基于Web of Science对土壤胶体影响重金属行为研究的计量分析

为全面了解土壤胶体影响重金属行为方向的研究现状和前沿动态,基于Web of Science(WoS)核心合集数据库,利用WoS自带分析工具、HistCite引文图谱分析软件、VOSviewer和Citespace可视化分析软件对1990—2021年间土壤胶体影响重金属行为的文献进行了计量分析。结果表明,在世界范围内该方向的发文量逐年稳步增长,我国相关研究起步较晚,但近些年呈现迅猛发展的势头。目前土壤胶体影响重金属行为研究发文量最多的国家和研究机构分别是美国和中国科学院,发文量最高的期刊为Environmental Science&Technology,主要研究学科为环境科学与生态学的交叉学科。关键词聚类分析显示“土壤胶体颗粒粒径分级与重金属的形态分布”、“土壤胶体的释放、沉积及对重金属的吸附作用”和“土壤胶体颗粒的迁移机制与迁移模型研究”为主要的研究主题,人工纳米颗粒在土壤中的行为、迁移转化以及生物有效性是现阶段的研究热点。利用场流分离技术结合单粒子电感耦合等离子体质谱等技术,探讨土壤胶体与人工纳米颗粒之间发生的复杂相互作用及其对人工纳米颗粒迁移归趋与环境命运的影响,是未来的主要研究方向。

外源秸秆对污染土壤氧化还原过程水分散性胶体态重金属的影响

土壤胶体尤其是水分散性胶体,作为一种重要的污染物载体,在重金属吸附、迁移以及生物吸收过程起着重要作用。通过土壤培养试验探讨了外源添加水稻秸秆在氧化还原波动条件下如何影响土壤液相中及水分散性胶体中重金属的分布。结果表明,外源秸秆增加厌氧过程液相中溶解性有机碳(DOC)、砷(As)、铁(Fe)、锰(Mn)、钙(Ca)、钾(K)、硅(Si)、铝(Al)、镁(Mg)等浓度,降低了厌氧过程氧化还原电位(Eh)及铜(Cu)、铅(Pb)等浓度,提高了好氧过程Pb浓度。利用非对称流场流分馏-紫外可见-电感耦合等离子体-质谱联用技术(AF4-UV-ICP-MS),测得水分散性胶体颗粒主要分布在0.3~3 kDa、3~40 kDa和130 kDa~450 nm三个粒径范围,各粒径颗粒的组成有所差异,主要含有机质、无机黏土矿物和铁矿物等。外源秸秆促进液相中Fe和As由胶体态向溶解态转化,促进镉(Cd)和Cu由溶解态向胶体态转化。本研究有助于揭示农业活动影响重金属迁移转化及有效性的界面机制。

基于M-DGM(1,1)模型的东江河流系统健康评估

东江作为广东省和香港特别行政区的重要水源地,直接关系着珠三角地区的经济发展以及香港特区的繁荣稳定。为有效掌握东江河流系统健康状况的发展趋势,促进东江流域内经济社会的可持续发展,针对东江河流系统健康评分(2015—2019年)的振荡分布特性,基于灰色预测理论,结合等维灰数动态递补模型,构建了M-DGM(1,1)灰色预测模型,并利用该模型对东江河流系统(2020—2024年)的健康状况进行了评估。结果表明:该预测模型精度达到一级,可满足东江河流系统健康状况评估的要求;东江河流系统健康在2020—2024年间仍处于亚健康状态,但总体向着健康方向发展;部分敏感警兆指标评分(2020—2024年)发生波动,要继续加强对东江河流系统健康的保护与管理。

