浑水的声衰减

黄河水含有大量悬浮细粉沙,它是一种泥沙混合物的悬浮液,声波在其中传播时有严重的衰减.无论是从声波在浑水介质中传播的物理研究,还是从黄河治理所用的水声设备角度来说。研究并实际测量黄河浑水介质的声衰减都是一项有意义的工作.若在黄河现场进行较全面的声波衰减的测量,是有很大的困难性和局限性的,这就有必要在实验室内人为的制造“黄河浑水”.为此,我们从八二年的下半年开始筹备。经过半年多的努力,从制造浑水到实际测量,现已告一段落.     

黄河下游堤防地质险段研究

由地质作用影响形成的易出险堤段称为地质险段 ,主要包括活断层作用影响形成的堤基易渗漏段、强地震高发区段和地基稳定性差段等。构造节点是识别地质险段的重要的河流地貌标志之一。根据成因 ,本文将黄河下游的地质险段分为三类 ,即新构造险段、沉降险段、断裂复活险段。针对黄河下游堤防地质特征 ,圈定出东坝头、大刘屯—董口黄河南岸和路那里—十里堡黄河南岸地质险段 ,提出了治理的有关措施     

HR-ICP-MS研究丰水期黄河甘宁蒙段过滤水和悬浮物中重金属的含量特征和污染评价

为研究黄河甘宁蒙段丰水期过滤水和悬浮物中重金属的含量特征及污染状况,采用高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS)对黄河甘宁蒙段昭君浮桥 (S1)、包头浮桥(S2)等10个采样点过滤水中六种重金属(Cd, Pb, Cr, As, Cu和Zn)及悬浮物中九种重金属(Cd, Pb, Cr, Ni, Cu, V, Co, Zn和Mn)的含量特征、污染评价和源分析进行研究。结果表明：(1)过滤水中只有Cr元素含量在所有采样点超出《地表水环境质量标准》(GB3838—2002) 的标准限值,且在10个采样点中均为最高(74.8～94.7 μg·L-1);单因子指数(I_i)评价结果表明除包头浮桥(S2)未受总氮(TN)污染外,其余采样点水质均受Cr元素和TN污染;内梅罗综合指数法(I)得出所有采样点的I值均在1～2之间(轻污染程度),表明黄河甘宁蒙段水质,尤其是下游段(S1～S6)已不是生活饮用水、水产养殖等的理想水源。(2)悬浮物中Ni含量(34.7 μg·L-1) 只在玛曲点(S10)低于中国土壤元素背景值(35.2 μg·L-1),在其余点均高于背景值,而其余八种元素在10个采样点的含量均高于背景值;地累积指数法(I_geo)结果表明九种元素中Cd元素的I_geo值(0.452～2.89)在10个采样点中均为最高值,且在昭君浮桥(S1)、包头浮桥(S2)、乌海(S5)和东大沟入黄河口(S8)这四个采样点处达到中污染-重污染程度,其余八种元素在各采样点的I_geo值均小于1,为无污染或无污染-中污染程度。研究结果为全面研究该流域重金属分布、迁移及有效保护提供可信的实验数据。     

黄河甘宁蒙段表层沉积物中重金属元素含量及其形态分析

到目前为止,关于水环境中重金属浓度和形态分布的研究有许多报道。但是关于黄河上游,特别是对黄河甘宁蒙段区域重金属的研究报道仍需进一步深入。在相关研究工作的基础上,使用HR-ICP-MS和BCR连续提取法主要对2011年丰水期黄河甘宁蒙段12个采样点表层沉积物Cd,Pb,Cr,V,Co,Ni,Cu和Zn重金属元素的含量,形态和潜在风险进行测定与分析。结果表明：所有采样点各重金属元素含量顺序相同：Cr>V>Zn>Cu>Ni>Pb>Co>Cd,与各采样点所在区域土壤中背景值相比,S5采样点Cd元素的含量水平最高(1.30 μg·g-1) 约为背景值(0.103 μg·g-1)的13倍。通过I_geo对重金属进行污染评价,结果显示S5采样点Cd元素为强污染水平(I_geo=3.08),内蒙古段四个采样点(S1—S4)Cd表现为中强度污染水平,I_geo位于2.02~2.90之间;此外,富集因子(EF)评价结果发现,研究区域表层沉积物中八种重金属均受到人为活动的污染。根据潜在生态风险指数(RI)结果,S5和S3采样点为高生态风险,其他采样点为中等生态风险。BCR连续提取法结果显示Cd的有效性最高,其次为Co和Ni,V和Cr有效性最低。根据形态分析风险评估准则 (RAC),Cd在S1—S4采样点有高风险,在S5采样点有很高风险;而对于Ni和Co来说,12个采样点中均表现为中等风险。研究结果和结论可为相关政府部门提供重要的研究信息。     

