粘土负载纳米零价铁去除水中的Cr(Ⅵ)

采用NaBH_4还原FeCl_3制备纳米铁(nZVI),利用标准粘土为载体制备了负载纳米铁(C-nZVI),用于去除水体中的重金属Cr(Ⅵ),考察起始pH、Cr(Ⅵ)初始浓度、C-nZVI的量对Cr(Ⅵ)去除率的影响。结果表明,Cr(Ⅵ)的去除随着起始pH和Cr(Ⅵ)初始浓度的降低及纳米铁剂量的增加而增加,当起始pH为4.14,Cr(Ⅵ)初始浓度为10mg/L,纳米铁投加量为30g/L时,Cr(Ⅵ)的去除率达到95%。并对C-nZVI去除Cr(Ⅵ)的机理进行了推测,表明其涉及还原和共沉淀历程。     

根系作用下的基材土–岩接触面原位剪切试验研究

采用自制原位剪切仪,对不同粗糙度、不同多花木蓝根系密度的基材土–岩接触面进行原位剪切试验,研究了基材土–岩接触面的剪切变形特征。研究表明,基材土–岩接触面剪切应力–位移具有典型的软化特性;受根系加筋、锚固作用影响,含根试样的剪切破坏面粗糙、破碎。根系作用对土–岩接触面峰值剪切强度、峰值剪切位移及残余剪切强度影响明显,对比发现,不同粗糙度下,相同根系面积比对提高界面峰值剪切强度的贡献率差异较小;根系面积比较小时,增强界面峰值剪切强度的贡献率低于粗糙度,随着根系面积比增大,根系提高界面强度的作用更为明显,其贡献率显著增加。     

基于Budyko假设的汉江流域径流变化归因

利用1964—2015年汉江流域气温、降雨和径流等资料,采用线性倾向估计与滑动平均法分析白河和沙洋站水文气象要素的变化趋势,通过Mann-Kendall检验和Pettitt检验确定2个站径流序列的突变年份,基于Budyko水热耦合平衡理论,计算径流量对各影响因子的弹性系数,并采用互补关系法进行归因分析。结果表明：白河与沙洋站年径流量均呈现下降趋势,变化速率分别为-2.797 mm/a和-1.875 mm/a,并在1991年发生突变;白河与沙洋站变化期（1992—2015年）径流对降雨、潜在蒸散发和下垫面的弹性系数分别为1.79、-0.79、-0.64和2.07、-1.07、-0.71,表明2个站的径流量均对降雨最为敏感,[JP]对下垫面最不敏感;下垫面变化是汉江流域径流量减少的主要因素,其对白河、沙洋站径流量变化的贡献量分别为74.67%、76.37%;变化期的NDVI较基准期整体增加,植被变化是导致汉江流域径流量整体下降的重要原因。     

SDS修饰钨酸铋催化剂的可见光催化活性及其降解机理研究

以阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)为模板剂,通过简单水热法制备新型可见光活性的钨酸铋(Bi_2WO_6-SDS)光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见漫反射(UV-Vis)对该催化剂的结构及光化学性质进行了初步表征。在可见光照射下(λ≥420 nm),以有机染料罗丹明B(Rh B)作为降解底物,考察了Bi_2WO_6-SDS的光催化活性。结果表明,与无模板剂条件水热法制备的Bi_2WO_6-Hydro光催化剂相比,表面活性剂SDS存在对Bi_2WO_6的晶型结构和形貌特征都产生了重大影响,且Bi_2WO_6-SDS光催化剂可见光降解Rh B的活性明显增强。通过外加电子受体实验、空穴捕获实验和ESR分析表明,该光催化降解机理主要是空穴的直接氧化。     

