基本信息
- 項目名稱：
- 土壤潤濕性能對滯后效應(yīng)的影響研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 不同種類的天然土壤潤濕性能有很大差別，土壤潤濕性對污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化，以及土壤對污染物的吸附會產(chǎn)生明顯影響。本論文主要以石英砂為介質(zhì)，對其進行改性，模擬不同潤濕性能的天然土壤，并避免了土壤類型的差異導(dǎo)致的粒徑差異對土壤水分特征曲線產(chǎn)生的影響，從而分析土壤潤濕性對于土壤滯后效應(yīng)產(chǎn)生的影響，以及土壤潤濕性能對污染物的遷移轉(zhuǎn)化可能帶來的影響。
- 詳細介紹：
- 土壤斥水性（Water-repellence）是指水分不能或者很難濕潤土壤顆粒表面的物理現(xiàn)象。具有斥水性的土壤稱為斥水土壤（water-repellent soil）。世界各地都發(fā)現(xiàn)斥水土壤，這種土壤不能或很難被水濕潤，以致種子不能發(fā)芽造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn),植被不能生長造成風(fēng)蝕水蝕引起土地退化。因而，對于多孔介質(zhì)的潤濕性的研究非常有必要。近年來，關(guān)于土壤潤濕性對溶質(zhì)運移的影響已成為一個研究熱點。Ritsema and Dekker等的研究顯示，斥水性土壤會導(dǎo)致土壤水分運動優(yōu)先流的形成[1、2]；O'Carroll等報道了潤濕性對土壤中有機污染物遷移的影響[3]。此外，多孔介質(zhì)潤濕性能對于溶質(zhì)吸附的影響在采油、污染土壤修復(fù)等相關(guān)文獻資料都進行了大量的研究探討。 土壤水分特征曲線是進行相關(guān)數(shù)學(xué)模擬的一個重要因素，在進行土壤水分和溶質(zhì)運移機制與過程研究時必不可少，但是對同種土壤，在恒溫條件下測得的水分特征曲線并不是單一的曲線，或者說吸力和含水量的關(guān)系不是單值單數(shù)，在土壤的吸濕過程中和脫濕過程中測得的土壤水分特征曲線不同，這種現(xiàn)象稱為土壤水特征曲線的滯后現(xiàn)象[4]。本文主要通過硅烷化方法制備了一種改性石英砂，并測定了普通石英砂和改性石英砂的土壤水分特征曲線，分析土壤潤濕性對土壤水分特征曲線特別是滯后現(xiàn)象的影響。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本論文主要以石英砂為介質(zhì)，對其進行改性，模擬不同潤濕性能的天然土壤，并避免了土壤類型的差異導(dǎo)致的粒徑差異對土壤水分特征曲線產(chǎn)生的影響，從而分析土壤潤濕性對于土壤滯后效應(yīng)產(chǎn)生的影響，以及土壤潤濕性能對污染物的遷移轉(zhuǎn)化可能帶來的影響。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 世界各地都發(fā)現(xiàn)斥水土壤，這種土壤常造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，引起土地退化。但是，關(guān)于土壤潤濕性能對土壤中溶質(zhì)的遷移、吸附的研究還很少見，特別是土壤潤濕性能對土壤水分特征曲線產(chǎn)生的影響還未見報道。我們設(shè)計采用改性石英砂模擬天然土壤，既考慮到潤濕性的差異，又避免了粒徑和土壤容重的影響，可以充分反應(yīng)土壤潤濕性對于土壤水分特征曲線，特別是滯后效應(yīng)產(chǎn)生的影響。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 為研究土壤污染提供有關(guān)參數(shù)，對研究污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化有重要意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 隨著人們對地下環(huán)境質(zhì)量的日益關(guān)注，監(jiān)測和管理化學(xué)物質(zhì)在非飽和土壤中的運移行為已成為多個學(xué)科的研究熱點。數(shù)值模型是這個領(lǐng)域中廣泛采用的研究手段。這些模型通常需要大量的輸入?yún)?shù)，土壤水分特征曲線就是其中最為重要的參數(shù)之一。測定土壤水分特征曲線的方法大體上分為兩類：經(jīng)驗法和間接法。本文以石英砂為介質(zhì)，對其進行改性，模擬不同潤濕性能的天然土壤，同時避免土壤類型的差異導(dǎo)致的粒徑差異對土壤水分特征曲線產(chǎn)生的影響，從而分析土壤潤濕性對于土壤水分特征曲線產(chǎn)生的影響。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 申報情況真實
