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酒精湿化法调配压实膨润土缓冲回填材料含水率研究

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岩土力学 2024年第1期45卷 235-244页

作者：彭宇张虎元周光平谭煜兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室甘肃兰州730000 香港理工大学土木与环境工程学院中国香港

压实膨润土砌块在我国高放射性废物处置中发挥着缓冲回填工程屏障的作用。然而,膨润土材料塑性极强,水分极易拌和不均,易导致压实砌块干缩开裂,显著降低了砌块质量。提出一种采用酒精代替纯水来湿化膨润土的新方法,以提高压实膨润土质... 详细信息

压实膨润土砌块在我国高放射性废物处置中发挥着缓冲回填工程屏障的作用。然而,膨润土材料塑性极强,水分极易拌和不均,易导致压实砌块干缩开裂,显著降低了砌块质量。提出一种采用酒精代替纯水来湿化膨润土的新方法,以提高压实膨润土质量。对比喷水法,酒精湿化法中酒精浓度设计在5%~35%间。通过分析膨润土与酒精混合物的混合效率、黏附质量损失率、混合物中团聚体的含量、压实样干缩前后强度、干缩裂纹规律、干燥效率、膨胀性等指标综合评价酒精湿化压实膨润土样的适用性。试验结果表明:在相同含液率情况下,随酒精浓度增大,所得膨润土样的混合效率明显提高,黏附质量损失率及团聚体含量明显降低;压实样内团聚体与干缩裂纹及试样质量间具有较好对应关系。此外,酒精湿化法所得压实样在压实方向密度分布更均匀,干缩裂纹数量及宽度明显变小,风干试样剪切强度及膨胀性均与加纯水试样较为接近,压实样均匀性与完整性明显提高。新方法及相关成果可供我国高放废物缓冲回填砌块制备参考。

关键词：压实膨润土缓冲回填材料酒精湿化法含水率团聚体

两株不同硫氧化菌对砷黄铁矿中砷迁移转化的影响

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地球科学 2024年

作者：张静寇祝卿纯李平中国地质大学环境学院长江流域环境水科学湖北省重点实验室中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室贵州师范大学贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室

生物硫氧化作用对热泉环境砷的迁移转化有显著影响。然而，不同类型的硫氧化微生物对砷转化的影响尚不完全清楚。本研究对比分析了硫代硫酸盐氧化型细菌Anoxybacillus flavithermus DB-1和单质硫氧化型古菌Sulfolobus tengchong RT8-4... 详细信息

生物硫氧化作用对热泉环境砷的迁移转化有显著影响。然而，不同类型的硫氧化微生物对砷转化的影响尚不完全清楚。本研究对比分析了硫代硫酸盐氧化型细菌Anoxybacillus flavithermus DB-1和单质硫氧化型古菌Sulfolobus tengchong RT8-4对热泉典型含硫砷矿物--砷黄铁矿的作用。结果表明，在50℃、pH值为7.0-8.0的条件下，菌株A. flavithermus DB-1能在两天内将初始浓度为0.1 mmol/L的As(Ⅲ)氧化60%，但不能氧化单质硫。菌株S. tengchong RT8-4在pH值为3.0、温度为75℃的条件下，能在8天内将初始浓度为0.1 mmol/L的Fe(Ⅱ)氧化54.3%，但不能氧化硫离子和砷。A. flavithermus DB-1与砷黄铁矿共培养促进了砷和硫的释放，最终释放到溶液中的砷浓度为1.8 mmol/L，SO42-浓度为10.4 mmol/L，且无次级矿物生成。而S. tengchong RT8-4与砷黄铁矿共培养时释放出12.8 mmol/L的砷、87.7mmol/L的SO42-以及8.5 mmol/L的Fe(Ⅲ)，同时生成黄铁矾(Jarosite)、斜黄铁矾(Yavapaiite)、砷酸铁(Scorodite)等次级矿物。这些结果表明不同类型的硫氧化菌能促进含硫砷矿物的转化并促进砷的迁移/释放，但机理不同。本研究促进了我们对热泉中硫砷生物地球化学的认识。

