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第1章 河流底泥中重金属吸附和释放的研究现状 1

1河流底泥中重金属吸附的研究现状 1

1.1河流重金属水质模型 1

1.1.1以化学过程为主的重金属水质模型 2

1.1.2以稳态物理过程为主的重金属水质模型 4

1.2固体颗粒表面吸附模式 7

1.2.1平衡态吸附模式 8

1.2.2一阶动力学吸附模式 11

1.2.3电化学模式 16

1.3固体颗粒表面吸附实验研究 18

1.3.1河流泥沙对重金属离子的吸附特性 18

1.3.2土壤及矿质胶体对重金属离子的吸附 22

2底泥中重金属释放的研究现状 31

1.4环境化学条件对底泥中重金属释放影响的研究述评 32

1.4.1盐度和竞争吸附对重金属释放的影响 33

1.4.2底泥中重金属释放的酸度效应 36

1.4.3氧化还原条件对重金属释放的影响 39

1.4.4重金属释放的温度效应 43

1.4.5有机络合剂对底泥中重金属释放的影响 44

1.5水流紊动条件下河流底泥中重金属释放的研究述评 46

1.5.1河流底泥中重金属释放的水流紊动效应 46

1.5.2静态模拟条件下重金属的释放 49

1.5.3动态模拟条件下重金属的释放 51

第2章 河流泥沙随机吸附理论及试验研究 56

2.1前言 56

2.2随机吸附模式的建立 58

2.3随机吸附模型的特性分析 69

2.3.1溶解态浓度对概率分布的影响 70

2.3.2均方差系数D对概率密度分布的影响 72

2.3.3泥沙吸附系数k1对概率密度分布的影响 73

2.3.4解吸系数k2对概率密度的影响 74

2.3.5综合参数z对概率密度分布的影响 74

2.4随机吸附理论的验证 75

2.4.1实测资料的统计分析 75

2.4.2均方差D的确定 77

2.4.3泥沙吸附理论的验证 77

2.5本章结论 79

第3章 汉江、渭河泥沙对重金属污染物吸附的实验研究 80

3.1前言 80

3.2实验方法概述 81

3.3渭河泥沙吸附特性 82

3.3.1渭河泥沙吸附量 82

3.3.2渭河泥沙的吸附速率 90

3.4汉江泥沙的吸附特征 92

3.4.1pH值对汉江泥沙吸附重金属离子的影响 92

3.4.2重金属离子共存时对泥沙吸附的影响 94

3.4.3泥沙种类对重金属离子吸附的影响 96

3.4.4汉江泥沙的吸附动力学 96

3.5渭河泥沙和汉江泥沙吸附特性比较 97

3.5.1Zn2+的吸附特性比较 97

3.5.2Pb2+的吸附特性比较 98

3.6泥沙吸附参数A的统计分析 98

3.7本章结论 100

第4章 河流底泥中重金属释放动力学模型 102

4.1重金属释放的动力学过程 102

4.2重金属释放动力学模型的建立 105

4.3动力学模型的求解 107

4.4动力学方程中的参数估计 110

4.4.1非线性最小二乘法——高斯—牛顿法和麦夸尔特法 110

4.4.2计算步骤及计算程序 113

4.5动力学模型的验证 117

4.5.1实验条件及实验方法 117

4.5.2实验结果及模型验证 119

4.6本章结论 120

第5章 河流底泥中重金属释放的实验研究 122

5.1引言 122

5.2渭河底泥理化特性分析及重金属的测定条件 123

5.2.1渭河底泥理化特性分析 123

5.2.2重金属测定条件 128

5.3底泥中重金属释放的酸度效应 129

5.3.1强酸性条件下重金属的释放 129

5.3.2一般酸性条件下底泥中重金属的释放 133

5.4碱度与底泥中重金属的释放 136

5.4.1渭河底泥中碱度的溶出 137

5.4.2溶出碱度与重金属的共沉淀 139

5.4.3碱度与重金属结合形态 143

5.4.4底泥中重金属释放与碱度变化 145

5.5底泥重金属污染浓度与重金属释放 146

5.5.1实验条件及方法 147

5.5.2实验结果及分析 147

5.6重金属吸附和释放的粒度效应 148

5.6.1天然水体中重金属吸附和释放的粒度效应 148

5.6.2渭河底泥吸附重金属的粒度效应 151

5.6.3不同粒度底泥中重金属结合形态的分析 156

5.6.4底泥中重金属释放的粒度效应 158

5.7悬浮底泥浓度对重金属释放的影响 159

5.7.1实验条件及方法 160

5.7.2实验结果及分析 160

5.8底泥厚度对重金属释放的影响 162

5.8.1实验条件及实验方法 163

5.8.2实验结果及分析 163

5.9重金属的化学结合形态与重金属释放 165

5.9.1实验方法及实验条件 166

5.9.2实验结果及分析 168

5.10本章结论 170

第6章 动态试验与重金属释放的水流紊动效应 174

6.1动态试验系统 174

6.1.1高流量闭路循环系统 175

6.1.2低流量闭路循环系统 176

6.2试验准备及试验系统调试 177

6.2.1底泥样品的重金属污染 177

6.2.2动态释放试验准备及试验系统调试 178

6.3动态试验结果及分析 179

6.3.1不同流速条件下，Cd动态释放的试验结果及分析 179

6.3.2混合污染底泥中Cu、Zn、Pb、Cd动态释放试验结果及分析 187

6.4重金属释放的水流紊动效应 189

6.4.1水流紊动与泥沙运动 189

6.4.2水流紊动强度与重金属释放 191

6.4.3水流紊动条件下重金属释放动力学 193

6.5重金属释放过程中结合形态的变化 194

6.6本章结论 198

第7章 河流中重金属迁移转化的一维确定性数学模型 200

7.1前言 200

7.2以吸附为主的一维重金属迁移转化方程及其解析解 201

7.2.1数学模型的建立 201

7.2.2泥沙浓度的确定 205

7.2.3方程的解析解 208

7.3释放为主的重金属一维迁移方程及解析解 219

7.3.1水体沉积物的再悬浮、河流泥沙运动特点与重金属的释放 219

7.3.2一维迁移方程的建立 224

7.3.3源项处理 224

7.3.4迁移方程的求解 228

7.4解的计算结果与讨论 232

7.4.1瞬时污染源情况 232

7.4.2恒定污染源情况 234

7.5数学模型的验证 240

7.6本章结论 242

第8章 河流中重金属迁移转化的二维确定性模型 243

8.1前言 243

8.2以吸附为主的二维重金属迁移转化方程 244

8.2.1二维重金属迁移转化方程的建立 244

8.2.2二维重金属污染物迁移转化方程的解析解 246

8.3以释放为主的二维重金属迁移转化方程 264

8.3.1二维重金属迁移转化方程的建立 264

8.3.2二维迁移方程的求解 265

8.4本章结论 271

参考文献 272