參考文獻
- 1. Ritsema CJ, Dekker LW (1994) Water Res Research 30:2519 2. Ritsema CJ, Dekker LW (1996) Aus J Soil Research 34:475 3 O'Carroll DM, Bradford SA, Abriola M (2001) J Contam Hydrol 73:39 4 錢天偉，飽和-非飽和土壤污染物運移[M]，中國環(huán)境科學(xué)出版社，2007 5 沈冬梅，肖舉強，陳曉娟，高度法和壓力法測定粉末接觸角的比較，硫磷設(shè)計與粉體工程，2007年第1期 6 程金茹, 郭擇德等. 非飽和土壤特性參數(shù)獲取方法， 水文地質(zhì)工程地質(zhì), 1996, 23( 2)
同類課題研究水平概述
- “人口、糧食、資源、環(huán)境”已成為全球性問題之一, 土壤作為這些問題的中樞環(huán)節(jié)而倍受重視?，F(xiàn)階段, 土壤中水分和溶質(zhì)運移已成為土壤學(xué)研究的熱點之一。多年來, 許多專家一直致力于土壤中水分和溶質(zhì)運移理論及模型的研究。水分特征曲線作為這些模擬的基礎(chǔ)參數(shù),也同樣越來越受到關(guān)注。 盡管目前人們已經(jīng)發(fā)展了多種室內(nèi)和田間實驗手段來測定水分特征曲線，但絕大多數(shù)方法實驗結(jié)果常存在明顯的不確定性，土壤在水平向和垂向的空間變異性也限制了直接測定方法在實際工作中的應(yīng)用。因此，在更為便捷和精確的實驗技術(shù)出現(xiàn)之前，需要尋求替代直接實驗的其它方法來預(yù)測這一重要的土壤水力性質(zhì)。多研究表明，在低壓力水頭時(0～100kPa)，水分的持留主要依賴于土壤結(jié)構(gòu)和孔徑分布，受到容重和孔隙度等的強烈影響。而在高壓力水頭范圍（大于100kPa）， 土壤水的保持主要是由于吸附作用，因此影響土壤比表面積的性質(zhì)如質(zhì)地、有機質(zhì)含量以及粘土礦物等成為主要的影響因素。土壤潤濕性由于各地斥水性土壤的報道不斷出現(xiàn)越來越受到廣泛關(guān)注,斥水性土壤和一般的親水性土壤不同,其土壤水分運動更易形成優(yōu)先流,如果斥水性土壤受到污染,污染物會很容易擴散到地下水中。目前關(guān)于潤濕性對土壤水分特征曲線的影響還未見報道。 目前解析形式的水分特征曲線經(jīng)驗公式已得到廣泛的應(yīng)用。這是因為這種形式的函數(shù)可根據(jù)有限的實測數(shù)據(jù)點估計完整的水分特征曲線，便于在各種計算機模型中采用，而且許多間接方法也是根據(jù)這些經(jīng)驗公式的參數(shù)與土壤基本性質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系建立起來的。更為重要的是，它可以結(jié)合統(tǒng)計的孔徑分布模型來預(yù)測非飽和水力傳導(dǎo)率。按照其數(shù)學(xué)形式，描述水分特征曲線的經(jīng)驗公式可以分成4類，即指數(shù)型、冪函數(shù)型、多項式型和誤差函數(shù)型。其中較多采用的是冪函數(shù)形式的經(jīng)驗公式。為了更好地描述接近飽和時的水分特征曲線, 人們又提出了幾種光滑函數(shù)。雖然它們能夠更精確地描述整個水分特征曲線, 但大多數(shù)方法由于數(shù)學(xué)形式過于復(fù)雜等原因, 難以在實際問題中得到廣泛應(yīng)用。而van Genuchten提出的經(jīng)驗公式不僅能夠表征整個壓力水頭范圍內(nèi)的水分特征數(shù)據(jù), 還可方便地利用統(tǒng)計孔徑分布模型來估計水力傳導(dǎo)率, 因此在土壤水研究中比較流行。 除上述常用的公式外,文獻中還提出了大量的水分特征曲線經(jīng)驗方程。但對這些經(jīng)驗公式的系統(tǒng)評價目前尚不多見。