关键词：热泉硫氧化微生物砷迁移转化

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伊宁市夏季大气臭氧生成机制及减排策略

环境科学 2024年第2期45卷 668-677页

作者：王文婷谷超李丽明李新琪郑镇森耿春梅王晓丽杨文天津理工大学环境科学与安全工程学院天津300384 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 新疆维吾尔自治区生态环境监测总站乌鲁木齐830011

为探究我国西北城市地区臭氧(O_(3))生成机制及减排策略,2021年夏季在伊宁市开展环境大气加强观测,基于0-D盒子模型(采用MCMv3.3.1化学机制)分析伊宁市大气O_(3)生成机制并初步探究大气O_(3)生成敏感性.结果表明:①由O_(3)生成潜势(OFP... 详细信息

为探究我国西北城市地区臭氧(O_(3))生成机制及减排策略,2021年夏季在伊宁市开展环境大气加强观测,基于0-D盒子模型(采用MCMv3.3.1化学机制)分析伊宁市大气O_(3)生成机制并初步探究大气O_(3)生成敏感性.结果表明:①由O_(3)生成潜势(OFP)、·OH反应速率(k·OH)和相对增量反应活性(RIR)这3个指标共同分析可知,烯烃、含氧挥发性有机物(OVOCs)和芳香烃是影响O_(3)生成的关键人为源挥发性有机物(AVOC)组分,且生物源挥发性有机物(BVOC)对O_(3)的生成贡献也不容忽视.基于RIR分析发现优控VOCs物种主要为乙醛、乙烯和丙烯等;②由盒子模型模拟可知,伊宁市O_(3)受到本地光化学生成和区域输出作用共同影响,且HO_(2)·+NO和·OH+NO_(2)反应途径分别对本地O_(3)光化学生成和去除贡献最大;③基于RIR(NO_(x))/RIR(AVOC)和EKMA共同表明,伊宁市夏季O_(3)生成主要处于过渡区且靠近VOCs控制区.不同削减情景模拟表明,AVOC和NO_(x)协同减排能有效降低当地O_(3)体积分数,其中AVOC减排效果更为明显.研究结果可为西北区域类似城市大气O_(3)污染管控提供支持.

关键词：臭氧(O_(3)) 0-D盒子模型 MCMv3.3.1化学机制 O_(3)生成敏感性减排情景模拟

三峡水库消落带土壤反硝化特征以及溶解性有机质的影响

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中国环境科学 2024年

作者：朱砚涛苏培兴张代钧袁淑培张峻通刘寅飞重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆大学环境与生态学院

消落带作为三峡水库流域生态系统中的“源”和“汇”，在维护水陆生态系统平衡和水陆物质能量的交换中发挥着重要作用。特别地，消落带土壤反硝化作为氮循环中的重要过程对水库水环境的氮素管理具有重要影响，溶解性有机质作为土壤有机... 详细信息

消落带作为三峡水库流域生态系统中的“源”和“汇”，在维护水陆生态系统平衡和水陆物质能量的交换中发挥着重要作用。特别地，消落带土壤反硝化作为氮循环中的重要过程对水库水环境的氮素管理具有重要影响，溶解性有机质作为土壤有机质中最为活跃的组分对土壤反硝化过程有着积极的促进作用；因此，研究三峡水库消落带土壤潜在反硝化速率以及溶解性有机质(DOM)的影响显得尤为必要。本文在重庆主城与涪陵选取了三个典型点位采集土壤样品，并对土壤的理化性质、原位反硝化速率、DOM驱动的反硝化以及库区土壤的微生物进行了考察与分析。结果显示淹水期的氨氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)浓度均高于落干期，淹水期土壤溶解性有机碳(DOC)浓度低于落干期，这是因为淹水期土壤中的氮素可以从水体中得到补充，而DOC更容易进入水体造成流失。影响现场土壤反硝化速率的主要因素是NH4+-N和NO3--N，在提供充足的碳(C)和氮(N)营养元素后，土壤潜在反硝化速率表现出较大的时间和空间差异性。在由DOM驱动的反硝化实验中，DOM降解符合一级动力学模型(R2＞0.93)，N2O累积量符合Logistic模型(R2＞0.97)。在三峡水库消落带土壤中，反硝化功能微生物主要是Bacillus和Comamonadaceae，其丰度变化与土壤潜在反硝化速率呈现显著的正相关性。

