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我国主要河流水系硝态氮污染特征及定量源解析

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环境科学 2024年第2期45卷 755-767页

作者：韦英怀胡敏鹏陈丁江浙江大学环境与资源学院杭州310058 浙江大学环境修复与生态健康教育部重点实验室杭州310058 浙江大学浙江省农业资源与环境重点实验室杭州310058

准确定量污染来源组成是有效控制水体硝态氮污染的关键科学基础.采用荟萃分析的方法,收集了2000~2022年我国167条主要水系河流的硝态氮浓度和硝态氮的氮氧同位素等数据,分析了七大主要河流水系硝态氮污染的时空变异规律及其转化特征,定... 详细信息

准确定量污染来源组成是有效控制水体硝态氮污染的关键科学基础.采用荟萃分析的方法,收集了2000~2022年我国167条主要水系河流的硝态氮浓度和硝态氮的氮氧同位素等数据,分析了七大主要河流水系硝态氮污染的时空变异规律及其转化特征,定量识别了河流硝态氮的污染来源组成.结果表明,我国主要河流水系ρ(NO_(3)^(-)-N)平均值为(4.54±3.99)mg·L_(-1),其中9.6%的河流硝态氮浓度超过我国地表水环境质量标准(GB 3838-2002)规定的限值(10.0 mg·L_(-1)),海河水系的硝态氮污染最为严重.东部地区河流水系的硝态氮浓度总体高于西部,各大河流水系支流的硝态氮浓度高于干流.除黄河水系以外,其他水系枯水期的硝态氮浓度总体高于丰水期.珠江水系、黄河水系中下游地区、辽河水系中游地区、松花江水系,以及海河水系河流水体存在显著的硝化作用,而长江水系、淮河水系和珠江水系下游地区存在显著的反硝化作用.污水/粪肥是长江水系、海河水系、辽河水系,以及东南诸河水系硝态氮的主要来源(>50%),土壤氮是松花江水系硝态氮的主要来源(56.4%),化肥氮、土壤氮和污水/粪肥对珠江水系、淮河水系和黄河水系硝态氮的污染贡献为20%~40%.污水/粪肥对水系支流硝态氮贡献率总体大于干流的,土壤氮对干流硝态氮的贡献总体大于支流的.土壤氮、化肥氮和大气沉降氮对丰水期河流硝态氮的贡献率高于枯水期,而污水/粪肥对枯水期河流硝态氮的污染贡献率高于丰水期.因此,海河水系、长江水系、辽河水系、黄河水系支流与下游干流地区和珠江水系下游地区应重点控制生活和生产的污水排放等点源污染,而淮河水系、松花江水系、黄河水系中游干流地区和珠江水系中上游地区要重点控制化肥和土壤氮等流失造成的非点源污染.研究结果可为有效控制我国各河流水系硝态氮的污染提供科学依据.

关键词：硝态氮源解析河流氮氧同位素非点源污染点源污染

景观格局对河流水质影响的尺度效应Meta分析

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环境科学 2024年第5期45卷 2631-2639页

作者：王玉仓杜晶晶张禹吴昊胡敏鹏陈丁江浙江大学环境与资源学院杭州310058 环境修复与生态健康教育部重点实验室杭州310058 浙江省农业资源与环境重点实验室杭州310058

景观格局决定了陆域污染物的源汇过程,是影响河流水质状况的关键因素.由于尺度效应,不同尺度下景观格局与河流水质关系的研究结果不尽相同.然而,景观格局对河流水质影响的尺度效应问题尚缺乏系统研究.收集了国内外4041条研究数据,采用M... 详细信息

景观格局决定了陆域污染物的源汇过程,是影响河流水质状况的关键因素.由于尺度效应,不同尺度下景观格局与河流水质关系的研究结果不尽相同.然而,景观格局对河流水质影响的尺度效应问题尚缺乏系统研究.收集了国内外4041条研究数据,采用Meta分析法定量分析了不同尺度下景观格局对河流水质的作用特征,识别了影响河流水质的关键时间和空间尺度以及景观指数.结果表明,相对于降水事件、平水期和年际尺度,丰水期下景观格局对河流水质的影响最大;相对于流域尺度,缓冲区尺度的景观格局对河流水质的影响更大;丰水期-缓冲区尺度是景观格局影响河流水质的关键时空耦合尺度.与耕地、水域、草地以及流域整体景观相比,林地和城镇用地的景观格局对河流水质的影响更大;破碎度是影响河流水质最重要的景观格局因子.在河流水质治理中,应重点考虑缓冲区的景观配置,增加缓冲区林地面积、减少林地和水域的斑块密度和减少城镇用地的面积占比和聚集度,以有效保护河流水质.

