饱和多孔介质中污染物迁移模拟

综述了污染物在饱和多孔介质中的迁移模拟理论，包括线性吸附情况下的一维、二维和三维平流-弥散反应迁移方程的解析解、半解析解，非线性/非平衡反应迁移方程的数值解，利用有色锋面的边界层理论．比较了各种解法的优缺点．最后展望了污染物迁移模拟今后可能的发展方向。     

饱和多孔介质中Fe3O4纳米颗粒与铜离子的共迁移

采用饱和柱渗流实验,探究了四氧化三铁纳米颗粒(Fe_3O_4 nanoparticles,MNPs对铜离子(Cu~(2+))在饱和多孔介质中迁移持留的影响.结果表明:MNPs对Cu~(2+)的迁移并无太大影响.具体表现为:低浓度的MNPs微弱地促进Cu~(2+)迁移,其质量浓度为50 mg/L和180mg/L时,Cu~(2+)的最大出流率从0.78分别增长到0.82和0.83,这是由于低浓度的MNPs在静电斥力的作用下分散性较好、聚合率较低,聚合后团聚体粒径较小,可以穿过多孔介质而不被拦截沉积,部分Cu~(2+)被吸附在MNPs表面随其一起出流;而高浓度的MNPs一定程度上抑制了Cu~(2+)的迁移,当MNPs的质量浓度增长到500mg/L时,Cu~(2+)的最大出流率则降至0.73,这与其高浓度的高聚合率和聚合后团聚体的大粒径有关.此外,MNPs的存在一定程度上也影响了Cu~(2+)在介质中的空间分布,使得Cu~(2+)的空间垂向分布更为均匀,这与MNPs的失稳集聚性有关.     

典型阴离子对纳米二氧化钛在载铁石英砂 多孔介质中迁移行为的影响

以纳米二氧化钛为研究对象,考察系列环境相关条件下(不同pH、离子类型与离子强度)纳米二氧化钛在载铁石英砂多孔介质中的迁移规律。结果表明,纳米二氧化钛在NaCl,NaNO_3和Na_2SO_4 3种溶液中的穿透曲线和滞留曲线没有显著差异,但与其他溶液相比,在NaH_2PO_4溶液中的穿透曲线和滞留曲线分别有明显的升高和降低;磷酸根离子会促进纳米二氧化钛在载铁石英砂多孔介质中的迁移行为。机理探究发现,由于PO_4~(3-)会被吸附至纳米二氧化钛和载铁石英砂多孔介质的表面上,增大纳米二氧化钛和多孔介质的表面Zeta电位,导致纳米二氧化钛与介质表面之间静电斥力的增加,从而加大纳米二氧化钛被吸附于多孔介质表面位点的难度,减少沉积;同时,纳米二氧化钛Zeta电位的增加会减少纳米二氧化钛颗粒间的碰撞团聚,导致其水力学粒径变小,从而促进其迁移行为。此外,PO_4~(3-)会与纳米二氧化钛竞争多孔介质表面的吸附位点,导致纳米二氧化钛可沉积位点的减少,增加迁移能力。     

饱和流体多孔介质中的声传播

饱和流体多孔介质中声传播的Biot理论在地震勘探、声波测井资料解释中具有极大的应用价值。本文简要回顾了Biot理论、估计复合介质等效弹性模量的自洽理论、多孔介质界面波理论及支持这些理论的实验,并评价了多孔介质声学理论的研究、应用现状,强调了这种研究对资源的声波勘探的重要性。     

人工纳米颗粒在饱和石英砂介质中的运移行为

以生物炭为代表的人工碳材料广泛应用于环境污染的控制和修复,而其中产生的纳米级颗粒可能会迁移或携带污染物共迁移进入地下水环境而加剧污染风险.通过室内一维砂柱实验,研究离子强度(ionic strength,IS)、pH、流速和共存有机污染物(对乙酰氨基酚(acetaminophen,AP))对生物炭纳米颗粒在饱和多孔介质...     

