黄河泥沙吸附汞污染物静态试验

基于黄河天然混合沙的静水沉降吸附试验,研究了黄河泥沙对汞的吸附规律。结果表明:①质量浓度为5～25kg/m3的泥沙对汞的吸附在0.5 h内基本达到稳定,质量浓度为1 kg/m3的泥沙在0.5 h之后对汞污染物仍有一定的吸附能力,但吸附速率不大;②泥沙级配对汞的吸附有一定的影响,粗沙的吸附能力略低于细沙和中沙;③在中低含沙量时,含沙量增加会引起吸附表面积增加,吸附量和含沙量呈线性相关关系。     

河流泥沙吸附磷的研究现状与展望

输送水流泥沙和营养物质是河流的主要功能之一。大坝等水利工程拦截泥沙的同时,改变了河流营养物质的迁移和转化。从国内外近20 a泥沙吸附磷的相关研究文献可以看出:泥沙对磷的吸附与泥沙颗粒的理化性质、水体初始磷浓度、含沙量以及环境因子等相关,即颗粒越细,表面吸附位越多,更有利于磷的吸附;水体初始磷浓度越高,吸附量越多;含沙量越大,总吸附量越大,单位质量泥沙吸附量越少;泥沙吸附磷的机理模型主要有热力学模型和动力学模型两类,Langmuir模型和Freundlich模型在等温吸附中应用较广;二级动力学模型对泥沙吸附磷的全过程拟合程度更高;在河流生态系统中,泥沙吸附的磷以颗粒态磷的形式作为生物可利用磷的储备,间接影响水生生物的生长。颗粒态磷与水生生物的生长关系、吸附量与含沙量等多因子的动力学模型在今后有待进一步研究。     

三峡水库泥沙淤积对氮磷污染物的影响

三峡水库蓄水运用后,库区宽谷段和弯道段泥沙常年大量淤积,氮磷污染物含量也发生显著变化。为了解三峡库区泥沙淤积对氮磷污染物的影响,基于现场测量以及数据资料的收集,探讨了含沙量与总磷、总氮、氨氮浓度的相关关系,总结了总磷、氨氮以及泥沙淤积的时空分布特征。结果表明:泥沙对总磷吸附较好,总磷浓度均随泥沙淤积的加剧而不断降低;泥沙对氨氮也有一定吸附性,氨氮浓度随泥沙淤积的加剧而有一定降低趋势,但变化趋势远小于总磷。研究结果可为泥沙对河流富营养化等环境因素影响的探讨奠定理论基础。     

高分子絮凝剂对黄河高浊度水中有机污染物的去除研究

黄河的有机污染使黄河水不符合我国饮用水水源标准。根据黄河水质的特点 ,进行了利用高分子絮凝剂沉降高含沙量的同时 ,去除水中有机物的研究。结果表明 ,高分子絮凝剂对黄河水有机物的去除率高达 75%以上。而这种高去除率是去除吸附在泥沙颗粒表面的有机物及高分子絮凝剂的吸附架桥网捕作用的结果     

河流悬移质对含磷污染物吸附试验研究

以悬移质泥沙为试验用沙，以水体中常见的营养物质磷为模拟污染物，通过试验研究了含磷污染物水相初始浓度对磷平衡吸附量的影响和含沙量对含磷污染物吸附等温线的影响。结果显示，泥沙对含磷污染物的平衡吸附量大致随水相磷初始浓度的增大而增大；而含沙量对磷吸附等温式的参数没有显著影响。     

定期冲洗式沉沙池泥沙沉降特性分析

以黄河东城提水工程首部的定期冲洗式沉沙池为研究对象,应用一维超饱和输沙法计算了泥沙的沉降历时,分析了泥沙恢复饱和系数、极限吸出高度、出池含沙量等泥沙沉降特性。结果表明:①泥沙恢复饱和系数随泥沙粒径的增大呈指数递减趋势,工作段上游泥沙恢复饱和系数随沉降历时呈指数递减趋势,工作段下游恢复饱和系数随沉降历时呈线性减小趋势;②随着沉沙池的运行,出池泥沙粒径逐渐变大,淤积泥沙粒径则逐渐变小;③在沉沙池运行期内,溢流堰极限吸出高度随沉降历时呈线性递减趋势;④溢流堰前分组含沙量参考点的相对水深均小于0.5;⑤在0～0.500 mm泥沙粒径范围内,出池平均含沙量参考点的相对水深与泥沙粒径呈对数递增。     