关键词：景观格局河流水质尺度效应破碎度土地利用

生活垃圾填埋场渗滤液渗漏场地污染风险评价体系

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环境科学研究 2024年第7期37卷 1583-1591页

作者：张帅周弋铃彭靖宇杜超詹良通陈云敏浙江大学岩土工程研究所浙江杭州310058 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

为应对生活垃圾填埋场渗滤液渗漏导致的场地污染问题以及分析对周边环境和人类健康的影响,本研究综合考虑了自然和社会影响因素,采用“源−途径−受体”全过程分析法,建立了包括潜在危险、场地环境脆弱性和敏感目标在内的风险评价指标体系... 详细信息

为应对生活垃圾填埋场渗滤液渗漏导致的场地污染问题以及分析对周边环境和人类健康的影响,本研究综合考虑了自然和社会影响因素,采用“源−途径−受体”全过程分析法,建立了包括潜在危险、场地环境脆弱性和敏感目标在内的风险评价指标体系,并确定了各指标评分标准。通过对生活垃圾填埋场污染防控领域的权威专家进行问卷调查,并运用层次分析法确定了各指标的权重,应用加权求和法计算了风险指数,将污染风险分为“高”“中”“低”三级。此外,选取了国内6座典型生活垃圾填埋场(包括3座简易型和3座正规型)进行风险评价和验证。结果表明:①3座简易型(1~3号)和3座正规型(1~3号)生活垃圾填埋场的风险等级依次为高(7.14)、高(7.79)、中(5.35)、中(5.56)、中(5.86)、中(6.29)。②通过与现有方法和实际情况进行对比验证,证明了本研究所建的风险评价体系合理可行,在指标代表性和评价结果有效性方面优于现有体系。③本研究充分利用了地表水、地下水、渗滤液监测及水文地质调查等场地调查数据,提高了评价的准确性。研究显示,提出的风险评价体系适用于我国生活垃圾填埋场的高厨余特征,能够有效地识别渗滤液渗漏场地污染风险的关键环节,本文可为场地分级管理提供指引,并为渗滤液渗漏场地污染的治理、修复、监测及管理提供有力依据。

关键词：生活垃圾填埋场渗滤液渗漏污染风险评价体系

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砂土爆炸成坑离心模型试验相似律研究

岩土工程学报 2024年第7期46卷 1462-1470页

作者：管龙华卢强赵凤奎张德志汪玉冰浙江大学超重力研究中心浙江杭州310058 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 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室陕西西安710024

传统弹坑相似律存在适用性和有效性不足的问题,且爆炸成坑离心试验中的科氏力作用尚不明确。开展了砂土中的触地、浅埋爆炸成坑离心模型试验,探究不同重力加速度、药量和埋深工况下的爆炸成坑规律。推导了浅埋和触地爆炸弹坑相似律,给... 详细信息

传统弹坑相似律存在适用性和有效性不足的问题,且爆炸成坑离心试验中的科氏力作用尚不明确。开展了砂土中的触地、浅埋爆炸成坑离心模型试验,探究不同重力加速度、药量和埋深工况下的爆炸成坑规律。推导了浅埋和触地爆炸弹坑相似律,给出了弹坑半径公式。对离心模拟爆炸成坑过程中的科氏力作用进行了定量分析和数值模拟。研究结果表明:提出的弹坑相似律能够适用于触地和浅埋爆炸工况,并针对干砂中的离心机试验和常重力试验弹坑数据取得了良好的归一化结果。科氏力主要通过改变土体抛掷回落运动轨迹来影响最终的弹坑形态,浅埋爆炸成坑试验中明显观察到科氏力的影响,弹坑轮廓向着离心机转动方向偏移;触地爆炸弹坑则基本不受科氏力影响。使用更大半径的离心机设备以及在更高离心加速度下开展试验可以显著减小科氏力引起的弹坑偏移误差。研究结果对爆炸成坑效应的离心物理模拟技术和理论分析提供了参考和依据。

关键词：爆炸成坑离心模型试验相似律科氏力

干砂地基初始应力对爆炸波传播影响的模型试验

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浙江大学学报（工学版） 2024年第3期58卷 579-588,634页

作者：陈加浩李俊超朱斌卢强汪玉冰管龙华赵凤奎浙江大学超重力研究中心浙江杭州310058 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 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室陕西西安710024

