火山喷出物发育土壤的比重及颗粒组成测定

利用比重瓶法对火山喷出物发育土壤的比重进行测定,结果表明:玄武岩质火山喷出物发育土壤的比重大于粗面岩质火山喷出物发育土壤的比重;基于粒径小于1 mm土粒测定的比重,玄武岩质火山喷出物和粗面岩质火山喷出物发育土壤的比重均小于一般土壤的平均比重2.65 g cm~(-3);基于粒径小于0.1 mm土粒测定的比重,除个别玄武岩质火山喷出物发育土壤外也小于2.65 g cm~(-3)。分别取比重值为2.65 g cm~(-3)、粒径小于1 mm土粒的实测比重和粒径小于0.1 mm土粒的实测比重,计算不同粒级土粒的沉降时间,并进行颗粒组成的实验研究表明:取不同比重值测定的土壤颗粒组成含量相差较大而且影响土壤质地定名。由于成土母质的矿物组成决定土壤的比重,且土壤颗粒组成的静水沉降实验是在粒径小于0.1 mm土粒的悬液中进行的,所以,准确测定土壤颗粒组成含量,需要区分成土母质的矿物组成,并测定其小于0.1 mm粒径的土粒比重,重新计算沉降时间。     

激光法与湿筛－吸管法测定土壤颗粒组成的转换及质地确定

湿筛-吸管法是测定土壤颗粒组成(PSD)的传统方法,而激光法则是新兴的土壤颗粒测定方法,为了明确二者测定数据间的转换关系,应用两种方法分别测定了中国6个主要土纲的265个土壤样品。结果表明,激光法测定的土壤黏粒含量明显地小于湿筛-吸管法测定的数据,激光法测定的土壤粉粒含量明显地大于湿筛-吸管法测定的数据,而对于土壤砂粒含量的测定结果二者互有高低。两种方法测定的黏粒、粉粒和砂粒间均分别具有很好的相关性,甚至按照美国的7级分类标准,每个粒度级别在两种方法间均具有很好的相关性。按照激光法和吸管法测定数据间的转换关系式得出了用激光法测定数据的砂土、壤土和黏土质地划分界限,从而能够应用激光法测定的数据直接进行质地划分,这对于推动激光法在土壤学中的进一步应用和推动土壤科学的发展均具有重要意义。     

超声波技术在火山碎屑物发育土壤粒度分析中的应用

利用40kHz超声波清洗机,设计不同的超声功率和超声时间,对火山碎屑物发育土壤进行分散处理;再用湿筛-吸管法测定土壤颗粒含量,对测定结果进行分析。研究表明:增大超声功率能促进土壤颗粒的分散,但80w和140w超声功率引起的土壤各粒级含量变化不大,均小于3.00%;延长超声时间对火山碎屑物土壤分散效果影响显著,对于粗颗粒为主的样品各粒级含量变化均很小,对于细颗粒为主的火山碎屑物土壤样品,以粉粒和黏粒含量变化更大;建议火山碎屑物发育土壤的颗粒分散采用(NaPO_3)_6-超声波联合分散法,超声条件设定为:频率40kHz,功率140w,震荡时间25min。     

激光粒度仪与吸管法测定土壤机械组成的比较研究——以不同退化程度栗钙土为例

激光粒度仪法作为测量土壤机械组成的新型方法,具有操作简单、速度快的优势,但其适用性与可靠性尚未达成广泛共识。为探究激光粒度仪测定土壤机械组成的准确性与适用性,采集7种退化程度共21份栗钙土土样,使用激光粒度仪与吸管法测定土样机械组成并对比分析。结果显示:激光法测定结果黏粒偏小,而砂粒、粉粒偏大,且随粒径减小误差增大。将两种测定结果进行回归分析,发现砂粒与粉粒转换模型拟合效果理想,黏粒拟合效果差。建立质地三角图发现两种方法得到的质地差异较大,采用转换后数据分析质地,发现质地接近、正确率高,转换效果好。通过扫描电镜对土粒形态观察,发现标准流程不同分散方法下土粒形状与数量均有差异,推测分散方法会影响土壤机械组成的测定结果。激光粒度仪的适用性据测定对象的不同而有差异,对黏粒精度要求高的情况下不宜使用该法,而其他情况下需要对测定结果进行数据转换。     

