电动力学修复技术
电动力学修复技术是利用土壤和污染物电动力学性质对环境进行修复的新兴技术。电动力学修复技术既克服传统技术严重影响土壤结构和地下水所处生态环境的缺点，又可以克服现场生物修复过程非常缓慢、效率低的缺点，且投资比较少，成本比较低廉。
技术原理
将电极插入受污染的地下水及土壤区域，在施加直流电后，形成直流电场。由于土壤颗粒表面具有双电层、孔隙水中离子或颗粒带有电荷，引起土壤孔隙水及水中的离子和颗粒物质沿电场方向进行定向运动，统称为动电效应或电动力学现象。
土壤孔隙表面带负电荷，并与孔隙水中的离子形成双电层。扩散双电层引起孔隙水沿电场从阴极向阳极方向流动，成为电渗析。孔隙水流动速度与双电层厚度（土壤孔隙表面的Zeta 电位）或者说与水流所携带的动电电流成正比，而与水流中电解质的浓度关系不大。土壤颗粒表面的双电层厚度一般约为10nm左右，不同类型的土壤带有的电荷及形成的双电层厚度是不同的：沙土<细沙土<高岭土<蒙脱土。
电渗析流与外加电压梯度成正比。在电压梯度为1V/cm时，电渗析流量高达10-4cm3/(cm2·s）。电渗析流用以下方程描述：
Q=k e×i e×A
式中Q是体积流量，k e是电渗析导率系数,一般范围在1×10-9 ~10×10-9 m2/(V·s)，i e是电压梯度，A是截面积。
电渗析在土壤孔隙中产生的水流比较均匀，流动方向容易控制。对于结合紧密的粘土土壤，电渗析产生的水流渗透率高于水力学渗透率的几个数量级，而且动力消耗低。电渗析流的速度一般约为2.5cm/d。通过电渗析方法，密实土壤中的污染物可以被抽取出来以便进行适当的处理。但是电渗析流也容易引起土壤夯实或裂缝，不易稳定的长期操作。
电动力学第二种机理是带电离子的迁移活动，简称电迁移。在直流电场中，正离子向阳极迁移，负离子向阴极迁移。离子在单位电场梯度（也就是1V/cm）中的迁移速度称为离子淌度。淌度与离子的浓度有关。在无限稀的溶液中，淌度在1×10-8~10×10-8m2/（V·cm）之间。在土壤中，由于孔隙的作用，迁移的路径长而曲折，实际淌度大约在3×10-9~1×10-8 m2/(V·cm)之间。
电动力学第三种机理是土壤中带电胶体粒子的迁移运动，称为电泳。土壤中胶体粒子包括细小土壤颗粒、腐殖质和微生物细胞等。运动的方向和大小取决于电场和毛细孔隙的直径等因素。
在电动力学技术运行中，电极表面可能发生电解。阳极电解产生氢气和氢氧根离子，阴极电解产生氢离子和氧气。
阴极反应：2H2O—4e-→O2 +4H+ E0=—1.23V
阳极反应：2H2O + 2e-→H2 +2OH- E0=—0.83V
电解反应导致阴极附近pH呈酸性，pH可能低至2，带正电的氢离子向阳极迁移；而阳极附近呈碱性，pH可高至12，带负电的氢氧根离子向阴极迁移。氢和氢氧根离子的迁移速度比一般其他离子迁移速度高一个数量级，只是因为该两种离子与水容易离合，传递速度快。其中，氢离子因为半径小，其迁移速度又是氢氧根离子的两倍。加之氢离子的迁移与电渗析流同向，容易形成酸性迁移带，酸性迁移带的好处是氢离子与土壤表面的金属离子发生置换反应，有助于沉淀的金属重新理解为离子，进行迁移。但是，酸性带也影响土壤表面的离子交换容量、吸附能力、2cm电位的大小甚至符号。
因此，如果对酸性带不加控制，将导致电渗析流减弱，这是因为相应pH的变化总是降低电渗析流效应，无论电渗析流方向是向阴极或阳极。例如，如果Zeta电位开始是负的，向阳极的流动将把低pH的水从阴极方向带过来，导致Zeta电位降低，甚至使Zeta电位反转而
变成正的。相反，如果Zeta电位开始是正的，电渗析流是流向阴极，那么阳极附近的高pH 水将流进来，使得Zeta电位向负值方向变化。这种现象也导致操作电压的升高和能耗的增加。
土壤类型和性质是影响污染物的迁移速度及去除效率的主要因素。高水分、高饱和度、低反应活性的土壤适合污染物的迁移。反之，具有反应活性的土壤容易导致污染物的吸附和表面化学反应等，不利于污染物通过迁移而去除。污染物与土壤组分相互之间的复杂作用随着土壤颗粒表面及孔隙水的化学性质而发生变化。电动力学过程中发生的土壤和污染物的相互作用机理尚未得到彻底的研究。
电压和电流是电动力学过程操作的主要参数。尽管较高的电流强度能够加快污染物的迁移速度，但是能耗也迅速升高。电能耗与电流的平方成正比。一般采用的电流强度范围约为10~100mA/cm2，电压梯度约在0.5V/cm左右。对特定的污染物和土壤，需要根据土壤特性、电极构型和处理时间等因素通过具体实验确定。
电极材料也是一个重要因素。选择电极材料的因素也包括导电性、材料易得、容易加工、安装方便以及成本低廉等。阴极材料要求避免酸性条件下离解或者发生腐蚀现象，阳极材料要求避免在碱性条件下腐蚀。此外，电极一般是多孔或者是中空的，以方便污染物的抽取或者调节液的注，入。电极可以垂直安装也可以水平安装，但大多数报道的实例采用垂直安装。电动力学以上各种过程和反应原理综合于下图，实际操作系统可能包括：阴极、阳极、电源、收集井（一般在阳极一侧）、注入井，以及循环液罐等。
电动力学修复技术应用
（1）去除重金属污染
电动力学技术可以有效地去除地下水和土壤中的重金属离子。在施加直流电场后，带正电荷的重金属离子开始向阳极迁移，其迁移速度比同方向流动的电渗析流快得多，金属离子的迁移速度与离子半径有关。离子尺寸愈小，迁移速度愈快，例如：Na>K>Ca>Ni。已经有大量的实验室实验和现场实验证明这项技术的有效性。实验研究报道的离子包括：铬、镉、铜、铅、汞、锌、锗、镍、钴、钼、锶、铀、钍和镭。
在处理过程中，首先需要将一系列电极按预定的设计置于污染区地下，电极材料一般是惰性的炭电极，以避免额外物质的导入，极区附近的水流需要进行循环，主要目的是输入需要的配合剂，强化离子的传输，控制电极上的反应，避免极化现象，避免氢氧化物的沉淀。输入的循环液还能够协助重金属的脱附和溶解。重金属离子最终可能沉淀在电极上或者被抽取出来另行装置。