为了研究砂土地基初始应力对爆炸波压力峰值、上升时间、传播速度和初始应力动态卸载等传播规律的影响,开展多组干砂地基常重力和超重力爆炸模型试验.试验结果表明,初始自重应力会抑制爆炸波近区压力峰值的增长,而对远区的影响较小.初... 详细信息

为了研究砂土地基初始应力对爆炸波压力峰值、上升时间、传播速度和初始应力动态卸载等传播规律的影响,开展多组干砂地基常重力和超重力爆炸模型试验.试验结果表明,初始自重应力会抑制爆炸波近区压力峰值的增长,而对远区的影响较小.初始应力的增加使得爆炸波上升时间更长,更易由冲击波衰减为弹塑性波,并使得爆炸波波速增大.超重力试验通过还原砂土地基的原型自重应力,能够模拟爆炸荷载诱发砂土地基初始应力动态卸载的过程,形成爆炸压力和土体初始应力动态卸载拉应力的耦合波,动态卸载拉应力持续时间更长.与爆炸波压应力的比冲量相比,初始应力动态卸载拉应力的比冲量随着传播距离的增加逐渐成为爆炸能量的主要部分,其产生的破坏作用不可忽视.

关键词：地下爆炸离心模型试验干砂爆炸波波速应力动态卸载

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填埋场振动台试验及渐进式损伤能量识别

岩土工程学报 2024年第7期46卷 1427-1436页

作者：林浩宇谢海建李俊超赵哲辉陈肖滨蒋建群陈云敏浙江大学软弱土与环境土工教育部重点室验室浙江杭州310058 浙江大学超重力研究中心浙江杭州310058

为了探讨地震作用下含导排衬垫层填埋场的损伤变形特性,开展了含导排衬垫层的填埋场边坡的大型振动台试验,并根据填埋场各处动态响应规律,提出了一种基于希尔伯特-黄(HHT)和边际谱的能量识别方法。该方法能够用于识别填埋场整体损伤和... 详细信息

为了探讨地震作用下含导排衬垫层填埋场的损伤变形特性,开展了含导排衬垫层的填埋场边坡的大型振动台试验,并根据填埋场各处动态响应规律,提出了一种基于希尔伯特-黄(HHT)和边际谱的能量识别方法。该方法能够用于识别填埋场整体损伤和局部损伤,并根据实测位移值对该方法的有效性进行了讨论。试验结果表明,在输入波峰值加速度为0.3g时,坡脚正位移峰值及坡中负位移峰值突变;希尔波特谱峰值(PSHEA)随着高度的增加而增加,填埋场固废层希尔伯特能量大于衬垫及导排系统;输入波峰值加速度为0.3g及0.4g时,导排衬垫界处抗剪强度低面及中老固废交界震陷,边际谱峰值(PMSA)发生突变,能量传递异常。填埋场在地震作用下的损伤主要分为3个阶段:0.1g~0.2g未发生破坏阶段,0.3g~0.4g局部损伤阶段,破坏由导排及衬垫系统开始,0.5g整体破坏阶段填埋场边坡进入塑性变化;输入波幅值达到0.3g时衬垫导排层先产生滑移,峰值时刻固废交界处发生破坏。研究成果可为填埋场在地震作用下的损伤预测及填埋场抗震减灾技术设计提供参考依据。

关键词：填埋场振动台试验能量希尔伯特谱边际谱滑动平均法损伤

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离心超重力下物质运动试验及降雨模拟分析

岩土工程学报 2024年

作者：凌道盛施昌宇郑建靖闫子壮赵天浩赵宇浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江大学超重力研究中心

离心机是岩土工程学科开展缩尺模型试验的主要装置，被广泛应用于降雨、滑坡等工程问题。本文开展了一系列无约束小球运动离心试验，基于双目立体视觉原理还原小球轨迹并验证了离心超重力下质点运动的控制方程。在此基础上对离心降雨模... 详细信息

离心机是岩土工程学科开展缩尺模型试验的主要装置，被广泛应用于降雨、滑坡等工程问题。本文开展了一系列无约束小球运动离心试验，基于双目立体视觉原理还原小球轨迹并验证了离心超重力下质点运动的控制方程。在此基础上对离心降雨模拟进行数值分析并提出四项降雨均匀性指标。分析表明，质量变化与非惯性系耦合作用会使得物体受到一项额外的作用力。离心超重力下the Green Mist喷嘴模拟的降雨的空间和统计分布特征会在空气阻力和非惯性系作用下发生显著改变。降雨均匀性指标对于确定喷嘴阵列布置具有指导意义，以本文研究工况为例，2×2的the Green Mist喷嘴阵列沿边坡长度和宽度方向的喷嘴覆盖面积重叠率的推荐值分别为60.47%和55.36%。