激光粒度仪与沉降一吸管法测定褐土颗粒组成的比较

土壤颗粒组成是土壤的基本物理属性之一,沉降—吸管法是传统土壤颗粒分析的主要方法,激光粒度仪法是近年来新兴的粒度分析方法。为了研究二者的差异,选取了23个黏粒含量差异较大的褐土样品,采用上述两种方法对土样进行了分析。结果表明:激光粒度仪检测<0.002mm颗粒含量低于吸管法,但二者有较好的相关性,决定系数为0.97;在检测<0.02mm颗粒含量时两者比较接近,并且相关性很好,决定系数为0.99;检测<0.05mm颗粒含量时两者也比较接近,决定系数为0.91。激光粒度仪检测结果通过转换模型修正后,可以较好地反映褐土土壤颗粒组成情况。     

应用激光粒度仪分析土壤机械组成的实验研究

土壤机械组成是最基本的土壤参数之一。探讨了应用激光粒度仪分析土壤机械组成的实验条件、检测结果与精度,并与传统的吸管法加以比较。对9个土壤样品分别用激光粒度分析和吸管法作对比测试实验,结果显示:两种方法原理的不同产生了在颗粒含量上激光粒度分析得到的粘粒含量显著低于吸管法,但是两种方法在质地分类上的结果是基本一致的。总之,运用激光粒度分析土壤机械组成是可行的。     

激光衍射法测定土壤粒径分布的研究进展

常见的土壤粒径分布测试手段有筛分法、沉降法(包括吸管法和密度计法)、激光衍射法等。近年来,由于激光衍射法分析土壤粒径分布具有操作简单、效率高、测试样品用量小、适合批量样品测定的特点,其在土壤粒径分布的测定中得到越来越广泛的应用。本文介绍了激光衍射法测定土壤粒径分布的基本原理和分析方法,综述了该技术在测定土壤粒径分析方面的国内外研究进展,重点分析了激光衍射法测定土壤粒径分布的影响因素,并对激光衍射法测定土壤粒径分布的应用前景进行了展望。研究表明,激光衍射法通过转换方程可以获得精确的结果。在保证足够大的样本量、土壤样本包含多种质地类型,且完善的前处理条件下,可以建立稳定的、适用于大范围预测的模型。激光衍射法测定土壤粒径分布虽然受到一些因素的影响,例如前处理方法、仪器设置以及样品用量等,但是激光粒度仪为粒度测定提供了高效快速的技术手段,为精准农业和数字农业的发展提供了先进的技术支撑。     

用沉降法和激光法测定土壤粒度的对比研究

分别用激光粒度仪和沉降法测定了古水稻土剖面100个样品和下蜀黄土剖面105个样品的粒度分布。对两种测定方法所获结果进行了系统的对比分析。研究结果认为:①沿垂直剖面采集的系列样品不适合于讨论两种方法之间的相关性,质地多样化的表层土壤样品组合较适合讨论该问题;②对于黏粒和砂粒来说,两种方法之间的相关性很好,它们的相关系数分别为0.98和0.93,但激光法所测结果低于沉降法。对于粉粒来说,激光法所测结果明显高于沉降法,但两种方法之间的相关性较差;③沉降法和激光法都不可能测得"真实的"粒度,它们的结果反映了同一样品在不同方面表现出的粒度特点。     

