- 吴波;夏倩;刘聪;谢运东;黄惟;
富水软土地层地铁车站深基坑施工难度大，施工环境复杂，安全风险高。依托广州某地铁车站深基坑工程，采用WBS-RBS(Work Breakdown Structure-Risk Breakdown Structure)法建立富水软土深基坑施工安全风险辨识的多元指标评价体系。通过资料收集和现场施工调研，将车站主体结构中的施工质量风险、监控风险、人员与设备风险、周边环境风险、自然环境风险作为一级风险指标。采用改进模糊层次分析法计算指标权重，物元可拓模型确定关联度及等级，并将各指标权重与关联度结合构建风险量化模型。研究显示，基坑施工质量风险大于周边环境风险，其中地下连续墙接缝渗漏水和坑内涌水对基坑的影响较大。根据评估结果采取措施，计算结果与实际工程相符，表明多元信息模糊可拓法可以推广应用于类似工程。
2024年01期 v.24;No.145 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 2023K] [下载次数：660 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ] - 张书豪;艾亚鹏;陈健;靳春玲;姬照泰;
为预防和控制引水隧洞中围岩失稳事故的发生，将物元可拓法应用于围岩稳定性评价中。以滇中引水工程为背景，选取滇中引水工程某隧洞段，构建引水隧洞围岩稳定性评价指标体系，划分围岩等级，选用灰色关联分析法(Grey Relational Analysis, GRA)和因子分析法(Factor Analysis, FA)组合确定权重，基于物元可拓模型进行引水隧洞围岩稳定性评价，以期减少目前评价方法中一些不相容现象及其他问题所带来的影响，从而提升长距离特大输水工程围岩稳定性等级评价的精度。结果表明，GRA-FA-物元可拓模型围岩稳定性评价结果与实际等级基本相符，与逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution, TOPSIS)相比，预测评价精度从62.5%提升到87.5%,准确性提升了约25百分点。因此，GRA-FA-物元可拓模型相较以往的评价模型可以更全面和客观地进行引水隧洞围岩稳定性评价，可为其他长距离特大引水工程施工风险评价提供理论支撑。
2024年01期 v.24;No.145 10-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1858K] [下载次数：638 ] |[引用频次：14 ] |[阅读次数：0 ] - 刘洪华;王忠胜;耿林;赵玉婷;陈闫;
城市地下空间地质安全评价可为城市地下空间规划和工程建设提供重要决策支持。城市地下空间地质安全评价问题是一个十分复杂的系统综合评价问题。目前常用的评价方法主要有层次分析法、模糊综合评价法、灰色关联度法、可拓物元法等，模糊综合评价法是其中应用效果最好、最广泛的方法。但目前常用的评价方法都属于常权综合评价法，且评价模型普遍采用加权平均模型，导致评价结果易受平均效应影响，并不适合复杂的非线性系统评价。将模糊集理论、可变模糊集理论及变权理论三者融合，提出了多级变模糊变权综合评价法，该方法的综合评价模型更加完善，适应能力更强。在理论上，通过修改综合评价模型，所提出的算法就可以退化为常用的模糊类方法，如模糊综合评价法、模糊变权综合评价法、可变模糊综合评价法。以青岛市红岛区的城市地下空间地质安全性评价为例，通过对比分析4种不同评价方法的评价结果，验证了所提方法的先进性及应用效果。多级变模糊变权综合评价法是一种多理论集成的综合评价方法。与各种常用的综合评价方法相比，该方法更加适用于城市地下空间地质安全评价及其他复杂系统的综合评价。
2024年01期 v.24;No.145 19-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 3166K] [下载次数：722 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 胡长明;刘一衡;黄华;赵世豪;刘新钊;
针对整体钢平台顶升模架体系施工安全性的灰色特征，经实地调研及专家评审，建立了整体钢平台顶升模架体系的安全风险评估模型。首先，考虑人员、设备、环境、管理及技术5个方面，选取19个指标构建安全风险评估指标体系；其次，采用层次分析法计算各指标权重，基于改进物元法确定各指标的风险等级，然后将两者向量相乘，以最大隶属度原则确定整体钢平台顶升模架体系的安全风险等级；最后，将所建立的基于层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)-改进物元法的安全风险评估模型应用到某超高层工程实例中，并将评估结果与实际施工情况对比分析。研究表明，该评估模型的计算结果合理且准确可靠，可为超高层整体钢平台顶升模架体系的安全管理提供参考。
2024年01期 v.24;No.145 33-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1877K] [下载次数：527 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 袁奇;张晓蕾;张兴凯;高进东;
