泥沙表面特性及其对磷吸附的影响

泥沙颗粒的表面特性是影响泥沙吸附污染物的重要因素之一.首先采用筛分和吸管法将混合泥沙分成了4个粒径组(粘粒和细粉沙组D1、中粗粉沙组D2、砂粒组D3和D4),并通过化学萃取法去除泥沙颗粒上的氧化物和有机物质等活性组分,而后研究了不同粒径清洗沙样的比表面积、孔体积变化及不同粒径下泥沙平衡吸附量的研究.结果表明泥沙的中值粒径与比表面积呈指数关系,当粒径减小到粘粒或细粉沙时,比表面积显著增大.在各个水相初始磷浓度下,泥沙对磷的平衡吸附量随着泥沙粒径的增大而减小,且存在最大吸附量.     

泥沙级配与成分对磷吸附作用影响试验研究北大核心CSCD

泥沙是水体中磷元素的重要载体,研究泥沙自身特性与磷吸附作用的相关关系对于了解磷在水体中的输运过程具有重要意义。为更加清晰地揭示不同级配和组分对泥沙吸附磷的影响机理,采用江苏沿海现场采集的泥沙进行恒温振荡试验,研究不同中值粒径和黏土含量的泥沙对磷的平衡吸附量和对固体浓度效应的响应。研究结果表明,黏土是泥沙对磷吸附作用的关键,黏土含量高的泥沙对磷具有更强的吸附能力,以黏土含量为变量的公式能更好地表现泥沙对磷的吸附现象。对于粗颗粒和细颗粒泥沙,固体浓度效应均导致单位质量泥沙对磷吸附量下降,在0.5~2.5 g/L的泥沙浓度范围内,两者响应趋势存在差异。     

泥沙吸附重金属污染物的数值模拟研究

为研究分相模型中泥沙颗粒吸附重金属的过程,以Langmuir等温式为基础,将泥沙相和重金属相看作两相,通过步进法和UDS方法两种计算方法对泥沙颗粒的吸附过程进行了数值模拟。首先利用Fluent软件将组分输运模型与UDS法相结合,模拟了7种湍流模型下的泥沙吸附过程,所得结果与Langmuir模型对比,验证了该方法的可行性,并选出了吻合度最高的模型。其次,应用选出的模型对不同含沙量、不同粒径泥沙颗粒吸附量和镉离子水相浓度变化趋势进行了模拟。结果表明:含沙量直接影响水体的吸附作用,含沙量越小,吸附作用越弱,吸附速率越慢,浓度小于一定限度时水体吸附作用可忽略不计;不同粒径泥沙在水体中的吸附作用差异明显,但并不能决定泥沙吸附量;UDS方法和步进方法在考虑粒径的影响时计算的吸附量不同,从吸附量的角度来看UDS法更加贴切,从到达动态平衡的角度来看步进法更加吻合。     

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.     

泥沙吸附磷前后Zeta电位变化试验

选取长江南京段、淮河蚌埠段以及甬江口3种来源不同的细颗粒泥沙,通过泥沙对磷的等温平衡吸附试验,研究细颗粒泥沙吸附磷前后Zeta电位的变化。结果表明:泥沙的Zeta电位绝对值随着单位质量泥沙对固相磷的平衡吸附量的增大而增大,泥沙稳定性增强,不易絮凝;泥沙的Zeta电位绝对值变化量与单位质量泥沙对固相磷的平衡吸附量呈正比关系,对于不同来源的泥沙,单位质量泥沙对固相磷的平衡吸附量增量相同时,Zeta电位绝对值的增幅不同,甬江泥沙增幅最大,淮河泥沙次之,长江泥沙最小;Zeta电位绝对值相对变化量与固相磷相对吸附量呈正比,甬江泥沙Zeta电位绝对值相对变化量对固相磷相对吸附量变化的敏感度更高,长江与淮河泥沙的敏感度相近。     

床沙粒径及级配对非均匀沙起动的影响分析

对Wu W.等的荫暴系数计算方法进行了修正,根据滚动起动模型建立了以荫暴系数为主要参数的起动底流速公式,在此基础上理论探讨了暴露程度、床沙各分组泥沙粒径及其质量比对泥沙起动的影响,并论述了非均匀沙起动中完全暴露、完全荫蔽和极限跃移3种极限起动情况。结果表明:1非均匀沙起动底流速随着荫暴系数的增大而减小,荫暴系数越大,泥沙越容易起动;2在由两种粒径泥沙组成的非均匀沙中,粗颗粒的荫暴系数在定义域上均随着细颗粒床沙比例和粗细颗粒比例的增大而增大,即细颗粒比例越大,粗细颗粒间粒径差异越大,粗颗粒越容易起动;细颗粒的荫暴系数在定义域上随着细颗粒床沙比例的增大而增大、粗细颗粒比例的增大而减小,即细颗粒的比例愈大,细颗粒愈容易起动,且起动规律渐趋于和均匀沙的相仿,粗细颗粒粒径相差愈大,细颗粒受到的荫蔽作用愈显著,其起动流速也愈大。     