定期冲洗式沉沙池泥沙沉降特性分析

以黄河东城提水工程首部的定期冲洗式沉沙池为研究对象,应用一维超饱和输沙法计算了泥沙的沉降历时,分析了泥沙恢复饱和系数、极限吸出高度、出池含沙量等泥沙沉降特性。结果表明:①泥沙恢复饱和系数随泥沙粒径的增大呈指数递减趋势,工作段上游泥沙恢复饱和系数随沉降历时呈指数递减趋势,工作段下游恢复饱和系数随沉降历时呈线性减小趋势;②随着沉沙池的运行,出池泥沙粒径逐渐变大,淤积泥沙粒径则逐渐变小;③在沉沙池运行期内,溢流堰极限吸出高度随沉降历时呈线性递减趋势;④溢流堰前分组含沙量参考点的相对水深均小于0.5;⑤在0～0.500 mm泥沙粒径范围内,出池平均含沙量参考点的相对水深与泥沙粒径呈对数递增。     

黄河泥沙与重金属污染物相互作用研究现状

20世纪80年代以来,国内外学者对重金属在泥沙颗粒上的吸附、解吸研究都很活跃,且取得了不少成果,研究内容包括吸附动力学方程、泥沙和水环境特征(泥沙粒度、矿物成分、pH值、温度等)对吸附的影响、水体中重金属的化学稳定性等。粗细不同的泥沙对重金属污染物的吸附能力差异很大,泥沙颗粒越细,比表面积越大,吸附能力越强;在同一重金属初始浓度下,重金属从溶液中的去除量随pH值的升高而增加;水体中含沙量增加时,单位泥沙对重金属的吸附量先增加后降低。     

附着生物膜的泥沙颗粒对磷的吸附特性研究

附着在泥沙表面的生物膜具有很强的吸附特性,对水环境中营养盐等物质的迁移转化具有重要的作用.本文对去除生物膜的泥沙和表面附着生物膜的泥沙分别进行了吸附营养盐磷的实验研究,对比了去除生物膜与附着生物膜的泥沙颗粒对磷的吸附能力,研究了附着生物膜的泥沙颗粒吸附磷的动力学及热力学特征.研究结果表明,去除生物膜的泥沙对磷的吸附性微小,而附着生物膜的泥沙颗粒对磷的吸附能力很强,在相同条件下附着生物膜的泥沙颗粒的吸附量比纯净泥沙吸附量高出1个数量级;同时附着生物膜的泥沙颗粒吸附磷的动力学特性符合准二级动力学模型,等温吸附特性符合Langmuir等温式,吸附速率和平衡吸附量随泥沙粒径减小而增大.     

动水条件下悬浮态泥沙颗粒吸附TP规律探讨

水体中悬浮泥沙颗粒是氮、磷等营养元素在水中迁移转化的重要载体,已有的泥沙颗粒吸附研究多是针对污染物浓度较高的水体,较低水体中研究较少.因此,选择水体富营养化限制因子TP作为研究对象,根据香溪河泥沙含量及粒径分析结果,利用香溪河原水配取不同TP浓度的水样以及速度可控的搅拌装置模拟间歇性水流紊动,通过室内实验探讨低浓度水体中泥沙吸附机理.结果表明:在存在间歇扰动条件下,低TP浓度水体中达到吸附解吸平衡时间为5d左右,远慢于高浓度水样中的8h左右;单位泥沙吸附量与时间(单位为d)呈对数曲线关系,与水样中初始TP浓度基本呈线性关系;在无外界输入源或外界输入源可以忽略时,不考虑水体含沙量随时间变化,单位泥沙吸附量与水样中瞬时TP浓度呈线性关系.     

静态和紊动条件下黄河泥沙对砷的吸附规律

利用黄河原型沙分别开展了静态和紊动条件下细沙对砷的吸咐规律试验,揭示了水中砷浓度和吸附时间的规律,建立了含沙量与砷吸附率的定量关系。结果表明:①在静态和紊动试验条件下,细沙对砷的吸附在5 min以内均可达到饱和平衡,且砷吸附率随含沙量的增加均呈对数增长;②紊动条件下细沙对砷的吸附率要高于静态条件下的吸附率。     