火灾是地下工程的主要灾害之一。为了全面评估地下工程火灾的风险，提出了一种基于能量和屏障理论(Energy and Barrier Theory)、预先危险性分析(Preliminary Hazard Analysis)、领结图(Bow-Tie Diagram)和模糊贝叶斯网络(Fuzzy Bayesian Network, EPB-FBN)的地下工程火灾风险评估方法。首先，基于EPB模型，分析了地下工程火灾的原因、发展、危害、产物、后果和应急救援等静态和动态信息。建立了地下工程火灾的EPB模型，并通过转换规则将EPB模型转换为BN结构。其次，利用模糊数描述变量节点的状态，建立模糊条件概率表描述节点之间的不确定逻辑关系。为了充分利用专家知识和经验数据，将概率划分为可能性区间，并使用三角模糊数表示专家判断的语言变量。采用α加权估值法进行去模糊化，得到了准确的条件概率表参数。通过模糊贝叶斯推理，可以识别关键风险因素，计算关键因素的敏感性值，并在已知证据的情况下找到最大风险链。最后，将该方法应用于情景演绎分析。结果表明：提出的EPB模型可以从能量传递、屏障失效、因果关系等角度分析地下工程火灾，揭示出地下工程火灾的风险因素及其因果关系；“心理影响”等节点是需要重点关注的因素，其最大风险传递路径可确定为火灾自动报警系统→火灾自动报警系统响应→应急救援→灭火阶段→火势全面发展阶段→热能→烧伤发热→心理影响，通过分析风险传播路径，在实际项目中通过各种措施(阻断能量传递、设置安全屏障等)切断最大风险传播路径，可以大大提高稳定性。
2024年01期 v.24;No.145 42-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 3682K] [下载次数：761 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 胡立伟;胡飞宇;赵雪亭;杨志莹;王兴中;余先林;
为分析车辆在高速公路隧道出口区域的行驶安全规律，定量识别风险水平，参考相关领域的场论研究，结合交通特征要素，提出交通风险场理论，从人-车-环境多角度考虑高速公路隧道出口区域的风险特征。首先通过驾驶员瞳孔变化差异，将隧道出口区域划分为隧道出口接近段、隧道出口段和隧道出口过渡段。其次参考环境风险场及场论等相关理论，将交通风险场根据不同因素的作用方式细化为点效应场、线效应场及面效应场，建立综合风险效应场模型。最后通过实地调查，获取云南省不同高速公路隧道出口区域的人、车、环境等相关交通信息数据，代入模型后得到高速公路隧道出口区域风险场。通过得到的交通风险场特征对照速度协调评价法得出的风险分布规律，验证交通风险场模型的可行性。结果表明：隧道出口接近段驾驶风险场强较大但影响范围小；隧道出口段的风险场强呈现先窄后宽的变化特征；出口过渡段前100 m路段风险水平最高，过渡段后100 m路段车速逐渐平稳，风险水平较低。通过交通风险场理论的应用可知，交通风险场强模型可以有效评估不同道路环境下交通风险分布，且较传统风险识别方式更加具有时空特征，可以准确地找到交通环境中的风险强点，针对性地进行调整，为今后的道路风险防控奠定基础。
2024年01期 v.24;No.145 53-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 3129K] [下载次数：854 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ] - 王永刚;王海玥;方琛亮;
为科学量化航空公司应对风险冲击与扰动，保持安全运行水平稳定的能力，将“安全韧性”概念引入航空公司安全管理，构建航空公司安全韧性评价模型。基于交通运输领域对韧性内涵的理解，提出航空公司安全韧性概念曲线，明确了航空公司安全韧性包括风险应对能力和安全运行恢复能力两方面。运用文献计量法和专家访谈法建立了航空公司安全韧性评价指标体系。运用序关系分析法和物元可拓理论构建了航空公司安全韧性评价模型。运用该模型对A航空公司进行评价，结果表明，A航空公司安全韧性等级为五级，处于优秀水平，与公司现阶段实际情况基本相符。
2024年01期 v.24;No.145 63-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1352K] [下载次数：742 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ] - 范存龙;张笛;翁金贤;付姗姗;韩冰;
