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微生物矿化去除地浸采铀地下水中污染物的试验研究

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核技术 2024年第6期47卷 35-44页

作者：贺桂成朱小裕李咏梅南华大学资源环境与安全工程学院衡阳421001

微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbial-induced Calcium Carbonate Precipitation,MICP)技术能较好地矿化去除地下水中的污染物。本文选用巴氏芽孢杆菌,分析其耐酸性以及对铀的耐受性,探究初始U(Ⅵ)浓度、Ca^(2+)浓度、pH值、菌液浓度和矿化... 详细信息

微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbial-induced Calcium Carbonate Precipitation,MICP)技术能较好地矿化去除地下水中的污染物。本文选用巴氏芽孢杆菌,分析其耐酸性以及对铀的耐受性,探究初始U(Ⅵ)浓度、Ca^(2+)浓度、pH值、菌液浓度和矿化作用时间等因素对MICP去除污染物的影响,揭示MICP矿化去污的机理。研究结果表明:巴氏芽孢杆菌在pH为4时具有较好的脲酶活性,可以适应含U(Ⅵ)浓度为100 mg·L^(-1)的地下水;当初始pH为4、铀浓度为50 mg·L^(-1)、Ca^(2+)浓度为8000 mg·L^(-1)、MICP矿化作用时间为48 h时,地下水中的U(Ⅵ)的去除率为61%、钙去除率为54%,但当初始pH升高到7时,U(Ⅵ)的去除率增加到91%。Ca^(2+)浓度的升高有助于MICP矿化去除地下水中的U(Ⅵ),但Ca2+浓度过高时其自身的被去除率相对较低。MICP矿化产物的成分为含铀的碳酸钙,其中,铀主要以共沉淀的方式被固定。

关键词：微生物矿化地浸采铀地下水铀污染物

基于遗传模拟退火优化的DV-Hop定位算法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 149-155页

作者：余修武穆静刘永南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001

为进一步提升无线传感器网络的定位精度,提出了一种利用遗传模拟退火法改进的dv-hop定位优化算法(DGSA).首先引入跳数调整因子对节点间跳数信息进行修正,利用共线度去除会产生较大误差的信标节点,再用加权处理方式优化平均跳距,降低了dv... 详细信息

为进一步提升无线传感器网络的定位精度,提出了一种利用遗传模拟退火法改进的dv-hop定位优化算法(DGSA).首先引入跳数调整因子对节点间跳数信息进行修正,利用共线度去除会产生较大误差的信标节点,再用加权处理方式优化平均跳距,降低了dv-hop算法因本身局限性产生的定位误差;其次将局部搜索能力优良的模拟退火算法引入遗传算法中进行寻优,使算法的寻优效率和定位精度得以提升.仿真结果表明:在相同环境下,DGSA算法相较现有的无线传感器网络定位算法有更好的搜索效率,定位结果也更加准确.

关键词：无线传感器网络节点定位 dv-hop 遗传算法模拟退火算法

CO_(2)+O_(2)地浸采铀采区含铀砂岩孔隙演化试验研究

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采矿与安全工程学报 2024年第1期41卷 179-189页

作者：贺桂成张沈平扶海鹰崔佳欣张辉南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001

CO_(2)+O_(2)地浸采铀采区含铀砂岩孔隙结构演化影响了铀矿的高效浸出,已成为制约地浸采铀技术发展的瓶颈。为此,采用自制的CO_(2)+O_(2)地浸采铀试验装置,模拟了某砂岩型铀矿地浸采铀过程;并采用高压压汞仪、CT扫描仪和X射线衍射分析... 详细信息

