论文部分内容阅读
天然水体沉积物-水界面是物理、化学、生物作用最为活跃的界面，是物质交换、迁移和转化的重要边界，通过对海洋潮间带及河口（天津段）沉积物-水界面砷(As)的物理化学行为研究，揭示了沉积物-水界面上发生的物理化学过程及机理，丰富和发展了海洋近海岸沉积物-水界面的界面化学新认识。盐湖卤水太阳池对流层和非对流层，是物质运输、能量交换的重要边界，通过对盐湖提钾后浓缩老卤太阳池积温界面特性及其有价元素垂向分布行为研究，揭示了盐湖老卤深池积温界面行为特征和太阳储热积温池设计优化与积温性能，可为盐湖资源的有效利用提供理论依据。通过实验研究，取得了如下主要成果:
①成功地建立了海水及沉积物间隙水中砷形态的液相色谱氢化物发生原子荧光分析方法，通过双阴离子色谱柱串联及程序流速洗脱，实现了海水及沉积物间隙水中不同砷形态[三价砷(亚砷酸盐，As(Ⅲ))、五价砷(砷酸盐，As(V))、甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)]的快速分离和测定。通过在氢化反应前加入8.0％HCl+6.0％硫脲对As(V)进行预还原，实现了对As(V)测定灵敏度的提高。
②通过对潮间带及河口沉积物-水界面重要物化参数及早期成岩元素（如:铁、锰、硫）的测定，揭示了各元素在潮间带及河口沉积物及其间隙水中的垂向分布行为。通过对比发现，由于河口受人类活动影响较大，同时受不同的水文条件影响，使得两地沉积物-水界面各元素垂向分布行为存在显著差异。
③氧化还原条件对砷存在形式及含量影响显著。在氧化环境中，As(V)比As(Ⅲ)更稳定，海洋及河口上覆水中砷主要以As(V)形式存在;在沉积物还原环境中，由于微生物等作用下As(V)的还原，使得潮间带与河口沉积物间隙水中都能检测出As(Ⅲ)的存在，且河口沉积物具有更低的Eh，间隙水中As(Ⅲ)的含量高于潮间带。
④在海洋潮间带与河口沉积物-水界面，铁、锰氧化物对砷的分布行为具有不同的影响。在潮间带，As(Ⅲ)和As(V)垂向分布行为控制因素表现为，As(Ⅲ)主要受锰氧化物影响，As(V)主要受铁氧化物影响;在河口，As(V)受到铁和锰氧化物控制，As(Ⅲ)主要受微生物作用的影响，尤其是在沉积物顶部，砷、铁、锰分布受微生物作用影响显著。
⑤太阳池卤水浊度及非对流层高度对底部对流层积温性能具有影响。太阳池卤水由上至下的太阳辐射衰减较强，吸热过程主要发生在盐梯度池非对流层，然后经过热传递的作用使热能在底部对流层内蓄积，采用约0.50m的对流层高度有利于太阳池的积热性能。
⑥太阳池几何参数对积温性能影响显著，斜壁倾角α＞90°设计不利于太阳池积温，同时适当增加顶对流层密度和采用反射较弱的材料构成太阳池的池壁有利于积温性能。