针对远程控制船舶内河航行风险定量评价问题，提出了一种不确定性建模与船模航行试验相结合的风险评价框架，分为模型构建、量化和验证3个部分。在模型构建方面，模型节点来自内河环境、通信、岸端、船端和风险5个方面辨识的船舶远程控制航行风险因素，根据专家经验和航行试验对初始模型结构进行迭代修正，形成了远程控制船舶内河航行风险评价的贝叶斯网络模型；在模型量化方面，为量化父子节点之间线性或非线性关系提出了条件概率计算方法，在内河连续桥区开展船模航行试验，获取了部分根节点的先验概率、航行事故或险情，以及试验人员对航行风险的评价等数据；在模型验证方面，从情景分析、敏感性分析、对比分析3个角度对模型进行了验证。结果表明：在统计的40起航行试验案例中，触碰/碰撞事故占比最高，试验发现了新的失效模式，即控制冲突、程序错误、信号丢失等；构建的贝叶斯网络模型能够有效评价不同情景下航行风险水平，并辨识了与远程控制船舶内河航行风险相关的重要节点。研究结果可以为实现内河船舶远程控制作业模式提供理论依据，也为内河远程控制船舶航行安全提供研究思路。
2024年01期 v.24;No.145 72-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 2461K] [下载次数：586 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ]
- 马全党;张丁泽;王群朋;刘钊;
针对传统循环神经网络提取船舶轨迹序列特征能力不足，导致预测结果与实际轨迹之间的误差较大，影响船舶调度与航行安全的问题，将双向门控循环单元(Bidirectional Gated Recurrent Unit, Bi-GRU)神经网络应用到船舶轨迹预测中。利用Bi-GRU神经网络模型具有的前瞻特性以及大量船舶自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)数据，提出基于Bi-GRU的船舶轨迹预测模型。结果表明，Bi-GRU的预测精度较门控循环单元(Gated Recurrent Unit, GRU)有明显提升，均方误差降低13.0%,均方根误差降低6.5%,平均绝对误差降低16.5%。研究成果可为提高船舶交通服务系统安全管理水平、判断船舶交通风险程度及智能船舶碰撞预警提供理论支撑。
2024年01期 v.24;No.145 83-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 3007K] [下载次数：673 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 骆正山;马园园;骆济豪;王小完;
为提升海洋环境下深水区立管腐蚀速率的预测精度，建立基于改进秃鹰搜索算法(Improved Bald Eagle Search, IBES)的EDGM(1, 1,ρ)腐蚀速率预测模型。通过Sine混沌映射初始化种群、莱维飞行策略、折射反向学习策略和柯西高斯变异策略提高秃鹰搜索算法的寻优能力和收敛速度；利用IBES算法优化EDGM(1, 1,ρ)中的参数ρ,建立IBES-EDGM(1, 1,ρ)模型以提高立管腐蚀速率的预测精度。以南海某海洋深水区立管数据为基础进行腐蚀速率预测，分析对比3种模型的预测结果。结果表明，优化后的模型与原模型相比误差更小，且预测精度得到了提高，能够更准确地预测深海立管的腐蚀速率，为后续管道系统的维修和更换提供理论参考。
2024年01期 v.24;No.145 92-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1400K] [下载次数：384 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 孟筠青;周子涵;皮若楠;王婕;
研究硫化氢(H_2S)气体在金属有机骨架(Metal Organic Frameworks, MOFs)材料中的吸附机理，对应用MOFs材料控制城市地下有限空间内的H_2S气体具有重要意义。以不同类型的MOFs材料作为研究对象，基于Materials Studio软件建立了MOFs-H_2S吸附体系，应用巨正则蒙特卡洛(Rand Canonical Monte Carlo, GCMC)方法及分子动力学(Molecular Dynamics, MD)理论研究了相互作用能、吸附热、金属位点、官能团等的影响，在分子层面讨论了H_2S气体在MOFs中的吸附特性及机理。应用等温吸附试验验证了所使用分子模型及力场的可靠性。结果表明：不同金属位点对于吸附量有较大影响，对H_2S气体的吸附作用由强到弱依次为Mg~(2+)、Ni~(2+)、Co~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+);亲水性官能团的引入利于H_2S气体的吸附捕捉；UiO-66-Cu因其团簇为网状结构更利于H_2S气体的捕捉与吸附。同时，该研究建立了吸附热方程，提供了MOFs吸附效果评判标准，为MOFs材料应用于城市地下有限空间吸附H_2S气体提供了理论依据。
2024年01期 v.24;No.145 99-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 2244K] [下载次数：579 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 高建良;王德坤;关孟瑶;张琛;