CO_(2)+O_(2)地浸采铀采区含铀砂岩孔隙结构演化影响了铀矿的高效浸出,已成为制约地浸采铀技术发展的瓶颈。为此,采用自制的CO_(2)+O_(2)地浸采铀试验装置,模拟了某砂岩型铀矿地浸采铀过程;并采用高压压汞仪、CT扫描仪和X射线衍射分析仪等设备表征了含铀砂岩岩芯在试验前后的孔隙演化特征;同时,运用Avizo软件构建了三维数字岩芯及其渗流模型,分析了溶浸液渗流规律。研究结果表明:试验后含铀砂岩岩芯总孔隙度和连通孔隙度与试验前相比分别增加了5.03%和5.53%;且试验后数字岩芯的逐层面孔率分布范围更广、孔喉等效半径和喉道面积急剧增大;试验后岩芯孔隙数量随孔隙配位数增大而减小,但当孔隙配位数C≥4时,试验后孔隙数量与试验前相比成倍数增长,最高达到了试验前的21.63倍,此时岩芯中连通孔隙非常显著,渗透率增大;含铀砂岩岩芯中大孔喉相互连接形成的孔隙网络为溶浸液提供了主要的渗流通道,且溶浸液的渗流速度由岩芯中心沿径向方向呈现出由大变小的规律。研究结果可为后续CO_(2)+O_(2)地浸采铀中分析溶质迁移演化规律提供有意义的参考。

关键词： CO_(2)+O_(2)地浸采铀含铀砂岩孔隙演化数字岩芯渗透率

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砂岩铀矿孔隙尺度铀污染微生物修复过程模拟

采矿与安全工程学报 2024年第1期41卷 171-178页

作者：扶海鹰连檬张辉马建洪贺桂成南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001

地浸开采砂岩铀矿造成的地下水铀污染通常可采用微生物原位还原固定的方法进行修复。关于铀污染微生物修复的试验研究较多,但采用数值模拟方法进行孔隙尺度建模的研究则较少。针对砂岩铀矿中铀污染微生物原位固定修复模拟,建立多孔介质... 详细信息

地浸开采砂岩铀矿造成的地下水铀污染通常可采用微生物原位还原固定的方法进行修复。关于铀污染微生物修复的试验研究较多,但采用数值模拟方法进行孔隙尺度建模的研究则较少。针对砂岩铀矿中铀污染微生物原位固定修复模拟,建立多孔介质孔隙尺度模拟的二维概念模型;通过注液孔将功能微生物和碳源注入多孔介质中,微生物在碳源刺激下生长繁殖,其生长代谢过程可将溶液中的U(Ⅵ)还原成U(Ⅳ)而固定,同时考虑地下水中溶解O_(2)和NO_(3)^(-)等具有氧化性的物质对U(Ⅳ)的再氧化作用;建立以上过程的数学模型,并采用LBM(Lattice Boltzmann Method)方法实现模型的耦合模拟;模拟研究多孔介质渗透率和迂曲度、注液速度、微生物浓度等因素对铀污染迁移范围及修复效果的影响。结果表明:建立的模型可模拟砂岩铀矿孔隙尺度中铀污染微生物修复及再氧化释放过程,增大渗透率、注液速度及微生物浓度可以加快铀污染修复,而地下水中溶解的O_(2)和NO_(3)^(-)会影响修复效果的长期有效性。研究可为发展地浸采铀退役治理过程中铀污染微生物修复理论和数值模拟方法提供参考,并可提供一种新方法来评估和预测微生物修复技术对地下水铀污染的有效性。

关键词：地浸采铀铀污染微生物原位修复数值模拟 LBM

水分和土壤微生物对干热河谷山合欢和银合欢生长性状的影响

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广西植物 2024年

作者：石磊琦刘梓钰王超俊王垠昊杜训秋王雪梅绵阳师范学院资源环境工程学院

植被恢复是干热河谷生态恢复的有效途径，干热河谷生态修复的同时也引进了很多外来种。为比较本地种和外来引进种对水分与微生物的响应差异，该文选取当地乡土种山合欢（Albizia kalkora）和外来种银合欢（Leucaena leucocephala），采... 详细信息

