岩土工程学报 2025年第1期47卷 144-152页

作者：童小东慈祥孙任运东南大学土木工程学院江苏南京211189 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092

沙漠化治理是一个全球性的难题。相较于传统的沙漠固沙技术,作为环境友好型固化材料的生物高分子聚合物,不仅能有效胶结沙漠砂以抵抗风蚀作用,还能提高沙漠砂的促生性能以促进植物生长,最终达到利用植被实现永久固沙的效果。基于前述设... 详细信息

沙漠化治理是一个全球性的难题。相较于传统的沙漠固沙技术,作为环境友好型固化材料的生物高分子聚合物,不仅能有效胶结沙漠砂以抵抗风蚀作用,还能提高沙漠砂的促生性能以促进植物生长,最终达到利用植被实现永久固沙的效果。基于前述设想,通过表面硬度试验、保水性能试验和植物生长试验研究了黄原胶(XG)、瓜尔胶(GG)以及二者的等质量混合胶(MG)生态固沙的效果。表面硬度试验表明生物高分子聚合物能有效胶结沙漠砂颗粒,质量分数为0.1%的XG、GG和MG溶液分别将沙漠砂的表面压力强度提高了9.4倍、5.3倍和8.0倍;保水性能试验表明生物高分子聚合物对沙漠砂保水性能的提升效果随溶液质量分数的增大而增大,在40℃高温养护条件下,生物高分子聚合物保水性能的比较结果为:XG>MG>GG;植物生长试验表明,在室内条件下,生物高分子聚合物能缩短植物出苗时间、提升植物的出苗率和幼苗高度,明显提高沙漠砂的促生性能。本文的研究初步表明,采用生物高分子聚合物实现生态固沙具备理论上的可行性。

关键词：生物高分子聚合物生态固沙表面硬度保水性能

耦合渗流-变形的数值流形法裂隙岩质边坡稳定性分析

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岩土力学 2024年第1期45卷 313-324页

作者：屈小磊张云开陈悠然陈悠扬戚承志北京建筑大学北京市节能减排关键技术协同创新中心北京100044 北京建筑大学土木与交通工程学院北京100044 伦敦大学学院土木、环境和测绘工程系英国伦敦

岩石裂隙渗流问题作为影响岩石边坡失稳的重要因素吸引了越来越多研究者采用不同的数值方法模拟其力学行为。提出了一种基于渗流-变形耦合模型的数值流形方法,并相应地讨论了岩体裂隙网络中地下水的流动、渗透压力和岩石变形的耦合效应... 详细信息

岩石裂隙渗流问题作为影响岩石边坡失稳的重要因素吸引了越来越多研究者采用不同的数值方法模拟其力学行为。提出了一种基于渗流-变形耦合模型的数值流形方法,并相应地讨论了岩体裂隙网络中地下水的流动、渗透压力和岩石变形的耦合效应。基于最小能量原理,分别推导渗流条件下单元边界流体压力和系统的整体平衡方程,以及块体接触算法求解任意岩石裂缝的局部安全系数。通过一系列验证实例对所提出的数模模型进行检验,验证了该数值模型的鲁棒性和有效性。利用该方法模拟了一个岩石边坡由于渗流作用而发生的坍塌事故,再现了岩石边坡的破坏过程。模拟结果表明,过大的水力压力导致垂直裂缝张开,增加岩体变形量,最终导致边坡破坏。研究表明,该方法在模拟大规模工程问题方面具有很大的潜力。

关键词：数值流形法裂隙渗流岩石边坡稳定渗流-变形耦合

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膨胀颗粒污泥的恢复及其基质降解动力学

化工进展 2018年第8期37卷 3245-3251页

作者：宣鑫鹏张立楠赵珏王智勇程媛媛龙焙江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室江西赣州341000 江西理工大学建筑与测绘学院市政工程系江西赣州341000