为了研究酸化对寺河矿高阶煤垂直、平行两个层理方向的增透效果，开展了多组分酸煤粉和煤柱溶蚀试验，优选出了合适的酸液体系，分析了两个层理方向煤柱不同酸化时长下的溶蚀效果，并进行了两个层理方向煤柱的煤岩三轴吸附-解吸-渗流试验和低场核磁共振试验，对比了酸化前后的渗透率、孔隙度、孔径分布变化。结果表明：(1)寺河矿酸化选用质量分数2%HCl+2%CH_3COOH+5%HF的酸液配比溶蚀效果最优；(2)酸化使垂直层理方向煤柱的孔隙率增幅更大，而平行层理方向煤柱达到最大增幅用时更短；(3)酸化后两个层理方向煤柱的渗透率、孔隙度均提升，垂直层理方向煤柱孔隙度增幅更大，渗透率增幅则小于平行层理方向煤柱，且二者的渗透率增幅都在滑脱效应拐点处最小；(4)酸化使两个层理方向煤柱的瓦斯吸附孔占比下降，其中平行层理方向煤柱降比更大，且酸化前后中大孔占比也都更高；确定了寺河矿酸化后以煤样平行层理方向作为钻孔瓦斯抽采方向能更好地提高瓦斯抽采率。
2024年01期 v.24;No.145 108-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1867K] [下载次数：449 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 赵树磊;叶爱军;李冰;崔鹏杰;郭春;
针对瓦斯隧道多工作面作业时，易形成施工通风死区这一安全问题，以阳宗公路瓦斯隧道为依托工程，对压入式通风方案中风管最优布设方式进行研究，并在此基础上确定射流风机的最佳布设距离，进而探究多作业面通风系统中的射流风机最佳布设方案。研究结果显示：在满足最低需风量的压入式通风方案中，不同的风管布设方案会使隧道内通风死区体积变化较大，为控制并消除通风死区，风管出口应尽可能靠近掌子面且风管直径不宜过大；随着隧道掘进距离的增加，在掌子面前方会形成固定范围的非通风死区，此时为布设射流风机的最佳距离；射流风机的布设能有效地消除通风死区，但其作用范围有限，当隧道距离过长时，应有序间隔布设射流风机。
2024年01期 v.24;No.145 118-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 2924K] [下载次数：407 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 徐景德;周振兴;张莉聪;姚礼琳;刘梦杰;李其中;胡洋;
为探究含尘瓦斯爆炸条件下不同数量障碍物的激励效应，运用中尺度激波管道和激光纹影系统，对比不同数量障碍物影响下含尘瓦斯爆炸的火焰传播和压力变化，分析爆炸流场结构的变化。通过数值模拟软件Fluent模拟含尘瓦斯爆炸，对试验结论进行补充说明。结果表明，障碍物对爆炸火焰的加速作用在单一瓦斯参与下更加强烈。煤尘的加入使得流场湍流度增大，混合爆炸释放更多能量，激波强度增大，爆炸压力提升。障碍物对火焰的影响仅在其附近有效，障碍物下游最大超压明显提升。随障碍物数量的增加，激波反复振荡、叠加，使得压力升高，湍流度增加，火焰形成射流并加速燃烧。火焰传播速度和最大超压与障碍物数量呈正相关关系。
2024年01期 v.24;No.145 127-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 2281K] [下载次数：414 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 程方明;王琛琛;常助川;罗振敏;王涛;马赛燕;
为分析甲烷惰化极限条件下燃爆火焰特征，采用高速纹影对20 L球形装置内CO_2惰化抑制CH_4燃爆的火焰图像进行采集，并利用数值模拟方法对燃爆过程进行重现。通过观察和分析火焰形状的演化过程、火焰熄灭现象以及火焰传播速度，可掌握浮力主导下的燃爆火焰的特征，揭示惰化条件下燃爆火焰形态演化机理和各方向扩展速度演化，分析导致火焰熄灭的原因。结果显示：爆炸初期，火焰在各方向扩展速度相同，火焰形态呈“球”形。之后，添加较少CO_2的工况中，火焰各方向扩展速度基本相同，一直呈“球”形。在惰化极限的工况中，火焰的已燃区和未燃区内体积分数差显著增大，与惰化弱的工况相比，浮力变得显著，“球”形火焰将转变为“ω”形火焰，且火焰出现整体上浮或熄灭现象。火焰上浮过程中，向下扩展的速度出现负值，且明显大于两侧速度。此外，数值模拟可以补充试验中视窗以外的火焰部分，模拟结果显示火焰在上浮过程中底部向上速度逐渐增大，且明显大于两侧速度，导致火焰面底部中心出现凹陷，最终形成“ω”形火焰。“ω”形火焰在上浮过程中，会与周围未燃气体或容器壁面换热进而导致火焰熄灭，但整个过程没有产生超压。
2024年01期 v.24;No.145 135-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 2400K] [下载次数：307 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 朱艳丽;徐艺博;王聪杰;杨凯;张明杰;
