水流速度和含水量对锶阻滞作用的影响研究

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Sr在土壤中的运移是一个伴随着各种物理化学反应的复杂过程。本文基于溶质在多孔介质中运移的基本理论,采用动态柱法,研究了Sr在黄土中的吸附迁移机理,分析并讨论了土壤含水量和水流速度对Sr在黄土中的吸附常数和阻滞系数的影响。首先,在室温(25±1℃)条件下,进行室内批量平衡实验,研究了Sr在黄土中的吸附行为,结果发现:黄土对Sr的吸附能力很强,Freundlich方程可以很好的拟合Sr的线性吸附等温线,得Kd值39.97mL/g,Rd值为112.6。其次,以Br离子为示踪剂,通过柱实验,研究了不同水流速度和含水量对Sr在黄土中迁移的影响。其中,四组为饱和土柱,七组非饱和土柱,分别得到不同条件下Br和Sr的穿透曲线和垂直分布曲线。最后,数值模拟。采用CXTFIT2.1软件,利用局部平衡假设和非平衡模型,对其结果进行模拟,计算相关参数,土柱实验和模拟结果表明:1)饱和条件下,利用局部平衡假设方程(LEA)和化学非平衡假设(两点模型-TS)模拟Br的穿透曲线都是可行的,两种模型拟合结果非常接近;而对于Sr在垂直土柱中的迁移,由于Sr受到化学非平衡的影响,用两点模型描述则更为恰当。Sr在饱和黄土中的阻滞系数不是常数,随着垂直土柱的水流速度的增大,Sr的阻滞系数Rd越来越小。2)非饱和实验条件下,Br穿透曲线有“拖尾”现象,说明在迁移过程中,受到物理非平衡现象影响;相对于局部平衡(LEA)对流-弥散方程,非平衡两区模型模拟Sr在非饱和介质中的迁移效果更好;随着土柱平均含水量增加,黄土对Sr的阻滞系数变小,而弥散系数D则增大;黄土对Sr的阻滞系数Rd和含水量θ的函数关系可用:Rd=22.071θ-1.2945来描述。
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