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非均质孔隙介质径向溶质双峰反常运移数值模拟研究

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安全与环境工程 2024年第3期31卷 225-234页

作者：左孔辉李旭朱棋尹茂生张海涛王美悦安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 中国地质大学(武汉)环境学院湖北武汉430078 南方科技大学环境学院广东深圳518055

为了探究孔隙含水层的非均质性对注水井附近溶质运移的控制机理以及溶质羽的空间分布特征,基于美国MADE场地含水层地质统计学数据,利用T-PROGS(transition probability geostatistical software)构建了三维径向非均质随机模型;并结合MOD... 详细信息

为了探究孔隙含水层的非均质性对注水井附近溶质运移的控制机理以及溶质羽的空间分布特征,基于美国MADE场地含水层地质统计学数据,利用T-PROGS(transition probability geostatistical software)构建了三维径向非均质随机模型;并结合MODFLOW和MT3DMS模块模拟了注水井附近的溶质运移过程,研究了沉积相不同空间结构对溶质运移过程的影响。结果表明:在非均质含水层注水井附近普遍存在双峰反常运移现象;径向溶质运移受高渗透性沉积相的沉积长度和厚度影响较大,沉积长度越大溶质质量空间分布曲线双峰现象越明显,尤其当沉积长度扩大到1.75倍时,双峰现象最明显;通过模拟结果可以得出高渗透性沉积相所在位置与高流速优先流所处位置呈一定的正相关性。总体而言,高渗透性的含水介质在冲洪积孔隙含水层中具有很强的连通性,易形成优先水流通道,导致溶质沿快速和慢速两种通道运移,从而使得穿透曲线出现双峰现象。

关键词：非均质含水层溶质运移双峰分布数值模拟

基于源导向的土壤重金属风险评价及管控因子分析

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环境科学 2024年第2期45卷 1026-1037页

作者：潘泳兴陈盟王櫹橦桂林理工大学环境科学与工程学院桂林541004 广西岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心桂林541004 桂林理工大学地球科学学院桂林541004

量化重金属来源风险可以识别主要污染源,为减轻土壤重金属对生态和人类健康风险提供科学依据.以桂北某铅锌矿流域浅层土壤为研究对象,利用潜在生态风险评价(RI)和人体健康风险评价(HRA)进行生态和人体健康风险评价,利用绝对主成分-多元... 详细信息

量化重金属来源风险可以识别主要污染源,为减轻土壤重金属对生态和人类健康风险提供科学依据.以桂北某铅锌矿流域浅层土壤为研究对象,利用潜在生态风险评价(RI)和人体健康风险评价(HRA)进行生态和人体健康风险评价,利用绝对主成分-多元线性回归受体(APCS-MLR)模型和随机森林模型进行土壤重金属源解析,最后结合RI、HRA和APCS-MLR组成联合风险评价模型量化土壤重金属来源风险.结果表明,ω(Pb)、ω(Zn)、ω(Cu)和ω(Cd)均值分别为342.77、693.34、61.27和3.08mg·kg^(-1),含量均超出农用地土壤环境筛选值,存在一定程度的污染;Pb、Cr和As是主要健康风险影响因子,对儿童的健康风险要高于成年人;源解析结果识别出矿山开采活动(来源Ⅰ)、成土母质及原生地层(来源Ⅱ)和未知源,其中Pb、Zn、Cu和Cd主要由来源Ⅰ,Cr和As主要由未知源和来源Ⅱ贡献;土壤重金属来源风险评价结果表明,潜在生态风险和非致癌风险主要由来源Ⅰ和来源Ⅱ贡献,而致癌风险主要由未知源贡献;未知源在来源解析和风险评价均占有较高比例,应对其进一步研究,为土壤重金属防治提供科学依据.基于源解析的联合风险评价模型,注重不同来源的风险特征,精准查明高风险污染源,是一种更为合理可靠的风险评价方法.