用激光法和吸管法测定东北黑土区侵蚀泥沙颗粒组成的差异分析

吸管法是测定颗粒组成的经典方法,激光法作为一种新兴的方法,近年被广泛应用于土壤和河流泥沙颗粒组成的分析中,并逐步应用到侵蚀泥沙粒径分析.为获取激光法与吸管法测定侵蚀泥沙特性指标和不同粒径的差异以及二者之间的转换关系,对18个黑土区侵蚀泥沙样品颗粒组成进行了测定和分析.采用中值粒径D50和平均质量直径MWD进行侵蚀泥沙样品特性分析,激光法比吸管法测定结果明显偏低;但2种方法测定D50和MWD具有很好的线性转换关系(R＞0.9,P ＜0.001).激光法测定的砂粒和黏粒质量分数低于吸管法测定值,测定粉粒质量分数明显高于吸管法测定值.测得砂粒、粉粒和黏粒含量在2种方法间,均具有很好的线性转换关系(R＞0.8,P ＜0.001).进一步细分泥沙颗粒为大于中砂、细砂、极细砂、粗粉和细粉这5个粒级时,2种方法间除极细砂(R=0.764,P＜0.001)外,其余粒级均具有很好的线性转换关系(R＞0.8,P＜0.001).     

浙南易蚀土壤的团聚体稳定性及其稳定机理

土壤团聚体的数量和稳定性是衡量土壤质量和可蚀性的重要指标。应用常规湿筛法和Le Bissonnais法测定了紫砂岩母质发育的柑橘园土壤团聚体稳定性,分析了土壤团聚体稳定性与胶结物质组成的关系。结果表明,供试土壤团聚体稳定性差异较大,湿筛法测定的水稳性团聚体MWD在0.75～3.49mm,MWD干筛-湿筛为0.15～2.89mm;Le Bissonnais法测定的水稳性团聚体平均MWD为1.57～3.12mm,其平均MWD与湿筛法测定的0.25mm团聚体含量、MWD、5～2mm团聚体破坏率和MWD干筛-湿筛呈极显著相关,表明两种方法测定的结果具有可比性;5～2mm土壤团聚体经快速湿润(FW)、慢速湿润(SW)和预湿后扰动(WS)3种处理后,团聚体崩解产物的MWD表现为FWSWWS,团聚体崩解产物的粒级分布随处理方式不同而不同,经快速湿润处理后,大多数团聚体崩解,崩解成较小粒径的水稳性团聚体,表明崩解的主要机制是由于团聚体内部的闭塞空气产生的压力引起的;土壤团聚体的稳定性指标与黏粒和游离氧化铁含量呈显著正相关,而有机质主要影响水稳定性团聚体的数量,它与土壤中MWD呈极显著正相关。     

胶体颗粒对不同粒径饱和多孔介质渗透性的影响

探讨胶体颗粒在多孔介质中迁移所发生的物理、化学及生物作用过程,在许多学科中具有重要的科学意义。采用室内石英砂柱实验,开展了定水头条件下不同浓度和粒径的胶体颗粒在饱和多孔介质中的运移行为研究。共使用了3种胶体粒径、3种浓度的胶体溶液和3种粒径范围的石英砂。实验表明:多孔介质的相对渗透系数K/K0(K为各时刻计算所得的渗透系数,K0为初始渗透系数)减小程度与颗粒浓度成正比;胶体颗粒越大,越易在表层沉积,而小颗粒易向下部迁移,但总体来看粒径效应没有浓度效应明显;当胶体颗粒在不同粒径的饱和多孔介质中迁移时,粒径大的多孔介质各段K/K0均有明显降低,而粒径小的只在表层变化明显。不同条件下总体相对渗透系数与时间之间呈二次方相关关系,但当多孔介质粒径较小时,相关性不显著。介质渗流流速及砂柱不同位置胶体颗粒浓度变化与介质渗透性变化相对应。用扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)进行定性表征,进一步说明胶体颗粒会堵塞多孔介质孔隙影响其渗透性。实验中发现当输入浓度C0小于0.5 g·L–1且dp/Dp>0.018(dp为胶体颗粒粒径,Dp为石英砂算数平均粒径)时,会出现多孔介质局部K/K0增大的现象。     

