液相色谱结合多元统计分析多酚与烟叶香型的关系

采用超声辅助萃取-液相色谱法快速测定烟叶中8种多酚类致香前体物质,通过测定51份烟叶样品中多酚类含量差异,结合主成分分析、聚类分析和判别分析等多元统计方法,对烟叶香型进行区分和判定。结果表明,前两个主成分累计贡献率为67.9%,从主成分得分图中可直观显示清香型、中间香型和浓香型的分类趋势,采用层次聚类分析可将51份烟叶样品分为3种香型,与交互验证率为90.2%的Fisher's判别分析的结果相一致。此外,研究了多酚类物质与产地的关系,主成分得分图中初步显示了不同产地烟叶的分类趋势。本研究结果表明,多酚类物质结合多元统计方法可应用于烟叶香型、产地分类的分析。

膨胀土滑坡与工程边坡新型防治技术与工程示范研究

中国膨胀土分布十分广泛且与人类活动密集区高度重叠。由于其胀缩性、裂隙性与超固结性(“三性”)特征,膨胀土极易受气候变化和工程活动影响而诱发滑坡灾害。然而,传统的防治技术无法适应具有“三性”特征的膨胀土滑坡与工程边坡治理要求,导致滑坡屡治不止,成为工程“癌症”。“十三五”国家重点研发计划项目“膨胀土滑坡与工程边坡新型防治技术与工程示范研究”紧扣膨胀土的“三性”及其互馈作用,揭示了膨胀土滑坡和工程边坡的失稳机理与关键致灾因子,突破了膨胀土边坡多场信息监测与滑坡灾害早期预警技术,研发了“表-浅-深”一体化的膨胀土边坡韧性生态防护技术,形成了膨胀土边坡防护工程健康诊断方法与快速修复技术,初步集成了膨胀土边坡生态防护综合技术体系并实施工程示范三处。项目研究成果为膨胀土滑坡与工程边坡防治提供了新理论、新技术和新工法,社会、经济和环境效益显著,应用前景广阔。

钠钾盐梯度循环作用下高压实膨润土膨胀力衰变特性

高放废物深地质处置库近场环境中,高压实膨润土将长期遭受含盐地下水的循环化学作用,导致其膨胀性能不断衰变。针对干密度为1.7 g/cm3的高压实高庙子（GMZ）膨润土,分别开展了0.5 mol/L和1.0 mol/L两种盐梯度、Na Cl-水-KCl和Na Cl-水不同循环路径下的恒体积膨胀力试验,探讨盐梯度循环化学作用下其膨胀力的衰变特性。结果表明：盐梯度循环作用下,膨润土膨胀力的发展与离子种类、浓度和循环次数等因素有关。盐化阶段膨胀力不断降低,淡化阶段膨胀力有所提高;低盐度梯度循环下各阶段的稳定膨胀力均高于高盐度梯度循环时的膨胀力。随着循环次数的增加,稳定膨胀力逐渐下降,入渗溶液浓度越高,降幅越大,且衰减幅度随着循环次数的增加而减小。KCl溶液的入渗会引起膨润土发生矿物相变,膨胀力显著降低;当KCl溶液浓度达到一定值时,蒙脱石的充分溶解导致膨润土丧失膨胀能力。

基肥施用方式对烤烟根系生长及根际微生态环境的影响

【目的】本文对江西烟区烟苗早生快发问题进行了研究。【方法】采用挖大穴施基肥、施用白云石粉和高碳基肥等措施改变根际土壤环境,研究了不同措施对烤烟根系生长发育及根际土壤微生态环境的影响。【结果】打大穴和施用穴肥能够增加烤烟根际土壤微生物菌群的数量,烤烟侧根数量明显增加,且主要分布在垂直垄面向下5~10和10~25 cm土层。施用白云石粉和高碳基肥均能使根际土壤pH值升高。【结论】根际土壤pH值在适宜范围内才能促进烤烟生长。推测根际土壤pH 7.5左右可能是烤烟根系生长是否受到抑制的分界点。