关键词：土壤重金属生态风险健康风险联合风险评价模型源风险评价

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西藏南部极低级变质岩及其地质与资源意义

地学前缘 2024年第1期31卷 201-210页

作者：毕先梅莫宣学刘艳宾中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

极低级变质作用(very low-grade metamorphism)是当代地球科学的前沿研究课题之一。极低级变质岩(very low-grade metamorphic rocks)既是地质过程的记录,又在资源环境方面有实用意义。西藏南部广泛分布着处于成岩-极低级变质-低级变质... 详细信息

极低级变质作用(very low-grade metamorphism)是当代地球科学的前沿研究课题之一。极低级变质岩(very low-grade metamorphic rocks)既是地质过程的记录,又在资源环境方面有实用意义。西藏南部广泛分布着处于成岩-极低级变质-低级变质阶段的岩石。它们记录了从新特提斯到青藏高原形成发展的诸多信息,并为在西藏南部寻找油气资源提供了有用的线索。本文对采自西藏南部不同地点和构造单元的71件珍贵的富含黏土矿物的岩石样品进行了XRD分析,获得了71套以伊利石结晶度(Ic)为主的黏土矿物数据。数据表明,这些岩石的伊利石结晶度(Ic)在0.21°~1.61°(Δ2θ)范围内,分别落在低级成岩区、高级成岩区、极低级变质区、低级变质区。不同构造单元显示不同的变质特点。北喜马拉雅碳酸盐台地P_(2),J-K,K_(2)均属极低级变质,N显示早期成岩阶段特征。拉轨岗日被动陆缘盆地发育P1,T_(1),T_(2),T_(3),J_(1),J-K,K_(1),K_(2)地层,绝大多数均遭受极低级变质,总的趋势是随着时代变新变质程度逐渐降低,具有埋藏变质的特点。也有部分样品的Ic落在成岩带内,提供了寻找油气的线索。从雅鲁藏布蛇绿(混杂)岩带中的沉积岩样品获得两组数据:一组相当于成岩阶段;另一组相当于极低级变质。初步解释,前者可能反映蛇绿岩形成时的古环境条件,后者可能代表蛇绿岩碰撞定位阶段的记录。日喀则弧前盆地中K_(2)(日喀则群)虽然有较强的褶皱变形,但变质程度不高,属高级成岩带,可能说明晚白垩世弧前盆地沉积并未卷入俯冲作用。冈底斯岩浆弧中侵入岩、火山岩、沉积岩均发育,沉积岩的伊利石结晶度(Ic),落入低级变质-极低级变质-成岩作用带的较宽范围,并显示埋藏变质与岩浆作用叠加的特点。西藏南部成岩阶段沉积岩-极低级变质岩中还蕴藏着有关石油天然气的信息。特别是,白垩纪中期发生的全球性的缺氧事件,也影响了西藏南部地区,已经在岗巴-定日盆地发现典型的黑色页岩,厚度巨大。前人研究还认为,定日-岗巴被动大陆边缘、羌塘周缘前陆盆地、冈底斯弧背盆地具有良好含油气前景。本文对西藏南部极低级变质作用和极低级变质岩做了初步研究,期望今后有更深入的研究。

关键词：极低级变质作用极低级变质岩西藏南部伊利石结晶度(Ic) 地质与资源意义

顾北矿浅埋煤层覆岩风化带工程及水文地质特征研究

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矿山工程 2024年第3期12卷 617-624页

作者：薛冰鲁海峰安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南

以顾北煤矿为研究对象,详细分析了顾北煤矿浅埋煤层覆岩风化带的工程地质特征与含隔水性能。通过对顾北煤矿研究区岩石进行X射线衍射、单轴压缩、巴西劈裂岩石力学实验等测试,系统研究了浅埋煤层覆岩风化带岩性及矿物成分特征和物理力... 详细信息

以顾北煤矿为研究对象,详细分析了顾北煤矿浅埋煤层覆岩风化带的工程地质特征与含隔水性能。通过对顾北煤矿研究区岩石进行X射线衍射、单轴压缩、巴西劈裂岩石力学实验等测试,系统研究了浅埋煤层覆岩风化带岩性及矿物成分特征和物理力学性质,利用surfer软件绘制厚度等值线图并分析其分布规律,研究风化带的含隔水性能,为松散含水层下安全开采水文工程地质问题及成灾机理等提供可靠的基础资料。

关键词：覆岩风化带工程地质特征含隔水性

多孔介质固体颗粒粒径特征及膨胀作用对地下水孔隙尺度流场特征的影响

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地球科学 2024年第7期49卷 2589-2599页

作者：侯玉松刘苏辛虎吴吉春胡晓农邢立亭济南大学水利与环境学院山东济南250022 南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023