为实现丝状菌膨胀的好氧颗粒污泥(AGS)的修复,通过在序批式活性污泥(sequencing batch reactor activated sludge process,SBR)反应器中设置厌氧生物选择段以抑制丝状菌生长,并研究了修复过程中污泥基质降解动力学参数变化。膨胀AGS表... 详细信息

为实现丝状菌膨胀的好氧颗粒污泥(AGS)的修复,通过在序批式活性污泥(sequencing batch reactor activated sludge process,SBR)反应器中设置厌氧生物选择段以抑制丝状菌生长,并研究了修复过程中污泥基质降解动力学参数变化。膨胀AGS表面包裹了大量丝状菌(污泥体积指数SVI高达186.56m L/g),但恢复过程中膨胀AGS的比例逐渐减少,表面逐渐变得清晰、规则,21d时污泥膨胀趋势已完全得到遏止,最终AGS的污泥沉降比SV_(30)/SV_5、SVI和颗粒化率分别为0.92、48.74m L/g及92.79%,并表现出良好的污染物去除效果。通过双倒数法拟合得到丝状菌膨胀AGS的饱和常数和最大比增长速率分别为75.67mg/L、0.47h^(-1),该值略高于普通活性污泥,但远低于恢复稳定后AGS的354.47mg/L、1.43h^(–1)。因此,在厌氧生物选择段创造的高底物浓度环境下,AGS中菌胶团细胞可优先获得基质并实现增殖,而丝状菌由于生长受到抑制而逐渐被淘汰,最终在22d内实现膨胀AGS的修复。

关键词：好氧颗粒污泥丝状菌膨胀动力学稳定性修复

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粒径对好氧颗粒污泥储存稳定性的影响

化工进展 2019年第7期38卷 3450-3457页

作者：张立楠张斌超刘祖文宣鑫鹏程媛媛龙焙邢雨兰鑫曾敏静江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室江西赣州341000 江西理工大学建筑与测绘学院市政工程系江西赣州341000

研究了混合粒径与不同粒径好氧颗粒污泥(AGS)在储存过程中的三维结构、质量变化、微生物活性以及理化特性的变化规律。经过室温(16~25℃)下31天的储存,污泥的三维结构均保持较好,未出现明显解体现象。混合粒径的AGS在储存前20天,其质量... 详细信息

研究了混合粒径与不同粒径好氧颗粒污泥(AGS)在储存过程中的三维结构、质量变化、微生物活性以及理化特性的变化规律。经过室温(16~25℃)下31天的储存,污泥的三维结构均保持较好,未出现明显解体现象。混合粒径的AGS在储存前20天,其质量和比耗氧速率(SOUR)下降缓慢,胞外聚合物(EPS)先减小后上升。20天之后由于厌氧菌在竞争中逐渐占得优势,其质量减小了46.3%,EPS与SOUR分别下降69.0%和72.7%,导致稳定性随之下降。不同粒径AGS经过储存后,其颜色仍为橙黄色且结构完整;1~2mm和3~4mm粒径的AGS质量减小(分别为49.1%和53.9%)较大,且SOUR和EPS下降了亦较大;0.3~1mm粒径的AGS质量减小较少,EPS下降较少,但SOUR下降幅度较大,而2~3mm粒径的质量仅减小了33.7%、SOUR下降幅度最小(39.8%),EPS下降幅度也相对较小(58.7%),表明其在储存过程中能保持较好的活性与稳定性。

关键词：好氧颗粒污泥粒径包埋储存稳定性

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邻近深基坑地铁隧道过大位移及保护措施

浙江大学学报（工学版） 2016年第5期50卷 856-863页

作者：陈仁朋孟凡衍李忠超叶跃鸿胡琦浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058 浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310058 武汉市市政建设集团有限公司湖北武汉430023 浙江工业大学建筑工程学院浙江杭州310014