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。     

泥沙粒径对重金属污染物吸附影响的研究

本文系统研究了不同粒径泥沙颗粒对重金属污染物的吸附作用，粗细不同的泥沙对重金属污染物的吸附能力差异很大，因此研究天然河流泥沙吸附能力必须考虑泥沙组成的非均匀性和各级泥少的含量，度量泥少量粒吸附能力的标准主要是吸附活性组分的含量，而不仅是粒径大小。     

天然河流重金属污染物吸附自净现象的模拟试验研究

本文对天然河流重金属污染物吸附自净现象，重金属污染支流汇入干流，无重金属污染的挟沙支流汇入重金属污染干流以及泥沙运动方式不同对重金属污染物吸自净的影响进行静态概化模拟试验研究，并采用谐振式紊动模拟装置进一步研究水流紊动条件，泥沙补给条件及泥沙运动方式对重金属污染物吸附自净的影响，研究表明，泥沙运动方式不影响泥沙的吸附等温式参数，在水流紊动强度较小时，泥沙作底泥，吸附速率很小，短时间内对水相浓度的吸     

黄土体对重金属（Cd、Pb、Zn、Cu）吸附试验研究

本文主要研究了土壤环境ｐＨ值的变化对黄土吸附重金属的影响，得出随着ｐＨ值增大土壤对重金属吸附量增大；随着重金属离子浓度的增大，水溶液的ｐＨ值降低；随着重金属离子浓度的增大，黄土对重金属的吸附量增大；黄土对重金属（Ｃｄ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ）吸附力亲和顺序为：Ｐｂ２＋＞Ｃｄ２＋＞Ｃｕ２＋＞Ｚｎ２＋。     

大凌河中下游泥沙颗粒特征分析

通过统计大凌河流域1988—2001年的泥沙颗粒观测资料,对大凌河泥沙颗粒特征在不同时间与空间条件下的变化、影响泥沙颗粒变化的主要影响因子及泥沙颗粒与径流量、含沙量间的相关关系进行了研究。结果表明:①在时间上,汛期悬移质泥沙粒径一般小于非汛期泥沙粒径;②粒径大于0.05mm的粗颗粒泥沙对下游河道泥沙沉积的贡献最大,越接近年内丰水期,河道悬移质泥沙粒径越细;③泥沙粒径在20世纪90年代以前变化不大,至90年代中后期总体有所增大;④大凌河从上游至下游的泥沙粒径呈细化趋势。     

细颗粒泥沙吸附铜离子后表面孔隙变化的实验研究

细颗粒泥沙的表面形貌十分丰富,研究其表面的复杂结构对泥沙的吸附、输移具有重要的理论意义。本文通过镶嵌制样观察泥沙颗粒的孔隙结构,采用物理化学吸附仪对重金属离子吸附后的实验沙进行孔径分布分析与孔隙特征变化研究。结果表明细颗粒泥沙为多孔性固体,微孔与中孔是吸附作用的重要因素。铜离子在吸附量由低到高的过程,首先聚集在孔隙入口处,再逐渐填满孔隙内部空间。伴随这一过程,泥沙的形貌特征也发生了相应的改变。     

AlCl3、MgCl2、CaCl2和腐殖酸对高浊度体系细颗粒泥沙絮凝的影响

以细颗粒泥沙为主的河口区往往存在最大浑浊带,对高浊度体系细颗粒泥沙的絮凝研究有助于了解最大浑浊带的形成机制。本文通过实验研究AlCl3,MgCl2,CaCl2和腐殖酸四种絮凝剂对长江口细颗粒泥沙浊度变化的影响,从絮凝率、絮团粒径和Zeta电位变化三方面综合分析了四种絮凝剂对泥沙絮凝的作用机理。结果表明:1)随着金属离子浓度增大细颗粒泥沙絮凝率逐渐增大,粒径增大,而电位绝对值变小;随着腐殖酸浓度增大细颗粒泥沙絮凝率降低,粒径增大,电位绝对值增大;2)各絮凝剂单独存在时的絮凝机理与多组分复合絮凝作用机理有明显不同,C-P-OM复合絮凝模式能够较好地揭示长江口高浊度区细颗粒泥沙絮凝体的形成机制。     

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。     

泥沙颗粒表面吸附铜离子的分布特征的实验研究

现有的水体中泥沙与污染物质关系方面的研究,多着重于吸附模式的理论探讨和吸附总量的实验研究,而对泥沙颗粒的表面形态和污染物质在泥沙颗粒表面的分布研究较少.本文在泥沙颗粒硝酸铜吸附实验和场发射枪扫描电子显微镜观测的基础上,提出了泥沙颗粒表面铜离子分布观测的实验方法,该方法能够定量确定铜离子分布与泥沙表面形态的关系.观测表明:在泥沙颗粒表面的边脊与凹谷处吸附铜离子较多.     

