环境泥沙的表面特性与模型

随着社会经济的快速发展，我国的水环境污染问题日益突出。天然水体中存在的泥沙在污染物的迁移和转化过程中担任着非常重要的角色。本书以泥沙颗粒为主要对象，从微观角度出发对泥沙吸附磷和重金属的迁移规律及其形貌变化进行了研究和阐述。通过先进的扫描电镜对泥沙颗粒的微观形貌观测发现：天然状态下的泥沙颗粒表面形貌十分复杂，常附着大量污染物质，与清洗干净的泥沙差异较大。通过泥沙吸附磷和重金属的室内试验，研究了泥沙吸附污染物的物理和化学过程，并对吸附污染物之后的泥沙表面物理和化学性质发生的变化进行了研究。结果显示，颗粒表面1～10nm的孔隙在受污染前后体积变化最明显。随着污染程度的加重，泥沙比表面积减小，孔体积减小，平均孔径增大，在污染过程中孔径较小的孔隙逐渐被填充。吸附污染物后，泥沙颗粒表面的污染物分布位置与颗粒表面的微结构有较好的相关关系。在电镜实验观测的基础上，用数学方法描述了泥沙颗粒的形状和表面结构，并用概率统计的方法构建了数学泥沙的研究平台。该平台可以表征泥沙颗粒的三维微观形貌，同时也能反映出泥沙颗粒表面上每个微区的污染物吸附规律。用该平台结合吸附动力学方程开发和完善一维水沙和水质数学模型，完善