附着生物膜的泥沙颗粒对磷的吸附特性研究

附着在泥沙表面的生物膜具有很强的吸附特性，对水环境中营养盐等物质的迁移转化规律具有非常重要的作用。本文采用实验手段分别对去除表面杂质的纯净泥沙和表面附着生物膜的泥沙进行吸附营养盐磷的实验研究，对比了去除生物膜的泥沙与附着生物膜的泥沙对磷的吸附能力，研究了附着生物膜的泥沙颗粒吸附磷的动力学及热力学特征。研究结果表明，去除表面杂质的纯净泥沙对磷的吸附性微小，而附着生物膜的泥沙颗粒对磷的吸附能力很强，在相同条件下附着生物膜的泥沙颗粒的吸附量比纯净泥沙吸附量高出1个数量级；同时附着生物膜的泥沙颗粒吸附磷的动力学特性符合准二级动力学模型，等温吸附特性符合Langmuir等温式，吸附速率和平衡吸附量随泥沙粒径减小而增大。     

泥沙沉降对水库中磷的空间分布影响

磷是水库富营养化的主要影响因子,对泥沙有很强的亲和性。为探究水库中磷的空间分布规律,针对泥沙沉降过程中对磷的吸附影响进行了模拟试验,研究了不同环境因素耦合作用下泥沙沉降对水库中磷分布的影响。此外,基于量纲分析及多元回归法建立了液相磷浓度垂向分布公式。结果表明：泥沙沉降过程中对磷的吸附导致液相磷的垂向分布呈上浓下稀的趋势。泥沙粒径越小、含沙量越高、水深越大,则液相磷元素的浓度梯度越大,垂向分布越不均匀。液相磷垂向分布公式表明,液相磷浓度梯度与含沙量的1/4次幂、泥沙粒径的-2/3次幂和水深的1/3次幂成正比,液相磷浓度最小值与含沙量的-1/20次幂、泥沙粒径的1/10次幂和水深的-1/10次幂成正比。公式计算值与试验数据基本吻合,表明该公式对研究水库磷元素的空间分布有重要参考意义。     

含沙量对冲积河流河型的影响

黄河下游泥沙输送的机理随含沙量的变化很大。黄河下游的河道一般呈游荡型或弯曲型，显著特点是在低含沙量和高含沙量条件下都存在着强烈的河道侵蚀及游荡型河道形态，而淤积和游荡则多发生于中等含沙量条件下。一维数值模型揭示了某些河床形态可能与泥沙密度的垂向层状分布及其阻碍沉降效果有密切关系。泥沙含量不大的情况下水流是次饱和的，流速呈对数曲线分布，泥沙容重呈层状分布，次饱和水流造成河床冲刷和弯曲型河道；高含沙水流情况下，水流的紊动结构造成的含沙量纵剖面变化，形成超饱和水流；在更高含沙量（10—100kg／m^3）情况下，悬移质泥沙可造成垂向几乎为常数的宙沙量纵剖面及对数流速分布。这些可以由泥沙引起容重效应的IDV模型进行验证，而河道形态变化可由3D模型模拟。河流形态模拟揭示了在相对低含沙水流中形成游荡型河道，主要是由于河道淤积、壅水、分汊形成新流路造成。当存在高含沙水流时，河床受到冲刷，水位降低，大堤约束河道，从而减小了游荡强度。另外，落淤速度的降低造成河道淤积减弱，形成冲刷，结果高含沙水流却形成了弯曲型河道。     

长江中下游江段泥沙对Pb2+的吸附特征

以长江中下游武汉至上海崇明岛江段河床泥沙样品为研究对象,通过振荡吸附试验研究了泥沙对Pb²⁺的吸附特征,分析了泥沙浓度、泥沙粒径、有机质含量等对Pb²⁺吸附的影响。结果表明:泥沙对Pb²⁺的吸附平衡时间为20 h,吸附动力学过程可以用准一级动力学、准二级动力学、Elovich方程对试验数据进行分析拟合,拟合系数均在0.85以上,尤以准二级动力学方程为佳,其拟合系数高达0.997 8。Langmuir模型对Pb²⁺的等温吸附的拟合系数R²均达到0.9以上,Pb²⁺的等温吸附过程为单分子层吸附,吸附大多发生在泥沙表面,主要为物理吸附过程。随着泥沙浓度的增加,吸附效率显著提高,当泥沙浓度增加为1 g/L时,吸附效率达到最大值(≈99.8%)。泥沙对Pb²⁺的吸附热力学参数ΔG<0,ΔH>0,表明该过程可以自发进行,升高温度有利于提高泥沙对Pb²⁺的吸附量;泥沙中有机质含量越高,平均吸附键能越大,两者呈显著正相关关系(R²=0.968 2, p<0.01)。泥沙对Pb²⁺吸附量总体呈现出随泥沙的粒径减小而增大的趋势,泥沙对Pb²⁺的吸附主要发生在粒径<0.074 mm的粒径分组中。应该加强对长江中下游水体含沙量及颗粒级配的监测,以随时掌握水沙变化对Pb²⁺等污染物迁移转化的影响。     

