2017年土壤重金属污染与修复研究热点回眸

 土壤污染关系着生态环境质量、农产品安全及人体健康,土壤重金属污染与修复是社会发展所赋予的重要研究课题。本文遴选2017年度在重金属污染的来源时空解析、监测和风险评估、过程和形态转化、植物修复机制、植物修复强化调控措施、稳定化修复、修复措施对土壤生物与化学性质影响、重金属污染土壤安全利用等方面的研究进展进行盘点。     

基于有限体积法的土壤重金属污染物运移模拟

针对重金属污染物在土壤中的运移扩散问题,采用有限体积法对二维稳态水流中污染物运移的基本方程进行离散,获得污染物在饱和土壤中运移的有限体积法计算模型.运用Matlab模拟不同条件下重金属污染物运移的动态过程,研究污染物运移规律.研究表明,当污染源始终存在时,随着时间的推移,质量浓度等值线近似由中心抛物线形渐变为外围椭圆形,水平向和竖直向浓度均不断减小;当污染源存在10天后移除时,随着时间的推移,质量浓度等值线呈椭圆形,污染范围逐渐变大,浓度不断减小,椭圆中心处浓度最大.     

不同林地清理方式下生物炭和氮添加对桉树红锥混交林土壤养分的影响

【目的】阐明不同林地清理方式下(火烧清理和人工清理)生物炭和氮添加对桉树红锥混交林土壤养分的影响,为人工林的经营管理提供参考。【方法】在火烧清理和人工清理林地的桉树红锥混交林中,设置生物炭和氮添加的控制实验,研究生物炭和氮添加对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、有效磷(AP)和有效钾(AK)含量的影响。【结果】不同林地清理方式下,生物炭和氮添加对林地土壤养分的影响存在差异:与对照相比,人工清理林地时,添加生物炭显著增加了20～40cm土层的AP含量;氮添加极显著增加了0～10cm土层的SOC、TP、AP含量和C∶N;10～20cm土层的SOC、AK含量,20～40cm土层的AP和AK含量也显著增加;而0～10cm土层的N∶P则极显著降低。林地清理方式为火烧清理时,生物炭添加极显著增加0～10cm土层的TP含量,而0～10cm、10～20cm土层的SOC和AK含量,0～10cm土层的C∶N,10～20cm的AP∶TP、C∶P以及0～10cm、10～20cm、20～40cm土层的AK∶TK显著降低,0～10cm土层的AP含量、AP∶TP、C∶P和N∶P更是极显著降低。氮添加显著降低10～20cm土层的N∶P以及0～10cm土层的AP∶TP,0～10cm土层的AP含量以及10～20cm的TN含量下降达到极显著水平。【结论】人工清理林地条件下,实施生物炭和氮添加有利于提高桉树红锥混交林的土壤养分。     

不同轮伐期对巨尾桉人工林碳固存的影响

【目的】深入探讨不同轮伐期对巨尾桉人工林碳固存的影响,为从应对全球气候变化的视角确定合理轮伐期提供理论依据。【方法】以轮伐期为短(7a)、中(13a)和长周期(21a)的巨尾桉人工林为研究对象,通过对不同轮伐期桉树林分生物量、碳固存、年平均固碳量的分析,揭示不同轮伐期对桉树林分碳固存的影响。【结果】巨尾桉人工林的生物量碳随着轮伐期的延长而逐渐增加,由7a轮伐期的(75.81±5.12)t·C/hm~2增至13a轮伐期的(180.11±19.97)t·C/hm~2以及21a轮伐期的(192.08±16.50)t·C/hm~2,方差分析表明,13a和21a轮伐期的总生物量碳显著高于7a轮伐期,而13a和21a轮伐期之间的差异不显著。巨尾桉人工林土壤有机碳随轮伐期延长而显著降低,由7a轮伐期的(89.99±0.35)t·C/hm~2、13a轮伐期的(85.42±0.76)t·C/hm~2下降到21a轮伐期的(74.64±0.24)t·C/hm~2。7~13a仍是巨尾桉人工林固碳能力迅速增长期,年平均总生物量碳由7a时的10.78t·C/(hm~2·a)迅速提高到13a的19.54t·C/(hm~2·a),增长81%;21a时巨尾桉人工林进入固碳能力下降期,年平均总生物量碳降至3.78t·C/(hm~2·a),固碳能力只是13a的19.34%。【结论】在南亚热带,巨尾桉人工林的最佳轮伐期确定在13a左右较为适宜,这与经济效益的最大化一致。     