膨润土膨胀力时程曲线的形态特征及其模拟

为了研究膨润土膨胀力时程曲线的形态特征,采用恒体积法开展了不同干密度高庙子(GMZ)膨润土的膨胀力试验。试验结果表明,不同干密度高庙子膨润土的膨胀力时程曲线均呈典型的双峰形态:膨胀力先迅速增大至一个峰值,然后小幅回落或增速明显减小,随后再次升高并最终趋于稳定。膨胀力时程曲线的形态由膨胀力峰值、谷值、终值、峰值时间、谷值时间和终值时间等6个关键参数控制。在分析膨胀力形成机理及其发展规律的基础上,基于累积"楔"力与消散"楔"力相互叠加的原理,并假设累积"楔"力随水化时间呈指数分布,消散"楔"力随水化时间呈高斯分布,建立了一个膨胀力时程曲线的预测模型。该模型仅包含5个参数,均具有较明确的物理意义。根据试验结果和文献资料的验证结果表明,模型能够较好地模拟不同形态的膨胀力时程曲线。

饼肥配施对烤烟产质量与土壤改良的影响

以云烟87为试验材料,通过田间试验,研究了不同比例饼肥和有机肥配施对烤烟生长与土壤改良的影响。结果表明:纯饼肥对烟株生长和土壤酶活性的促进效果最佳;施用饼肥能够促进烟株生育期提前1~3…d,并且有利于干物质积累;随着饼肥使用量的增加烟叶质体色素的含量逐渐增加,最高增加25.82%;饼肥(10%有机氮)与有机肥(10%有机氮)配施能够提高烟叶化学成分协调性,并适当降低烟碱含量,提高烟叶的内在质量。通过研究结果和经济成本两方面考虑,应该在江西推广饼肥和有机肥配施方案,提高烟叶质量,增加烟农经济收益。

处置库膨润土胶体吸附迁移性及核素共同迁移特性研究进展

在阐述高放射性废物深地质处置库内膨润土胶体吸附迁移特性的基础上,总结了胶体与核素的共迁移试验、作用机理和模拟等方面研究成果。结果表明,膨润土胶体的吸附、迁移性受胶体浓度、地下水离子强度和pH影响显著,已有成果难以评价膨润土胶体对核素的吸附能力以及胶体的迁移能力。实验室动态柱试验和原位偶极子流场试验都关注到可移动胶体对核素迁移的促进作用以及过滤胶体对核素迁移的阻滞作用,但缺乏原位远距离胶体和核素共迁移试验成果。膨润土胶体和核素共迁移效果受胶体的吸附-解吸和胶体过滤作用控制,鲜少考虑介质的阻塞作用。双重渗透率模型和双重孔隙介质模型能够模拟特定条件下膨润土胶体和核素的共迁移穿透曲线,但考虑的裂隙系统简单,未考虑核素的竞争吸附效应。最后,提出了试验和理论方面的研究建议。

移栽期和移栽方式对赣南烤烟生长及产质量的影响

采用随机区组试验设计研究了赣南生态条件下移栽期和移栽方式对烤烟生长及产质量的影响。结果表明,膜下小苗移栽能够促进烟株前期生长和烤后烟叶经济性状,但烤后杂色烟叶比例较高、用工成本高。井窖式移栽操作简便、较为省工,但易受到土壤类型和土壤湿度的影响,前期生长较慢。改良井窖式移栽有效克服了前两者的缺点,有利于烟株早生快发,烟叶质量和经济效益均得到提升,且生产用工成本合理,适宜在赣南烟区推广。

考虑侧壁摩阻的围岩裂隙中膨润土-砂混合物侵入过程及其模型

高放废物处置库建设与运营期间,作为缓冲/回填材料的高压实膨润土-砂混合物侵入裂隙,在降低围岩渗透性的同时,会引起膨润土的流失与可能的核素外泄,危及处置库的运营安全。针对膨润土-砂混合物侵入围岩裂隙问题,开发试验装置,开展不同裂隙宽度(0.1,0.3,0.5,1.0 mm)情况下,不同含砂率(0%,15%和30%)的膨润土-砂混合试样(石英砂粒径为0.075~0.1 mm)的裂隙侵入试验;利用预先设置的高精度数字相机,定时拍摄膨润土混合物侵入过程,再借助ImageJ图像处理软件,获取侵入距离以及附属(石英、长石与方石英等)与非附属矿物(蒙脱石等)环宽度等参数;基于入侵过程中膨胀力与裂隙侧壁摩阻力发展过程分析,构建并验证考虑侧壁摩阻的围岩裂隙膨润土侵入模型。结果表明:静水条件下,裂隙中膨润土的侵入距离、非附属与附属矿物环宽度等均随裂隙大小的增大显著增大,随含砂率增大明显减小;侵入达到平衡(稳定)后,挤出口处膨润土干密度随裂隙宽度的增大而减小,但随试样含砂率的增大而增大;附属矿物环区的摩擦系数明显大于非附属矿物环区的摩擦系数,即附属矿物环对膨润土侵入过程具有更强的抑制作用;考虑侧壁摩阻的膨润土侵入模型计算值能够较好地模拟实测值。侵入试验与模型研究可为实际处置库中膨润土的侵入行为预测提供依据。