新能源产业的飞速发展使磷酸铁锂电池广泛应用于储能领域。磷酸铁锂电池电解液固有的可燃性使其热稳定性和安全性问题不容忽视。为了更好地防控储能电站的爆炸事故，有必要开展储能电池的热失控过程研究，并对产气过程和产气组分的危害性进行深入分析。开展了不同荷电状态(State of Charge, SOC)60 Ah磷酸铁锂电池热失控试验，根据电池温度演变曲线，将电池热失控过程分成三个阶段；依据电池产气曲线，将电池产气过程分为四个阶段；使用FLACS软件建模对预混气体进行了爆炸仿真，探索了SOC对可燃气体燃爆行为的影响规律，混合可燃气体的爆炸上下限和爆炸超压随着SOC的增大而增大。研究成果对储能电站的安全防护具有理论指导意义。
2024年01期 v.24;No.145 143-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 2178K] [下载次数：1701 ] |[引用频次：15 ] |[阅读次数：0 ] - 孟晓静;陈佳静;
针对火灾场景中火源位置及强度实时、准确识别困难的问题，利用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)与长短期记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)网络的算法优势，构建一种火灾源强实时预测模型，该模型通过建筑内温度传感器接收的序列数据，实时、准确地预测火灾场景中的火源位置及强度信息。采用火灾动力学模拟软件(Fire Dynamics Simulator, FDS)模拟火灾场景，获得温度传感器实时接收的序列数据，建立火灾场景数据库，进行火灾场景数据分析并对火灾源强实时预测模型完成训练，通过实例验证该模型的准确性、及时性和鲁棒性。结果表明，该模型能够通过较短长度样本数据实时、准确预测火灾场景中火源位置及强度，预测准确率为99.18%,在温度传感器间隔损坏且损坏率不高于70%时，预测准确率仍可达到95.10%以上。
2024年01期 v.24;No.145 152-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 1956K] [下载次数：709 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 杨国亮;龚志鹏;杨浩;李林森;黄经纬;
针对基于图像处理的火焰检测方法检测精度不高，存在误检和漏检等问题，提出一种融合目标提取和特征加权注意力的火焰检测算法。首先，通过YCrCb色彩空间色度分离算法将火焰及火焰颜色相似物提取，滤除无关背景信息，减少模型训练时间，加快网络收敛；其次，在空间域上构建火焰颜色特征加权注意力机制(Flame Color-weighted Attention, FCA),使模型更加关注火焰目标，提高网络检测精度；最后，使用计算量更为经济的幻影卷积(Ghost Convolution)替换原有普通卷积，以降低网络计算量，减小模型参数量。试验结果显示，改进算法的精确率和平均精确率比原算法分别提高1.4百分点和0.9百分点，参数量比原模型减少了17.24%。此外，改进后的检测模型在不同场景下的实际检测效果较原模型有所改善，检测速度可满足实时性要求，能更好地应用于火灾防控任务。
2024年01期 v.24;No.145 159-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 3147K] [下载次数：418 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ]
- 龙於洋;范丽娇;沈东升;王璐璐;
废弃秸秆产量大，以秸秆类生物质废物制备5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural, HMF),是绿色安全资源化处理处置的途径之一，可有效缓解固废处置、可再生能源发展和环境的压力，为国家战略储备提供新思路。为了解秸秆废物高值转化HMF的研究热点与发展趋势，借助文献计量方式进行归纳总结，利用VOSviewer和CiteSpace软件对关键词进行可视化分析。结果显示：近20 a,国内外研究热点主要聚焦于秸秆废物的预处理、生物质高值转化HMF的核心技术以及制备HMF的潜力提升策略等方面。然而，该领域发展过程中仍存在HMF产率低、预处理成本大、分离提纯困难和产业化困难等问题，还有待进一步的开发和探索。根据对研究主题发展脉络和突现词分析，推测制备液体燃料、精细化学品等可能是秸秆废物高值转化HMF的发展方向，可为秸秆废物高效高值利用提供科学支撑。
2024年01期 v.24;No.145 263-270页 [查看摘要][在线阅读][下载 2800K] [下载次数：346 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 张鸣;李昂;李雪;米璇;