辽河中下游悬移质泥沙颗粒特征分析

根据1988-2005年有关水文站泥沙观测资料,对辽河中下游泥沙颗粒特征在不同时空条件下的变化以及不同粒径组泥沙对辽河下游悬移质沉积的影响进行了分析.结果表明:在空间分布上,从上游至下游悬移质泥沙粒径呈细化趋势;在时间分布上,汛期悬移质泥沙粒径一般小于非汛期泥沙粒径;上游来沙越粗,来沙量与河道沉积的关系越密切;下游河道泥沙从存贮到释放的来沙临界值随泥沙粒径的变大而减小;进入辽河下游的泥沙对于河道的危害程度随着粒径的变大而增大.     

极细沙含量对粗沙输移能力影响研究综述

从泥沙颗粒级配和挟沙能力两个方面分析了极细沙含量对粗沙输移能力影响的研究成果,认为:①冲泻质与床沙质的分界粒径还有待于进一步研究;②关于极细颗粒泥沙对粗颗粒泥沙输移的影响程度、粗细颗粒泥沙的分组挟沙力计算、影响机理以及极细颗粒泥沙的絮凝问题还有待于继续探索;③细颗粒泥沙对粗沙输移能力的影响研究成果在黄河上的适用性有待商榷;④对细颗粒泥沙的黏性作用、粗颗粒泥沙的隐蔽作用和絮凝动力机制还有待于深入研究.     

桥墩振动对其局部冲刷的影响

为了探究桥墩振动对其局部冲刷的影响,以圆柱型桥墩为例,开展了不同泥沙底床条件下的振动桥墩局部冲刷水槽试验。结果表明,在振动载荷下,对于中值粒径分别为14.42μm、31.75μm和85.92μm的细颗粒底床,当振动强度从0增大至3.72,最大冲刷深度和最大冲刷半径均随之增大;中值粒径为14.42μm的泥沙底床最大冲刷深度增幅最大达910%,且粒径越大,增幅越小。对于中值粒径为260μm的粗颗粒底床,当振动强度从0增至2.31,最大冲刷深度降低了37.50%,而最大冲刷半径增加了38.37%。因此,桥墩的振动对其局部冲刷有着重要影响,且对细颗粒底床和粗颗粒底床的影响不同。桥墩振动导致有黏性的细颗粒泥沙发生流变从而加剧了其局部冲刷;而无黏性的粗颗粒泥沙受到振动作用而加密,其局部冲刷削弱。提出了考虑桥墩振动的局部冲刷深度计算公式,其理论计算值与实测值相对误差在±20%的数据达87.5%,能够为涉水桥梁基础埋深的设计提供更合理的计算依据。     

泥沙颗粒和孔隙水在底泥再悬浮污染物释放中的作用

在环境水动力学中,河流底泥污染物释放是人们研究的主要问题之一。污染物进入到水体中后会有一部分聚集在水体底泥中,并在底泥的上层形成一条污染底泥层。底泥再悬浮时,污染物会通过再悬浮颗粒以及孔隙水重新释放到上覆水体中。此文中分别以氯化钠和磷代表典型非吸附性污染物和吸附性污染物,研究底泥污染物释放中底泥颗粒相和水相在不同的水力条件下所起到的作用。研究表明,在底泥静止状态和瞬间悬浮条件下,底泥污染物的释放主要来自于水相孔隙水,非吸附性污染物的释放主要集中在这两个状态下;而在连续悬浮条件下,再悬浮颗粒的解吸释放起着主要的作用,吸附性污染物的释放大部分发生在此阶段。另外,此文还研究了两种类型的泥沙即粘性细颗粒泥沙和非粘性粗颗粒泥沙在底泥连续悬浮时的释放量和释放时间的异同。研究表明,再悬浮粗颗粒泥沙的污染释放量要比再悬浮细颗粒小,但前者释放持续的时间要比后者长。     

三峡水库变动回水区河道推移质输移特性研究

通过对三峡库区有关的野外实测资料、模型试验和计算资料，分析了三峡水库变动回水区河道推移质输沙特性，三峡水库运行末期，变动回水区泥沙淤积物以沙质推移质为主，其中上段还有孵石推移质。从上游往下游，泥沙淤积物的颗粒逐渐变细，主槽的粒径组成粒粗，而边滩的粒径组成较细。随着水库运行年限的增长，主槽泥沙颗粒经历着粗化过程，而边滩却处于不断细化过程。主槽中原来淤积的细颗粒泥沙由于新淤积粗颗粒的保护和荫蔽作用，主槽的泥沙尽管粗化，水库运用后期的主槽淤积物仍有较细的泥沙颗粒存在，对于物模试验中放水过程对推移质输沙的影响、水库变动回水区所特有的碍航现象，以及修建向家坝和溪洛渡水利枢纽后变动回水区的推移质泥沙输移等问题，还有待在相性基础理论中进一步研究。