以紧邻宁波地铁1号线某区间的深基坑为例,基坑开挖导致邻近左线隧道产生明显的位移和变形,局部位置甚至出现渗漏和开裂.结合现场资料和室内试验,获得硬化土模型参数,建立基坑和隧道共同作用的三维有限元模型,对比基坑开挖影响下隧道位... 详细信息

以紧邻宁波地铁1号线某区间的深基坑为例,基坑开挖导致邻近左线隧道产生明显的位移和变形,局部位置甚至出现渗漏和开裂.结合现场资料和室内试验,获得硬化土模型参数,建立基坑和隧道共同作用的三维有限元模型,对比基坑开挖影响下隧道位移计算值与现场实测值,通过探究基坑围护结构、周围土体位移规律,分析并比较基坑分块开挖、被动区土体加固以及隔断墙等几种典型隧道保护措施的效果.分析结果表明,基坑分块开挖对隧道保护具有明显作用,而被动区土体加固和隔断墙对隧道保护效果较差.

关键词：数值分析基坑隧道过大位移分块开挖

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膨胀土完全软化强度指标试验研究

岩土工程学报 2020年第11期42卷 1988-1995页

作者：张坤勇徐娜陈恕 ENAMULLAH Baba Kalan 谢宇飞河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210024 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210024 深圳市水务局广东深圳518000 河南城建学院市政与环境工程学院河南平顶山467036

以引江济淮试验段工程项目为依托,开展膨胀土完全软化强度试验,分析了膨胀土完全软化强度指标在不同含水率、剪切速率下的变化规律,并在此基础上与膨胀土干湿循环强度指标展开对比分析。完全软化状态下,膨胀土黏聚力接近0,完全软化强度... 详细信息

以引江济淮试验段工程项目为依托,开展膨胀土完全软化强度试验,分析了膨胀土完全软化强度指标在不同含水率、剪切速率下的变化规律,并在此基础上与膨胀土干湿循环强度指标展开对比分析。完全软化状态下,膨胀土黏聚力接近0,完全软化强度主要由内摩擦角决定;内摩擦角受含水率影响不大且几乎不受剪切速率影响;黏聚力普遍较小,符合完全软化状态黏聚力接近0的定义。分别采用干湿循环后强度指标和完全软化强度指标,对简单膨胀土边坡开展了干湿循环后浅层稳定性分析。结果表明,和干湿循环试验相比,完全软化试验工作量小,试验周期短,能反映膨胀土边坡浅层滑塌的破坏机理,可用以对膨胀土边坡受干湿循环作用后的浅层稳定性分析。

关键词：膨胀土完全软化强度干湿循环浅层滑动

上海悬挂式地下连续墙基坑渗流侵蚀引起的沉降研究

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岩土工程学报 2014年第S2期36卷 284-290页

作者：张兴胜卢耀如王建秀 WONG Henry 刘琦华北水利水电大学资源与环境学院河南郑州450011 同济大学地下建筑与工程系上海200092 法国国立市政工程大学土木工程与建筑系沃昂夫兰69120

针对土体内部渗流侵蚀现象进行分析,揭示土体内部渗流侵蚀现象。固相部分土颗粒在渗流剪切作用下由固相变成可随液相一起流动的悬浮颗粒状态,建立土体内部渗流侵蚀物理模型,推导出描述渗流侵蚀的控制方程。针对上海第三类深基坑降水致... 详细信息

针对土体内部渗流侵蚀现象进行分析,揭示土体内部渗流侵蚀现象。固相部分土颗粒在渗流剪切作用下由固相变成可随液相一起流动的悬浮颗粒状态,建立土体内部渗流侵蚀物理模型,推导出描述渗流侵蚀的控制方程。针对上海第三类深基坑降水致使土体内部侵蚀从而诱发地面附加沉降开展研究,以上海典型的深基坑工程为研究对象,基于理论分析的数学物理模型及控制方程,进行数值建模计算分析,数值计算结果阐释了土体内部渗流侵蚀使导致地面附加沉降及变形。

关键词：渗流侵蚀地面沉降控制方程