在操作过程中，适当添加一些配合剂，例如EDTA能够保持金属离子呈溶解状态并随电渗析流迁移。配合剂的选择随污染物质和土壤结构而异，需要通过实验具体评定。另外，在阳
极室加入乙酸，也可以控制阳极的极化反应。
（2）去除有机物
近年来，人们开始应用电动力学以抽取地下水和土壤中的有机污染物，或者用清洁的流体置换受污染的地下水和洗刷受有机物污染的土壤。有关实验表明，这种方法用于去除吸附性较强的有机物效果也较好。例如，对苯酚和乙酸，在高岭土中，当电压是60V/m时，对450mg/kg 的苯酚，使用土壤孔隙体积1.5倍的水置换，苯酚去除率大于94%：对0.5mol/L的乙酸，使用1.5倍孔隙体积的水流置换，95%的乙酸能够被去除。
pH值对去除极性有机物的影响比较大。因为，pH值能够改变有机物的极性或存在形式，影响其吸附特性，添加表面活性剂，有助于有机物从土壤表面脱附，保持在孔隙水流中，提高有机物的浸出率，但是表面活性剂的极性也可能导致电动力学现象进一步复杂化，改变电渗析流的方向和速率。
最新的发展趋势是将电动力学技术与其他技术相结合，强化电动力学修复。电动力学技术与现场生物修复技术优化组合，用以现场讲解和去除土壤和地下水中的有机污染物。在这种技术组合中，电动力学方法克服水力输送的缺点，有效地将营养物质输送至土壤微孔中去，或者将微生物输送至污染区域，从而促进微生物的生长，提高其降解土壤有机物的效果。Acar和Marks分别研究了用电动力学方法为微生物输送营养元素，例如氨氯和容易摄取的碳等。结果显示，在高岭土中，当氨和硫酸根离子浓度分别是100mg/L和200mg/L时，其迁移速度大约是10cm/d，理论上，电动力学应该能够将预先培养的微生物输送至受污染的区域，但相关的实验效果并不理想，这一技术领域尚有许多问题等待深入研究。>→
《电动力学》课程教学大纲 课程英文名称：Electrodynamics 课程编号：0312033002 课程计划学时：48 学分：3 课程简介： 电动力学的研究对象是电磁场的基本属性, 它的运动规律以及它和带电物质之间的相互作用，本课程在电磁学的基础上系统阐述电磁场的基本理论。另外，本课程还系统地阐述狭义相对论的重要内容，而相对论是现代物理学的重要基础，它与量子论一起对物理学的发展影响深刻，是二十世纪科学与技术飞速发展的基础。本课程是材料物理专业本科的重要专业基础课。 电动力学是物理类有关各专业的一门基础理论课。学电动力学的目的：（1）是使学生系统地掌握电磁运动的基本概念和基本规律，加深对电磁场性质的理解；（2）是使学生获得分析和处理一些问题的基本方法和解决问题的能力，提高逻辑推理和插象思维的能力，为后继课程的学习和独立解决实际问题打下必要的理论基础。 在教学过程中，使用启发式教学，尽量多介绍与该课程相关的前沿科技动态，充分调动和发挥学生的主动性和创新性；提倡学生自学，培养学生的自学能力。 一、课程教学内容及教学基本要求 第一章电磁现象的普遍规律 本章重点：在复习矢量分析、?算符、?算符及其运算法则、δ函数性质的基础上，从电磁场的几个基本实验律(库仑定律，毕奥--萨伐尔定律，电磁感应定律，电荷守恒律) 出发，加上位移电流假定, 总结出电磁场的基本运动规律Maxwell方程组、电荷守恒律和洛仑兹力公式。讨论了介质中的Maxwell方程, 电磁场的能量。本章内容是本课程的基础，必须深刻掌握。 难点：电磁场边值关系，电磁场的能量和能流。 本章学时:10学时 教学形式:讲授 教具:黑板，粉笔 第一节矢量分析和张量；?算符、?算符及其运算规则、δ函数性质 本节要求：理解：矢量分析和张量运算。掌握：?算符、?算符及其运算法则、δ函数性质（重点：考核概率50%）。 1 矢量分析和张量（理解：矢量运算法则，在电动力学中张量是如何引入的；了解：线性各
电动力学修复技术 电动力学修复技术是利用土壤和污染物电动力学性质对环境进行修复的新兴技术。电动力学修复技术既克服传统技术严重影响土壤结构和地下水所处生态环境的缺点，又可以克服现场生物修复过程非常缓慢、效率低的缺点，且投资比较少，成本比较低廉。 技术原理 将电极插入受污染的地下水及土壤区域，在施加直流电后，形成直流电场。由于土壤颗粒表面具有双电层、孔隙水中离子或颗粒带有电荷，引起土壤孔隙水及水中的离子和颗粒物质沿电场方向进行定向运动，统称为动电效应或电动力学现象。 土壤孔隙表面带负电荷，并与孔隙水中的离子形成双电层。扩散双电层引起孔隙水沿电场从阴极向阳极方向流动，成为电渗析。孔隙水流动速度与双电层厚度（土壤孔隙表面的Zeta 电位）或者说与水流所携带的动电电流成正比，而与水流中电解质的浓度关系不大。土壤颗粒表面的双电层厚度一般约为10nm左右，不同类型的土壤带有的电荷及形成的双电层厚度是不同的：沙土<细沙土<高岭土<蒙脱土。 电渗析流与外加电压梯度成正比。在电压梯度为1V/cm时，电渗析流量高达10-4cm3/(cm2·s）。电渗析流用以下方程描述： Q=k e×i e×A 式中Q是体积流量，k e是电渗析导率系数,一般范围在1×10-9 ~10×10-9 m2/(V·s)，i e是电压梯度，A是截面积。 电渗析在土壤孔隙中产生的水流比较均匀，流动方向容易控制。对于结合紧密的粘土土壤，电渗析产生的水流渗透率高于水力学渗透率的几个数量级，而且动力消耗低。电渗析流的速度一般约为2.5cm/d。通过电渗析方法，密实土壤中的污染物可以被抽取出来以便进行适当的处理。但是电渗析流也容易引起土壤夯实或裂缝，不易稳定的长期操作。 电动力学第二种机理是带电离子的迁移活动，简称电迁移。在直流电场中，正离子向阳极迁移，负离子向阴极迁移。离子在单位电场梯度（也就是1V/cm）中的迁移速度称为离子淌度。