不适用下部烟叶摘除法对江西烤烟部位结构和烟叶经济性状的影响

为提高江西烟叶工业可用性,以烤烟品种云烟87为材料,采用大田试验研究了不适用下部烟叶摘除法对江西烤烟不同叶位烟叶叶面积、单叶重及烤后烟叶等级结构、经济性状、感官质量的影响。结果表明,打顶后1 d摘除下部叶,第10叶位(中部叶)和第16叶位(上部叶)烟叶的叶面积、单叶重及烤后烟叶的产量、产值和上等烟比例均高于其他摘叶时间。同一摘叶时间下,摘除5片下部叶时烟株叶片单叶重、上等烟比例均高于摘除2片叶处理,上部叶比例增加1.8%~3.2%。随着摘除下部叶时间推迟,上部叶比例降低,而中部叶和下部叶比例增加。打顶后1 d摘除2片下部叶时,C3F和B2F等级烟叶的评吸质量最好。综合烤烟生长及产质量性状,打顶后1 d摘除2片下部叶适宜作为生产中优化烟叶结构的依据。

高放废物地质处置库缓冲/回填材料的气体渗透问题研究进展

简要回顾和总结了国内外学者对处置库中的气体形成与渗透机制,注气试验装置与试验方法,以及气体渗透特性等方面的研究成果和最新进展。研究表明,深地质处置库运营过程中会由于金属无氧腐蚀等产生以氢气为主的多组分气体,气体在缓冲/回填材料中主要以对流–扩散渗流、黏性–毛细管两相流、局部膨胀通道渗流和沿宏观裂缝渗流等4种机制渗透。为此,各国学者先后研发了恒体积渗透装置、K0渗透装置、等向应力渗透装置和三轴渗透装置等注气试验装置,采用控制注气流量速率法或控制注气压力法开展了大量注气试验,发现缓冲/回填材料的气体渗透率和特征压力等渗透特性均与其物理性质和边界条件等诸多因素有关。考虑到处置库实际运营工况的复杂性,多场（热–水–化–力）多相（固–液–气）耦合条件下的缓冲/回填材料的气体渗透特性研究将是今后的一个重要工作方向。

基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化研究进展

基于微生物或脲酶诱导碳酸钙沉淀(MICP/EICP)的土体固化技术是近年来岩土和地质工程领域的研究热点之一。在系统回顾基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化技术发展历程的基础上,重点阐述了MICP/EICP固化机制、土体孔隙结构、菌液和脲酶性质、胶凝液性质和固化方式等方面对碳酸钙特性影响的研究进展。研究结果表明:土体孔隙越小,越不利于微生物或脲酶入渗,固化均匀性越差;土颗粒接触点越多,可为碳酸钙提供的沉积点位越多,碳酸钙与土颗粒间的黏结和桥接作用越强,固化效果越好;一定菌液或脲酶浓度或脲酶活性范围内,碳酸钙的生成速率和生成总量随浓度及活性的增大而增大,但过高的浓度或活性易导致碳酸钙生成速率过快,从而在土体注入端发生堵塞;低浓度胶凝液得到的碳酸钙晶体更小,在土体中的分布更均匀;采用合适的注浆饱和度可提高具有黏结作用的碳酸钙的占比;采用多层交替注入或单相低pH值注入可提高碳酸钙在试样中分布的均匀性。基于碳酸钙沉淀特性的影响因素,提高固化土体的均匀性,验证其耐久性,室内试验结果在现场尺度的适应性和改进方案应该成为以后研究的重点。

