【摘 要】
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泥沙与污染物的耦合作用是当前环境泥沙研究的热点之一。其中悬移质泥沙是氮、磷等污染物在水中迁移转化的重要载体,在水沙环境系统的研究中占据重要地位。本研究选择澜沧江上游已建电站中的乌弄龙电站为研究对象。于2019年9月在乌弄龙库尾溜筒江水文站、乌弄龙坝上以及坝下断面采取悬移质泥沙样品进行室内控制实验。分析其泥沙特性,并通过研究其氨氮吸附解吸规律和不同粒径、不同浓度悬沙对氨氮吸附解吸影响。研究结果表明:
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泥沙与污染物的耦合作用是当前环境泥沙研究的热点之一。其中悬移质泥沙是氮、磷等污染物在水中迁移转化的重要载体,在水沙环境系统的研究中占据重要地位。本研究选择澜沧江上游已建电站中的乌弄龙电站为研究对象。于2019年9月在乌弄龙库尾溜筒江水文站、乌弄龙坝上以及坝下断面采取悬移质泥沙样品进行室内控制实验。分析其泥沙特性,并通过研究其氨氮吸附解吸规律和不同粒径、不同浓度悬沙对氨氮吸附解吸影响。研究结果表明:(1)三个采样断面悬沙粒径主要集中在0~0.038 mm范围内,悬沙比表面积、累积孔体积和累积孔面积均为坝上大于坝下大于溜筒江水文站,且与粒径大小呈负相关关系。其中水文站断面悬沙粒径范围最广,泥沙浓度最大,大于0.15 mm的粒径占到9.15%,与其他两个采样断面有明显差异。(2)粒度参数分析结果表明三个采样断面粒度分选度都很好,坝上的偏态度为近对称,其他两个采样点受到水体流速、水动力的影响,出现部分较大颗粒物,偏态度表现为极正偏,水文站断面因水流湍急,处于高山峡谷河段,粒度分布曲线峰态尖锐,坝上和坝下峰态较为平坦。(3)三个采样断面悬沙对氨氮吸附平衡时间(1 h)小于解吸平衡时间(9 h),说明解吸过程要滞后于吸附过程。其中坝下断面悬沙氨氮的平衡吸附量最大,达到69.10 mg/kg,Lagergren准一级动力学方程能够更好的拟合不同采样点氨氮吸附动力学过程(R~2=0.9546>0.9168)。坝上断面悬沙氨氮平衡解吸量最大(60.07 mg/kg),Lagergren准一二级两种动力学方程对解吸过程拟合无明显区别。(4)等温平衡实验中,水相氨氮浓度从0.5 mg/L增加到5 mg/L时,各断面悬沙氨氮平衡吸附解吸量也随之增加,坝上断面悬沙的氨氮平衡解吸量是其他两个断面的两倍以上。(5)不同粒径悬沙氨氮吸附量随时间增加表现出先增加后减少再增加的变化趋势,氨氮解吸量随时间增加而增加。悬沙粒径由小变大时,氨氮吸附解吸量逐渐变小。(6)泥沙浓度越大,氨氮吸附解吸量越大,单位质量泥沙对氨氮吸附解吸量反而减小。相同泥沙浓度下,氨氮解吸量小于氨氮吸附量。本研究揭示了乌弄龙电站悬移质泥沙特性及其对氨氮吸附解吸的规律,为水库水沙环境管理提供科学依据。
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