关键词：三峡水库消落带土壤反硝化溶解性有机质微生物群落

间歇供电的微生物电解池改善甲酸预处理剩余污泥厌氧消化产甲烷

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环境科学学报 2024年第7期 201-212页

作者：李欣彤仲司佳张代钧尹向阳杜豪敏江瑞阳重庆大学环境与生态学院重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室

厌氧消化（AD）是一种有前景的剩余污泥（WAS）资源化的技术，但存在底物利用率低、甲烷产率低和反应周期长等问题.本研究利用甲酸预处理技术促进WAS溶裂（FA-WAS），同时构建微生物电解池-厌氧消化（MEC-AD）体系，并引入间歇供电模式... 详细信息

厌氧消化（AD）是一种有前景的剩余污泥（WAS）资源化的技术，但存在底物利用率低、甲烷产率低和反应周期长等问题.本研究利用甲酸预处理技术促进WAS溶裂（FA-WAS），同时构建微生物电解池-厌氧消化（MEC-AD）体系，并引入间歇供电模式，旨在提高厌氧消化过程中底物甲烷产率和能量转换效率.与AD体系相比，MEC-AD体系的生物沼气中甲烷含量（67.8%）、累计甲烷产量(230.7 mL·g-1)和甲烷产率(19.5mL·g-1·d-1)分别提高了19.2%、84.4%和59.8%，净能量转换效率达到41.7%.间歇供电（12 h-ON、12 h-OFF）模式下，该体系的生物沼气中甲烷含量（61.4%）、累计甲烷产量(157.2 mL·g-1)和甲烷产率(11.5 mL·g-1·d-1)相较于AD体系分别提高6.2%、14.2%、13.9%，净能量转换效率达到64.0%；同连续模式相比其电能消耗降低了63%，净能量回收效率提高了34.8%.MEC的引入使Methanobacterium、Methanobrevibacter菌属得到富集，间歇供电中，Methanobacterium相对丰度较连续供电模式提高28.9%;Methanobacterium和Methanobrevibacter均是典型的氢营养型产甲烷菌，从而有利于甲烷的产生.MEC-AD体系提升了FA-WAS的厌氧产甲烷性能，间歇供电运行模式实现了低能耗下高甲烷产量，为WAS厌氧消化产甲烷提供了新途径.

关键词：剩余污泥厌氧消化产甲烷微生物电解池间歇供电

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气相中碱基与核苷自由基的产生与结构研究

质谱学报 2024年第1期45卷 90-102,I0003页

作者：寇敏徐诗音焦鲁杨杜梦颖李树奇孔祥蕾南开大学化学学院元素有机化学国家重点实验室天津300071 南开大学有机新物质创造前沿科学中心天津300071 南开大学化学学院天津市生物传感与分子识别重点实验室天津300071

核苷自由基在生物体内扮演着关键角色,特别是在DNA损伤过程中。为深入研究这些自由基的性质、反应机制以及与其他生物分子的相互作用,确定其结构至关重要。质谱通过提供高真空环境,为自由基离子创造了惰性的研究环境,在核苷自由基和碱... 详细信息

