收稿日期:2004-10-08
基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2002C B412300)作者简介:庞燕(1970-),女,山西榆次人,助理研究员.
长江中下游浅水湖沉积物对磷的吸附特征
———吸附等温线和吸附Π解吸平衡质量浓度
庞 燕1
,金相灿1
,王圣瑞1
,孟凡德
1,2
,周小宁
1
(1.中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地,北京 100012;2.首都师范大学资源环境与旅游学院,北京 100037)
摘要:研究了长江中下游几个浅水湖泊表层沉积物磷吸附等温线和沉积物对磷的吸附Π解吸平衡质量浓度。结果表明:沉积物对磷的吸附等温线同时符合Langmuir 模型和Freundlich 模型。据Langmuir 模型计算,沉积物对磷的吸附容量为01122～01893mg Πg ,且吸附容量与Al 2O 3,TFe 2O 3和有机磷
(O -P )的含量均有较好的正相关关系。沉积物对磷的吸附存在吸附Π解吸平衡点,不同沉积物在该点质量浓度为0102～0145mg ΠL ,有较大差异。该
值与沉积物中总磷及无机磷有很好的正相关关系,与铁Π铝磷及有机磷和有机质含量也有较好的正相关关系,而与钙磷及氧化钙只有较弱的正相关关系。结果还表明:富营养化严重的湖泊,沉积物有向上覆水释放磷的趋势。关键词:浅水湖泊;沉积物;磷;等温吸附;吸附Π解吸平衡质量浓度
中图分类号:X132,X524 文献标识码:A 文章编号:1001-6929(2004)S0-0018-06
Characters of Pho sphorus Sorption in Sediment of Shallow Lake s in the
Middle and Lower Reache s of the Y angtze River :Sorption Isotherms and
Adsorption 2De sorption Equilibrium Ma ss Concentration
PANG Y an 1
,J I N X iang 2Can 1
,W ANG Sheng 2Rui 1
,ME NG Fan 2de
1,2
,ZH OU X iao 2Ning
1
(1.Research Center of Lake Environment ,Chinese Research Academy of Environment Sciences ,Beijing 100012,China ;
2.C ollege of Res ource ,Environment and T ourism ,Capital N ormal University ,Beijing 100037,China )
Abstract :S orption is otherms of phosphorus and the phosphorus ads orption 2des orption equilibrium mass concentration on sur face sediments taken from the shallow lakes along the middle 2lower reaches of the Y angtze River were determined in laboratory.The results indicated that ads orption is otherms curves were fitted to Langmuir equation as well as Freundlich equation.Based on Langmuir equation calculation ,ads orption capacities varied from 01122to 01893mg Πg ,showing g ood affinities for Al 2O 3,TFe 2O 3and O 2P.Phosphorus ads orption 2des orption equilibrium concentration was different on different sediments ,and it varied from 0.02to 0.45mg ΠL.This concentration was significantly and positively correlated to total phosphorus and inorganic phosphorus ,and preferably to Fe (Al )2P ,O 2P and organic matters ,but in feriorly to Ca 2P and CaO.The result als o indicated that the sedi 2ment from heavy eutrophic lakes had the trend to release phosphorus into the overlying water.
K ey w ords :shallow lake ;sediment ;phosphorus ;is otherm s orption ;ads orption 2des orption equilibrium mass concentration