Multifractal analysis of the Yellow River flows

This paper deals with time series of the Yellow River daily flows at Tongguan hydrological station, from the year 2000 to 2005. Power spectrum analysis and statistical moment scaling function on a range of scales revealed scaling qualities of the data. The partition function, which displayed a convex curvature, and the generalized dimension function showed that multifractality is presented. The singularity spectrum, which is single-humped, has shown strong multifractality degree.     

黄河矿—中华铈矿系列稀土矿物的多体性特征

采用结晶学模块法研究了黄河矿，中华铈矿和氟碳铈钡矿的晶体结构。三种矿的晶体结构中存在五种相同的配位多面体及其单链。多面体链相互联接组成两种似层状模块（Ｈ）和（Ｚ）。     

黄河甘宁蒙段表层沉积物中稀土元素形态和分馏作用研究

应用BCR连续提取法和高分辨电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)对黄河甘宁蒙段12个采样点(S1～S12)水体表层沉积物中14种稀土元素进行了含量测定及形态分析,并对稀土元素的分馏作用进行了研究。结果表明：各采样点表层沉积物中稀土元素的含量顺序均相同,且12个采样点14种稀土元素的平均含量(mg·kg-1)依次为铈(Ce, 66.4)>镧(La, 35.8)>钕(Nd, 28.6)>镨(Pr, 7.88)>钐(Sm, 5.87)>钆(Gd, 5.01)>镝(Dy, 4.53)>镱(Yb, 2.86)>铒(Er, 2.51)>铕(Eu, 1.31)>钬(Ho, 0.856) >铽(Tb, 0.760)>铥(Tm, 0.428)>镥(Lu, 0.404),与中国土壤背景含量相近;各稀土元素残渣态含量最高,约为71.9%～93.9%,表明生物有效性较低,对环境影响较小;可还原态含量较低,分布于0.20%～3.87%之间,均值为0.83%;弱酸提取态与可氧化态平均含量相近(7.69%和7.61%),玛曲采样点(S12)可氧化态含量(16.1%)明显高于弱酸提取态(1.73%),相关性分析结果表明总有机碳(TOC)含量与可氧化态含量之间有显著正相关关系,相关系数在0.763～0.914之间。稀土元素分馏作用研究结果表明：黄河甘宁蒙段表层沉积物中稀土元素主要来源于土壤风化,表现为轻稀土元素富集,Eu中度亏损。球粒陨石标准化图解曲线显示金沙湾(S8)和包头磴口(S1)二个采样点中La和Ce可能有外源稀土元素进入,且各采样点重稀土元素均有一定程度的外源影响。     