在确保NaOH对小麦秸秆预处理效果的前提下，通过适当延长预处理时间可减少NaOH用量，进而降低二次污染风险，为小麦秸秆的户用沼气生产提供理论依据。采用自行设计的厌氧发酵装置，研究不同NaOH预处理质量分数和预处理时间对小麦秸秆常温(20℃)厌氧发酵效率的影响。结果显示，在小麦秸秆常温厌氧发酵时，NaOH质量分数为3%时的预处理效果优于质量分数为0和6%的预处理效果；在预处理7～28 d时，纤维素、半纤维素和木质素的脱除率分别为3.66%～8.07%、43.08%～46.43%和47.88%～51.44%;发酵时的初始pH值为8.36～8.47,108～113 d发酵基本完成，累积产甲烷1 565.80～1 833.16 mL,干物质累积产甲烷体积为97.86～114.57 mL/g,产甲烷速率为13.86～16.97 mL/d,甲烷体积分数为50%～58%的持续时间为57～72 d。通过响应面模型试验得到最优预处理条件为：NaOH质量分数为4.36%,预处理时间为12.44 d。该条件下干物质甲烷产量的实测值为113.76 mL/g,与预测值接近，相对误差小于5%,表明模型有效。综合判断，在小麦秸秆常温(20℃)厌氧发酵时，利用质量分数为4.36%(以秸秆干重计)的NaOH对秸秆进行预处理切实可行。
2024年01期 v.24;No.145 271-279页 [查看摘要][在线阅读][下载 3118K] [下载次数：381 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 高红;何莉莉;岳波;孟棒棒;闫敏婕;梁宇廷;
电解锰行业发展面临的困境之一是锰渣的处理处置方法。为探索绿色低碳的锰渣无害化处理技术，选取中国5家典型电解锰企业新、旧电解锰渣，通过其理化特性及浸出毒性分析，研究堆存条件、时间及工艺参数等因素对不同企业锰渣特性的影响。结果显示：不同企业的新、旧锰渣平均质量含水率相差最大时均达19%以上，浸出液pH值最高分别相差0.95、1.45，不同企业新鲜锰渣的SiO_2和Al_2O_3平均质量分数最大相差分别为43.18%、146.25%，且可溶性盐质量分数均超过10%，未达到填埋入场标准。锰渣中石膏和石英的质量分数随堆存条件和时间发生不同的变化。企业C在堆存过程中石膏和石英的质量分数在增加，而企业E锰渣中烧石膏质量分数在增加，石英质量分数在减少。历史锰渣浸出液中Mn~(2+)和氨氮（NH_4~+N）的质量浓度较高，分别超过GB/T 8978—1996一级排放标准限值的65.92～935.00倍和2.56～63.80倍，表明长期堆存的锰渣仍存在较大的环境污染风险。不同地区企业的锰渣应通过无害化处理与资源化利用来降低其环境污染风险，须根据化学成分、理化性质不同选择合适的资源化方式。
2024年01期 v.24;No.145 280-289页 [查看摘要][在线阅读][下载 2059K] [下载次数：639 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 陈星;黄涛;彭道平;赵锐;刘运;
赤泥渗滤液会对赤泥堆场使用的土工合成黏土衬垫(Geosynthetic Clay Liner, GCL)防渗性能造成负面影响，易产生渗滤液渗漏风险，严重威胁地下水和土壤环境安全。为了从多尺度孔隙结构角度揭示GCL对赤泥渗滤液的防渗机理，通过柔性壁渗透试验获取GCL对赤泥渗滤液的渗透系数，利用XRD试验分析蒙脱石晶体结构和质量分数的变化，描述固液相互作用，并开展压汞试验和氮气吸附-脱附试验，定量探究渗透液体对GCL中膨润土多尺度孔隙结构的影响。结果显示，具有高离子强度的赤泥渗滤液可以压缩GCL中膨润土的扩散双电层厚度，抑制渗透膨胀过程，进而导致作为渗流通道的集合体内和集合体间孔隙(渗流孔隙)体积增大，GCL渗透系数大幅增加；强碱性的赤泥渗滤液能溶解具有吸水膨胀性的蒙脱石，生成非膨胀性的次生矿物。通过降低膨润土膨胀性能和堵塞孔隙作用可改变膨润土多尺度孔隙结构，进而影响GCL渗透系数。天然钠基GCL的防渗性能好于人工钠化GCL,这是因为前者蒙脱石质量分数较高，具有更好的膨胀性能，相同赤泥渗滤液渗透后，天然钠基GCL依旧可以保持较小的渗流孔隙体积。具有更高离子强度和更强碱性的赤泥渗滤液会因剧烈的固液相互作用，导致渗透后的GCL具有较大的渗流孔隙体积和较高的渗透系数。
2024年01期 v.24;No.145 290-301页 [查看摘要][在线阅读][下载 3168K] [下载次数：208 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 石英;闵洁;童森森;冯娟;宋艳梅;汪啸林;
为了解决充填骨料磷石膏强酸性劣化生物胶结充填体材料性能的问题，提出引入碱性固废赤泥的方法，探究添加不同质量分数的赤泥对磷石膏生物胶结充填料浆和充填体力学性能的影响。结果显示：在微生物诱导碳酸盐沉淀(Microbially Induced Calcite Precipitation, MICP)作用下，充填骨料中赤泥质量分数从0提高至80%时，充填料浆的泌水率由17%增至44%,表观黏度由585 mPa·s降至121 mPa·s,初、终凝时间分别增加了139%和135%。赤泥质量分数影响磷石膏生物胶结充填体的单轴抗压强度(Uniaxial Compressive Strength, UCS)。当赤泥占骨料总质量的20%时，充填体强度最高，为2 070 kPa,而过高的赤泥添加质量分数会导致UCS降低。强度的变化与赤泥的高碱性和干缩性有关。研究为碱性固废赤泥在磷石膏生物胶结充填中的应用提供理论基础和技术支撑，实现了固废资源化利用。
