基于第一性原理的乌梁素海冰、水介质中重金属迁移特征研究
发布时间：2021-04-02 16:52
我国寒区湖泊具有长冰封期和冰层较厚的特征,污染物在湖冰环境介质中的分布、迁移和转化规律极具特征。乌梁素海地处蒙新高原湖区,水体每年都要经历4～5个月的冰封期,冰体作为湖泊冰封期重要介质之一,污染物在冰、水介质中的分布和迁移直接影响湖泊的水生态环境。湖水温度达到水的凝固点时湖水发生物态变化,液态水凝固析出冰晶形成冰与水的固、液共存态,湖水中的重金属在湖水结冰过程中即在冰体中存留又向冰下水体迁移。本文首次将量子力学的第一性原理引入到湖泊冰封期水环境的研究中,建立重金属在冰、水介质中的微观模型,从结合能的角度探究重金属在冰、水介质中的迁移机理,以期揭示重金属在冰、水介质中的迁移规律和特征。通过绘制重金属的分布图定性描述冻融过程中重金属的分布和迁移规律,计算冻融过程中重金属的界面迁移通量,确定湖泊冻融过程中重金属的迁移量。在湖水结冰过程中,冰体中的重金属浓度较低,致使随着冰厚的增加,冰下水体的重金属浓度逐渐增大,Fe、As、Cr、Cu、Zn、Mn、Cd、Hg、Pb由湖泊冰体迁移至水体中的量分别 55762.88 kg、569.02 kg、565.71 kg、340.13 kg、28186.89...
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
技术路线图
乌梁素海最初是黄河支流形成的河迹湖，后由于上游河套灌区的发展，汇入??了排干沟的排水形成如今的乌梁素海。乌梁素海湖泊总面积为２９３?ｋｍ２，南北长??３５？４０?ｋｍ，东西宽５？１０?ｋｍ，湖泊成南北狭长形态（图２）。乌梁素海是黄河流??域上最大的淡水湖泊，湖泊储水量约为２．５？３亿ｍ３，平均水深约为１．５?ｍ，湖泊??水体的滞留时间为１６０？２２０天？２］。其地理坐标为北纬４０°３６＾４１°０３Ｗ，东经??１０８°４３＇？１０８°５７＇Ｅ，位于内蒙古自治区乌拉特前旗境内。特殊的地理位置使得乌梁??素海承担了黄河丰、平、枯季节的水量调节、水质净化以及冬季的防凌防汛水利??生态环境功能。同时乌梁素海也是世界上同纬度寒旱区最大的多功能浅水湖泊，??于２００３年收入进国际湿地名录，也是内蒙古巴彦淖尔市最大的渔业基地和芦苇产??地刚。??ｌＯ＾Ｏ＇Ｑ＇Ｔ．?＞ｆｔ８°４，ｙ（广?Ｆ．?ＩＤｙｆＯ＇Ｏ＇Ｔ?ｌＯｒＳＳ＇Ｏ＇Ｔ．????Ｊ?Ｉ??＼?Ｍｏｎｇｏｌｉａ?＼?＼?％?％??Ｉｎｎｅｒ?Ｍｏｎｇｏｌｉａ?＾?｜??一?，：：二?
２．１．１水文特征??乌梁素海作为黄河流域河套灌区内河流水系最重要的组成部分，承接着上游??河套灌区流域内的生活污水，工业废水和农田退水，灌排渠系图如图３所示。灌??区内主要种植作物有葵花、小麦、番茄等粮食经济作物？，每年约有５亿ｍ３的农??田退水和２亿ｍ３其他污废水，通过各分支排干（二、三、五、七排干）汇入到??总排干流入乌梁素海。其作为河套灌区污废水的唯－承泄区，湖泊水体环境的治??理和保护是当下亟待所需的工作。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]哈素海表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价[J]. 孙标,赵胜男,王利明,张生,张汉蒙,杜蕾. 湿地科学. 2018(06)
[2]金属-氢系统的第一性原理计算研究进展[J]. 张苗,王继伟,宗影影,郭斌,单德彬. 材料科学与工艺. 2018(05)
[3]8个时期哈素海芦苇群落扩张状况及其原因分析[J]. 孙标,杨志岩,赵胜男. 湿地科学. 2016(06)
[4]呼伦湖水-沉积物系统中重金属的含量特征[J]. 都达古拉,何江,吕昌伟,谢志磊,李云飞,丁涛. 农业环境科学学报. 2015(01)
[5]船舶与冰排碰撞结构响应研究[J]. 张健,陈聪,张淼溶,尹群. 船舶工程. 2014(06)
[6]Al、Zn对Mg-Li相界合金化效应的第一性原理研究[J]. 王小宏,张彩丽,户秀萍,韩培德. 稀有金属材料与工程. 2014(07)