光度法对不同水期黄河甘宁蒙段表层沉积物中磷积累程度和交换能力的比较研究

磷是水体富营养化的主要控制因素,在外源磷输入逐步得到控制后,作为内源磷主要来源的表层沉积物对黄河水体水质的影响作用不容忽视。掌握表层沉积物中磷的积累程度以及沉积物-水界面磷的交换能力,对区域内水环境的治理和磷负荷的调控具有重要的意义。选择黄河甘宁蒙段作为研究区域,分别采集丰水期(2011.07)、枯水期(2014.05)和平水期(2014.10)表层沉积物样品,使用标准测试程序(SMT)和钼锑抗分光光度法测定样品中磷赋存形态,并在实验条件下模拟表层沉积物对磷的等温吸附及吸附动力学过程。研究发现：(1) 相比于国内主要河流表层沉积物中磷的形态特征,黄河甘宁蒙段表层沉积物中有机磷(OP)和铁/铝结合态磷(NaOH-P)含量相对较低,钙结合态磷(HCl-P)含量较高;各形态磷含量的平均值均在丰水期最高,表明丰水期表层沉积物中磷的积累程度最高,黄河甘宁蒙段水环境受到沿程农业发展的冲击较大。因此,合理使用含磷化肥和优化灌渠退水水质是未来降低黄河水体磷污染风险的发展方向。(2) 基于低磷浓度下等温吸附中各采样点表层沉积物吸附-解吸平衡浓度(EPC₀)与判断水体发生富营养化的磷浓度阈值的比较发现,研究区域所有水期大多数采样点表层沉积物发挥着“磷源”的作用,存在向上覆水释放磷的趋势,且枯水期中多数采样点的EPC₀值较高,“磷源”作用更加明显;基于L模型和F模型对高磷浓度下等温吸附的拟合参数,显示丰水期表层沉积物对磷的持留能力最强,枯水期次之,平水期最小,所有采样点表层沉积物对磷的吸附过程均易发生;基于吸附动力学曲线的变化趋势可知,所选择的各采样点磷吸附量在反应开始的12 h内迅速增大,12~48 h内吸附量逐渐增加并趋于稳定;基于伪二级动力学方程对吸附动力学过程的拟合结果,表明表层沉积物对磷吸附过程的反应速率受化学吸附控制为主;从同一水期不同采样点吸附过程中的限速步骤不同及不同水期邻近采样点吸附过程中限速步骤均为微孔扩散的结果发现,表层沉积物组成和理化性质的差异对磷吸附速率的影响大于不同水期条件下上覆水流速和流量的变化。     

电感耦合等离子体质谱法研究黄河甘宁蒙段附近居民砷暴露水平

人类砷暴露可以通过空气、饮用水和食物等途径.运用ICP-MS方法分析了四个采样点河曲(Hequ,HQ)、石嘴山(Shizuishan,SZS)、中卫(Zhongwei,ZW)和临夏(Linxia,LX)的69份当地居民发样及四个黄河过滤水样的总砷含量,探究了头发中砷水平在不同性别及年龄中的差异,并对发样中砷与水样中砷的相关性进行了分析.人发样品采用微波消解方法进行前处理,消解效果良好.结果表明,该方法准确度及精密度良好,回收率为90.1%~101.9%,RSD值为2.9%~4.2%.结果显示,该研究地区居民发样砷含量范围为0.01~1.73 μg·g-1,平均值为0.33 μg·g-1,不同采样点的砷含量顺序为ZW>HQ>LX>SZS.Kruskal Wallis检验显示该文中不同采样点发样砷含量存在显著性差异(p=0.010),说明研究地区的生活区域对居民发样砷含量具有影响,而不同性别(p=0.158)和不同年龄(p=0.159)组居民发样砷含量无明显差异,但男性发砷平均值含量高于女性,不同年龄组间呈现发样砷含量随年龄增大而下降的趋势.与文献相比,该研究发样砷含量较高于多数地区而明显低于地方性砷中毒区域.黄河水样中砷含量范围为2.31~10.41 μg·L-1.与黄河下游等地区相比砷含量较高,但未超出地表水环境Ⅲ类标准.Pearson相关性系数表明,水中砷元素与铅、铜、铬、镉等元素均具有相关性,与人发砷含量具有显著正相关.总之,采样点附近居民具有较高砷暴露风险,且该风险可能来自于工农业排放.研究结果为甘宁蒙等西北民族地区重金属污染研究提供实验数据和理论依据.     

黄河小浪底坝区泥化夹层分布及其抗剪试验方法的分析

在大量地质勘探试验研究资料的基础上 ,分析研究了形成泥化夹层的母岩和地质构造力 ,泥化夹层的类型及其粒度成分以及泥化夹层的分布规律。还分析研究了不同试验方法对泥化夹层抗剪强度的影响 ,并着重分析研究了我院研制的控制膨胀饱和固结慢剪的试验成果。