湖泊沉积物中的磷对湖泊系统的初级生产力和湖
泊的营养状况有着重要影响。进入沉积物的磷不只是简单堆积,而是随着氧化还原等环境条件的改变,发生一系列变化。特别是在水-沉积物界面,由于有机质的矿化分解,磷可以以溶解态形式进入沉积物间隙水
中,并扩散到上覆水重新参与循环[1]
。
长期以来,科学家对磷在湖泊水-沉积物界面吸
附行为开展了大量的研究[2-8]
,但其中的大部分都是针对深水湖泊进行的,而对浅水湖泊沉积物吸附磷的研究报道较少,同时对沉积物对磷吸附Π解吸平衡质量
浓度的研究报道也不多见。因此,笔者选取了长江中下游的几个浅水湖泊的表层沉积物为研究对象,进行了磷酸盐吸附模拟实验研究,探讨了沉积物对磷的吸附容量和吸附Π解吸平衡质量浓度,试图进一步揭示浅水湖泊水-沉积物界面的磷交换机理。
1 材料与方法
111 样品采集
选择了位于长江中下游的太湖、巢湖、鄱阳湖和洪泽湖等4个大中型湖泊以及南京玄武湖、武汉月湖2个城市湖泊的表层沉积物共10个样品作为研究对象。样品具体位置及采样时间详见表1。
沉积物样品均为用彼得森采样器采自各湖泊约10cm 的表层沉积物。样品经冷冻干燥处理,分别过
第17卷 增刊环 境 科 学 研 究
Research of Environmental Sciences
V ol.17,Suppl.,2004
18目,60目,100目筛后,贮存在带塞的玻璃瓶中备用。沉积物样品的部分性质见表2。
表1 采样点位置及采样时间
T able1 The location of sam pling sites and sam pling date
样品号所在湖泊位置样点状况采样时间T-x1太湖西山苏州木渎东太湖—3号桥附近湖中2003年7月T-g2太湖贡湖北纬31°24′843″,东经120°15′242″湖中2003年9月T-w太湖五里湖北纬31°31′23″,东经120°16′35″湖中2003年10月C-S4巢湖马尾河入湖口左上方湖内湖中2003年10月C-H14巢湖马尾河入湖河道内航道2003年10月B-A1鄱阳湖北纬29°37′72″,东经116°08′419″主航道2003年12月B-C1鄱阳湖北纬29°36′617″,东经116°07′841″主航道2003年12月H1洪泽湖北纬33°19′23″,东经118°50′57″湖中2003年11月X1南京玄武湖北纬32°04′141″,东经118°47′200″湖中2003年11月Y1武汉月湖梅子山,“七”字围墙正前方约100m处湖中2003年12月 注:T—太湖;H—洪泽湖;C—巢湖;B—鄱阳湖;X—玄武湖;Y—月湖;x—西山东太湖;g—贡湖;w—五里湖。
表2 沉积物样品中有机质、主要氧化物和各形态磷含量
T able2 C oncentration of organic mater,major oxides and phosphorus forms in the sediments
样品号w(有机
质)Π%
主要氧化物Π%
w(S iO2)w(T iO2)w(Al2O3)w(TFe2O3)w(MnO)w(CaO)
w(TP)Π
(mg?kg-1)
w(Fe(Al)-P)Π
(mg?kg-1)
w(C a-P)Π
(m g?kg-1)
w(I-P)Π
(m g?kg-1)
w(O-P)Π
(mg?kg-1)
T-x1 1.7169.930.8313.23 4.850.11 1.37420.534.41333.48365.9842.75 T-g2 1.4272.020.8310.54 4.260.18 1.09420.2128.8124.5241.1135.7 T-w 3.1667.740.8512.38 4.920.140.97809.2338.12264.36594.28191.10 C-S40.3477.400.839.14 2.530.050.74217.859.2894.05144.7663.15 C-H140.5674.370.9511.89 3.530.07 1.04221.0150.7357.31197.1226.17 B-A1 1.4267.320.8715.18 4.590.130.40486.1255.11100.96314.37130.93 B-C1 1.4162.360.8116.92 5.270.11 1.03323.7108.9889.31200.50109.25 H1 1.4152.730.7817.937.360.14 4.70631.7121.53295.65413.15182.58 X1 4.0461.910.7813.85 5.130.08 2.751062.4294.44435.90726.76280.93 Y17.0946.740.7716.08 5.740.11 5.201640591.2565.621155.66413.22
1.2 实验方法
用K H
2
PO4配制不同质量浓度磷系列溶液:0,
0101,0102,0105,0108,0110,0115,0120,0150,1100, 2100,5100,8100,10100,15100mgΠL(按P计),配制在去离子水中,备用。
等温吸附实验分别在2个质量浓度范围条件下进行:①根据王晓燕等[9]的研究结果选择的质量浓度为0～15mgΠL,磷初始质量浓度分别为0,0105,0110, 0120,0150,1100,2100,5100,8100,10100,15100mgΠL;