核苷自由基在生物体内扮演着关键角色,特别是在DNA损伤过程中。为深入研究这些自由基的性质、反应机制以及与其他生物分子的相互作用,确定其结构至关重要。质谱通过提供高真空环境,为自由基离子创造了惰性的研究环境,在核苷自由基和碱基自由基的气相研究中展示了不可替代的作用。此外,结合串联质谱和理论计算,能够更准确地分析自由基结构。本文总结了近20年来基于质谱技术的气相中碱基与核苷自由基的研究,详细介绍了自由基离子的产生方法、研究手段以及结构分析的最新成果,提出了对于高活性自由基中间体的结构研究,以及自由基异构体的选择性产生仍然面临挑战,亟需发展新的实验方法和技术手段。

关键词：质谱核苷自由基阳离子气相结构光解离光谱

绿脱石结构Fe(III)还原程度对氧化过程·OH形成及有机质矿化的影响

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农业环境科学学报 2024年

作者：肖艳琦符俊宏刘细祥廖文娟张娜崔浩杰衡水学院河北省湿地生态与保护重点实验室湖南农业大学资源学院中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室广西民族大学材料与环境学院广西高校环境友好材料及碳中和新技术重点实验室广西先进结构材料与碳中和重点实验室

土壤和沉积物有氧-无氧界面黏土矿物结构Fe(II)氧化产生的羟自由基(·OH)在有机物质转化过程中具有重要作用。土壤和沉积物黏土矿物结构Fe(III)的还原程度会随环境条件变化而不同，然而，关于含铁黏土矿物还原程度[Fe(II)/ Fe总]对氧化... 详细信息

土壤和沉积物有氧-无氧界面黏土矿物结构Fe(II)氧化产生的羟自由基(·OH)在有机物质转化过程中具有重要作用。土壤和沉积物黏土矿物结构Fe(III)的还原程度会随环境条件变化而不同，然而，关于含铁黏土矿物还原程度[Fe(II)/ Fe总]对氧化过程中·OH的形成及有机质矿化的影响尚不明确。本研究以富铁绿脱石为黏土矿代表，研究了不同还原程度绿脱石[Fe(II)/ Fe总：15%，22%，39%和56%]有氧氧化产生·OH的机制及该过程对溶解性有机质(DOM)转化的差异。结果表明，当不同还原程度绿脱石的悬浊液体系中结构Fe(II)浓度为2.2 mmol·L-1时，随着还原程度从15%增加到56%，其氧化120 min后·OH的累积浓度从15.1 μmol·L-1增加到27.1 μmol·L-1，单位O2转化为·OH的效率从3.4%提高到5.9%。傅里叶变换红外光谱(FTIR)、氮蓝四唑(NBT)猝灭实验和2，2’-联吡啶(BPY)钝化边缘反应位点的结果证明了还原程度为15%的绿脱石主要存在二八面体Fe(II)[Al- Fe(II)]，并在边缘位点活化O2产生·OH；而还原程度为56%的绿脱石除二八面体Fe(II)外，还存在高活性三八体[Fe(II)- Fe(II)- Fe(II)]，底面位点和边缘位点均可活化O2产生·OH，并且O2在底面位点还原形成·OH效率更高。氧化过程中·OH矿化溶解性有机质(DOM)形成CO2的含量随绿脱石的还原程度的升高而升高。因此，与低还原程度绿脱石(15%)相比，高还原程度的绿脱石(56%)存在高活性三八面体并能从底面位点形成·OH从而提高了·OH生成的效率并进一步促进了DOM的矿化。

关键词：绿脱石结构二价铁还原程度羟自由基(·OH) 天然DOM转化

无定河流域不同水土流失区底栖动物生物完整性指数构建与健康评价

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湖泊科学 2024年第1期36卷 274-285,I0026-I0037页

作者：侯湘然潘保柱侯易明胡恩贺瑶冯治远西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 陕西省环境科学研究院西安710061

无定河流域位于黄土高原与毛乌素沙地过渡带,水土流失严重,生态环境具有脆弱性和波动性。于2021年春季(4月)和秋季(10月)对无定河流域上、中、下游及其6条支流和流域内的3个淤地坝开展水生态系统调查,旨在厘清无定河流域底栖动物群落特... 详细信息