淌度与离子的浓度有关。在无限稀的溶液中，淌度在1×10-8~10×10-8m2/（V·cm）之间。在土壤中，由于孔隙的作用，迁移的路径长而曲折，实际淌度大约在3×10-9~1×10-8 m2/(V·cm)之间。 电动力学第三种机理是土壤中带电胶体粒子的迁移运动，称为电泳。土壤中胶体粒子包括细小土壤颗粒、腐殖质和微生物细胞等。运动的方向和大小取决于电场和毛细孔隙的直径等因素。 在电动力学技术运行中，电极表面可能发生电解。阳极电解产生氢气和氢氧根离子，阴极电解产生氢离子和氧气。 阴极反应：2H2O—4e-→O2 +4H+ E0=—1.23V 阳极反应：2H2O + 2e-→H2 +2OH- E0=—0.83V 电解反应导致阴极附近pH呈酸性，pH可能低至2，带正电的氢离子向阳极迁移；而阳极附近呈碱性，pH可高至12，带负电的氢氧根离子向阴极迁移。氢和氢氧根离子的迁移速度比一般其他离子迁移速度高一个数量级，只是因为该两种离子与水容易离合，传递速度快。其中，氢离子因为半径小，其迁移速度又是氢氧根离子的两倍。加之氢离子的迁移与电渗析流同向，容易形成酸性迁移带，酸性迁移带的好处是氢离子与土壤表面的金属离子发生置换反应，有助于沉淀的金属重新理解为离子，进行迁移。但是，酸性带也影响土壤表面的离子交换容量、吸附能力、2cm电位的大小甚至符号。 因此，如果对酸性带不加控制，将导致电渗析流减弱，这是因为相应pH的变化总是降低电渗析流效应，无论电渗析流方向是向阴极或阳极。例如，如果Zeta电位开始是负的，向阳极的流动将把低pH的水从阴极方向带过来，导致Zeta电位降低，甚至使Zeta电位反转而
一、填空题（每小题4分，共40分）： 1、稳恒电磁场的麦克斯韦方程组为： ； ； ； 。 2、介质的电磁性质方程为： ； ； 。 3、一般情况下电磁场法向分量的边值关系为： ； 。 4、无旋场必可表为 的梯度。 5、矢势A 的物理意义是： 。 6、根据唯一性定理，当有导体存在时，为确定电场，所需条件有两类型：一类是给定 ，另一类是给定 。 7、洛伦兹规范的辅助条件为： 。 8、根据菲涅耳公式，如果入射电磁波为自然光，则经过反射或折射后，反射光为 光，折射光为 光。 9、当用矢势A 和标势?作为一个整体来描述电磁场时，在洛仑兹规范的条件下，A 和?满足的微分方程称为达朗贝尔方程，它们分别为： 和 。 10、当不同频率的电磁波在介质中传播时，ε和μ随频率而变的现象称为介质的 。 二、选择题（单选题，每小题3分，共18分）： 1、一般情况下电磁场切向分量的边值关系为：< > A: ()210n D D ?-=；()210n B B ?-=； B: ()21n D D σ?-=；()210n B B ?-= ； C: ()210n E E ?-=；()210n H H ?-=； D: ()210n E E ?-=；()21n H H α?-=。
2、微分方程?×J+ =0?t ρ ?表明：< > A ：电磁场能量与电荷系统的能量是守恒的； B ：电荷是守恒的； C ：电流密度矢量一定是有源的； D ：电流密度矢量一定是无源的。 3、电磁场的能流密度矢量S 和动量密度矢量g 分别可表示为：< > A ：S E H =?和0g E B ε=?； B ：S E B =?和00g E B με=?； C ：0S E H μ=?和g E B =?； D ：0S E B ε=?和g E H =?。 4、用电荷分布和电势表示出来的静电场的总能量为：< > A: 012W dV ερ?= ?； B: 212 W dV ρ?=?； C: 212W dV ρ?=?； D: 1 2 W dV ρ?=?。 5、在矩形波导中传播的10TE 波：< > A ：在波导窄边上的任何裂缝对10TE 波传播都没影响； B: 在波导窄边上的任何裂缝对10TE 波传播都有影响； C ：在波导窄边上的任何纵向裂缝对10TE 波传播都没影响； D ：在波导窄边上的任何横向裂缝对10TE 波传播都没影响； 6、矩形谐振腔的本征频率：< > A ：只取决于与谐振腔材料的μ和ε； B ：只取决于与谐振腔的边长； C ：与谐振腔材料的μ、ε及谐振腔的边长都无关； D ：与谐振腔材料的μ、ε及谐振腔的边长都有关。 三、计算(证明)题（共42分） 1、(本题8分)设u 为空间坐标x,y,z 的函数。证明： ()df f u u du ?= ? 2、(本题8分)试用边值关系证明：在绝缘介质与导体的分界面上，在静 班 级： 姓名： 学号： 密 封
量子电动力学简介 量子场论发展中历史最长和最成熟的分支。简写为QED。它主要研究电磁场与带电粒子相互作用的基本过程。在原则上，它的原理概括原子物理、分子物理、固体物理、核物理及粒子物理各领域中的电磁相互作用过程。它研究电磁相互作用的量子性质(即光子的发射和吸收)、带电粒子（例如正负电子）的产生和湮没以及带电粒子之间的散射、带电粒子与光子之间的散射等。从应用范围的广泛、基本假设的简单明确、与实验符合程度的高度精确等方面看，在现代物理学中是很突出的。 内容量子电动力学认为，两个带电粒子（比如两个电子）是通过互相交换光子而相互作用的。这种交换可以有很多种不同的方式。最简单的，是其中一个电子发射出一个光子，另一个电子吸收这个光子。稍微复杂一点，一个电子发射出一个光子后，那光子又可以变成一对电子和正电子，这个正负电子对可以随后一起湮灭为光子，也可以由其中的那个正电子与原先的一个电子一起湮灭，使得结果看起来像是原先的电子运动到了新产生的那个电子的位置。更复杂的，产生出来的正负电子对还可以进一步发射光子，光子可以在变成正负最终表现为两个电子之间的相互所有这些复杂的过程，电子对……而作用。量子电动力学的计算表明，不同复杂程度的交换方式，对最终作用的贡献是不一样的。它们的贡献随着过程中光子的吸收或发射次数呈指数式下降，而这个指数的底，正好就是精细结构常数。或者说，
