长江口细颗粒泥沙絮凝主要影响因子及其环境效应研究

《长江口细颗粒泥沙絮凝主要影响因子及其环境效应研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、长江口细颗粒泥沙絮凝主要影响因子及其环境效应研究长江口细颗粒泥沙絮凝主要影响因子及其环境效应研究长江口细颗粒泥沙絮凝主要影响因子及其环境效应研究长江口细颗粒泥沙絮凝主要影响因子及其环境效应研究长江口细颗粒泥沙絮凝主要影响因子及其环境效应研究【摘要】：河口海岸水域环境中细颗粒泥沙的絮凝沉降是引起河口、海岸泥沙沉积的主要影响因素之一。由于径流和潮流的相互作用，及盐淡水交汇等因素的影响，河口区细颗粒泥沙发生絮凝(吸附)—沉降—再悬浮—解絮(解吸)—扩散—沉积等复杂的变化过程。由此对河口泥沙的聚集和输移、河槽和浅滩的发育演变等有着重要的影响。在河口生物地

2、球化学过程中对许多重金属元素和有机物的化学行为、迁移和归宿等也有显著影响。因此，河口区细颗粒泥沙的絮凝研究，对揭示河口“过滤器”本质和阐明河口沉积动力学过程具有重大的科学意义。作为国际地圈生物圈计划(IGBP)第六核心计划(海岸带陆地—海洋相互作用计划LOICZ)中的基础性科学问题之一，河口区细颗粒泥沙的絮凝和其影响因子及环境效应的研究引起了广泛关注。尽管已有的大量研究揭示了盐度在絮凝中的重要作用，但国内外一些研究者认为：实际河口环境中有机物的影响可能比盐度影响大得多。由于河口泥沙絮凝受到多种因素的影响，内在机理十分复杂。鉴于在理论上和实验技术上

3、的某些局限，直到目前人们对此问题认识还不够清楚，河口界面化学的发展以及先进的现场观测仪器的应用为解决这一问题提供了契机。在国际LOICZ计划中已将长江河口列为专门的调查区域(LOICZNo.72)，以研究其在全球陆海相互作用所扮演的角色。长江河口细颗粒泥沙中有机性颗粒占总颗粒的60％—75％，细颗粒物质主要为粘土矿物，粗颗粒物质(＞8μm)主要为有有机附着或具有有机裹层的粘土矿物集合体。同时由于河口的特殊地理位置，盐度的变化由口内径流至口外近海逐渐增加，各种阳离子浓度也出现相同的变化趋势。河口区丰富的有机质和离子浓度变化对泥沙絮凝都会产生较大影响

4、。因此有必要将它们结合起来综合研究河口泥沙絮凝机理。本论文依托国家自然科学基金(No.50579021)资助项目和973国家重点基础研究发展规划项目(2002CB412405)，利用国家重点实验室先进的现场观测仪器及室内测试分析方法，分别于2006年2月(枯季)和8月(洪季)进行了二次现场观测，主要观测项目有水体含沙量、流速、流向、水温、盐度、pH值、絮凝颗粒粒径、浮泥层容重、浮泥层厚度等。同时定时分层次取水样，现场过滤分离，冷冻保存，用来测定水相和悬沙中金属离子和有机碳等化学元素以及悬沙颗粒粒径等，定时采取河床浮泥和沉积物样，用于化学元素和粒径

5、分析。二次现场观测目的性较强，使用的仪器较先进，取得了一批质量较好的原始数据和样品，为本论文深入地研究絮凝机理奠定了基础。同时对各种金属阳离子以及有机质等絮凝影响因子作了详细的室内絮凝实验分析研究，依据絮团粒径、电位和絮凝率等参数变化以及电镜分析其微观机构研究了各絮凝影响因子对细颗粒泥沙不同的絮凝机理。通过现场观测和室内分析相结合的方法，揭示了长江口C-P-OM(C代表粘土，P代表阳离子，OM代表有机化合物)复合絮凝形成过程及变化机理，并对颗粒态金属污染物在细颗粒泥沙作用下的分布规律作了详细探讨。(1)长江河口实测期间絮凝颗粒粒径均值为63.2μ

6、m，是分散单颗粒粒径的10倍多，实测最小絮凝颗粒粒径为27.4μm，最大为107μm；在盐水入侵上界线区域徐六泾实测絮凝颗粒粒径相对较小，均值为42.5-60.4μm，而南槽、北槽最大浑浊带区域絮凝颗粒粒径最大，均值为57.3-79.2μm，这种差值是与区域间不同盐度值对细颗粒泥沙絮凝的贡献率有关；洪季实测絮凝颗粒粒径比枯季大，洪季均值为60.4-79.2μm，枯季均值为42.5-66.6μm，这与洪枯季泥沙来源和颗粒粒径的差异有关。同时周期性变化的水流流速对细颗粒泥沙絮凝的影响作用显得更直接明朗，而且最大絮凝颗粒粒径均出现在0.4-0.7m／s

7、的中等流速时段。(2)总阳离子含量由口内至口门递增，南港附近垂向分布不太明显，而南槽、北槽存在明显的垂向分布，底层浓度远远高于表层。长江口阳离子浓度受长江径流和潮流的共同影响，在南槽和北槽的最大浑浊带附近，洪季总阳离子浓度变化范围在40mmol／L-110mmol／L，枯季总阳离子浓度变化范围在150mmol／L-260mmol／L。在盐淡水体混合过程中，各主要阳离子浓度随着盐度增加而线性增加，且正相关性较好，属于典型的保守组分。阳离子絮凝能力(FA)由口内至口门递增，南支和南港附近垂向分布不太明显，而南槽、北槽存在明显的垂向分布，底层FA远远高

8、于表层。在南港洪季和枯季阳离子絮凝能力相差不大，洪季稍小；而南槽、北槽附近，由于枯季径流较小，盐水对该水域影响较大，阳离子絮凝能力较洪季