4-硝基苯甲酰氯柱前衍生-超高效液相色谱/质谱法测定烟叶中氨基酸

建立了4-硝基苯甲酰氯柱前衍生、超高效液相色谱/质谱法测定烟叶中氨基酸的方法。样品经超声辅助提取后,提取液与4-硝基苯甲酰氯可快速发生衍生化反应。优化后的衍生化条件为:NH 4HCO 3-NH3·H2O缓冲溶液(pH=9.0),室温下振荡衍生1 min。此反应具有反应条件温和、衍生时间短等优点。通过优化多通道反应监测参数,进一步提高了方法的灵敏度。方法的线性相关系数R 2在0.9951~0.9998之间,检出限为0.01~2.10μg/L,加标回收率为81.7%~103.6%,相对标准偏差为0.5%~8.0%,具有良好的稳定性和精密度。采用本方法测定3种不同产地烟叶样品中氨基酸含量,结合多元统计分析方法进行分析,分类效果良好。

烟叶中致香成分前处理与检测方法研究进展

烟叶致香成分是评价烟叶品质的重要指标,通过研究烟叶陈化过程中的致香成分种类和含量的变化,监控烟叶质量以及掌控烟叶陈化的最佳时期,提高经济效益。烟叶致香成分众多、组分复杂、含量低,采用合适的前处理方法和分析检测方法尤为重要。本文简要介绍了烟叶致香成分及其陈化过程中致香成分的变化,重点从前处理、分析检测、化学计量学辅助分析等方面综述了烟叶中致香成分分析的研究进展,比较了同时蒸馏萃取、固相微萃取、液液微萃取等前处理方法,气相色谱、气相色谱-质谱、全二维气相色谱-飞行时间质谱等分析检测方法的原理、优点和不足。最后,总结了烟叶中致香成分分析的发展趋势。

基于微孔填充和毛细管凝聚理论的持水曲线模型

持水曲线是研究非饱和土的渗透、强度和体变等水力-力学特性的重要工具。大多数既有持水曲线模型未能反映非饱和土的持水机制或形式较复杂,且对双峰或多峰形态的持水曲线模拟效果欠佳。在分析非饱和土持水机制的基础上,将持水曲线划分为吸附和毛细持水域;再基于微孔填充理论,结合Kelvin定律,构建了吸附持水曲线模型;同时基于毛细管凝聚理论,结合Young-Laplace方程,构建了毛细持水曲线模型;然后通过吸附和毛细持水曲线模型的叠加,建立了全吸力范围内非饱和土的持水曲线模型。采用该模型对上海软土、西安黄土、南阳膨胀土、桂林红黏土、辽西风积土和内蒙古高庙子膨润土等6种代表性非饱和土的实测持水曲线进行了模拟。结果表明,该模型形式简单,参数物理意义明确,且反映了非饱和土的吸附和毛细作用持水机制,可适用于模拟不同条件不同类型土体的不同形状持水曲线。

全吸力范围非饱和土水力渗透系数的计算

非饱和土水力渗透系数决定了水分在非饱和土体中迁移的速率,因此非饱和土水力渗透系数是研究水分在非饱和土中迁移规律的关键参数。一般情况,渗流数值计算软件将水力渗透系数方程作为输入参数,水力渗透系数方程的准确性直接影响渗流模拟结果的可靠性。常用的非饱和土水力渗透系数方程大多基于毛细水的相关理论,在低吸力区其计算结果与试验数据吻合度较高,但在高吸力区计算结果与试验数据差异显著。将全吸力范围分为毛细水渗流主导区、膜态水渗流主导区、气态水渗流主导区,并分析了不同形态的水分在非饱和土体中迁移规律的控制机理。全吸力范围的非饱和土水力渗透系数定义为表观渗透系数,其包含毛细水渗透系数、膜态水渗透系数和气态水渗透系数。通过剖析毛细水、薄膜水以及水蒸气在非饱和土体中迁移机理,推导不同形态水分渗透系数的数学表达,最终得出全吸力范围非饱和土的水力渗透系数计算方程。