[7]重金属和氯酚对霍甫水丝蚓的急性毒性及水环境安全评价[J]. 姜东生,李梅,崔益斌. 中国环境科学. 2014(06)
[8]乌梁素海水体汞的分布特征及污染风险评估[J]. 赵胜男,史小红,李畅游,张汉蒙,付绪金,吴用,石艳秋. 湖泊科学. 2014(02)
[9]计算热力学、计算动力学与材料设计[J]. 鲁晓刚,王卓,CUI YuWen,金展鹏. 科学通报. 2013(35)
[10]基于PSR模型的江苏沿海大开发地区水环境安全评价——以盐城市为例[J]. 叶正伟,孙艳丽. 水土保持研究. 2013(06)
博士论文
[1]金属和合金电化学腐蚀的第一性原理计算建模及应用[D]. 马会.中国科学技术大学 2018
[2]重金属在冰—水—底泥多相环境介质中的迁移规律研究[D]. 刘禹.内蒙古农业大学 2017
[3]硫化矿浮选固—固界面的伽伐尼作用电化学和第一性原理研究[D]. 柯宝霖.广西大学 2017
[4]若干金属氧化物电子结构的第一性原理研究[D]. 孟强强.中国科学技术大学 2014
[5]乌梁素海重金属环境地球化学特征及其存在形态数值模拟分析[D]. 赵胜男.内蒙古农业大学 2013
[6]岱海与达里诺尔湖重金属的环境地球化学研究[D]. 楠定其其格.内蒙古大学 2013
[7]冰雪热力过程中物理参数辨识及高分辨率计算[D]. 杨宇.大连理工大学 2012
[8]高原典型湖泊营养元素地球化学循环与重金属污染研究[D]. 李卫平.内蒙古农业大学 2012
[9]未来气候下内蒙古呼伦湖流域水文数值模拟[D]. 王志杰.内蒙古农业大学 2012
[10]乌梁素海结冰过程中污染物迁移机理及其应用研究[D]. 张岩.内蒙古农业大学 2012
硕士论文
[1]环境条件变化下乌梁素海沉积物重金属释放机制研究[D]. 吕杰.内蒙古农业大学 2018
[2]Laves相TaCr2掺杂与塑性变形机制的第一性原理研究[D]. 周凯.南昌航空大学 2017
[3]Ag合金化镁合金的第一性原理计算[D]. 杨阳.沈阳工业大学 2017
[4]乌梁素海沉积物中汞砷的分布特征及环境风险评价[D]. 马红.内蒙古农业大学 2016
[5]乌梁素海污染物在冰—水体系中的分配研究[D]. 吕宏洲.内蒙古农业大学 2015
[6]冻融过程中乌梁素海湖泊水质变化特征研究[D]. 宋爽.内蒙古农业大学 2015
[7]冷冻浓缩法去除乌梁素海水体污染物室内试验研究[D]. 毛晓明.内蒙古农业大学 2015
[8]人工冻结冰体营养盐分布规律及单轴压缩强度试验分析[D]. 郝亚洲.内蒙古农业大学 2015
[9]新疆博尔塔拉河流域土壤重金属地球化学特征及潜在生态风险评价[D]. 古力热·吾买尔.新疆大学 2015
[10]岱海沉积物重金属环境地球化学研究[D]. 李传镇.内蒙古大学 2013
本文编号：3115612
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
技术路线图
乌梁素海最初是黄河支流形成的河迹湖，后由于上游河套灌区的发展，汇入??了排干沟的排水形成如今的乌梁素海。乌梁素海湖泊总面积为２９３?ｋｍ２，南北长??３５？４０?ｋｍ，东西宽５？１０?ｋｍ，湖泊成南北狭长形态（图２）。乌梁素海是黄河流??域上最大的淡水湖泊，湖泊储水量约为２．５？３亿ｍ３，平均水深约为１．５?ｍ，湖泊??水体的滞留时间为１６０？２２０天？２］。其地理坐标为北纬４０°３６＾４１°０３Ｗ，东经??１０８°４３＇？１０８°５７＇Ｅ，位于内蒙古自治区乌拉特前旗境内。特殊的地理位置使得乌梁??素海承担了黄河丰、平、枯季节的水量调节、水质净化以及冬季的防凌防汛水利??生态环境功能。同时乌梁素海也是世界上同纬度寒旱区最大的多功能浅水湖泊，??于２００３年收入进国际湿地名录，也是内蒙古巴彦淖尔市最大的渔业基地和芦苇产??地刚。??ｌＯ＾Ｏ＇Ｑ＇Ｔ．?＞ｆｔ８°４，ｙ（广?Ｆ．?ＩＤｙｆＯ＇Ｏ＇Ｔ?ｌＯｒＳＳ＇Ｏ＇Ｔ．????Ｊ?Ｉ??＼?Ｍｏｎｇｏｌｉａ?＼?＼?％?％??Ｉｎｎｅｒ?Ｍｏｎｇｏｌｉａ?＾?｜??一?，：：二?