地下水孔隙尺度流场特征的研究对于深入理解地下水渗流、溶质运移具有重要意义.目前固体颗粒粒径特征不同时介质微观结构对孔隙尺度流场的影响尚不清楚.基于迭代重排算法构建了固体颗粒粒径分布特征、膨胀程度不同的多孔介质,基于此研... 详细信息

地下水孔隙尺度流场特征的研究对于深入理解地下水渗流、溶质运移具有重要意义.目前固体颗粒粒径特征不同时介质微观结构对孔隙尺度流场的影响尚不清楚.基于迭代重排算法构建了固体颗粒粒径分布特征、膨胀程度不同的多孔介质,基于此研究了固体颗粒平均粒径、粒径方差及膨胀作用对地下水流场特征的影响.结果表明,在介质孔隙率相同的条件下,固体颗粒平均粒径、粒径方差对多孔介质中流速的非均质性、速度概率密度分布等流场特征影响较小.而在同一介质中,当固体颗粒膨胀引起孔隙率减小时,平均粒径较小幅度的变化就会对以上流场特征产生显著影响.例如当固体颗粒膨胀程度增强时,粒径小幅度的增大,就会导致流场中优势流区和不流动区比例同时大幅度增加,流场非均质性显著增强,流速概率密度分布更加发散.

关键词：地下水流场特征多孔介质固体颗粒粒径孔隙尺度数值模拟水文地质学

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我国闭坑煤矿矿井水水质演化研究进展与展望

煤炭学报 2024年第9期49卷 3944-3959页

作者：张海涛许光泉陈晓晴李旭翟晓荣李洋李子璇安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102209

随着我国煤矿矿井关闭数量的逐渐增加,闭坑矿井水水质恶化和污染问题日益突出,准确掌握闭坑矿井水水质演化规律及机制,是目前闭坑矿山可持续绿色发展的重大科学难题,也是地下水污染有效防控和水资源合理开发利用的重要前提。在回顾关闭... 详细信息

随着我国煤矿矿井关闭数量的逐渐增加,闭坑矿井水水质恶化和污染问题日益突出,准确掌握闭坑矿井水水质演化规律及机制,是目前闭坑矿山可持续绿色发展的重大科学难题,也是地下水污染有效防控和水资源合理开发利用的重要前提。在回顾关闭矿井发展历史的基础上,首先阐述了我国关闭矿井的分布情况,之后分别对闭坑矿井水水质特征、水质演化规律及水质演化的多场作用等方面展开综述,最后对我国闭坑矿井水水质研究中存在的关键问题和应用方向进行了展望。研究结果表明:①截至2023年底,我国关闭矿井的数量已经上升到13000多个,主要分布在山西、河南、河北、山东、江苏和安徽北部等地区;②我国部分闭坑矿井水的pH、矿化度、硫酸盐、氟化物和铁锰重金属等水质指标含量超过Ⅲ类水标准,其中酸性矿井水(pH1000 mg/L)主要分布在鲁西、山西、河南、两淮、蒙东、宁东、新疆等地区,硫酸盐矿井水(硫酸盐质量浓度>250 mg/L)主要分布在云贵、鲁西、山西、蒙东、宁东、神东、新疆哈密等地区,氟化物矿井水(F质量浓度>1.0 mg/L)主要分布在两淮、山西、神东等地区,铁锰重金属矿井水(Fe质量浓度>0.3 mg/L、Mn质量浓度>0.1 mg/L)主要分布在云贵、鲁西、山西、蒙东等地区。③在闭坑矿井被完全淹没之前,其水质在空间上会出现明显的分层现象,即浅部的优质水层、中部的过渡水层和深部的劣质水层,这主要与矿井采掘空间分布、地温梯度和盐度等因素有关。④煤矿关闭后,矿井水水质的演变过程大致可分为3个阶段,第Ⅰ阶段为矿井水中典型污染物(硫酸盐和铁离子)质量浓度快速上升达并到峰值阶段,第Ⅱ阶段为污染物浓度快速下降阶段,第Ⅲ阶段为矿井水水质与邻近含水层地下水水质背景值相同并保持相对稳定阶段。⑤系统总结了我国闭坑矿井水动力场、水化学场、微生物场和温度场的研究进展,指出了闭坑矿井多相(水−岩−气−生)多场(水化学场−水动力场−微生物场−温度场)耦合作用机制的研究还不充分。⑥提出了我国闭坑矿井水水质演化问题的研究仍然面临着水质演化规律和水质演化机制不清楚等关键科学问题。