能量色散X射线荧光光谱技术在土壤重金属分析中的应用研究现状

伴随着城市化和工业化的进程,重金属通过各种途径进入生态环境并在土壤中大量富集,对土壤环境健康造成潜在风险。近年来随着能量色散X射线荧光光谱技术(ED-XRF)的发展,仪器的检出限明显降低,并能适用于土壤中各类重金属的检测,正逐渐成为测定土壤环境中重金属浓度的有效设备。然而,土壤基质的复杂性和仪器自身的限制会导致利用ED-XRF在测定目标重金属时存在准确度和精密度较低等问题。譬如土壤样品的类型及粒径、仪器和环境中的噪声均会对检测造成一定影响,同时在定量分析模型方法的建立上也存在一定难度,仍不能很好地应用于实验室等数据质量要求较高的环境。本文总结了XRF在土壤重金属检测领域的应用与研究进展,探究了不同土壤样品状态及检测条件对ED-XRF仪器检测精确性的影响,梳理了ED-XRF光谱的主要预处理方法以及定量分析模型的建立过程,分析了ED-XRF在评估土壤重金属有效性上的应用潜力。当前,应用于ED-XRF检测的土壤样品制备程序已经相对成熟,在操作手段上如何减少土壤基体效应的影响,学者们的意见相对统一,即尽量使用干样、低粒径或压片土壤样品,而对检测数据的处理和分析还存在一定优化的空间。因此,目前主流的关注领域是结合不同算法的优点,进行ED-XRF光谱的预处理分析及建立定量分析模型来提高ED-XRF检测的精准度。但当下针对不同类型土壤的ED-XRF检测研究只点明了存在差异的现象,对其中的机理尚缺明晰的探究。未来需要继续探明不同基体效应存在于各类型土壤的原因及其影响大小,优化完善ED-XRF光谱定量分析模型,是ED-XRF定量分析研究的两个重要方向,通过多元回归分析对土壤中重金属有效性进行预测研究亦应是今后重点关注的领域。

穿河输流管道自埋特性试验研究

针对穿河输流管道易受水流冲刷破坏,导致输运介质泄露的问题,通过试验研究穿河输流管道自埋特性,观测了管道自埋过程和地形剖面特征,分析了管道自埋程度的影响因素。结果表明,在一定水力条件下,当穿河管道具有一定的初始嵌入度时,管道底部河床泥沙不会冲穿,管道反被泥沙掩埋,具有明显的自埋特性,穿河输流管道前后掩埋斜坡坡度均趋于稳定值;管后相对掩埋距离L/D随弗劳德数Fr增大而增大,随初始嵌入度e/D增大而减小。

江湖洪水遭遇下鄱阳湖水动力模拟

鄱阳湖接纳流域内来水,其洪水的形成和发展受鄱阳湖流域来水和长江洪水的双重影响,造成该地区在特定时段极易引发特大洪水。文章分析了江湖作用机制,并基于1959-2009年汉口和湖口洪水资料,统计分析了江湖洪水遭遇及长江洪水倒灌入湖频次;通过构建鄱阳湖-长江干流二维水动力模型,对江湖顶托加剧情景、江湖顶托相持情景、长江洪水倒灌情景等典型洪水过程进行了重演与分析,将模拟结果与实测水位过程进行验证与误差分析,并应用该模型对1998年极端洪水遭遇过程进行模拟分析。研究结果表明:鄱阳湖洪水一般早于长江洪水出现,两者遭遇主要在6-7月;长江倒灌情景一般发生在长江主汛期,通过统计分析长江洪水的倒灌天数及倒灌水量,反映了江湖顶托强度在年代际尺度上处于此消彼长的波动状态;模型对江湖洪水遭遇典型水位过程与1998年极端洪水遭遇过程的模拟预测精度较高,效果较好,说明模型能够很好地处理鄱阳湖洪水与长江洪水遭遇的高动态变化问题,可为鄱阳湖地区的经济建设和防洪治理提供理论支撑。

土壤重金属地质高背景成因、风险与管控研究进展

土壤重金属地质高背景是近年来学术界研究的热点之一,涉及地质学、地球化学、土壤学、环境科学等学科。采用文献计量方法分析了土壤重金属地质高背景领域的研究进展与近期热点,介绍了全球和中国土壤重金属地质高背景分布特征、成因与类型,梳理了高背景区土壤重金属的环境风险及管控措施,以期为土壤重金属地质高背景成因机制与风险管控提供理论与技术参考。建议关注高背景区土壤重金属背景值调查、富集特征与形成机制、潜在活化与迁移,开展地质高背景区土壤风险评估、环境基准研究与管控技术研发。