植被恢复是干热河谷生态恢复的有效途径，干热河谷生态修复的同时也引进了很多外来种。为比较本地种和外来引进种对水分与微生物的响应差异，该文选取当地乡土种山合欢（Albizia kalkora）和外来种银合欢（Leucaena leucocephala），采用气候箱模拟云南干热河谷地区条件，通过土壤水分控制和微生物接种研究了水分和各自的土壤微生物对两种豆科植物生长发育的影响。结果表明：（1）相比于银合欢，山合欢的种子发芽率、根生物量、根冠比和氮磷比较银合欢高58.82%、76.13%、90.59%和18.42%(P环境，为干热河谷植被恢复物种选择提供一定的理论依据，但土壤微生物对植物生长的影响还值得进一步探索和研究。

关键词：干热河谷山合欢银合欢水分微生物

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基于卷积神经网络的列当种子发芽识别方法

草业学报 2024年第8期33卷 112-121页

作者：沈祺嵘严俊叶晓馨桑玉莹单启玲张琪藤安徽大学资源与环境工程学院

列当是一种极具破坏力的寄生性杂草，目前难以用常规方法根除。通过使用发芽刺激物可以诱导列当“自杀性萌发”，因此识别特定发芽刺激物下的种子发芽率至关重要。针对显微镜下人眼视觉对列当种子发芽判断标准不统一和耗时耗力等问题，... 详细信息

列当是一种极具破坏力的寄生性杂草，目前难以用常规方法根除。通过使用发芽刺激物可以诱导列当“自杀性萌发”，因此识别特定发芽刺激物下的种子发芽率至关重要。针对显微镜下人眼视觉对列当种子发芽判断标准不统一和耗时耗力等问题，本研究提出一种基于卷积神经网络的列当种子发芽识别算法。首先，培育列当种子并采用显微镜采集发芽和未发芽的种子构建列当图像库；然后，通过搭建卷积神经网络来提取列当图像的特征实现种子发芽识别，通过试验对比优化超参数，得到适合列当种子识别的OB-Net模型；最后，通过试验图像验证，本研究模型可达到95.2%的识别准确率；与现有主流网络模型进行对比证明了构建的OB-Net模型在列当种子识别方面具有最高的精度和较快检测速度。本研究的列当种子发芽识别方法可以为相关发芽刺激物的研究提供有效的理论支撑。

关键词：列当种子发芽识别卷积神经网络特征提取

基于LBM的粗糙裂隙内两相驱替渗流特性模拟研究

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力学学报 2024年第5期56卷 1475-1487页

作者：周新盛建龙叶祖洋武汉科技大学资源与环境工程学院武汉430081

岩体粗糙裂隙两相驱替渗流普遍存在于许多工程应用中,而裂隙开度分布特征与壁面润湿性是影响两相驱替特性的关键因素.基于分形理论生成三维粗糙裂隙面并分别构建开度分布一致的均质模型和不一致的非均质模型,通过LBM伪势模型模拟粗糙裂... 详细信息

岩体粗糙裂隙两相驱替渗流普遍存在于许多工程应用中,而裂隙开度分布特征与壁面润湿性是影响两相驱替特性的关键因素.基于分形理论生成三维粗糙裂隙面并分别构建开度分布一致的均质模型和不一致的非均质模型,通过LBM伪势模型模拟粗糙裂隙准静态排水过程,研究了裂隙开度分布特征与壁面润湿性对两相驱替渗流特性的影响规律及细观机制.研究结果表明:均质模型驱替前缘基本保持平稳推进,而非均质模型出现优先驱替阻力较小的大开度区域的优势驱替路径现象,润湿性增强可加剧该现象致使驱替前缘更快突破,对均质模型无明显作用;残余捕获可分为孤立的“圈闭”模式和吸附在裂隙壁面的“水膜”模式,非均质模型中圈闭捕获明显多于均质模型,强润湿性有利于水膜捕获增多;当驱替压力增大至进入压力后,非均质模型中部分小开度区域润湿相被逐步排驱,而均质模型大多数润湿相被快速驱替,因此非均质模型P_(c)-S_(w)曲线比均质模型更加平缓,润湿性增强使得两种裂隙模型驱替开始发生时的进入压力更大,施加相同驱替压力时驱替效率更低.