2024年01期 v.24;No.145 302-311页 [查看摘要][在线阅读][下载 2857K] [下载次数：834 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ]
- 卢徐节;符帝俊;黄华集;王浩天;陈安琦;齐丹;
针对海南酸性红壤结构退化、地力贫瘠以及利用大量农业废弃物制备生物炭用于改良土壤的问题，通过盆栽试验筛选了适宜海南酸性红壤的改良剂。为了提高生物炭的性能，采用壳聚糖(Chitosan, C)对稻壳(Rice husk biochar, BR)、玉米芯(Corncob biochar, BC)、甘蔗渣(Sugarcane biochar, BS)、香蕉假茎(Banana pseudostem biochar, BB)4种生物炭进行改性，并分析不同生物炭和壳聚糖改性生物炭对土壤理化性质的改良效果。扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等表征结果显示：壳聚糖改性后引入了新官能团，但壳聚糖颗粒造成了生物炭孔隙结构堵塞，致使材料比表面积减少；添加改性生物炭可使土壤pH值提升0.61～2.28,铵态氮质量浓度提升10%～43%,有效磷质量浓度提升8%～34%,速效钾质量浓度提升17%～77%,阳离子交换量(Cation Exchange Capacity, CEC)提升26%～89%,有机质质量比提升26%～107%,蔗糖酶(Sucrase, SUC)酶活性提升5%～34%,脲酶(Urease, URE)酶活性提升7%～58%。其中BB-C对土壤pH值、铵态氮质量浓度和脲酶酶活性提升效果显著，BB对土壤有效磷质量浓度、CEC和有机质质量比改良效果显著，BR对土壤速效钾质量浓度改良效果显著，BS-C对土壤蔗糖酶酶活性改良效果显著。对于土壤有效磷质量浓度、速效钾质量浓度、CEC和有机质质量比，生物炭改良效果更好；对于土壤pH值、铵态氮质量浓度、蔗糖酶酶活性、脲酶酶活性，壳聚糖改性生物炭改良效果更好。
2024年01期 v.24;No.145 312-321页 [查看摘要][在线阅读][下载 3283K] [下载次数：1170 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 陈春发;王凡;侯建国;冯宏亮;仓龙;泮芝伟;
以镉铅砷复合污染土壤为研究对象，将生物可降解络合剂谷氨酸二乙酸四钠[tetrasodium N, N-bis(carboxymethyl)glutamic acid, GLDA]应用于电动治理技术，同时结合投加方式和阴极pH值控制技术，以研究电动治理对土壤中不同重金属的同步去除效率并探讨其去除机制。结果显示：(1)GLDA明显提高了土壤溶液中重金属的质量浓度，有利于土壤重金属在电场作用下移出土体；(2)阳极投加GLDA有利于As的去除，土壤As总去除率可达60.7%,但土壤环境过碱时不利于Cd和Pb的移除；(3)阴极投加GLDA结合pH值控制处理中Cd和Pb的总去除率分别可达35.9%和23.7%,在所有处理中最高，且As的去除率(42.3%)也仅低于阳极投加GLDA处理，是一种较优的同步去除Cd、Pb和As的方法；(4)电动处理后土壤pH值和电导率依处理不同会发生较大变化，总体趋势为阳极附近土壤pH值低于阴极附近，且土壤电导率普遍升高。研究结果为GLDA在重金属复合污染土壤电动治理中的应用提供了理论基础和技术支持。
2024年01期 v.24;No.145 322-329页 [查看摘要][在线阅读][下载 2123K] [下载次数：444 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王艳;薛逸翔;朱鹏;
电动治理技术具有治理时间短、成本低、效率高、处理对象广和不破坏土壤结构等优点，是一种前景广阔的土壤原位治理技术，可通过与其他技术相结合的方式来提高土壤中污染物的去除效率。渗透反应屏障(Permeable Reactive Barrier, PRB)技术可通过吸附、沉淀、氧化还原反应和生物降解等方式针对性地去除土壤和地下水中的污染物。电动联合渗透反应屏障(Electrokinetics Coupled with Permeable Reactive Barrier, EK-PRB)治理技术结合了电动治理技术和渗透反应屏障两种方法的优势，可更高效地治理污染土壤。通过阐述EK-PRB技术的治理原理，探讨治理过程中的各种影响因素，阐明了EK-PRB技术在(类)重金属、无机盐、放射性元素等无机污染土壤和菲、醚、柴油等有机污染土壤中的应用和实践，进而总结了EK-PRB技术的发展现状，并展望了EK-PRB技术治理污染土壤的发展趋势。