基于3D Tiles的大规模三维地质模型共享技术研究

针对三维地质模型的网络共享与发布研究较少,基于3D Tiles提出了一种大规模三维地质模型共享发布方案:首先采用基于二次误差测度(QEM)的半边折叠算法,对模型进行简化,建立分层LOD模型;再利用平面四叉树+纵向固定距离切分的方法对各级模型进行分块,建立瓦片分层结构树;最后计算出所需的几何误差、变换矩阵等参数,并生成3D Tiles瓦片内容及瓦片集描述文件。基于此方案选取了某区域约1000 km^(2)的三维地质体模型进行了实验,实验表明该方案在保障模型的几何特征和细节表现的同时,可对大规模三维地质模型进行高效、流畅的加载与显示。

长江经济带地质资源环境综合信息管理与服务系统的开发与应用

为了支撑服务长江经济带发展国家战略,中国地质调查局部署实施了“长江经济带地质环境综合调查工程”,并开发了相应的综合信息管理与服务系统。该信息系统具有低耦合和高扩展的特性,能够从数据汇聚、数据管理、数据应用、二三维一体化和信息共享等多个方面提高系统的灵活性和可配置性。系统采用辅助工具+主系统的架构,同时运用数据湖、二三维一体化等新技术,通过封装接口和统一化处理方式对多种数据源进行统一管理和处理,降低了数据之间的依赖关系,从而使系统更加灵活可变,能够更好地应对多变的业务需求,提高数据处理性能和应用效率,进而为决策者提供全面的地质环境信息和决策依据。该系统的建立和完善将为长江经济带的国土空间规划、新型城镇化战略、重大工程规划建设、地质灾害防治和生态文明建设等工作提供重要支撑。

一种基于三维矿山模型的矿产资源储量估算方法

矿产资源储量管理是实行矿山科学化管理、实现矿产资源合理利用、保障矿山经济可持续发展的重要基础工作,是制定矿产资源战略、矿山开采生产的基本依据,矿山地质三维建模在矿产资源储量评价中的应用已进入科学化、定量化阶段.基于多源数据构建矿山三维地质模型,模拟矿山空间结构、矿床与岩层分布、构造特征,并运用空间插值估算地质资源储量.定量分析矿体三维空间位置、富集程度及品味,定量化估算矿产资源储量,实现矿山资源储量监管、资源储量估算与三维可视化有机结合,为实施矿山采空区周边资源、残矿安全回采和合理经济地确定开采方案提供科学手段.

南美白对虾小棚养殖苗期肠炎防控方案

南美白对虾是十足目、对虾科、对虾属动物,又称白皮虾、白对虾,因其营养丰富、味道鲜美,深受广大消费者喜爱。当前南美白对虾养殖主要以小棚养殖、外塘养殖和工厂化养殖为主,其中小棚养殖分布最广,以广东、广西、福建、浙江、江苏、山东等地区养殖最为密集。南美白对虾小棚养殖过程中的苗期管理至关重要,而在苗期最常见的病害就是肠炎,这使很多养殖户备受困扰。

苏南地区Cd低积累水稻品种筛选及土壤Cd安全阈值推导

解决农田土壤镉(Cd)污染及水稻Cd超标问题是国家和地方的重大需求。通过在苏南地区多年多点的田间小区试验和大田实地调查,对当地主栽水稻品种的Cd积累性差异进行比较,并推导出土壤Cd安全阈值。结果表明,大田调查与小区试验结果一致,18个主栽水稻品种糙米Cd生物富集系数存在差异,最高相差4.7倍,南粳46、南粳3908等品种的Cd积累性较低且稳定,建议推广应用。利用物种敏感性分布法,推导出苏南地区土壤pH 5.0~6.5、6.5~7.5、7.5~8.5下保护95%水稻品种糙米不超标的土壤全量Cd安全阈值分别为0.52、0.80、1.78 mg·kg^(-1),均高于现行的风险筛选值(GB 15618-2018)。研究结果对于苏南地区Cd污染稻田安全利用具有重要的应用价值。