在量子电动力学中，任何电磁现象都可以用精细结构常数的幂级数来表达。这样一来，精细结构常数就具有了全新的含义：它是电磁相互作用中电荷之间耦合强度的一种度量，或者说，它就是电磁相互作用的强度。 发展过程1925年量子力学创立之后不久，P.A.M.狄喇克于1927年、W.K.海森伯和W.泡利于1929年相继提出了辐射的量子理论，奠定了量子电动力学的理论基础。在量子力学范围内，可以把带电粒子与电磁场相互作用当作微扰，来处理光的吸收和受激发射问题，但却不能处理光的自发射问题。因为如果把电磁场作为经典场看待，在发射光子以前根本不存在辐射场。原子中处于激发态的电子是量子力学中的定态，没有辐射场作为微扰，它就不会发生跃迁。自发射是确定存在的事实，为了解释这种现象并定量地给出它的发生几率，在量子力学中只能用变通的办法来处理。一个办法是利用对应原理,把原子中处于激发态的电子看成是许多谐振子的总和，把产生辐射的振荡电流认定与量子力学的某些跃迁矩阵元相对应，用以计算自发射的跃迁几率。从这个处理办法可以得到M.普朗克的辐射公式，以此反过来说明对应原理的处理是可行的。另外一种办法是利用A.爱关于自发射几率和吸收几率间的关系。虽然这些办法所得的结因斯坦但在理论上究竟是与量子力学体系相矛盾的果可以和实验结果符合， ──量子力学的定态寿命为无限大。 狄喇克、海森伯和泡利对辐射场加以量子化。除了得到光的波粒二象性的明确表述以外，还解决了上述矛盾。电磁场在量子化以后,电
污染土壤修复 污染土壤修复是指通过物理、化学、生物、生态学原理，并采用人工调控措施，使土壤污染物浓(活)度降低，实现污染物无害化和稳定化，以达到人们期望的解毒效果的技术措施。目前，理论上可行的修复技术有植物修复、微生物修复、化学修复、物理修复和综合修复等几大类。有些修复技术已经进入现场应用阶段并取得了较好的效果。污染土壤实施修复，对阻断污染物进入食物链，防止对人体健康造成危害，促进土地资源保护和可持续发展具有重要意义。目前关于该技术的研发主要集中于可降解有机污染物和重金属污染土壤的修复两大方面。 修复分类 一、物理修复技术 1、物理分离修复技术主要是应用在污染土壤中无机污染物的修复技术上，它最合适用来处理小范围的污染土壤，从土壤、沉积物、废渣中分离重金属，恢复正常功能。它的基本原理是根据土壤介质及污染物的物理特征，采用不同的方法将污染物质从土壤中分离出来，包括：依据粒径大小采用过滤或微过滤的方法进行分离：依据分布、密度大小采用沉淀或离心分离；依据磁性特征采用磁分离手段：依据表面特性采用浮选法进行分离等。多数物理分离修复技术都有设备简单，费用低廉，可持续高产等优点，但是在具体分离过程中，要考虑技术的可行性和各种因素的影响。包括要求污染物与土壤颗粒的物理特征的差异显著，特别是当土壤中有较大比例的黏粒、粉粒和腐殖质存在时很难操作等等。 2、蒸汽浸提修复技术是指利用物理方法通过降低土壤孔隙的蒸汽压，把土壤中的污染物转化为蒸汽形式而加以去除的技术，又可分为原位土壤蒸汽浸提技术、异位土壤蒸汽浸提技术和多相浸提技术。气提技术适用于地下含水层以上的包气带土壤；多相浸提技术适用于包气带好地下含水层。该技术适用于高挥发性化学污染土壤的修复。原位土壤蒸汽浸提技术适用于处理蒸汽压大于66.66Pa的挥发性有机化合物，如挥发性有机卤代物或非卤代物，也可适用于除去土壤中的油类、重金属、多环芳烃或二恶英等污染物：异位土壤蒸汽浸提技术适用于修复含有挥发性有机卤代物和非卤代物的污染土壤；多相浸提技术适用于处理中、低渗透型地层中的挥发性有机物。其显著特点是可操作性强，处理污染物的范围广，可由标准设备操作，不破坏土壤结构以及可回收利用有潜在价值的废弃物等。但在原位土壤蒸汽浸提技术的应用中，上下层土壤的异质性，特别是低渗透性和高地下水位的土壤等都成为其应用的限制因素。 3、稳定/固化修复技术指通过固态形式在物理上隔离污染物或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，通过降低污染物的生物有效性来消除或降低污染物的危害；可分为原位稳定、固化修复技术和异位稳定/固化修复技术。原位稳定/固化修复技术通常适用于重金属污
土壤修复技术总结 1Air sparging(AS) and Soil vapor extraction(SVE) 空气扰动和土壤蒸汽提取技术 1.1简介 AS是一种相对较新的原位修复技术，主要用于修复被非水相（NAPLs），特别是挥发性有机物（VOCs）污染的饱和土壤和地下水（图1）。在AS作用下，压缩空气喷入地下水位以下的污染带，通过气、液两相间的传质过程，污染物从土壤或地下水中挥发到空气中，含有污染物的空气在浮力的作用下不断上升，到达地下水位以上的非饱和区域，则运用了SVE技术，在其抽提的作用下，这些含污染物的空气被抽出地下，并于地上处理。另外，喷入的空气还能为饱和土壤中的好氧生物提供足够的氧气，促进了污染物降解。 图1 AS与SVE连用技术的示意图 1.2原理 AS技术的基本原理就是在污染地下水或土壤内引入清洁空气产生驱动力，利用土壤固相、液相和气相之间的浓度梯度，在