基于粒子图像测速仪的微小流道内固体颗粒运动规律的实验研究

为了解迷宫流道内固体颗粒的运动规律,提高灌水器的抗堵塞能力,采用粒子图像测速仪(particle image velocimetry,PIV)对不同直径和不同密度的固体颗粒在迷宫流道内的运动规律进行了实验观测。结果表明,根据颗粒的运动轨迹线可知齿形流道内水流在各齿尖做类似于正弦波的运动,靠近齿尖处形成主流区,靠近齿底处形成漩涡区;直径小(65mm)或密度低(1 740kg/m3)的颗粒跟随性比较好,颗粒直径或密度越大,运动越紊乱,出现的最小极值速度越低,越容易进入漩涡区并最终可能导致堵塞;与固体颗粒直径相比,颗粒密度对运动轨迹、路程和速度的影响较小。     

溜砂颗粒运动模型探讨

溜砂灾害是在山区中较常见的一种自然灾害,由于其爆发频繁、随机性强,常对交通运输、工农业生产和人民生命财产都带来极大的危害和损失。运用Mohr-Coulomb准则和能量守恒定律分别推导单个砂粒滑动判别条件和滚动条件;引入弹性恢复系数法描述砂粒间碰撞问题。该成果对于正确认识溜砂灾害形成机理有较为积极的作用,并且可以为溜砂灾害的防治提供参考。     

粒子群算法及其应用研究

粒子群优化算法（PSO）源于对鸟群捕食系统的模拟,是近年来被广为关注和研究的一种智能优化算法。PSO算法属于进化算法的一种,比遗传算法（GA）更简单易实现,且没有交叉和变异操作,需要设定的参数也不多,收敛速度快。目前已广泛应用于函数优化、神经网络训练、模糊系统控制以及其他遗传算法等领域。目前PSO的研究主要集中在算法本身和算法的应用研究两个方面。     

荒漠-绿洲边缘区生态过渡带的土壤颗粒分形特征

通过实地采样和实验室分析,测定了黑河中游荒漠绿洲边缘区生态过渡带的土壤粒级分布、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)和速效磷(AP)的含量,并采用1993年杨培岭等提出的用粒径的重量分布代替数量分布的土壤分形模型,计算了土壤颗粒分形维数;最后利用统计分析法,研究了颗粒分形维数与土壤粒级分布及各养分指标的关系.结果表明:从荒漠边缘向绿洲延伸的过渡带,土壤中砂粒含量占绝对优势,粉粒居中,黏粒最少,采样区土壤质地较粗;土壤颗粒分形维数在2.105～2.609之间变动,处于极低水平,与土壤各养分指标具有相似的变化趋势,除靠近绿洲区存在一个"生态裂谷"外,整体呈上升趋势;利用相关分析法得出,土壤颗粒分形维数与砂粒含量呈显著负相关,与黏粉粒及各养分指标均呈显著的正相关;利用回归分析法进行定量分析,砂粒含量每增加1g/kg,颗粒分形维数D降低0.0019个单位;粉粒和黏粒含量每增加1g/kg,颗粒分形维数D分别增加0.002和0,023个单位,对土壤颗粒分形维数变化幅度的影响依次为黏粒>粉粒>砂粒,分形维数对黏粒含量的变化最为敏感.因此,可以将土壤颗粒分形维数作为衡量荒漠-绿洲边缘区土壤养分变化状况的指标之一,用于反映荒漠绿洲区土壤的退化状况.     