关键词：非惯性系效应离心机降雨模拟均匀性

含水合物砂质沉积物降压分解时井管水合物二次生成效应研究

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地学前缘 2024年

作者：王鹏王路君朱斌王心博陈云敏浙江大学超重力研究中心浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室

降压法被普遍视为目前最经济有效的天然气水合物开采方法。降压开采过程中井周及井管内易发生水合物二次生成阻碍液气渗流和分解气产出，极端情况下可能造成开采设备损坏，显著影响开采效率和可持续性。利用水合物伺服降压开采实验装置... 详细信息

降压法被普遍视为目前最经济有效的天然气水合物开采方法。降压开采过程中井周及井管内易发生水合物二次生成阻碍液气渗流和分解气产出，极端情况下可能造成开采设备损坏，显著影响开采效率和可持续性。利用水合物伺服降压开采实验装置，将开采井管设置于含水合物沉积物模型上覆水层，实现降压开采时开采井管内水气共存且流通状态。通过不同降压速率下水合物储层模型降压开采试验，探索了开采井管水合物二次生成效应及其对含水合物沉积物孔隙压力、温度、产气、变形等参数的影响。结果表明：水合物降压开采过程中井管内发生的水合物二次生成导致分解气产出呈现周期性，井管内气体流动受阻时水合物分解速率因传质受阻而降低；降压速率越高，开采前期峰值产气速率越高，但井管水合物二次生成也更显著，致使难以达到总体产气效率最优；现场多井开采时，应根据储层渗透系数、温度、压力等条件选择合适的降压速率并选择性启闭各井，利用闭井期环境补充显热提高有效产气速率。

关键词：水合物沉积物开采井水合物二次生成降压速率

土壤可溶性有机硫的微生物分解与植物利用机制

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植物营养与肥料学报 2024年第3期30卷 587-604页

作者：姚瑞琪钭从越王英凡刘秀吴良欢马庆旭浙江大学环境与资源学院浙江省农业资源与环境重点实验室浙江杭州310058 浙江大学环境与资源学院/教育部环境修复与生态健康重点实验室浙江杭州310058

硫(S)是植物生长必需的营养元素,但是近年来植物的潜在缺硫现象在全球范围内普遍发生。可溶性有机硫(DOS)作为土壤硫的一种重要形态,可被微生物快速分解为硫酸盐而被植物吸收,因此,明确土壤DOS含量、组成、微生物分解机制和植物利用过... 详细信息

硫(S)是植物生长必需的营养元素,但是近年来植物的潜在缺硫现象在全球范围内普遍发生。可溶性有机硫(DOS)作为土壤硫的一种重要形态,可被微生物快速分解为硫酸盐而被植物吸收,因此,明确土壤DOS含量、组成、微生物分解机制和植物利用过程有利于解决潜在缺硫问题。本文综述了土壤DOS[可溶性蛋白质、含硫氨基酸蛋氨酸(Met)和半胱氨酸(Cys)]的微生物分解过程及植物吸收利用机制。可溶性蛋白质可以在数天内分解成无机硫(SO42-),而含硫氨基酸可以在数分钟到数小时内被分解。微生物吸收含硫氨基酸后的几分钟到几小时内,可将含硫氨基酸中的碳、氮和硫分别以CO^(2)、NH^(4+)和SO_(4)^(2-)的形式释放到微生物体外,释放的无机硫会被微生物再次利用以满足其生长发育。微生物能迅速利用DOS(Met、Cys),当其被微生物同化时,其原始分子结构决定了其转化成的生物大分子,从而影响DOS与SO_(4)^(2-)之间的转化速率。Cys的硫醇基(H-S-C)易被氧化,因此微生物吸收利用Cys后SO_(4)^(2-)释放量高于Met。小麦和油菜对Met和Cys的摄取量随着其供应量的增加而增加,田间条件下小麦和油菜可吸收0.63%~2.2%的外源Cys和0.4%~2.1%的外源Met。Met和Cys在植物氮营养中的作用有限,但它们在植物硫营养中的作用非常重要,约占植物硫吸收总量的10%。土壤DOS可被微生物快速分解,产生的SO_(4)^(2-)可被植物快速吸收利用。即使存在土壤微生物的激烈竞争,植物也能够吸收完整的分子态有机硫(Met和Cys),DOS是植物生长的重要硫源,其吸收主要发生在富含有机质的土壤中。

关键词：缺硫含硫氨基酸硫分解硫的生物利用率植物硫吸收