气压降低的情况下，将其转化为气态的污染物排出土壤外。SVE 技术则是利用真空泵产生负压驱使空气流过污染的土壤孔隙而解吸并夹带有机组分流向抽取井，最终于地上进行处理。此外有氧生物降解也是其一个重要的过程。 一般而言，在渗透率较低的砂土中，挥发、对流、扩散、弥散、溶解和有氧生物降解是污染物传递和转化的主要机制；在渗透率较高的砂砾中，挥发、弥散、溶解和有氧生物降解是污染物传递和转化的主要机制。 1.3AS技术的应用和研究现状 Semer等研究认为，AS技术是去除饱和土壤和地下水中的挥发性有机污染物的最有效方法，去除率可以高达98%。 Lundegard等在意大利对石油烃的AS现场研究表明，空气流动区域的形状接近抛物线，并且是对称的，半径大约是2.4m。Benner 等在美国运用AS技术对砂质土和地下水进行去除TEX的研究发现，现场TEX浓度下降了88%，而且其中97%的污染物是被有氧生物降解的。Bass等总结了44个用AS系统处理被各种烃类污染的土壤中，有47%的去除率在95%以上，只有29%的的去除率低于90%。可见AS技术对于有机污染物是一种非常有效的去除手段。 1.4AS技术修复效果的影响因素 首先，是污染物的种类，其对挥发性和半挥发性有机污染物的处理效果较好。
第二章 习 题 1. ε ε0 R (1) 2 2 323222323211r K r K r r K r K r r K r K r K r K P -=-?--=-?--=??-??? ? ???-=??? ????-=?-?=r r r r r P ρ ()2 P R K K R R σ∧ ∧ =?=?=r P R n r (2) E E P 0001εεεεχ??? ? ??-==e ()2 K r εε=ε= =ε-εε-ε00P r D E () 2r K f 0r D εεερ= ??-=??= (3) R r <<0 ()r K r E d r 2 2 4? ??-==?εεεπε0S D ()r K E 0εε-= R r > ()r K r E d R 2 2 04???-==?εεεπε0S D ()2 00r KR E εεεε-= ()()r KR dr r KR r out 002 00 εεεεεεεε?-=-=? ∞ ()()()()??? ? ??+??? ??-= ? ? ? ??-+-=-+-=??∞ 000000200ln ln εεεεεεεεεεεεεεεε?r R K r R K K dr r K dr r KR R R r in (4) ()()()()2 000202002 0200202 02 00212ln ln 2ln ln 2ln 24ln 2121 ? ??? ??-???? ? ?+=???? ??++--=???? ? ?++--= ???? ? ?+??? ??-= ???? ??+??? ??--== ??????εεεεπεεεεεπεεεεεπεεεεεπεπεεεεεεε?ρK R R R R R R R K dr R r K dr r R K dr r r R K r K dV W R R R in f e 0 2. (1) 边界条件：设未放置导体球时，原点电位 为0?，任意点电位则为 ?-=?-=z R E d 0 0001cos θ???0l E 球外空间0=ρ，电位?满足拉普拉斯方程 02=?? 解为：()∑∞ =+??? ? ? +=01cos n n n n n n P R b R a θ? 放入导体球后：01, ??→∞→R
经典电动力学对于电子电磁质量的计算在经典电动力学中，认为带电粒子携带了电磁自场，由于自场有内聚能（电磁自能），也会构成电磁质量μ，实验所测量的带电粒子的质量（称为粒子的物理质量），是粒子原有质量m0（通常称为裸质量）与μ之和.因为带电粒子总是同它的自场联系在一起，所以两者是不可分离的. “经典电动力学计算一个半径为R，带电量为Q的均匀球体的静电自能为W自=0.5ρudv=3Q2/(20πε0R). 一个电子的库仑场的能量为w=（ε0/2）∫∞re(e/4πε0r2)24πr2dr,量子电动力学根据电磁场的能量计算电子的电磁质量，然后设电子的质量全部来源于电磁质量，计算出电子的半径a=2.8×10-15米(1).同样设电子的电荷在半径a的球中有一定的分布也可得电磁质量，结果类似.但要维持这种平衡，需要未知的非电磁力平衡，实验还无法验证.在相对论发现后有理由认为电子的电磁质量是电子引力质量的3/4，其余的与某种非电磁力有关.H.Poincare.Rend.Pol.21(1906)129.他作了一些尝试，但也未具体地说明用什么别的力可以使电子不分裂. 已知电子在真空中单位体积内的电场能为： (1) 又知道，点电荷的场强为： (2) 我们将电场强度E带入式（1）之中，就可以得出： (3). 于是，我们可以求出电子在整个空间范围上的电场能
就可以对于上式求定积分，并得出： (5) 在1881年的一篇论文中，汤姆生首次用麦克斯韦电磁理论分析了带电体的运动.他假设带电体是一个半径为a 的导体球，球上带的总电荷为e ，导体球以速度v 运动，得到由于带电而具有的动能为，其中为磁导率.这就相当于在力学质量m 0之外，还有一电磁质量 . 1889年亥维赛改进了汤姆生的计算，得.他推导出运动带电体的速度接近光速时，总电能和总磁能都随速度增加.还得出一条重要结论，当运动速度等于光速时，能量值将为无穷大，条件是电荷集中在球体的赤道线上.1897年，舍耳（G.F.C ．Searle ）假设电子相当于一无限薄的带电球壳，计算出快速运动的电子电磁质量为： ,其中. 经典电子论最著名的人物是 H. A. Lorentz (1853-1928)， 他是一位经典物理学的大师.洛仑兹与阿伯拉罕等物理学家曾提出这种假设：电子质量可能完全是电磁的，即电子裸质量m 0=0，电子的惯性就是它电磁自场的惯性.这样，在电荷按体积均匀分布的假设下，由经典理论算出的电子半径值为r o =2.82×10-13cm ，电子半径实验值小于10 -18cm ，显然用经典理论算出的电子半径并不合符实际. 1903年，阿伯拉罕（M.Abraham ）把电子看成完全刚性的球体，根据经典电磁理论，推出如下关系： ,其中m 0为电子的静止质量.现代物理学已经证明电子没有体积，因此经典电动力学关于电磁质量的计算是错误的.