2024年01期 v.24;No.145 330-344页 [查看摘要][在线阅读][下载 1527K] [下载次数：549 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ]
- 谢梦芹;肖永力;梁彦杰;
针对含铬废液净化污泥杂质含量高、铬含量低导致铬回收难的问题，以有机酸-硫化零价铁为铬废液净化剂，在高效去除废液中铬的同时，可净化污泥并直接制备铬铁合金。通过考察零价铁硫化程度、初始废液pH值、不同有机酸摩尔比、硫化零价铁用量等影响因素对废液铬净化与污泥铬富集的影响，探索铬污泥直接制备铬铁合金工艺。研究显示，采用有机酸-硫化零价铁协同处理后，废液总铬质量浓度可由5 324.1 mg/L降低至4.30 mg/L,与未改性零价铁技术相比，铬净化去除率由65.45%提高至99.92%。净化污泥铬铁元素平均质量分数大于46%,在1 500℃,氩气保护气氛下，添加质量分数为30%碳粉即可成功制备铬铁合金。铬铁合金产物中铬铁元素分布均匀，杂质含量较少。XRD分析显示，硫化零价铁的掺入质量增大可降低合金产品中杂相的生成。研究方法为冶金、化工等行业含铬废液的高效净化及资源化处理提供了一条新路径。
2024年01期 v.24;No.145 345-352页 [查看摘要][在线阅读][下载 2691K] [下载次数：189 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陈海峰;张路萍;
纳米零价铁材料因其还原性强的特点而多用于水中Cr(Ⅵ)污染治理。以葡萄糖和氯化铁为原料，通过碳化煅烧还原，制备碳改性纳米零价铁复合材料(nZVI@GC)。材料形貌及结构性质的分析显示，nZVI@GC上纳米零价铁为体心立方的α-Fe~0,且颗粒分散均匀，平均粒径为32 nm。批处理试验显示，24 h内nZVI@GC对水体中Cr(Ⅵ)的吸附还原质量比为178.6 mg/g,是纳米零价铁(nZVI)的5.7倍，且吸附还原反应符合准二级动力学模型(R~2=0.9993)。其中，在pH值为2～3,Cr(Ⅵ)的初始质量浓度为50 mg/L,纳米零价铁的投加质量浓度为0.5 g/L的条件下，nZVI@GC可在30 min内完全吸附还原水中的Cr(Ⅵ)。在干燥空气中无保护存放nZVI@GC时，复合材料上的碳可以有效抑制氧气对纳米零价铁的侵蚀。与新制备材料相比，30 d后nZVI@GC对水中Cr(Ⅵ)的吸附还原率仅下降3.4%。nZVI@GC为材料高效、经济地吸附还原水中Cr(Ⅵ)提供了一种选择。
2024年01期 v.24;No.145 353-360页 [查看摘要][在线阅读][下载 1878K] [下载次数：1009 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ] - 石旻飞;黄珺;张瑞斌;
针对全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane Sulfonate, PFOS)污染现状，开展3种人工湿地去除复合污染水体中营养盐和全氟辛烷磺酸的效果研究。选取普通垂直流人工湿地(Constructed Wetlands, CW)、固定化菌人工湿地(Immobilized Bacteria Constructed Wetlands, IB-CW)和固定化菌藻填料人工湿地(Immobilized Bacteria Algal Constructed Wetlands, IBA-CW)为研究对象，通过露天试验研究3种湿地在不同质量浓度PFOS下对水体中污染物的去除效果。结果显示，3种湿地对水体中的营养盐和PFOS均具有较好的去除能力，且PFOS对各营养盐的去除具有一定的影响。高质量浓度(100μg/L)PFOS抑制风车草生长，CW植物PFOS质量比达到试验最高值，为(100.56±3.28)μg/g, IB-CW和IBA-CW风车草的总生物量分别比CW增加了10.73%和18.52%。低质量浓度(1μg/L)PFOS促进风车草的生长，IBA-CW风车草总生物量达到了试验最高值，与未加PFOS的处理组相比，生物量增长了16.05%。在高质量浓度PFOS胁迫下，3种人工湿地化学需氧量(Cemical Oxygen Demand, COD)、NH_3-N、总氮(Total Nitrogen, TN)和总磷(Total Phosphorus, TP)的去除效果均有所降低。其中，与对照组(无PFOS)相比，IBA-CW对COD、NH_3-N、TN、TP的去除率分别降低了(4.23±0.21)百分点、(10.50±0.45)百分点、(13.33±0.51)百分点和(6.87±0.25)百分点，比其他两种湿地降幅小。3种人工湿地均可以有效去除废水中的PFOS,IBA-CW对PFOS的去除率优于CW和IB-CW。3种人工湿地中填料吸附占比均大于植物占比，IBA-CW中填料贡献率比CW高12.90百分点，比IB-CW高5.51百分点。
2024年01期 v.24;No.145 361-369页 [查看摘要][在线阅读][下载 2042K] [下载次数：442 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ]