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离子液体协同Fe3/ZnIn2S4/g-C3N4S型异质结萃取耦合光催化降解四环素

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科学通报 2025年

作者：卢奕彤刘晓楠徐帅李宇亮长安大学水利与环境学院旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室

针对四环素（TC）降解过程中的关键超氧自由基（·O2-）,采用ZnIn2S4/g-C3N4（ZCN） S型异质结为载体,结合三核铁簇（Fe3）新型助催化剂,设计了Fe3/ZnIn2S4/g-C3N4（FZCN）复合光催化剂.同时,利用离子液体（[BMIM]PF6）萃取剂和丙酮分散... 详细信息

针对四环素（TC）降解过程中的关键超氧自由基（·O2-）,采用ZnIn2S4/g-C3N4（ZCN） S型异质结为载体,结合三核铁簇（Fe3）新型助催化剂,设计了Fe3/ZnIn2S4/g-C3N4（FZCN）复合光催化剂.同时,利用离子液体（[BMIM]PF6）萃取剂和丙酮分散剂,构建了可见光驱动的连续萃取耦合光催化降解四环素（EPDT）体系.通过多种表征和密度泛函理论（DFT）计算确定了S型异质结的构建,显著分离和保留了两种强光生电子（e-）和空穴（h+）,并在Fe3金属位点的作用下进一步转移e-,促使·O2-的快速生成.捕获实验和ESR结果表明,·O2-和h+限制了TC降解的主反应效率,同时部分·O2-转化为羟基自由基（·OH）,在次反应中发挥作用.当Fe3负载量为30 mg时,TC降解速率常数最佳,分别是gC3N4、ZnIn2S4及ZCN的5.2倍、3.9倍及1.6倍,经四次循环后,依旧维持稳定的结构和性能.此外,在离子液体（IL）的辅助下,EPDT效率在1 h内达到83.8%,为无萃取剂时的2.1倍,延长至2 h时可提升至90.5%.该高效EPDT体系能应用于多种有机污染物及实际水体,有望为有机污染物降解方法的设计提供一个新思路.

关键词：离子液体萃取耦合光催化三核铁簇 S型异质结四环素

原位生长UiO-66/海藻酸钠基气凝胶对双氯芬酸钠的吸附及分子模拟研究

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环境科学学报 2025年

作者：范志杰王宁陈爱侠卫潇蒲马雪儿高雅君朱明叶长安大学水利与环境学院长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室长安大学水利部旱区生态水文与水安全重点实验室山东伟基炭科技有限公司

双氯芬酸钠（DCF）在水环境中广泛存在，如何有效去除水中DCF备受关注.气凝胶和金属有机框架（MOF）具备卓越的吸附性能，将其用于水中DCF去除具有广阔的应用前景.然而原始气凝胶和MOF材料分别存在孔隙结构差和粉末状难回收双重问题.本... 详细信息

双氯芬酸钠（DCF）在水环境中广泛存在，如何有效去除水中DCF备受关注.气凝胶和金属有机框架（MOF）具备卓越的吸附性能，将其用于水中DCF去除具有广阔的应用前景.然而原始气凝胶和MOF材料分别存在孔隙结构差和粉末状难回收双重问题.本研究以海藻酸钠为前驱体、CaCl2为交联剂制备海藻酸钠基气凝胶，并原位生长锆基MOF（UiO-66），构建对DCF具有优异吸附性能的宏观材料.结果表明，将UiO-66原位生长在海藻酸钠气凝胶上不仅巧妙解决了MOF难回收的问题，而且使材料具有了高比表面积(276.7 m2·g-1)和丰富的孔结构，其对DCF的吸附量高达418.1 mg·g-1，并且具有一定的抗干扰能力和再生性能.通过模型拟合，说明其对DCF的吸附是以化学吸附为主的单层吸附过程.利用UiO-66的分子模拟，分析了该材料对DCF的吸附结合位点，结果表明，其吸附机理主要为羧酸氧以及氯原子与UiO-66中的Zr离子之间的配位作用，并伴随部分氢键作用以及金属（Zr）-π相互作用.研究成果为MOF基复合气凝胶宏观体的构建和吸附机理研究提供了参考.