②接近于湖泊自然条件,质量浓度为0～012mgΠL,磷初始质量浓度分别为0,0101,0102,0105,0108,0110, 0115,0120mgΠL。
称取沉积物干样015g若干份,置于100m L聚乙
烯离心管中,分别加入不同质量浓度的K H
2
PO4系列溶液(以P计)50m L(使水土比保持一致),在恒温摇床上振荡24h((25±1)℃),然后在5000rΠmin的条件下离心20min,分离上清液,过0145μm滤膜(混合纤维树脂)后,用钼蓝比色法[10]测其中的可溶性正磷酸盐含量,即平衡质量浓度,由初始质量浓度和平衡质量浓度之差,扣除空白,求得磷吸附量。根据以上测定值,做吸附等温线,并模拟不同的吸附等温模型,得出吸附等温式及特征值。
沉积物对磷吸附量计算公式:
Q=(C0-C e)×VΠW
其中,Q为吸附量,mgΠg;C
0为初始质量浓度,mgΠL;C e 为平衡质量浓度,mgΠL;V为加入样品中的溶液体积, 50m L;W为沉积物干重,g。
同时对低质量浓度的吸附实验结果利用回归法计算吸附Π解吸平衡质量浓度(吸附量为0时的磷酸盐平衡质量浓度)。
实验所用器皿均用稀硝酸浸泡过夜,所用药品均为分析纯。
2 实验结果与讨论
211 不同沉积物对磷的等温吸附
模拟实验在0～15mgΠL范围内进行,测定了10个不同来源的沉积物样品在25℃下对磷的等温吸附曲线,测定结果见图1。
从图1可以看出,研究区沉积物对磷具有较大的吸附能力,但不同沉积物的差异较大。鄱阳湖、洪泽湖的吸附量相对较大,前者吸附量近110mgΠg;巢湖的吸
91
增刊庞 燕等:长江中下游浅水湖沉积物对磷的吸附特征———吸附等温线和吸附Π解吸平衡浓度
图1 磷酸盐在不同沉积物上
的吸附等温线(25℃)
Fig.1 S orption is otherms of phosphate on
different sediments(25℃)
附量相对较小,只有鄱阳湖的20%,说明巢湖沉积物对水中磷的吸附净化能力较弱,这也可能是巢湖富营养化的一个原因,这方面还有待于进一步研究。而太湖和2个城市湖泊的沉积物对磷的吸附能力居中。
同时还看到,沉积物在磷酸盐初始质是浓度较低时都存在负吸附(释放)现象,对于这一点将在下面有专门的探讨。
212 吸附模型的拟合
描述磷在湖泊沉积物表面的吸附行为,最常用的模型是Langmuir模型和Freundlich模型。
Langmuir模型: Q=Q
max
KCΠ(1+KC)(1) Freundlich模型: Q=KC n(2)
式中,Q为磷酸盐在沉积物上的吸附量;Q
max为最大吸附量;C为吸附质的平衡浓度;K为平衡吸附系数;n 为常数。
用一元线性回归法[11]分别对以上样品的吸附等温线进行了Langmuir模型和Freundlich模型的回归分析,并对回归方程进行了相关系数与残余方差计算。
在实际中经常遇到因变量y与自变量x之间呈非线性关系的情况,最常用的方法就是将其化为一元线性回归。这时Langmuir模型可转变为:
CΠQ=1Π(Q max K L)+CΠQ max(3)
或1ΠQ=(1ΠK
L
Q max)(1ΠC)+1ΠQ max(4)以CΠQ对C作图或以1ΠQ对1ΠC作图,根据最小二乘法的原理即可进行一元线性拟合,根据斜率和截距可
求出吸附参数K及Q
max
。将Freundlich模型两边取对数即可变成线性形式:
log Q=n log C+log K F(5)
同理也可求得吸附参数n和K
F。通过变换,2种吸附模型都可转变为线性形式,通过相关系数(R)和残余方差(S2)就可反映模型的适用情况。表3是用一元线性拟合方法得到的模型参数,图2是2种吸附模型对实验数据的模拟。
表3 磷在湖泊沉积物表面吸附的Langmuir模型和Freundlich模型的拟合参数
T able3 The parameters of Langmuir and Freundlich m odels simulated for the s orption data of P on lake sur face sediments
样品号
Langmuir模型Freundlich模型式(3)式(4)式(5)
Q max K L R2S2Q max K L R2S2n K F R2S2
T-x10.3150.4440.9641)0.00040.6130.2380.0230.0120.6800.0690.8801)0.0015 T-w0.5250.2770.9711)0.00070.7720.1830.7461)0.0060.6360.1010.9751)0.0006 T-g20.5850.5770.9431)0.00260.9860.470—0.0660.5290.1600.9481)0.0024 C-S40.1220.5260.9451)0.00010.069 2.0120.6151)0.00080.4700.0360.9521)0.00009 C-H140.2980.8700.9471)0.0010.11310.8970.10.0120.4070.1030.9881)0.0002 B-A10.8930.4470.981)0.0020.714 1.1970.9311)0.0050.7350.2230.7481)0.0203 B-C10.5950.7860.951)0.00260.2178.6400.4852)0.0450.4450.1870.9871)0.0007 H10.7200.3100.9921)0.00040.9750.2210.8761)0.0060.6720.1440.9521)0.0023 X10.6480.2610.981)0.00090.5540.3640.9641)0.0020.6410.1120.9691)0.0013 Y10.8450.1130.9351)0.0028.2170.0090.2510.0240.8180.0800.8141)0.006 1)极显著相关(P<0101);2)显著相关(P<0105)。