基于植被混凝土的不同优势物种根际土壤养分及微生物量化学计量特征差异

为探索不同优势物种对植被混凝土基材肥力的影响,采集向家坝植被混凝土3种优势物种(葛藤(PL)、荩草(AH)、双花草(PA))根际(R)和非根际(N-R)土壤,对土壤的养分和微生物生态化学计量比进行研究。结果表明:①各植物根际土壤养分和微生物量高于非根际,根际表现出明显的富集作用。葛藤对除速效磷外的其他养分的富集作用均较荩草和双花草明显,大部分养分富集作用在荩草和双花草之间差异不显著。葛藤非根际土壤养分和微生物活性低于荩草和双花草。②各植物的碳、氮、磷比都表现为根际土壤大于非根际土壤,葛藤根际土壤C/N和C/P大于荩草和双花草。3种植物根际土壤MBC/MBN差异不大。荩草和双花草非根际MBC/MBN和MBC/MBP均显著大于葛藤(P<0.05)。葛藤根际土壤MBC/MBP和MBN/MBP显著大于荩草和双花草(P<0.05)。相对中国和世界土壤平均水平,3种植物根际和非根际土壤具有较高的C/N和MBC/MBN,C/P、N/P、MBC/MBP和MBN/MBP均较低。③相关性分析表明,MBN、有机碳、总氮、总磷和速效氮之间具有极显著的正相关关系(P<0.01),但MBP只与速效磷有显著的正相关关系(P<0.01)。综合分析表明植物对植被混凝土基材养分固存起到了积极的作用,葛藤根际富集能力较强。此外,基材磷素含量过高,而氮素含量缺乏,基材养分配比不均衡。     

不同有机醇条件下溶剂热法制备Ga_2O_3及其光催化性能研究

以水(water)、异丙醇(IPA)、正戊醇(n-PTL)和正己醇(n-H)为溶剂,采用溶剂热法制备了Ga_2O_3(Ga_2O_(3water)、Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H))。利用X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射(UVVis DRS)、比表面积测定仪(BET)对催化剂晶相结构、形貌、比表面积以及其带隙进行了表征。表明,其中Ga_2-O_(3water)为α-Ga_2O_3,Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H)都为β-Ga_2O_3,菱柱状形貌;Ga_2O_(3water)、Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H)的比表面积分别为8.564,12.77,10.75,9.776 m~2/g,其中Ga_2O_(3IPA)的比表面积最大。在紫外光(λ387nm)照射下,以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)为目标污染物在相同条件下,比较光催化降解RhB特性发现,Ga_2O_(3IPA)活性最好,反应4h,RhB基本降解完全。通过测定RhB降解过程中红外吸收光谱及TOC的变化,Ga_2O_(3IPA)对RhB深度氧化矿化效率高。运用ESR技术跟踪测定光催化降解过程中氧化物种的变化及捕获实验,表明Ga_2O_(3IPA)的光催化降解过程涉及空穴、羟基自由基(·OH)和超氧自由基(O_2~(·-))的氧化历程。     

长江上游流域地表干燥度指数时空变化特征及其对气象因子的响应研究

长江上游流域作为我国重要的水资源区,在全球气候变暖背景下揭示其地表干燥度演变规律,对于流域水旱灾害防治、生态环境保护及水资源合理开发利用具有重要意义。采用长江上游流域67个气象站1961-2019年逐月气象数据,利用Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量,进一步计算地表干燥度指数(AI),采用气候倾向率、累积距平法、滑动t检验、Mann-Kendall检验法及Morlet小波方法分析AI时空变化特征,采用气候敏感系数法评估AI对主要气象因子的敏感性,进而量化各气象因子对AI变化的贡献率。结果表明:长江上游流域年平均降水量以0.809 mm/10a的速率显著下降(P 0.05),潜在蒸散量以0.946 mm/10a的速率显著上升(P 0.05),流域平均AI值以0.014/10a的速率减小,且存在23 a左右的主周期,在1998年发生突变; AI季节性变化显著,冬、春季干燥,夏、秋季相对湿润;长江上游流域多年平均AI分布大致呈东南向西北增加的趋势,半干旱和半湿润区域面积占比分别为47.8%和40.7%;日照时数与平均气温是研究区西北部AI变化的主控因子,风速和相对湿度是东南部AI变化的主控因子。     