基于HDXRF和ICP-MS的黔西北土壤重金属空间分布及影响因素研究

高精度X射线荧光光谱仪(HDXRF)是一种准确度较高的金属元素快速检测仪器。本研究将HDXRF法与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法进行对比研究,探究HDXRF法在土壤重金属调查评估中的适用性。选取威宁县黑石头镇某地为研究区,基于地理探测器,以土壤理化性质(pH、有机质、CEC、黏粒、粉粒、砂粒)和地形因素(高程、坡度、坡向)9个因子为自变量,重金属(Cd、Pb、Zn、Cr、Cu、Ni)含量为因变量,分析两种检测方法下耕地土壤重金属空间分布规律及其影响因素。结果表明:6种重金属的HDXRF法与ICP-MS法检测值均服从正态分布,两种方法检测得到的土壤重金属在耕层和剖面的分布规律基本一致,从数据统计上看,仅HDXRF法Cu的值比ICP-MS法高约16%,其他元素无显著差异。HDXRF法与ICP-MS法所测相同重金属间均存在极显著正相关关系(P<0.01),与各影响因子间相关性分析结果基本一致,Cd、Pb、Zn、Ni与土壤理化性质,Cr与土壤理化性质、高程和坡向,Cu与CEC和高程间均存在极显著相关关系(P<0.01)。地理探测器交互探测结果显示,影响因子间交互作用均显示增强效应,pH、有机质、CEC与其他影响因子间交互作用是土壤Cd、Pb、Zn空间分异的主导因素,土壤Cr、Cu、Ni的空间分异是土壤理化性质和地形因素共同作用的结果,交互作用q值在0.200~0.700。综上,HDXRF法土壤重金属检测值的准确度和精密度较高,土壤重金属空间分布规律及影响因素与ICP-MS法结果一致,可用于土壤重金属的快速检测与评估。后续,可通过建立其与土壤pH、有机质、CEC和地形因子等的变量模型与ICP-MS法检测结果进行系统校正。

农田污染钝化修复环境影响定量评估方法与案例分析

通过生命周期评价法对云南省怒江州污染农田钝化修复技术的环境影响和碳足迹进行量化分析.结果表明,该污染农田钝化修复技术的环境影响最终归类为人类健康、生态系统和资源,其中全球变暖影响是主要的环境影响.整个钝化修复过程中,药剂生产阶段和工程实施阶段是碳排放热点阶段,碳排放量分别为2103,2091t,修复单位方量污染土的碳排放量为87.80kg.钝化修复技术的环境影响单一评分为949.94kPt,是环境影响较低的污染农田修复技术.本文定量评估了农田污染钝化修复技术的环境影响评分和碳排放量,为对比不同修复技术环境影响提供数据基础,推动农田污染场地修复绿色可持续发展.

农田土壤铅有效态分析法(AB-DTPA)的优化与验证

中国土壤类型丰富多样,不同区域土壤重金属赋存形态各异,难以实现对不同区域不同类型土壤重金属有效性的比较与评价。为筛选建立适宜区域农田土壤重金属的有效性评价的方法,该研究选择滇东地区5种性质差异较大的典型农地土壤(黄棕壤、黄壤、红壤、石灰土和紫色土)运用正交试验法将AB-DTPA法的提取条件(固液比、提取剂pH值和振荡时间)进行正交组合,建立土壤-作物Pb迁移模型与总量法、CaCl_(2)-DTPA法和AB-DTPA法进行拟合优度对比,并以白菜和菠菜为指示作物开展盆栽试验,探讨不同分析方法与作物Pb累积能力的相关性,进而综合评价不同方法的适宜性。结果表明,1)固液比(g/mL)1:3、提取剂pH值7.6以及振荡时间120 min对Pb有效态的提取量有较大的影响;2)与其他方法相比,优化AB-DTPA法(固液比1:3、pH值7.6和振荡时间120 min)能更好地预测作物对Pb的吸收能力;3)盆栽试验表明,优化AB-DTPA法提取的土壤Pb有效态含量与白菜和菠菜吸收Pb含量具有更好的相关性(R^(2)=0.898, R^(2)=0.752),Pb的加标回收率范围为99.5%~113.0%,准确度高。4)将土壤pH值加入预测模型表明,土壤pH值对土壤Pb与在作物可食部分中相关性影响很小,表明优化AB-DTPA法很稳定。因此,优化AB-DTPA法适用于滇东地区农田土壤Pb有效态的提取,该法具有可行性、广普性和准确性。研究结果为区域农田土壤修复技术效果及污染风险评价提供基础依据。