无定河流域位于黄土高原与毛乌素沙地过渡带,水土流失严重,生态环境具有脆弱性和波动性。于2021年春季(4月)和秋季(10月)对无定河流域上、中、下游及其6条支流和流域内的3个淤地坝开展水生态系统调查,旨在厘清无定河流域底栖动物群落特征,构建底栖动物生物完整性指数并开展健康评价。无定河流域春季共采集到底栖动物105种,平均密度为181 ind./m^(2),平均生物量为0.760 g/m^(2),秋季共采集到底栖动物67种,平均密度为94 ind./m^(2),平均生物量为0.454 g/m^(2)。通过对两季度研究区域内底栖动物27个生物参数开展分布范围检验、判别能力分析和相关性分析,构建无定河流域底栖动物生物完整性指数,对全流域40个样点(6个参照点和34个受损点)进行B-IBI健康评价。评价结果表明,总体上无定河流域底栖动物生物完整性较好,40个样点中春季有19个处于健康或亚健康状态,秋季有23个处于健康或亚健康状态,其中无定河上、中游干支流大都以健康和亚健康为主,无定河下游干支流以及3个淤地坝水体健康状况较差。在不同水土流失类型区域,底栖动物群落特征和生物完整性评价具有显著性差异。本研究结果可为无定河流域河流健康评估提供科学依据。

关键词：无定河流域水土流失底栖动物完整性指数大型底栖无脊椎动物健康评价

基于流域底栖动物完整性指数评价延河的水生态健康

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应用生态学报 2024年第3期35卷 806-816页

作者：贺瑶孙长顺侯易明胡恩侯湘然冯治远张旭达潘保柱西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 陕西省环境科学研究院西安710069

延河流域位于黄土高原丘陵沟壑区,水土流失严重。流域中下游人类活动干扰强烈导致生态环境脆弱。流域内不同地貌单元(峁梁丘陵沟壑区、峁状丘陵沟壑区、破碎塬区)水土流失状况不同,本研究于2021年4月(春季)和10月(秋季)对流域底栖动物... 详细信息

延河流域位于黄土高原丘陵沟壑区,水土流失严重。流域中下游人类活动干扰强烈导致生态环境脆弱。流域内不同地貌单元(峁梁丘陵沟壑区、峁状丘陵沟壑区、破碎塬区)水土流失状况不同,本研究于2021年4月(春季)和10月(秋季)对流域底栖动物群落进行调查,通过构建底栖动物生物完整性指数(B-IBI)对流域水生态进行健康评价,并探究不同地貌单元对底栖动物生物完整性的影响。共鉴定底栖动物4门73属113种,两季度中水生昆虫均为绝对优势类群。对26个候选指标进行筛选发现:春季B-IBI由优势分类单元个体相对丰度、科级耐污指数(FBI)、捕食者个体相对丰度3个指标构成;秋季B-IBI由蜉蝣目分类单元数、FBI、捕食者个体相对丰度3个指标构成。B-IBI评价结果显示,上游干支流83.3%的采样点处于健康状态,而中下游干支流仅有28.6%的采样点处于健康状态,流域春季健康状况优于秋季。Kruskal-Wallis非参数检验表明,破碎塬区秋季底栖动物密度、物种数和B-IBI均显著低于春季,且在秋季时显著低于峁梁丘陵沟壑区、峁状丘陵沟壑区,丰水期集中降雨导致水土流失加剧是造成这种差异的主要原因。冗余分析结果显示,影响春季底栖动物群落结构的关键因子为大石底质、叶绿素a、氧化还原电位、浊度、电导率、溶解氧,影响秋季群落结构的关键因子为硝态氮、氧化还原电位、pH。

关键词：延河流域水土流失底栖动物完整性指数健康评价地貌单元