２．１．１水文特征??乌梁素海作为黄河流域河套灌区内河流水系最重要的组成部分，承接着上游??河套灌区流域内的生活污水，工业废水和农田退水，灌排渠系图如图３所示。灌??区内主要种植作物有葵花、小麦、番茄等粮食经济作物？，每年约有５亿ｍ３的农??田退水和２亿ｍ３其他污废水，通过各分支排干（二、三、五、七排干）汇入到??总排干流入乌梁素海。其作为河套灌区污废水的唯－承泄区，湖泊水体环境的治??理和保护是当下亟待所需的工作。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]哈素海表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价[J]. 孙标,赵胜男,王利明,张生,张汉蒙,杜蕾. 湿地科学. 2018(06)
[2]金属-氢系统的第一性原理计算研究进展[J]. 张苗,王继伟,宗影影,郭斌,单德彬. 材料科学与工艺. 2018(05)
[3]8个时期哈素海芦苇群落扩张状况及其原因分析[J]. 孙标,杨志岩,赵胜男. 湿地科学. 2016(06)
[4]呼伦湖水-沉积物系统中重金属的含量特征[J]. 都达古拉,何江,吕昌伟,谢志磊,李云飞,丁涛. 农业环境科学学报. 2015(01)
[5]船舶与冰排碰撞结构响应研究[J]. 张健,陈聪,张淼溶,尹群. 船舶工程. 2014(06)
[6]Al、Zn对Mg-Li相界合金化效应的第一性原理研究[J]. 王小宏,张彩丽,户秀萍,韩培德. 稀有金属材料与工程. 2014(07)
[7]重金属和氯酚对霍甫水丝蚓的急性毒性及水环境安全评价[J]. 姜东生,李梅,崔益斌. 中国环境科学. 2014(06)
[8]乌梁素海水体汞的分布特征及污染风险评估[J]. 赵胜男,史小红,李畅游,张汉蒙,付绪金,吴用,石艳秋. 湖泊科学. 2014(02)
[9]计算热力学、计算动力学与材料设计[J]. 鲁晓刚,王卓,CUI YuWen,金展鹏. 科学通报. 2013(35)
[10]基于PSR模型的江苏沿海大开发地区水环境安全评价——以盐城市为例[J]. 叶正伟,孙艳丽. 水土保持研究. 2013(06)
博士论文
[1]金属和合金电化学腐蚀的第一性原理计算建模及应用[D]. 马会.中国科学技术大学 2018
[2]重金属在冰—水—底泥多相环境介质中的迁移规律研究[D]. 刘禹.内蒙古农业大学 2017
[3]硫化矿浮选固—固界面的伽伐尼作用电化学和第一性原理研究[D]. 柯宝霖.广西大学 2017
[4]若干金属氧化物电子结构的第一性原理研究[D]. 孟强强.中国科学技术大学 2014
[5]乌梁素海重金属环境地球化学特征及其存在形态数值模拟分析[D]. 赵胜男.内蒙古农业大学 2013
[6]岱海与达里诺尔湖重金属的环境地球化学研究[D]. 楠定其其格.内蒙古大学 2013
[7]冰雪热力过程中物理参数辨识及高分辨率计算[D]. 杨宇.大连理工大学 2012
[8]高原典型湖泊营养元素地球化学循环与重金属污染研究[D]. 李卫平.内蒙古农业大学 2012
[9]未来气候下内蒙古呼伦湖流域水文数值模拟[D]. 王志杰.内蒙古农业大学 2012
[10]乌梁素海结冰过程中污染物迁移机理及其应用研究[D]. 张岩.内蒙古农业大学 2012
硕士论文
[1]环境条件变化下乌梁素海沉积物重金属释放机制研究[D]. 吕杰.内蒙古农业大学 2018
[2]Laves相TaCr2掺杂与塑性变形机制的第一性原理研究[D]. 周凯.南昌航空大学 2017
[3]Ag合金化镁合金的第一性原理计算[D]. 杨阳.沈阳工业大学 2017
[4]乌梁素海沉积物中汞砷的分布特征及环境风险评价[D]. 马红.内蒙古农业大学 2016
[5]乌梁素海污染物在冰—水体系中的分配研究[D]. 吕宏洲.内蒙古农业大学 2015
[6]冻融过程中乌梁素海湖泊水质变化特征研究[D]. 宋爽.内蒙古农业大学 2015
[7]冷冻浓缩法去除乌梁素海水体污染物室内试验研究[D]. 毛晓明.内蒙古农业大学 2015
[8]人工冻结冰体营养盐分布规律及单轴压缩强度试验分析[D]. 郝亚洲.内蒙古农业大学 2015
[9]新疆博尔塔拉河流域土壤重金属地球化学特征及潜在生态风险评价[D]. 古力热·吾买尔.新疆大学 2015
[10]岱海沉积物重金属环境地球化学研究[D]. 李传镇.内蒙古大学 2013
本文编号：3115612
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