1960-2016年三峡库区极端降水事件时空变化特征

利用三峡库区20个气象站1960-2016年的逐日降水资料,应用线性倾向估计、Mann-Kendall 突变分析法、小波分析法和克里金插值法,分析库区极端降水事件的时空变化特征。结果表明：1960-2016年,三峡库区极端降水事件总体上呈现减少的趋势,其中Rx5day、CWD减少趋势显著,而SDII、Rx1day、R99p等指数表现为不显著增加趋势,这可能是由于PRCPTOT减少速率小于CWD而造成了雨量再分配;极端降水指数突变多发生于1990年前后;PRCPTOT、R10、R95p的气候倾向率在三峡库区中部地区均表现为明显下降趋势,而CWD则在东北和西南部呈增加趋势,表明三峡库区极端降水存在均化的趋势;三峡库区极端降水指数的变化主周期相似,大多数为4~6 a的短周期,仅R10与R25存在12~16 a的中周期,表明三峡库区极端降水事件正在向强度大、周期短的方向演化;气候因子均对极端降水指数有较大影响,太阳黑子相对数与极端降水指数呈正相关关系,其他则为负相关,在时序性上,表现为PRCPTOT滞后于大多数气候因子。该研究可为三峡库区极端气候变化的模拟预测及防灾减灾提供参考。     

电解锰渣胶结膏体材料的充填性能

针对电解锰渣占用大量土地资源、易产生重金属污染等问题,使用电解锰渣基胶凝材料、原状电解锰渣、中粗砂等材料制备电解锰渣自胶结膏体充填材料用于矿山回填。测试充填材料水化浆体流动度、试件抗压强度和浸出毒性,以评价该材料的性能,并用X射线衍射、扫描电镜进行表征。结果表明：该充填材料浆体流动度达到200 mm,流动性能满足充填技术要求;充填材料固化体固化28 d后,抗压强度可达到1.5 MPa以上,达到矿采场充填体强度要求;充填材料浸出毒性明显降低,主要污染重金属Mn、Co被充分固化稳定,浸出毒性满足地下水标准。固化体XRD及SEM分析发现,该充填材料水化生成的水化硅酸钙、钙矾石等晶体是固化体强度稳定、重金属得以固化的主要原因。研究表明,该方法能有效固化/稳定化电解锰渣,降低环境污染风险。     

多源卫星降水产品在长江流域的时空精度对比

准确评估现有多源卫星降水产品的时空精度特征,可为长江流域的水资源高效开发利用奠定坚实的气象数据基础。利用长江流域191个气象站点1999—2019年逐日站点实测降水数据和TRMM（tropical rainfall measuring mission）、CMORPH（CPC MORPHing technique）、CHIRPS（climate hazards group infrared precipitation with station data）和PERSIANN_CDR（precipitation estimation from remotely sensed information using artificial neural networks climate data record）4种卫星降水产品,运用皮尔逊相关系数R、均方根误差ERMS和纳什效率系数ENS等连续性指标评价卫星降水产品在长江流域时间和空间尺度上相对于站点降水的探测精度,并运用探测率POD、误报率RFA和TS评分3个分类评价指标衡量卫星降水产品对不同量级降水的捕捉能力。结果表明：在年尺度上,TRMM和CMORPH相对于CHIRPS和PERSIANN_CDR表现出更高的探测精度,而对于年降水量空间分布特征,仅有TRMM、CMORPH和CHIRPS能不同程度地准确反映;在月尺度上,TRMM和CMORPH对降水估计仍然具有较高精度,TRMM、CMORPH和CHIRPS在描述月降水空间分布方面在长江流域不同区域各具优势;在日尺度上,4种卫星降水产品对弱降水的捕捉能力均较强,对强降水探测能力则较差;在空间尺度上,4种卫星降水产品在日和月尺度上表现为高海拔地区精度较高,而年尺度上则无明显变化规律。总体而言,4种卫星降水产品中,TRMM和CMORPH在长江流域年、月、日不同时间尺度上更具优势,但在空间分布上,4种产品在不同地区差异显著。这一结论为进一步开发适用于长江流域的高时空分辨率降水融合产品奠定了研究基础。