山西台基麻地沟煤业有限公司水土保持措施探讨

根据麻地沟煤矿整合后水土保持措施总体布局,分别从工业场地及场外公路、排矸场、供排水管线工程、开采沉陷区等方面,对该矿水土保持的措施进行了探讨,指出该矿达到了水土保持执行标准的有关规定要求。     

视频流媒体中源端基本层最佳速率确定算法

精细可扩展(fine grained scalable, FGS)编码是网络视频流行的编码技术之一. 采用FGS编码时, 基本层的速率选择需要在受益客户数量和视频编码效率之间进行折中. 为此, 本文提出了一个源端基本层最佳速率确定算法, 以最大化所有客户的观感体验. 论文首先提出了一个通过实验和曲线拟合建立 R-Q (Rate-Quality)函数曲线的方法, 在此基础上给出了缩小最佳基本层速率搜索空间的定理, 并针对单序列和多序列的不同特点和不问题复杂度, 提出了不同的算法. 针对单视频序化问题, 提出了改进的FGSOPT_N算法, 算法只用到了序列的R-Q函数曲线; 针对多视频序列问题是NP困难问题的实际, 提出了改进的定界MFGSOPT_N算法和改进的贪婪算法MFGS_N以确保找到最优基本层速率, 减少算法运行时间. 针对每种算法, 给出了实例进行算法效果的演示和对比. 结果显示提出的算法能可靠找到最优基本层速率.     

弹性波散射问题优化PML方法的收敛性

基于频域复坐标拉伸,给出一种解时谐弹性波散射问题的单轴优化完美匹配层(PML)方法.该方法通过在吸收函数中引入一个小参数ε_0,使散射问题优化PML方法的计算不再依赖PML层的厚度.结果表明,当参数ε_0充分小时,优化的PML解指数收敛于原弹性波散射问题的解.     

基于路用性能的石灰-钢渣稳定土试验分析

基于路用性能设计正交试验,研究了影响石灰-钢渣稳定土抗压强度的4种因素.结果表明,对于石灰-钢渣稳定土初期抗压强度,石灰含量影响最大,钢渣影响较小;但对于其后期抗压强度,钢渣掺量的影响明显增强,且钢渣粒径大小对后期强度增长速率的影响较大.试验结果对比发现,石灰-钢渣稳定土具有较高的无侧限抗压强度和加州承载比,满足《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)和《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)的要求,表明可以使用钢渣代替部分石灰或水泥应用于高速公路路床填料.     

立式砂仓断面积和高度研究及应用

基于室内实验、集料供排平衡理论、流体动力学理论,提出立式砂仓断面积和高度的计算模型.断面积计算模型的核心是有效沉降速度,通过沉降规律分析,提出有效沉降速度为干涉沉降结束时液面下降高度与沉降时间之比.高度计算模型由压缩层、沉降层、溢流层、储砂空间和稳定放砂高度组成,核心是压缩层高度计算,应用流体动力学理论提出压缩层高度和砂浆浓度的关系式.以某矿立式砂仓为例,计算得到立式砂仓直径D为10 m,砂仓高度H为26.5 m.现场试运行结果表明:砂仓底流体积分数可达44%(质量分数69%),溢流水体积分数控制在3%以下,浓缩效果良好.     

上海软土地区钢管桩受力特性现场试验研究

结合上海地区某工程项目开展2组钢管桩试桩现场试验.根据静载试验实测数据,分析Q-s曲线和桩身轴力分布曲线以研究承载变形特性.研究成果对该地区及类似地质条件下超长大直径桩的设计提供有益的参考.