关键词：气凝胶 MOF 原位生长 DCF 吸附分子模拟

未来气候情景下秦岭北麓水资源涵养区径流组分的结构性演化研究

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水资源保护 2025年

作者：郝帅张洪波杨佳雯刘芳宁致远李艺航长安大学水利与环境学院旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室水利部旱区生态水文与水安全重点实验室(筹)(西安)

为科学认识黄河流域水资源演化格局，探究未来气候情景下秦岭北麓水资源涵养区径流组分的结构性演化过程，以秦岭北麓黑峪口水文站控制流域为研究对象，基于CMIP6情景采用SWAT-LSTM耦合模型模拟了2030-2050年间不同气候情景下的径流组... 详细信息

为科学认识黄河流域水资源演化格局，探究未来气候情景下秦岭北麓水资源涵养区径流组分的结构性演化过程，以秦岭北麓黑峪口水文站控制流域为研究对象，基于CMIP6情景采用SWAT-LSTM耦合模型模拟了2030-2050年间不同气候情景下的径流组分结构性演化过程。结果表明：在SSP2-4.5和SSP5-8.5两种排放情景下，秦岭北麓水资源涵养区未来均呈现为变暖、变湿趋势；SSP2-4.5情景下，未来区域基流量减少，地表径流量增加，径流总量呈下降趋势，衰减率基本维持在15.4%-19.4%之间。而SSP5-8.5情景下，未来区域基流量、地表径流量以及径流总量均上升，增加率基本维持在2.6%-11.2%之间；两种排放情景下，未来期的基流指数均值均小于历史期。

关键词：径流演化基流分割 CMIP6 SWAT 秦岭北麓

致密砂岩孔隙结构对两相驱替特征及CO2封存效率的影响机制

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岩土力学 2025年

作者：杨柳吉明秀赵艳耿振坤李思源马雄德张谦长安大学水利与环境学院长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室中国石油长庆油田分公司规划计划部

深部咸水含水层具有巨大的CO2封存潜力，研究致密砂岩CO2-水两相驱替机理对实现高效安全的CO2咸水层封存具有重要意义。对两个具有不同孔隙结构特征的低渗透砂岩开展了CO2-水两相驱替实验，利用NMR和MRI技术对气驱和吸水两个阶段气水两... 详细信息

深部咸水含水层具有巨大的CO2封存潜力，研究致密砂岩CO2-水两相驱替机理对实现高效安全的CO2咸水层封存具有重要意义。对两个具有不同孔隙结构特征的低渗透砂岩开展了CO2-水两相驱替实验，利用NMR和MRI技术对气驱和吸水两个阶段气水两相的分布进行了定量及可视化研究，分析了岩心孔径分布、非均质性及渗透率差异等对两相驱替特征的影响机理。研究表明在气驱阶段CO2相优先被捕获在较大的孔隙中，大孔分布较多的岩心表现出更高的CO2饱和度；但在吸水阶段小孔占比更高、渗透率更低的岩心内捕获的CO2相不易被水驱走，表现出更高的CO2封存效率；岩心局部渗透率变化对最终的残余气分布影响显著，渗透率较低的区域具有更高的最终残余气饱和度和封存效率。本研究可进一步完善CO2咸水含水层封存项目中的储层优选、高效封存以及安全性评估等理论体系。

关键词：咸水层CO 封存两相驱替孔隙结构特征局部渗透率残余气饱和度

磁改性凹凸棒土对水中聚苯乙烯纳米塑料的高效去除

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化学工程 2025年第2期53卷 20-25,43页

作者：韩枫王烨马俐琪杨柳刘思雨安舒玉刘蕾长安大学水利与环境学院陕西西安710054 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室陕西西安710054 长安大学水利部旱区生态水文与水安全重点实验室陕西西安710054

由塑料碎片衍生而来的纳米塑料已在环境中广泛存在,对生态系统和人类健康构成严重威胁。为此通过化学共沉淀法合成一种新型吸附剂MAtp(磁改性凹凸棒土),用于去除水中纳米塑料。结果表明:MAtp对PS-NPs(聚苯乙烯纳米塑料)的最大吸附量可达... 详细信息