多孔介质中铁的吸附分配和迁移特征

为了掌握多孔介质中铁的吸附分配和迁移特征,采用室内试验和数学模拟的方法,研究了地下水中铁的迁移规律。结果表明:天津市7类多孔介质对铁的吸附均符合Langmuir吸附模式;多孔介质颗粒越细,吸附铁的能力较强,铁迁移滞后系数越大,迁移性越差,颗粒较粗,吸附铁的能力较差,铁迁移滞后系数越小,迁移性越好;在多孔介质中,铁随地下水流动的迁移能力极差。该成果对研究地下水中铁的迁移具有一定的参考价值和指导意义。     

细菌对铅和铬在多孔介质中迁移行为的影响

选用石英砂和载铁石英砂两种介质模拟环境介质, 以大肠杆菌C3000 为代表细菌, 考察细菌对Pb(Ⅱ) 和Cr(Ⅵ)迁移行为的影响。研究发现, Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)在载铁石英砂中迁移的阻滞系数(分别为4.793 和 1.212)分别大于在石英砂中的阻滞系数(1.145 和0.427), 表明Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)在载铁石英砂中的迁移能力低于其在石英砂中的迁移。在石英砂中, Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)在无细菌时迁移的阻滞系数(分别为1.145 和0.427)与有细菌时迁移的阻滞系数(1.230 和0.369)相近, 表明Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的迁移不受共存细菌的影响。在载铁石英砂中, Pb(Ⅱ)在有细菌时迁移的阻滞系数(6.360)明显大于其在无细菌时的阻滞系数(4.793), 而Cr(Ⅵ)在有细菌时迁移的阻滞系数(1.212)与其在无细菌时的阻滞系数(1.037)相近, 表明细菌的存在会抑制Pb(Ⅱ)的迁移, 而对Cr(Ⅵ)的迁移不产生影响。研究结果可为预测重金属在土壤地下水中的迁移行为提供理论依据。     

毛细压差影响下的未饱和多孔介质的相对渗透率

以未饱和多孔介质微观结构的分形特性为基础,建立了毛细压差影响下的相对渗透率的分形模型.结果表明:相对渗透率是一个关于饱和度、分形维度、流体特性和毛细压差的函数,并且该函数中无经验常数.并将以该模型为基础计算出的相对渗透率与现有的实验数据进行比较,结果吻合得比较好.     

饱和多孔介质渗流的强-弱不连续统一非局部模型

非均匀饱和多孔介质流体传输模拟关键在于需要考虑由孔隙、裂隙以及不同渗透性介质组成的强–弱不连续面,但这与经典连续介质力学局部流体模型所定义的偏微分方程是不相容的,从而导致饱和多孔介质渗流模拟的困难。基于统一变分近场动力学的基本思想,提出了一种向量态函数用于描述饱和多孔介质流体的非局部传输作用,并在此基础上建立饱和多孔介质流体输运的非局部空间积分–时间微分型控制方程。该非局部流体输运模型统一描述了流体在强–弱不连续面的力学行为,避免了传统局部力学模型在不连续界面处的导数无定义性,且从理论上证明,当非局部流体模型中的非局部作用半径趋于零时,非局部模型可退化为局部模型。为了消除非局部模型内在的零能模式问题,基于罚函数方法提出一种全隐式的数值求解格式以保证数值计算的精确性。最后通过算例分析,模拟了三维非均匀不连续多孔介质中流体的传输过程,揭示流体穿越物质界面、孔隙和裂隙的力学行为。为研究饱和多孔介质中流体在不连续界面传输的力学行为提供了一种分析模型。     

抗盐聚合物分子集聚影响因素及其渗流特性

利用电镜扫描方法研究了驱油用抗盐聚合物ASPAM和部分水解聚丙烯酰胺PHPAM溶液的分子聚集现象;模拟现场聚合物注入过程,分析了聚合物溶液质量浓度、配制水矿化度、多级过滤和机械剪切作用对聚合物分子聚集体的影响;通过岩芯实验,分析了ASPAM的渗流特性。结果表明,ASPAM显示了分子的聚集状态,达到聚集状态后其粘度显著提高;ASPAM较PHPAM具有优异的抗盐和抗剪切性,在多孔介质中的动态滞留量更大。实验研究对现场应用抗盐聚合物驱油,以及聚合物的改性具有指导意义。     