第一章 一、选择题 1、位移电流实质上是电场的变化率，它是（D ）首先引入的。 A). 赫兹 B). 牛顿 C). 爱因斯坦 D). 麦克斯韦 3、两个闭合恒定电流圈之间的相互作用力，两个电流元之间的相互作用力，上述两个 相互作用力，哪个满足牛顿第三定律（ C ）。 A). 都满足 B). 都不满足 C). 前者满足 D). 后者满足 二、填空题 1. 麦克斯韦 在理论上预言了电磁波的存在，并指出光波就是一种电磁波。 2.电荷守恒定律的微分形式为 J 0t ρ ???+ =? 3、均匀线性介质中电磁场的能量密度w 的表达式为 1 ()2 w E D H B =?+?。 4、电磁波（电矢量和磁矢量分别为E 和H ）在真空中传播，空间某点处的能流密度=S =S E H ? 5、线性介质的电磁能量密度w ＝___________，能流密度S ＝____ _______。 答：w ＝1 ()2 E D H B ?+?或2211()2E B +εμ; S ＝E H ?或1E B μ? 6、电场、磁场的切向分量的边值关系分别为：______________________________． 答：21?()0n e E E ?-=或21t t E E =；21 ?()n e H H ?-=α或21t t H H -=α 三、判断题 1.稳恒电流场中，电流线是闭合的。 （ ）√ 2.电介质中E D ε=的关系是普遍成立的。 （ ）× 3.跨过介质分界面两侧，电场强度E 的切向分量一定连续。 （ ）√ 4.电磁场的能流密度S 在数值上等于单位时间流过单位横截面的能量，其方向代表能量传输方向。（ ）√ 5.电流元1、2分别属于两个闭合稳恒电流圈，则电流元1、2之间的相互作用力服从牛顿第三定律。 （ ）
电动力学 第一章静电场 一、考核知识点 1、真空与介质中静电场场方程，场的性质、物理特征。 2、电场的边值关系、在两种介质分界面上电场的跃变性质。 3、由场方程、边值关系，通过电荷分布确定场分布及极化电荷的分布。 4、静电场的势描述。由势分布确定场分布、荷分布；通过静电势的定解问题，确定静 电势的分布、场分布及介质极化性质的讨论。 二、考核要求 （一）、场方程、场的确定 1、场方程，场的边值关系，体、面极化电荷密度的确定式等规律的推导。 2、识记： （1）、真空与介质静电场方程。 （2）、电场的边值关系。 （3）、体、面极化电荷密度的确定式。 3、领会与理解： （1）、静电场的物理特征。 1
2 （2）、P D E ,,与电荷的关系，力线分布的区别与联系。 （3）、在介质分界面上场的跃变性质。 4、应用： 通过对称性分析，运用静电场的高斯定理确定场，讨论介质的极化，正确地由电荷分布画出场的力线分布。 （二）、静电势 1、静电势方程、边值关系的推导。 2、识记：静电势的积分表述、势方程、势的边值关系、势的边界条件、唯一性定理。 3、领会与理解：势的边值关系与边界条件，荷、势与场的关系，解的维数的确定，电像法的指导思想与像电荷的确定。 4、应用：求解静电势定解问题的方法（分离变量法、电像法）的掌握及应用，求解的准确性，场的特征分析及由势对介质极化问题的讨论。 第二章 稳恒磁场 一、考核知识点 1、电荷守恒定律。 2、稳恒磁场场方程，场的性质特点。 3、由场方程，通过流分布确定场分布与磁化流。 4、磁场的边值关系。 5、稳恒磁场的矢势。 6、由磁标势法确定场。
目录 一、中国土壤污染现状 .................................................................................................................. 1. 总体情况............................................................................................................................ 2. 污染物超标情况................................................................................................................ 3. 不同土地利用类型土壤的环境质量状况 ........................................................................ 4. 典型地块及其周边土壤污染状况 .................................................................................... 5.土壤污染治理的难度.......................................................................................................... 二、污染土壤的修复技术 .............................................................................................................. 1 典型的土壤污染问题 ......................................................................................................... 1.1 重金属污染 ............................................................................................................ 1.2 石油污染 ................................................................................................................ 1.3 化肥污染 ................................................................................................................ 1.4 农药污染 ................................................................................................................ 2 污染土壤的修复技术 ......................................................................................................... 2.1 物理修复 ................................................................................................................ 2.2 生物修复 ................................................................................................................ 2.3 化学修复 ................................................................................................................ 3 各土壤修复技术优缺点比较表 ......................................................................................... 4 土壤修复的产业链条 ......................................................................................................... 三、土壤修复企业 .......................................................................................................................... 1 土壤修复工程企业及其常用技术 ..................................................................................... 2 土壤修复行业2017年部分工程项目一览 ....................................................................... 四、运营模式 .................................................................................................................................. 1 污染方付费模式................................................................................................................. 2 受益方付费模式................................................................................................................. 3 财政直接出资方式............................................................................................................. 4 财政出资回购方式（BT模式） ....................................................................................... 5 PPP模式 ..............................................................................................................................
