冻融过程中污染物在湖泊冰水双介质体系迁移作用及机理研究
批准号:
51669022
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
39.0 万元
负责人:
史小红
依托单位:
学科分类:
E1007.环境污染治理与修复
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵胜男、冯素珍、杨芳、吴用、刘禹、宋爽、田伟东、孙驰、赵东源
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中文摘要
冻融作用引起湖泊冰、水双介质相互转化,其机理是水分子中氢键的缔合与断裂,在此过程中伴随着能量转化,能量又是推动物质运动的唯一驱动因素,因此冻融作用造成的能量梯度必然引起物质迁移运动。项目以内蒙古乌梁素海湖泊为研究区,首先,分析冻融过程中冰、水介质结构变化及能量转化特征。然后,通过第一性原理计算液态水与固态水对同一离子的吸附作用及结合能,进而比较物质在冰、水双介质体系中的结构稳定性,获得同一离子在两种环境下吸附浓度的差异,计算冻融过程双介质中的理论迁移量。进一步,将冰、水转化过程的能量值与物质在两种介质中的结合能进行耦合关联,通过实验模拟及实地监测的冰、水介质特征指标进行理论迁移量的参数修订与验证。最终,摸清寒区湖泊在冻融过程中污染物独特的迁移特征,明确由冻融作用引起污染物迁移的能力与贡献作用,为寒区湖泊环境保护、治理的最佳时间与方案制定提供科学依据。
英文摘要
Freezing and thawing caused the lake water phases change, the mechanism is the function of hydrogen bonds between water molecules, and this process is in the company of energy conversion. Energy is the one of important driving factors of physical motion. So, energy gradient is caused by freeze-thaw action and will lead to substance movement. Taking Ulansuhai Lake of Inner Mongolia as our research area, firstly, it analyzes the characteristics of energy conversion and ice-water dual media structural in process of freezing and thawing. Secondly, based on first-principles, it calculates ion’s adsorption capability in two water phases and binding energy of same ion, and compares substance structural stability in the ice-water dual media. Then, according to the difference in certain ion’s concentration of two media, it works out the theory transport capacity of the ions. Further, coupling these two energy systems of water phase change and ion’s transportation in ice- water medium, and using the water quality data from simulation experiments and field monitoring, revises and verifies the theoretical parameters of transportation. In conclusion, it discloses the unique characteristics of contaminants transport during the freezing and thawing in cold area lakes, and reveals the contaminant transport capacity and contribution on freeze-thaw effect. So, it provides a scientific foundation of cold area lakes environmental protection and management for choosing the best time and optimum plan.
冻融作用引起湖泊冰、水双介质相互转化,其机理是水分子中氢键的缔合与断裂,在此过程中伴随着能量转化,能量又是推动物质运动的唯一驱动因素,因此冻融作用造成的能量梯度必然引起物质迁移运动。项目以内蒙古乌梁素海湖泊为研究区,分析了冻融过程中冰、水介质结构变化及能量转化特征。通过第一性原理计算液态水与固态水对同一离子的吸附作用及结合能,并比较不同离子在冰、水双介质体系中的结构稳定性,获得同一离子在两种环境下吸附浓度的差异,计算冻融过程双介质中的理论迁移量。利用物质在两种介质中的结合能及物质分配系数计算了不同离子在冰、水介质间的迁移量。得出了寒区湖泊在冻融过程中污染物独特的迁移特征,明确由冻融作用引起污染物迁移的能力与贡献作用。
期刊论文列表
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会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2019
期刊:干旱区地理
影响因子:--
作者:韩知明;贾克力;史小红;孙 标;杨 芳;吴其慧
通讯作者:吴其慧
Seasonal varieties and influential factors of heavy metals in sediments of Wuliangsuhai Lake
乌梁素海沉积物重金属季节变化及影响因素
DOI:10.2166/ws.2020.122
发表时间:2020-06
期刊:Water Supply
影响因子:1.7
作者:Weidong Tian;Guoxia Pei;Shengnan Zhao;Xiaohong Shi;Hanmeng Zhang;Biao Sun;Shuang Song;Chi Sun;Hong Ma
通讯作者:Hong Ma
DOI:--
发表时间:2020
期刊:湖泊科学
影响因子:--
作者:全栋;张生;史小红
通讯作者:史小红
DOI:--
发表时间:2019
期刊:生态环境学报
影响因子:--
作者:蒋鑫艳;李畅游;史小红
通讯作者:史小红
DOI:--
发表时间:2019
期刊:灌溉排水学报
影响因子:--
作者:马雪鑫;李畅游;史小红;赵胜男;孙 标;孙 标;蒋鑫艳
通讯作者:蒋鑫艳
寒旱区湖泊浮游植物自然生命支持系统特征及初级生产力耦合模拟研究
- 批准号:--
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:33万元
- 批准年份:2022
- 负责人:史小红
- 依托单位:
中国和芬兰湖泊生物地球化学及生态系统代谢过程
- 批准号:51911530770
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
- 资助金额:3.63万元
- 批准年份:2019
- 负责人:史小红
- 依托单位:
寒区湖泊冰封期营养物质冰水多介质环境过程及对富营养化影响效应研究
- 批准号:51269017
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:50.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:史小红
- 依托单位:
寒区湖泊冰封期氮磷区域空间分布特性及其冰-水界面迁移转化研究
- 批准号:40901262
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:史小红
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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