区域创新产出的空间特征及其影响因素

利用Moran’s I指数对30个省、直辖市、自治区进行创新产出的空间自相关分析,并采用地理加权回归（GWR）模型探索不同因素对区域创新产出的影响。结果表明：区域创新产出具有明显的空间正相关特征,江苏、浙江、上海3个省级行政区已成为典型的区域创新“热点”,并对周边区域形成辐射效应;R&D人员全时当量、R&D投入强度、每十万人中高校在校人数以及移动互联网用户数在不同区域对创新产出的影响程度存在显著差异。     

广西刁江流域土壤-水稻系统汞含量特征及其影响因素研究

为探究广西刁江流域沿岸农田土壤和水稻的汞污染状况,选取广西刁江流域沿岸农田土壤-水稻系统,采用地累积指数(I_geo)法进行土壤汞污染评价,研究该区域稻田土壤及水稻(Oryza sativa L.)植株的汞含量特征及影响因素。结果表明,研究区的耕层土壤汞平均含量为309 ng/g,有97.5%的土壤汞含量超过全国表层土壤汞背景值(87 ng/g),有27.5%的土壤汞含量超过广西表层土壤汞背景值(225 ng/g)。地累积指数评价结果显示,研究区内80%的土壤处于无污染状态,但有个别点位的土壤汞污染较严重,仍需要注意进行环境监管。土壤各形态汞含量均值排序为残渣态>腐殖酸结合态>铁锰结合态>碳酸盐结合态>水溶态>离子交换态>强有机结合态,土壤汞的生物有效性较低。研究区稻米汞平均含量为6.08 ng/g,籽实汞超标率为6%,水稻植株根、叶、茎、壳、籽实汞含量之比约为13.5∶5.2∶1.7∶1.2∶1。稻米对土壤汞的富集系数平均值为0.031,富集能力较弱。相关性分析结果表明,土壤汞含量与稻米汞含量、土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)、pH值均无显著相关关系,稻米汞含量与SOC呈显著负相关关系。     

晋城市农村居民点空间分布特征及其影响因素

以山西省晋城市农村居民点为研究对象,运用GIS空间分析、核密度估计、Voronoi图法、地理探测器等方法,对居民点空间分布特征及其影响因素进行分析。结果表明：（1）居民点集聚在阳城县北部、市区中心和高平市中部,陵川县居民点分布比较分散,高平市、沁水县、阳城县和泽州县呈现为高度聚集分布;（2）高程、坡度、河流等自然因子和距离道路、中心城镇距离等人文因子影响居民点的空间分布,单因子影响最大的为高程,交互影响最大的为高程与距离中心城镇距离的交互作用。研究结果可为农村居民点合理规划和布局提供依据。     

多孔介质中稠油的非线性渗流特征实验与分析

针对多孔介质中稠油的渗流规律及稠油启动压力的测定方法展开研究,利用质量守恒原理及修正的达西定律建立了一维多孔介质中稠油的不稳定渗流压力变化规律数学模型,提出了一种多孔介质中稠油启动压力的不稳定测定方法。在此基础上,利用室内实验完成了3种渗透率及3种原油黏度组合时的稠油启动压力测定;并预测了这几种组合条件下稠油的拐点温度。研究结果表明:同一介质内,随温度增加稠油的启动压力逐渐降低,原油黏度的增大,拐点温度呈指数递增;同一种原油,随渗透率的增大,原油拐点温度逐渐降低。井楼一区III8-9层高温度拐点主要分布于油藏北部以及中部,原油流动能力较差。油藏东部温度拐点相对较低,稠油在地层内的流动能力强。     

鸟王茶产地土壤微量元素有效态特征及影响因素研究

本文研究了贵州省鸟王茶产地土壤微量元素有效态含量及其影响因素.结果表明:该地区野生茶园土壤有效态锌、铜、锰、铁含量显著或极显著高于人工茶园.表层(0～20cm)与其下层(20～40cm)土壤微量元素有效含量在0.01水平下差异性达到极显著.土壤pH与土壤有效态锌、铜、铁呈负相关性,表明土壤pH影响土壤微量元素有效含量;...