量子力学和经典力学的区别与联系 量子力学和经典力学在的区别与联系 摘要 量子力学是反映微观粒子结构及其运动规律的科学。它的出现使物理学发生了巨大变革，一方面使人们对物质的运动有了进一步的认识，另一方面使人们认识到物理理论不是绝对的，而是相对的，有一定局限性。经典力学描述宏观物质形态的运动规律，而量子力学则描述微观物质形态的运动规律，他们之间有质的区别，又有密切联系。本文试图通过解释、比较，找出它们之间的不同，进一步深入了解量子力学，更好的理解和掌握量子力学的概念和原理。 经过量子力学与经典力学的对比我们可以发现，量子世界真正的基本特性：如果系统真的从状态A跳跃到B的话，那么我们对着其中的过程一无所知。当我们进行观察的时候，我们所获得的结果是有限的，而当我们没有观察的时候系统正在做什么，我们都不知道。量子理论可以说是一门反映微观运动客观规律的学说。经典物理与量子物理的最根本区别就是：在经典物理中，运动状态描述的特点为状态量都是一些实验可以测量得的，即在理论上这些量是描述运动状态的工具，实际上它们又是实验直接可测量的量，并可以通过测量这些状态量来直接验证理论。在量子力学中，微观粒子的运动状态由波函数描述，一切都是不确定的。但是当微观粒子积累到一定量是，它们又显现出经典力学的规律。 关键字：量子力学及经典力学基本内容及理论量子力学及经典力学的区别与联系 三、目录 摘要............................................................ ............ ... ... ...... (1) 关键字.................................................................. ...... ... ... ...... (1) 正文..................................................................... ...... ... ... ...... (3) 一、量子力学及经典力学基本内容及理论...... ............ ... ............ ...... ... (3) 经典力学基本内容及理论........................... ...... ......... ...... (3) 量子力学的基本内容及相关理论.................................... ...... (3) 二、量子力学及经典力学在表述上的区别与联系.................. ...... ... ...... (4)
电动力学试题及参考答案 一、填空题（每空2分，共32分） 1、已知矢径r ，则 r = 。 2、已知矢量A 和标量φ，则=??)(A φ 。 3、区域V 内给定自由电荷分布 、 ，在V 的边界上给定 或 ，则V 内电场唯一确定。 4、在迅变电磁场中，引入矢势A 和标势φ，则E = , B = 。 5、麦克斯韦方程组的微分形式 、 、 、 。 6、电磁场的能量密度为 w = 。 7、库仑规范为 。 8、相对论的基本原理为 ， 。 9、电磁波在导电介质中传播时，导体内的电荷密度 = 。 10、电荷守恒定律的数学表达式为 。 二、判断题（每题2分，共20分） 1、由0 ερ =??E 可知电荷是电场的源，空间任一点，周围电荷不但对该点的场强有贡献，而且对该 点散度有贡献。（ ） 2、矢势A 沿任意闭合回路的环流量等于通过以该回路为边界的任一曲面的磁通量。（ ） 3、电磁波在波导管内传播时，其电磁波是横电磁波。（ ） 4、任何相互作用都不是瞬时作用,而是以有限的速度传播的。（ ） 5、只要区域V 内各处的电流密度0=j ，该区域内就可引入磁标势。（ ） 6、如果两事件在某一惯性系中是同时发生的，在其他任何惯性系中它们必不同时发生。（ ） 7、在0=B 的区域，其矢势A 也等于零。（ ） 8、E 、D 、B 、H 四个物理量均为描述场的基本物理量。（ ） 9、由于A B ??=，矢势A 不同，描述的磁场也不同。（ ） 10、电磁波的波动方程012222 =??-?E t v E 适用于任何形式的电磁波。（ ） 三、证明题（每题9分，共18分） 1、利用算符 的矢量性和微分性，证明 0)(=????φr 式中r 为矢径，φ为任一标量。 2、已知平面电磁波的电场强度i t z c E E )sin(0ωω -=，求证此平面电磁波的磁场强度为 j t z c c E B )sin(0ωω-=
重金属污染土壤电动力学修复技术 乔志香 金春姬 贾永刚 李鸿江 李青松 向 勇 (中国海洋大学岩土与环境工程系,青岛266003) 摘 要 电动力学修复技术是把电极插入受污染的土壤并通入直流电,发生土壤孔隙水和带电离子的迁移。土壤中 的污染物质在外加电扬作用下发生定向移动并在电极附近累积,抽出处理从而被除去。新兴的电动力学原位修复技术去除土壤重金属污染正越来越多地被各国研究人员接受。一系列实验规模的研究和技术已日渐成熟,其中Lasagna 技术和Electro 2klean 技术已在美国肯塔基州和路易斯安那州等地进行了原位修复。 关键词 重金属污染 土壤 电动力学 修复技术 T echnology of electrokinetic remediation of heavy metals 2contaminated soils Qiao Zhixiang Jin Chunji Jia Y onggang Li Hongjiang Li Qingsong Xiang Y ong (Department of G eotechnical and Environmental Engineering ,Ocean University of China ,Qingdao 266003) Abstract In the technology of electrokinetic remediation ,we plug electrodes in soils and apply direct current ,the water and electriferous ions in soils are moving toward the electrodes ,so the pollutants in the soils are moving and cumulating around electrodes ,then they are pump out and treated.Electrokinetic