由塑料碎片衍生而来的纳米塑料已在环境中广泛存在,对生态系统和人类健康构成严重威胁。为此通过化学共沉淀法合成一种新型吸附剂MAtp(磁改性凹凸棒土),用于去除水中纳米塑料。结果表明:MAtp对PS-NPs(聚苯乙烯纳米塑料)的最大吸附量可达75.43 mg/g。比表面积及孔隙度分析和VSM(磁性)分析显示,该吸附剂具有183.13 m^(2)/g的比表面积和优良的超顺磁性,满足磁分离要求。SEM(扫描电镜)分析、XRD(X射线衍射)、FT-IR(傅里叶红外光谱)、XPS(X射线能谱)表征显示,MAtp与PS-NPs之间存在明显静电吸引,Fe—O官能团对PS-NPs的捕获起着关键作用。PS-NPs在MAtp上的吸附过程符合拟一级动力学方程和Sips等温吸附模型。主要吸附机制包括静电吸引与表面络合。吸附-解吸实验表明MAtp吸附剂具有良好循环利用性能,为高效去除废水中纳米塑料提供了一种前景广阔的新方法。

关键词：磁性凹凸棒土聚苯乙烯纳米塑料吸附

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聚多巴胺改性黄土的捕水特征及保水机制

化学工程 2025年第2期53卷 1-6,12页

作者：魏福龙白波王鹏乾长安大学水利与环境学院陕西西安710054 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室陕西西安710054 长安大学水利部旱区生态水文与水安全重点实验室陕西西安710054

黄土在中国分布广泛,其水敏性强,但保水性能差,制约了干旱地区农业生产发展。为改善黄土的吸水和保水性能,以PDA(聚多巴胺)为增强材料,采用高效复合表面修饰方法,制备具有优异捕水和保水性能的PDA@LS改性黄土,并研究其微观特征、官能团... 详细信息

黄土在中国分布广泛,其水敏性强,但保水性能差,制约了干旱地区农业生产发展。为改善黄土的吸水和保水性能,以PDA(聚多巴胺)为增强材料,采用高效复合表面修饰方法,制备具有优异捕水和保水性能的PDA@LS改性黄土,并研究其微观特征、官能团分布、热质量损失特性、吸水性能和保水性能,对失水过程进行动力学分析,探讨改性黄土的捕水和保水机制。结果表明:盐酸多巴胺与空载黄土的质量比为1∶10时制备的改性黄土兼具低黏度和较好的流动性,饱和吸水量较空载黄土的0.275 7 g/g提升至0.474 2 g/g,开放环境下保水性能较空载黄土提升27.96%,并可多次进行水的解吸和复吸。动力学分析表明:PDA@LS改性黄土的恒温失水过程遵循Logarithmic模型,改性后的黄土中水分更易保持,有效水分扩散系数相比黄土降低56.02%,但易受温度的影响。PDA的改性极大改善了黄土吸水和保水性能,变黄土为“黑土”,对干旱地区土壤保水改良和水利用率的改善提供重要参考。

关键词：聚多巴胺改性黄土保水性能

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近30年来渭河流域土地利用/覆被时空动态演化特征及驱动力分析

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环境科学 2025年

作者：郑颖雯王周锋李思杰郑仔钰王凡赵晓红贺娟妮季德帅王文科长安大学水利与环境学院旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室旱区生态水文与水安全水利部重点实验室空军军医大学西京医院麻醉与围术期医学科空军军医大学西京医院麻醉临床研究中心长安大学建筑工程学院陕西地矿自然资源投资建设有限公司

土地利用变化是人类活动和自然因素相互作用的结果，研究渭河流域土地利用变化特征及其驱动因素可为协调区域社会经济发展、制定流域发展政策提供方向。根据渭河流域1985～2020年土地利用数据，结合气象、植被和社会经济数据，采用空间... 详细信息

土地利用变化是人类活动和自然因素相互作用的结果，研究渭河流域土地利用变化特征及其驱动因素可为协调区域社会经济发展、制定流域发展政策提供方向。根据渭河流域1985～2020年土地利用数据，结合气象、植被和社会经济数据，采用空间分析与数理统计方法，研究了渭河流域土地利用空间格局变化及其影响因素。结果表明：①渭河流域以耕地、林地和草地等土地类型为主，多年平均占比分别为41.24%、22.1%和34.6%，其中耕地主要分布在渭河上游和渭河下游，林地主要分布在北洛河流域，草地主要分布在泾河流域。②渭河流域在1995～2010年土地利用变化剧烈，综合土地利用动态度增加了约3.5倍，土地利用转移矩阵分析表明以草地和耕地间转换最为剧烈。③1985～2020年渭河流域土地利用变化以建设用地和林地增加，耕地减少为主。建设用地扩张了2199 km2，主要发生在渭河下游关中城市群；林地面积增加了6430 km2，主要分布在泾河和北洛河的分水岭及渭河下游秦岭和千河支流一带；耕地缩减了7157 km2，缩减区域较分散，涉及全流域。④渭河流域的土地利用变化受到气候变化、社会经济、国家政策的广泛作用。统计学分析发现社会经济因素是影响渭河流域土地利用变化的主要因素。以上结论为渭河流域下一步发展和协调人地关系提供了依据

