木基多孔油水分离材料研究进展

随着水体油类污染造成的环境和健康危害问题日益严重,开发高效、低成本且绿色环保的油水分离材料受到越来越多的关注。木材作为一种可持续、可再生、可生物降解的环境友好型天然材料,具有多尺度分级结构、高度各向异性、丰富的孔隙构造以及结构可调控等特点。直接利用木材的层级多孔结构,通过“自上而下”策略对木材的化学组成、孔隙结构以及表面润湿性进行调控,可为开发高性能油水分离材料提供新思路和新方法。本文从过滤和吸附两种主要的油水分离方式出发,介绍近年来基于天然木材的多孔过滤膜和吸油材料的构建策略,并综述这两类木基功能材料用于分离不混溶油水混合物、油水乳液和水面高黏度原油的最新研究进展,讨论存在的问题以及未来潜在的研究方向。     

不同胶结度的饱和土壤孔隙尺度结构对地下水渗流特性的影响

饱和土壤中地下水渗流过程的研究在诸多领域具有重要意义，土壤孔隙尺度结构差异对地下水渗流特性有显著影响。土壤颗粒胶结度是土壤的基本属性之一，但是目前针对不同胶结度的土壤孔隙尺度结构差异对地下水渗流影响的研究尚少。采用整体重排算法构建不同胶结度的土壤介质孔隙尺度结构，基于此运用有限元软件模拟介质中地下水渗流过程开展相关研究。结果表明：土壤颗粒胶结度对饱和土壤中地下水渗流具有显著影响。随着胶结土壤颗粒百分数Pc从0增至60.20%，流场的变异函数增大了70.15%（从1.233到2.098），即随着胶结度增大，流速空间非均质性显著增强。此外，沿地下水主要流动方向和垂直于主要流动方向上的流速概率密度分布函数均越来越发散。流速接近平均流速的区域减少，不流动区、优势流区同时显著增大。当Pc从0增至60.20%时，地下水中不流动区比例增大了23倍（从2.06%到48.31%），而优势流区比例增大了将近9倍（从0.27%到2.41%）。当平均流速不同时，以上渗流特征的变化趋势保持不变。此外，本研究发现不同胶结度介质间的孔隙尺度结构差异正是引起地下水渗流特性发生上述变化的内在原因。     

不同耕作方式对砂姜黑土孔隙结构特征的影响

砂姜黑土黏闭僵硬问题突出，耕作是改良其结构的重要措施之一。本文基于安徽龙亢农场砂姜黑土耕作试验基地，采集免耕（No-tillage, NT）、旋耕（Rotary tillage, RT）和深翻（Deep ploughing, DP）处理的原状土柱（高20 cm，直径10 cm），利用X射线CT扫描技术和ImageJ 软件等对土壤孔隙结构进行三维重建和可视化处理，定量分析了不同耕作方式对土壤的孔隙度、孔径大小分布、孔隙形态特征、网络特征以及土壤饱和导水率的影响。结果表明：（1）与免耕相比，旋耕和深翻下土壤的大孔隙度分别增加了192.7%和261.1%（P < 0.05）；与旋耕相比，深翻下土壤大孔隙度增加了23.4%；（2）相较于免耕，旋耕和深翻显著增加了土壤孔隙的水力半径、紧密度、分形维数和全局连通性（P < 0.05），显著降低了各向异性程度和欧拉数（P < 0.05），土壤饱和导水率得到显著提升，且深翻的改良效果总体优于旋耕；（3）相关分析表明土壤饱和导水率与除水力半径外的孔隙结构特征参数均存在显著相关（P < 0.05），其中与连通性最大孔隙度的相关性最高（r=0.833**，P < 0.01）。综上所述，深翻扩大了土壤孔隙的水力半径，改善了连通性，提升了复杂程度，从而构建了相对良好的土壤孔隙形态和网络结构，提高了导水能力，消减砂姜黑土结构性障碍效果显著。     

中国典型地带性土壤团聚体稳定性与孔隙特征的定量关系

团聚体结构和稳定性关系着一系列土壤过程。为探明不同类型地带性土壤团聚体稳定性与孔隙结构变化规律及二者关系，该研究以中国温带与亚热带地区5种地带性土壤（黑土、棕壤、褐土、黄褐土和红壤）为研究对象，结合CT扫描、湿筛法和Le Bissonnais法，量化孔隙结构，测定各地带性土壤团聚体平均重量直径（Mean Weight Diameter，MWD）。结果表明：团聚体水稳性受到土壤类型和土层深度的综合影响，从大到小依次为黄褐土、褐土、棕壤、黑土和红壤；基于LB法测定的团聚体平均质量直径排序为MWDsw（慢速湿润）>MWDws（预湿润震荡）>MWDfw（快速湿润），即5种团聚体的主要破碎机制是快速湿润引起的消散作用；5种地带性土壤团聚体不同当量直径孔隙度由北至南呈"U"型变化，且这种变化程度随土层深度增加而减弱；团聚体孔隙大小均以30～75 μm孔隙为主，孔隙形状以细长型孔隙为主。细长型孔隙度自北向南呈先下降后上升的趋势，不规则型和规则型孔隙度变化趋势相反；偏最小二乘回归表明，规则型孔隙度、孔隙平均形状因子、75～100 μm孔隙度和细长型孔隙度与团聚体水稳性显著相关，细长型孔隙起正向作用；规则型孔隙、细长型孔隙、75～100 μm孔隙度和>100 μm孔隙度是MWDfw、MWDws、MWDsw的主控因子。研究结果有助于加深土壤团聚体与孔隙特征关系的认识，从而更好地揭示土壤过程作用机制。     

秸秆直接还田存在的问题与规避措施

<正>生产实践证明:秸秆(稻草、麦草、玉米秆、油菜秆、菜籽壳等)经铡细或粉碎后直接翻入土壤,不仅可有效地改善土壤理化性状,增加土壤中的有机质含量,而且能增强土壤微生物活性,提高土壤肥力,有利于作物高产。然而,一些地方由于