关键词：粗糙裂隙两相驱替开度分布润湿性格子Boltzmann方法

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团聚体级配对固废改良膨胀土耐久性的影响

建筑材料学报 2024年第3期27卷 237-244页

作者：储诚富王雨航宗文强合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009

通过工业固废改良膨胀土团聚体的搅拌破碎试验以及破碎土的耐久性试验,揭示了团聚体尺寸效应对改良效果的影响,并分析了其影响机理.结果表明:掺入铁尾矿砂和电石渣能加速土团聚体在搅拌过程中的破碎;大粒径团聚体内部膨胀土的改良效果较... 详细信息

通过工业固废改良膨胀土团聚体的搅拌破碎试验以及破碎土的耐久性试验,揭示了团聚体尺寸效应对改良效果的影响,并分析了其影响机理.结果表明:掺入铁尾矿砂和电石渣能加速土团聚体在搅拌过程中的破碎;大粒径团聚体内部膨胀土的改良效果较差,容易产生裂隙;粒径大于15 mm的团聚体含量越高,试样的耐久性越差;相对于电石渣改良土,复合改良土的耐久性更好;对于应用于底基层的电石渣改良土和复合改良土,建议控制粒径大于15 mm土团聚体的含量分别小于2.5%和21.8%.

关键词：膨胀土改良团聚体尺寸效应工业固废干湿循环

废弃香蕉皮粉末对六价铬的吸附特性与机理研究

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生态与农村环境学报 2024年第7期 954-963页

作者：马路路许利滢张泽新袁莹莹陈锋河南工程学院环境与生物工程学院东华大学环境科学与工程学院

研究了废弃香蕉皮粉末对六价铬[Cr（Ⅵ）]的吸附特性与机理。重点考察各种影响因素，利用等温线、动力学和热力学方程定量分析了吸附过程，并采用扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）等手段探讨了吸附机理。结... 详细信息

研究了废弃香蕉皮粉末对六价铬[Cr（Ⅵ）]的吸附特性与机理。重点考察各种影响因素，利用等温线、动力学和热力学方程定量分析了吸附过程，并采用扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）等手段探讨了吸附机理。结果表明：香蕉皮粉末是一种优良的吸附剂，对Cr（Ⅵ）的吸附性能远高于其他生物质。香蕉皮粉末对Cr（Ⅵ）吸附的最佳pH值为2,吸附24 h时达到平衡，Cr（Ⅵ）初始浓度和温度越高，吸附效果就越好。3次吸附-解吸循环后，香蕉皮粉末对Cr（Ⅵ）的吸附容量仍达到初始吸附容量的93.7%。Langmuir和Freundlich方程均能用于描述香蕉皮粉末对Cr（Ⅵ）的吸附过程，表明存在单分子层和多分子层吸附，且为有利吸附。在298、308和318 K条件下，香蕉皮粉末对Cr（Ⅵ）的最大吸附量分别为149.25、161.29和169.49 mg·g-1。准二级动力学模型更适用于拟合香蕉皮粉末对Cr（Ⅵ）的吸附过程，表明化学吸附占主导，发生电子转移。热力学参数表明，香蕉皮粉末对Cr（Ⅵ）的吸附是自发吸热熵增的反应。SEM结果显示，香蕉皮粉末呈片状结构，直径几十到数百微米，表面有褶皱和孔隙，提供了多个活性位点。SEM、FTIR和XPS分析结果表明，香蕉皮粉末对Cr（Ⅵ）的吸附机理包括静电吸引、氧化还原、表面螯合和离子交换。

关键词：废弃香蕉皮六价铬吸附特性机理