关键词：土地利用/覆被变化(LUCC) 时空演变驱动因素渭河流域土地利用转移矩阵社会经济因素

EMD及其扩展方法在水文学中的研究进展及应用综述

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灌溉排水学报 2025年第2期44卷 101-112页

作者：陈云飞刘祖钰刘秀花贺军奇郑策马延东长安大学水利与环境学院西安710054 旱区地下水与生态效应教育部重点实验室西安710054 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室西安710054 陕西省林业科学院西安710082

受气候变化、生态演替以及人类活动的影响,水文序列蕴含了大量多界面交互叠加信息,使其过程表现出高度非线性与非平稳特征。因此,如何挖掘、分析水文序列中的隐藏信息及局部时变特征一直是水文学领域研究的热点和难点。经验模态分解(EMD... 详细信息

受气候变化、生态演替以及人类活动的影响,水文序列蕴含了大量多界面交互叠加信息,使其过程表现出高度非线性与非平稳特征。因此,如何挖掘、分析水文序列中的隐藏信息及局部时变特征一直是水文学领域研究的热点和难点。经验模态分解(EMD)自提出以来便迅速受到各界学者们的广泛关注,近年来在水文领域中的应用更突显了其处理非线性、非平稳数据的优越性。本文梳理了EMD的基本理论、方法特性及现存问题,总结了5种发展较为成熟且应用广泛的EMD/类EMD扩展方法,包括希尔伯特-黄变换、集合经验模态分解、多元经验模态分解、极点对称模态分解及变分模态分解。随后通过水文序列的多时空尺度分析、趋势检验和模型预测3个方面,综述了EMD及其扩展方法的应用研究现状。最后,对其在水文学中的应用研究进行了展望,并就EMD的理论框架、水文变异性分析及区域多时空尺度研究提出了具体建议。

关键词：数据挖掘多时空尺度分析水文变异性分析趋势检验水文预报

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黄河入海口三角洲地区土壤重金属污染特征、来源分析及风险评价

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中国地质 2025年

作者：陈晨窦文骏王兵刘晓煌刘玖芬刘淑亮臧现菲来建斌张在勇中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心自然资源部黄河入海口陆海交互作用野外科学观测研究站自然资源部自然资源要素耦合过程与效应重点实验室中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心中国科学院地理科学与资源研究所长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室

【研究目的】黄河三角洲是我国最大最年轻的河口湿地，拥有世界上最年轻的湿地生态系统，生态环境脆弱，掌握黄河三角洲重金属污染特征及其来源，对该地区生态保护和重金属污染防控具有重要意义。【研究方法】本次研究于2022年5-6月在... 详细信息

【研究目的】黄河三角洲是我国最大最年轻的河口湿地，拥有世界上最年轻的湿地生态系统，生态环境脆弱，掌握黄河三角洲重金属污染特征及其来源，对该地区生态保护和重金属污染防控具有重要意义。【研究方法】本次研究于2022年5-6月在三角洲地区采集测定了400件土壤表层样8种重金属及其理化指标，运用相关性分析和主成分分析的方法探索土壤重金属的来源，运用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和地累积指数法确定其污染程度，采用人体健康风险评价的方法评估其风险。【研究结果】（1）研究区土壤pH平均值为8.46，Zn、Cr、Ni、Cu、Pb、As、Cd、Hg在土壤中的平均值依次为72.38 mg/kg、71.33 mg/kg、32.44 mg/kg、26.12mg/kg、17.94 mg/kg、12.2 mg/kg、0.14 mg/kg、0.03 mg/kg。（2）单项污染评价、地累积指数法结果显示研究区土壤污染总体处于轻度污染以内。（3）健康风险评估表明，经口摄入是引起非致癌、致癌健康风险的主要途径，儿童非致癌风险大于成人，所有样品致癌健康风险指数小于10-4。【结论】黄河入海口三角洲地区土壤重金属污染程度较低，整体生态风险较小。

关键词：土壤重金属污染评价相关性分析主成分分析健康风险评估环境地质调查工程黄河三角洲