处置库近场膨润土胶体产生及稳定性研究进展

作为处置库缓冲/回填材料的压实膨润土,在地下水侵蚀作用下释放胶体,稳定、移动的胶体可能促进放射性核素的迁移,从而威胁处置库的长期安全。在阐述膨润土胶体定义和表征基础上,全面总结了胶体产生试验、机理及稳定性等方面成果。结果表明,膨润土胶体是蒙脱石晶层不断水化、分离自由胶体粒子扩散到水溶液中而产生的,胶体浓度和粒径受黏土特性、地下水动力和化学条件等因素影响显著,胶体稳定性受黏土特性和地下水化学条件、温度影响明显。胶体产生试验装置包括静态和动态两种形式,目前还不能实现实时自动监测。经典DLVO理论未考虑pH对胶体边缘电荷的影响以及多价反离子的效应,应用于蒙脱石黏土胶体产生模型的建立和胶体稳定性预测时存在较大局限性。为此,提出在拓展试验研究、创新理论研究及数值模拟等方面开展进一步研究的建议。

含盐遗址重塑土的吸力测定及土水特征曲线拟合

在水、盐等多种因素的长期共同影响下,珍贵的交河故城本体普遍形成了表层结皮剥蚀病害,引发遗址不可逆转的破坏。非饱和土的特性与其吸力大小密切相关,因此准确确定土水特征曲线是深入研究土遗址劣化机理的基本前提。针对交河遗址土配制NaCl含量不同的泥浆,采用5种吸力测定方法(盐溶液蒸气平衡法、露点水势仪、滤纸法、压力膜仪和高容量张力计)获取被测土体干燥过程中的总吸力和基质吸力,开展不同方法所得吸力值之间的差异分析,借助van Genuchten(vG)和Fredlund & Xing(FX)两种模型拟合基质吸力的土水特征曲线。结果表明,NaCl对遗址土基质吸力几乎没有影响,但由于引发渗透吸力而使总吸力在高含水率段显著增大。不同吸力测定方法反映的遗址土持水特性大体相似;综合多组试验数据可降低曲线拟合误差,在全吸力范围内获得可靠的土水特征脱湿曲线。vG模型和FX模型的拟合效果都比较好,结果为进一步定量化分析土遗址表层结皮开裂病害的形成演变过程提供了科学依据。

缓冲/回填材料——膨润土颗粒及其混合物研究进展

膨润土颗粒是一种用于填充高放废物地质处置库中各种施工接缝和空隙的缓冲/回填材料。从膨润土颗粒的制备方法、填充技术与堆积性质、热传导特性、水力特性、结构演化规律及力学特性等6个方面,全面回顾和总结了近年来对膨润土颗粒的研究成果与最新进展,并分别指出了各方面值得进一步深入研究的几个课题。研究表明,膨润土颗粒可由多种方法制备,也可采用多种技术填充到处置库中,其堆积干密度和均匀性与充填技术、级配、堆积方式等因素有关,其热传导系数与干密度、含水率和温度等因素有关,其水力–力学特性与级配、干密度及温度等因素有关。通水水化或降低吸力过程中,颗粒混合物由初始松散结构逐渐转变为胶结融合结构,及至水化饱和后基本达到宏观上的均一化结构,但微观层次的均一化过程仍将持续漫长的时间。考虑到处置库实际运营工况的复杂性,科学高效的颗粒混合物填充技术、多场(热–水–化–力)耦合条件下的颗粒混合物水力–力学特性及结构演化规律是今后值得深入探索的研究方向。

高压实膨润土孔隙结构特征研究进展

在详细阐述高压实膨润土孔隙结构组成及其界限孔径确定方法的基础上,全面总结了处置库近场条件下孔隙结构演化规律及其对水力特性影响的研究成果。结果表明:高压实膨润土具有由晶层间孔隙、层叠体间孔隙、集合体间孔隙组成的三孔结构,而描述本构关系时通常简化为由宏观孔隙和微观孔隙构成的双孔结构。双孔结构中宏、微观孔隙界限孔径的确定方法尚未取得共识。孔隙结构演化规律受深地质处置库近场环境影响,包括温度场、渗流场、应力场、化学场,目前对多场耦合作用的研究还不够深入。孔隙比及孔径分布特征无法准确反映膨润土的孔隙结构,尤其体现在孔隙形态及其空间分布规律,应用于讨论孔隙结构对水力特性的影响时存在局限性。基于此,选取适用于描述高压实膨润土本构关系的界限孔径确定方法、揭示热-水-力-化多场耦合作用下孔隙结构演化规律、构建科学合理的孔隙结构量化指标体系并建立相应的水力特性预测模型,是今后需要深入研究的方向。