关键词：闭坑矿井水质演化分层现象水污染多相多场耦合

煤层工作面透–反射槽波数据融合处理方法研究

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矿山工程 2024年第3期12卷 562-570页

作者：詹孟杰吴荣新胡泽安张天浩安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南

槽波勘探是煤层工作面小构造探测的主要方法之一。目前,槽波勘探主要以透射法和反射法为主,进行衰减系数CT成像和偏移成像。偏移成像在揭示走向断层时效果较好于衰减系数CT成像,本文将衰减系数CT成像数据与偏移成像数据进行融合,得到融... 详细信息

槽波勘探是煤层工作面小构造探测的主要方法之一。目前,槽波勘探主要以透射法和反射法为主,进行衰减系数CT成像和偏移成像。偏移成像在揭示走向断层时效果较好于衰减系数CT成像,本文将衰减系数CT成像数据与偏移成像数据进行融合,得到融合叠加剖面,结合两种方法成像的优势,从而对工作面地质构造进行全面的判断。根据衰减系数CT成像与反射偏移成像结果,将网格大小划分一致,相应的CT能量和偏移能量分别做归一化处理,对相同位置的网格单元进行配准,使用加权平均法对数据进行融合。采用槽波三维数值模拟技术,验证了融合叠加剖面揭示走向断层的优点;利用实测槽波数据,实现并对比分析了透–反射数据融合成像。实验结果证明:融合后的数据精确度有所提高,对煤层工作面地质条件判断准确性有所上升。该方法克服了单一槽波数据成像的局限性,为槽波勘探数据处理提供了一种新的思路。

关键词：槽波勘探透射法勘探反射法勘探数值模拟实验数据融合

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空间生命学科发展战略研究

空间科学学报 2024年第3期44卷 387-399页

作者：赵玉芬华跃进李一良孙野青姚伟郑慧琼郝记华应见喜陈宇综田兵宁波大学新药技术研究院宁波315211 浙江大学生命科学学院杭州310058 香港大学地球科学系中国香港999077 大连海事大学环境科学与工程学院大连116026 中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室北京100098 中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海200032 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026

空间生命学科是一门致力于研究在空间环境条件下生命起源、演化及其分布,生命现象及其规律的学科.该学科从理论和实验两个层面深入探讨生命起源和早期演化机制,同时也探索地外天体生命的宜居性、存在形式等基本科学问题.随着中国空间站... 详细信息

空间生命学科是一门致力于研究在空间环境条件下生命起源、演化及其分布,生命现象及其规律的学科.该学科从理论和实验两个层面深入探讨生命起源和早期演化机制,同时也探索地外天体生命的宜居性、存在形式等基本科学问题.随着中国空间站、嫦娥工程和天问系列等大科学计划的实施,中国空间生命科学研究进入了一个高速发展阶段.本文对空间生命领域的发展态势进行了梳理,提炼出了中国未来空间生命学科的重点发展领域,并针对学科布局进行优化,旨在推动空间生命科学研究的高质量发展.

关键词：空间生命生命起源生命探索发展态势战略规划

专业认证背景下勘查技术与工程专业实践教学体系构建探索——以安徽理工大学为例

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创新创业理论研究与实践 2024年第10期7卷 111-114页

作者：付茂如胡雄武安徽理工大学地球与环境学院

实践教学环节是课堂教学的拓展与延续，通过实践可以把抽象的理论知识与现场实际结合，使学生真正理解课堂上所学知识，对培养学生的应用能力和创新能力具有十分重要的作用，这也是工程教育专业认证重点强调的内容。该文以安徽理工大学... 详细信息

实践教学环节是课堂教学的拓展与延续，通过实践可以把抽象的理论知识与现场实际结合，使学生真正理解课堂上所学知识，对培养学生的应用能力和创新能力具有十分重要的作用，这也是工程教育专业认证重点强调的内容。该文以安徽理工大学勘查技术与工程专业为例，探索在工程教育专业认证背景下，安徽理工大学如何构建勘查技术与工程专业实践教学体系，为同类专业实践教育提供建议，具有较强的现实意义和理论研究价值。

关键词：勘查技术与工程实践教学专业认证体系构建实践能力创新能力