实验室COD废水处理研究

实验室COD废水含有大量的Cr^(6+)、Ag^(+)和Hg^(2+)等重金属离子,若不经处理直接排放,会对生态环境造成不利影响。采用氧化还原法和中和沉淀法处理实验室COD废水中重金属离子,通过单因素实验和正交实验优化了处理条件。结果表明,当葡萄糖加量为10 g时,废水中Cr^(6+)完全转化为Cr^(3+);当氯化钠加量为2.1 g时,废水中Ag^(+)去除率为100%;在氢氧化钠加量为5.0 g、反应时间为20 min、反应温度为20℃的最佳条件下,总Cr和Hg^(2+)综合去除效率最佳,去除率分别为75.13%、86.51%。

清水条件下桥墩局部冲刷坑底部粗化效应研究

在非均匀沙河床上,桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层会影响到桥墩的最大局部冲刷深度。通过水槽试验研究分析了单层非均匀沙河床上桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层的级配、相对粗化度和不均匀程度。结果表明,粗化覆盖层中泥沙的中值粒径随桥墩局部冲刷深度的增加而增加,其相对粗化度随来流弗劳德数的增加而增加,而不均匀程度则随来流弗劳德数的增加而减小。并在此基础上提出了桥墩局部冲刷坑底部粗化覆盖层泥沙的级配计算公式,并利用实测资料验证了该公式具有良好的适用性和可靠性。

铝电解结构型钢爪的研究与应用

针对电解槽运行平均电压、吨铝直流电耗高的问题,采取改变结构、使用新型材料焊接制作的节能型钢爪等改进措施。随机抽取不同型号钢爪、不同电解槽,与传统铸造钢爪相比,统计和分析在同一条件下各种形态各点压降变化,在生产中降低钢炭压降,有效降低电解槽运行平均电压16 mV,实现节能降耗。

中国景天科植物一新种——伴矿景天

本文描述了景天属(景天科)一新种,即伴矿景天(SedumplumbizincicolaX.H.GuoetS.B.Zhousp.nov.)。

基于改进哈里斯鹰优化算法的多机器人协作焊接路径规划

为解决多机器人协作焊接路径规划方法需要搜索效率高和寻优精度高的问题,采用性能较优的哈里斯鹰优化算法建立基于寻找最佳初始焊接位置的多机器人协作焊接路径规划方法,仿真实验证明哈里斯鹰算法能够很好地寻找出最佳初始焊接位置和关节变化稳定的路径,但在多机器人协作焊接路径规划时容易陷入局部最优的问题,因此提出一种提高克服局部最优能力的改进哈里斯鹰优化算法。其中采用3种不同的策略对哈里斯鹰优化算法进行改进:首先采用拉丁超立方抽样策略对种群初始化进行优化;再采用自适应更新因子策略更新r1和r3;最后采用随机飞行策略进行对最佳个体进行位置偏离。利用仿真平台结合两种算法对多机器人协作焊接路径规划各自独立仿真运行30次,并进行结果比较。结果表明相对于原哈里斯鹰优化算法,改进哈里斯鹰优化算法在多机器人协作焊接路径规划中不仅具有更强的克服局部最优能力,还具有很好的收敛精度和收敛速度。