soil remedia 2tion is an emerging in suit technology and is accepted by many researchers and countries.A series of pilot 2scale studies and techniques are growing up ,and the Lasagna and Electro 2klean processes have been carried out in Kentucky and Louisiana ,USA. K ey w ords heavy metals contamination ;soil ;electrokinetic ;remediation technology 收稿日期:2003-05-27;修订日期:2003-07-17作者简介:乔志香(1975～),女,硕士研究生,主要研究方向:土壤污 染治理。E 2mail :qiaozx @https://www.doczj.com/doc/0a705684.html, 目前,全世界每年约有数百万吨危险废物产生,大部分没有得到有效的控制和处置。在农业生产上,由于不加节制的污水灌溉和过量使用化肥和农药,以及城市生活垃圾污泥堆肥施用于农田,使得土壤成为多种污染物的接纳体,污染物中的重金属通过各种方式进入了土壤。在我国沈阳市西郊的张士污灌区,由于灌溉污水中含有冶炼厂排出的镉,导致土壤和作物受镉污染,污染严重土壤中含镉量5～7mg/kg ,稻米中含镉量1～2mg/kg [1]。随着工农业的迅速发展,受重金属污染的农业土地越来越多,当前,我国受重金属污染的农业土地面积多达2000hm 2[2] 。与其他污染物不同,重金属不能被土壤微生物所分解却可被生物体富集,某些重金属能转化为毒 性更大的有机化合物,通过食物链在人体内蓄积,达到一定的浓度从而造成人体健康受损。如日本的水俣病就是水俣市氮肥厂含甲基汞的废水排入海水 中,通过食物链在人体内蓄积造成的[3]。而且土壤一旦受到重金属的污染,要彻底消除是十分困难的。在过去的几十年里,出现了一些污染土壤的修复技 术,如土壤淋洗法、土壤冲洗法、热解吸法、土壤蒸汽提取法、土壤稳定化和固化法以及近年来较热门的生物修复法等。虽然这些方法在理论上较成熟,并在实验范围内也获得了成功,但运用于实际处理的较少。同时,这些方法对受重金属污染的土壤的处理效果并不好[4～6]。新兴的重金属污染土壤电动力学修复技术被越来越多的研究人员和国家接受,一系列实验规模的技术已日益成熟。研究表明,一些重金属如铬、镉、铜、铀、汞、锌及有机化合物(如多氯联苯、苯酚、氯苯乙烷、甲苯、三氯乙烯和乙酸等) 都适合电动力学法[4],并且在低渗透性土壤中去除 效果更好。1 原 理电动力学现象最初发现于19世纪,此后主要应第5卷第6期环境污染治理技术与设备 Vol .5,No .62004年6月Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control J un .2004
《九年义务教育三年制初级中学教师教学用书第二册物理》试用修订版上海科学技术出版社华东地区初中物理教材编写协作组编2002年8月第一版第一次印刷 参考资料P346 1、物理学——前沿科学的支柱 自然界是无限广阔庭丰富多彩的。物理学是自然科学中最基本的科学，它研究物质运动的形式和规律，物质的结构及其相互作用，以及如何应用这些规律去改造自然界。因此，物理学又是许多科学技术领域的理论基础。 从本世纪开始，物理学经历了极其深刻的革命，从对宏观现象的研究发展到对微观现象的研究，从研究低速运动发展到研究高速运动，由此诞生了相对论和量子力学，并在许多科技领域中引发了深刻的变革。 物理学在认识、改造物质世界方面不断取得伟大成就，不断揭示物质世界内部的秘密；而社会的发展又对物理学提出无穷无尽的研究课题。例如，原子能的利用，使人类掌握了武器和新能源；激光技术的出现，焕发了经典光学物理的青春，使许多以往光学技术办不到的事情，现还能办到了；半导体科学技术的发展，导致了计算技术、无线电通信和自动控制的革命；超导电性、纳米固体材料和非晶态材料的出现，如金属物理、半导体物理、电介质物理、非晶态物理、表面与界面物理、高压物理、低温物理等。此外，物理学与其他学科之间的渗透，又产生了许多边缘交叉学科，如天体物理、大气物理、生物物理、地球物理、化学物理和最近发展起来的考古物理等。 我们可以说，物理现象存在于人类生活和每个角落，发生在宇宙的每一地方，物理学是推动科学技术发展的重要支柱，它是自然科学中应用广泛、影响深刻、发展迅速的一门基础科学和带头科学。 2、“无限大”和“无限小”系统物理学 “无限大”和“无限小”系统物理学是当今物理学发展一个非常活跃的领域之一。天体物理学和宇宙物理学就属于“无限大”系统物理学的范畴，它从早期对太阳系的研究，逐步发展到银河系，直至对整个宇宙的研究。热大爆炸宇宙模型作为20世纪后半叶自然科学中四大成就之一是当之无愧的。利用该模型可以成功地解释宇宙观测的最新结果，如宇宙膨胀、宇宙年龄下限、宇宙物质的层次结构、宇宙在大尺度范围内是各向同性的等重要结果。可以说，具有暴胀机制的热大爆炸宇宙模型已为现代宇宙学奠定了可靠的基础。但是到目前为止，关于宇宙的起源问题仍没有得到根本解决，还有待于科学工作者进一步的努力和探索。 原子核物理学和粒子物理学等属于“无限小”系统物理学的范畴。它从早期对原子和原子核的研究，逐步发展到对基本粒子的研究。 基本粒子是在物质结构层次中属于比原子核更深层次的物质单元，如光子、质子、中子、π介子等。迄今已确认有400余种基本粒子，它们都是通过宇宙射线和加速器实验发现的。基本粒子的性质可用一系列描述其内禀性质的物理量，如质量、电荷、自旋、宇称、同位旋、轻子数、重子数、奇异数、超荷等表征。基本粒子之间存在着弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用（见下面介绍的“物质间的基本相互作用”）。通过这些相互作用，基本粒子可发生创生、湮没以及相互转化等现象。 按照参与相互作用的类型，通常将基本粒子区分为三大类：轻子、强子、和规范玻色子。轻子如电子、μ子和中微子等；它们仅参与弱作用和电磁作用。强子如质了、中子、π介子等，它们参与上述全部三种作用。规范玻色子如光子、中间玻色子（W±，Z0）、胶子等，它们是传递相互作用的媒介粒子，光子传递电磁作用，中间玻色子传递弱作用，胶子传递强作用，目前人们已经知道，强子都是由更小的粒子——“夸克”构成。至今已经发现了多种夸克。