絮凝对三峡水库泥沙沉降的影响

现场与室内实测的泥沙级配差异证实了三峡水库中存在泥沙絮凝现象,絮凝会加速水库泥沙淤积速率。为了确定絮凝对泥沙沉降速率的影响,现场采集了三峡水库原样泥沙,基于三峡水库水体环境,采用室内静水沉降试验对三峡水库中泥沙絮凝沉降规律进行了研究。研究结果表明,当试验采用的初始含沙量大于0.3 kg/m3时,部分单颗粒泥沙会聚集形成絮团,且泥沙絮凝程度以及沉速增加的幅度与水体中含沙量呈正比。参与絮团形成的单颗粒泥沙粒径均位于0.022 mm以下,小于临界粒径的泥沙占全沙的83%;采用絮凝因数和物质沉降通量因数分别表征絮凝对泥沙沉降的影响程度,这两种因数都随含沙量增加而增加,含沙量在1.5 kg/m3以下时其最大值分别为5.03和1.66,表明絮凝对三峡库区汛期的泥沙淤积有可能造成较大影响。     

三峡水库运行对长江干流磷传输的影响及对策

三峡水库运行后,下泄泥沙量减少明显,对下游营养物质的连续传输产生影响。通过实验模拟了天然河流水沙条件下悬浮泥沙对磷的吸附过程,并利用Langmuir吸附公式对颗粒磷浓度与含沙量和溶解磷浓度的关系进行拟合。结果表明,泥沙对磷的吸附量与温度成正相关性、与粒径呈负相关性;三峡工程运行后近10a,长江中下游输沙量和颗粒磷通量减少幅度达到90%;预测未来20 a长江中下游颗粒磷通量仍远低于建库前水平。针对三峡水库拦截泥沙和营养物质的问题,提出了三峡坝前挖沙坝后投沙的水沙调控新思路。     

黄河泥沙对CODMn影响的实验研究

针对黄河多泥沙河段含沙量大，泥沙对河流ＣＯＤＭｎ浓度影响大的突出特点，运用模拟实验方法，探讨了泥沙对ＣＯＤＭｎ浓度的影响，揭示了浑水、清水中ＣＯＤＭｎ浓度与含沙量之间的关系。即：黄河原状水中ＣＯＤＭｎ值随着含沙量的增大呈显著上升趋势；去除泥沙后清水的ＣＯＤＭｎ浓度测定值随其原含沙量的增大呈微上升趋势；黄河原状水即使不加酸保存，泥沙对ＣＯＤＭｎ测值也有一定影响，但其影响程度要比加酸样品显得微弱。最后     

黄河下游高效输沙洪水调控指标研究

黄河下游河道冲淤变化主要取决于水沙条件,即随流量大小和含沙量高低而变化,含沙量越低则泥沙淤积比越小、单位输沙水量越大,反之,含沙量越高则泥沙淤积比越大、单位输沙水量越小。在黄河水少沙多、水资源日趋紧缺和供需矛盾日益突出的现实条件下,为兼顾河道少淤和减少输沙水量,可通过水库调度,优化水沙搭配、塑造高效输沙洪水。以黄河下游实测场次洪水为基础,建立洪水期下游河道泥沙淤积比与水沙因子间的响应关系,求得流量为4 000 m~3/s时冲淤临界含沙量约为50 kg/m~3;基于黄河下游河道洪水泥沙输移规律,以维持黄河下游河道基本不淤积为约束条件,分析单位输沙水量随含沙量的变化情况,提出了高效输沙洪水泥沙优化配置指标,即洪水流量为4 000 m~3/s、河道淤积比为0～15%时,相应的高效输沙洪水含沙量配置区间为50～75 kg/m~3。     

论黄河干支流悬移质粒径与含沙量关系

黄河干支流资料表明，河流中悬移质泥沙粗细的变化既有随着含沙量的增加而变粗的，也有随着含沙量的增加而变细的。本文分析了黄河干支流泥沙粒径与含沙量关系的不同资料，提出了较大含沙量情况下泥沙粒径与含沙量的统计关系，解析和讨论了所推导出的悬移质泥沙粒径与含沙量的关系。