Particle size fractions and pedogenesis of coastal plain sands

This study established the influence of particle size fractions (psf) on the characteristics of coastal plain soils of southeastern Nigeria. A total of 180 samples were collected according to genetic horizons on 30 profile pits prepared on the upper, middle, and lower slope positions of 10 toposequences. The samples were analyzed for hydraulic conductivity, pH, bulk density, moisture content, electrical conductivity, exchangeable bases and acidity, organic carbon, available and total phosphorus (P) contents, dithionite citrate bicarbonate (DCB) extractable and amorphous iron and aluminum (Al) contents. Particle size distribution was also analyzed, including total sand, very coarse, coarse, medium, fine and very fine sand, clay, and silt. Statistical analysis carried out included analysis of variance, correlation, and principal component. Very coarse sand influenced the distribution of P and DCB-Al within the toposequences. Active pedogenesis was located in the fourth horizons of the profiles that manifest inverse relationship of very coarse sand with P and amorphous Al. The association between sand particles and sesquioxides, especially of Al, was responsible for the low pH associated with coastal plain soils. Principal component analysis confirmed that total sand fractions are the determinants of rate and extent of pedogenesis and influences the properties of coastal plain soils.     

草萘胺在黄泥土不同粒径微团聚体上的吸附行为

采用超声分散法提取了太湖地区黄泥土中不同粒径的团聚体颗粒,用批次吸附试验的方法研究了除草剂草萘胺在各团聚体颗粒组上的吸附特点。结果表明,不同粒径微团聚体的草萘胺吸附等温线均可用Freundlich方程定量描述,Kf值介于5.56~11.40之间,以粒径<0.002mm和2.00~0.25mm两个粒组吸附容量最大,粒径0.25~0.02mm和0.02~0.002mm两个粒组吸附容量较小。在各团聚体粒组中对土壤吸附草萘胺相对贡献率最大的是粒径<0.002mm粒组。由于颗粒细小的微团聚体更易于在土壤-水环境中迁移,因此,草萘胺在黄泥土上的这种分布特点对环境的潜在影响不容忽视。     

不同粒径土壤的光谱特征差异分析

通过野外采集土样,研磨后获取不同粒径(2、1、0.5、0.25、0.15和0.05 mm)土壤,在暗室内进行光谱测定。分别采用光谱数据微分变换和连续统去除的方法,研究不同粒径土壤的光谱特征差异,探索不同粒径处理对土壤光谱特征的影响。结果表明:不同粒径土壤的平均光谱反射率在全波段、可见光、红外波段都随土壤粒径的减小而增加;土壤光谱反射率与土壤粒径呈负相关关系。微分变换放大了某些在原始光谱数据中比较隐晦的信息。可见光、全波段平均反射率均在土壤粒径0.25 nm时,呈现出更明显的增长趋势,而红外波段则在土壤粒径0.15 mm时,增长趋势更为明显;土壤光谱在450和490 nm处的吸收峰值随土壤粒径的减小呈多项式分布;土壤全波段光谱反射率随着粒径的减小呈幂函数增长。     

Scale of Small Particle Population in Activated Sludge Flocs

The light scattering method is a valuable tool for accessing particle size and structure mainly due to fast and the nonintrusive nature of the measurement. The method is based on a scattered intensity pattern and depends on particle volume, particle morphology, the light wavelength and the scattering angle. The light scattering model, for particles characterised by a fractal structure, is enabled with the use of the Rayleigh-Gans-Debye theory under constrained assumptions. The range of validity of the Rayleigh-Gans-Debye is limited when primary particles constituting aggregate have a size close to the wavelength. In this work, a range of particle sizes was characterised in order to achieve a better understanding of the relationship between flocs size and its fractal dimension. Hence, the width of the power law regime is discussed. What is more, a specific fractal dimension value of activated sludge flocs was found for each of the analysed wastewater treatment plant, which suggests that the spatial structure of suspensions constituting the activated sludge is an individual characteristic of each treatment facility. It has been shown that activated sludge consists of microflocs from the range of 1–10 μm, which constitute approximately 90% of all the population.