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农药在防治农、林、牧业病，虫、草、鼠害和其他有害生物(含卫生害虫)，以及调节植物生长的药物及加工制剂中发挥着非常重要的作用，但随着农药使用量不断地增加，使用后大量农药进入土壤、水体及大气中，造成严重的环境污染，给人类健康和生命安全构成潜在的威胁。其中有机磷农药是农药中使用最多的一类，也是造成污染的主要物质，同时土壤作为农药的主要载体，土壤中有机农药污染在整个环境污染中占主要地位，因此实验及理论上详细地研究有机磷农药在土壤中的迁移规律，为预测和控制有机磷农药在土壤环境中的行为提供各种依据是非常必要和有意义的。
本文利用液相色谱柱系统，克服了传统土柱实验很难控制流速及易堵塞等缺点，以土壤为固定相，模拟土壤溶液为流动相，在可控(恒流、恒温)条件下，对杀扑磷和马拉硫磷在一维匀质土壤中的迁移进行实验研究，并借助于CXTFIT2.1软件和连续时间随机行走模型(CTRW)对实验数据进行模型拟合；利用Voronoi图逐级碎裂方法在二维网格上构造出不同等级的虚拟分形土壤，并借助于离散时间随机行走模型，理论上详细地研究了分形土壤结构及有(无)偏倚的随机行走模型对粒子迁移行为的影响。通过本文的研究，得到以下主要结论：
1.利用土壤色谱柱系统，在三种不同模拟土壤溶液(分别为0.01mol·L-1CaCl2溶液、0.001 mol·L-1柠檬酸和0.01mol·L-1CaCl2的混合溶液、0.001mol·L-1苹果酸和0.01mol·L-1CaCl2的混合溶液)，两种孔隙水流速度(11.46和22.92 cm·h-1)等可控条件下，以红壤和砂质灰潮土为例，在土壤色谱柱中分别对杀扑磷在相应条件下的迁移行为进行了详细地实验研究，获得了相应的可控实验条件下示踪剂Cl-和杀扑磷的穿透曲线(BTCs)。研究表明：
(1)对非反应物示踪剂Cl-，在两种土壤中BTCs的形状基本上是对称的，所以可以忽略土壤中不动水体对溶质迁移过程的影响。
(2)不同实验条件下杀扑磷的BTCs呈现出不对称性，这是由于化学吸附交换点位差异造成的，且孔隙水流速度大(小)，则BTCs的峰值高(低)。
(3)借助于CXTFIT2.1软件，用LEA模型和TSM分别拟合了杀扑磷的BTCs，得到了相应模型的物理和水动力学参数，发现非平衡TSM能够较好地模拟杀扑磷的迁移规律。
2.利用土壤色谱柱系统，实验条件与上文叙述相同，对马拉硫磷在相应条件下的迁移行为进行了详细地实验研究，借助于CXTFIT2.1软件和CTRW模型对实验数据进行模型拟合。研究表明：
(1)包含一阶衰减项比不含一阶衰减项的LEA模型(TSM)能更好的拟合实测的马拉硫磷的BTCs，说明吸附一解吸效应影响了马拉硫磷的迁移。
(2)CTRW模型能够拟合整个BTCs，尤其拟合BTCs的尾部比LEA模型及TSM好很多，但不如LEA模型及TSM拟合BTCs的前半部分好，说明在马拉硫磷的迁移的初期，能很快的达到局部平衡，在迁移的长期过程中，非平衡吸附效应影响了马拉硫磷的迁移行为，而在迁移的更长时期，表现出奇异扩散行为。
3.利用Voronoi图逐级碎裂方法，在二维网格结构上计算机模拟出不同等级的虚拟分形土壤结构，借助于离散时间随机行走模型，详细研究了虚拟土壤结构及随机行走模型对粒子迁移行为的影响。研究表明：
(1)粒子表现出奇异的扩散行为，均方位移＜r2(t)＞∝tk，土壤的分形结构及粒子随机运动过程中有、无偏倚对k值都有影响。对有偏倚的随机行走模型，短时间内及较长时间时的k值不同，长时间时k值更大，粒子扩散更快。
(2)格座访问数＜S(t)＞∝tk，对不同的虚拟土壤和随机行走模型，k值一样，表现出普适性。
(3)首次穿越时间分布FPTD(T)可用方程(公式略)拟合，且相关系数r2＞0.99，说明在所研究的虚拟土壤中，有偏倚的粒子随机迁移过程是一阶随机过程，且满足正态对数时间分布密度函数。
(4)利用连续时间行走理论，分析模拟出的BTCs，拟合得到的参数β0在0.9586到1.5364间变化，说明粒子在迁移过程中，具有明显的奇异扩散行为，非费克现象明显。