由于数据相同,拟合方法均是采用一元线性拟合,所以可以根据相关系数和残余方差的大小,对不同方程的拟合效果即精度进行比较。
根据相关系数(R)最大和残差(S2)最小原则,从表3可判断出:在该研究条件下,用式(4)对沉积物吸附磷进行拟合的方法不太适用,而用式(3)和式(5)对沉积物吸附磷酸盐进行拟合均较为适用。比较以上拟合结果,表层沉积物对磷的吸附等温线既很好地符合Langmuir模型也很好地符合Freundlich模型,对2种模型的拟合均达到了极显著相关。可见,湖泊沉积物对磷的吸附行为十分复杂,可能受到多种因素的综合影响。
02环 境 科 学 研 究第17卷
图2 磷在沉积物上吸附的Langmuir模型和Freundlich模型的拟合结果
Fig.2 Langmuir and Freundlich m odels description for s orption of phosphorus on different sediment by fit
213 沉积物对磷的吸附容量
根据Langmuir模型可以得到沉积物对磷吸附的重要参数,即磷最大吸附量(Q
max
)[10],该值是沉积物磷库容的一种标志,是反映沉积物吸附磷的容量因子,研究区域内,沉积物对磷的最大吸附量为01122～01893 mgΠg(见表3)。沉积物对磷的吸附容量受沉积物本身理化参数的控制[13]。表4是沉积物理化参数与其磷最大吸附量之间的相关分析结果。
从表4可以看出,沉积物的组成和磷形态含量对其磷吸附容量均有一定的影响,其中与Al
2
O3,TFe2O3和O-P的相关性较好,吸附容量与有机质含量的相关性较差,这可能是研究范围较大造成的。
12
增刊庞 燕等:长江中下游浅水湖沉积物对磷的吸附特征———吸附等温线和吸附Π解吸平衡浓度
表4 沉积物的理化参数与其磷吸附容量之间的相关性
T able 4 C orrelation coefficients between the physico 2chemical properties and the phosphorus s orption capacity of sediments 理化参数
有机质
Al 2O 3TFe 2O 3TP Fe (Al )-P O -P Q max
0.545
0.761
1)
0.683
1)
0.602
0.621
0.6841)
1)显著相关(P <0.05);样本数n =10。
214 沉积物对磷的吸附Π解吸平衡质量浓度
自20世纪80年代以来,就发现磷在天然土壤或沉积物上的吸附等温线是穿过浓度坐标而不是通过原
点的“交叉式”的[14]
,即磷-天然颗粒物吸附体系中同时存在着吸附和解吸现象,这与前面的实验结果是一致的。而当溶液中磷浓度为某一适当的值时,沉积物对磷既不发生吸附也不发生解吸,称此时的状态为吸附Π解吸平衡点,称此时溶液中磷的质量浓度为吸附Π解吸平衡质量浓度。而当溶液中磷的质量浓度大于该平衡质量浓度时,沉积物吸附一定量的磷;反之,
当溶液中磷的质量浓度小于该平衡质量浓度时,沉积物则开始释放磷。因此,比较深入地了解沉积物的吸附Π解吸平衡点,对于认识水-沉积物界面磷的交换机理具有非常重要的意义。
在天然湖泊中,磷的质量浓度约为0101～015mg ΠL ,所以在0～012mg ΠL 的范围内选取了T -c1,T -w ,T -g2,C -H14,H1,Y 1等6个样品进行了磷吸附模拟实验。林荣根[3]
的研究认为,在低质量浓度条件下,沉积物对磷的吸附量与磷的初始质量浓度成很好的线性关系,图3是沉积物对磷的吸附量与初始磷质量浓度的关系。
图3 在低质量浓度下沉积物对磷的吸附量
与初始磷质量浓度间的关系
Fig.3 The relationship between the am ount of P s orption
and initial P mass concentration
从图3可以清楚地看出,所研究的沉积物样品均存在负吸附现象,即存在解吸。既然沉积物在对磷的吸附过程中存在解吸,利用低质量浓度下的吸附实验结果,根据初始质量浓度与平衡吸附量的回归方程就
可以计算出沉积物对磷的吸附Π解吸平衡质量浓度,结果见表5。
表5 由初始质量浓度求得的不同沉积物
对磷的吸附Π解吸平衡质量浓度
T able 5 The phosphorus ads orption 2des orption equilibrium
mass concentration in different sediments
样品点
回归方程
R 2
吸附Π解吸平衡质量浓度
T -w
Q =0.0863C o -0.01240.9520
1)
0.14T -x1Q =0.0752C o -0.00170.99751)0.02T -g2Q =0.0905C o -0.00260.99561)0.03C -H14Q =0.0813C o -0.00490.93571)0.06H1Q =0.0653C o -0.00880.99061)0.13Y 1
Q =0.0763C o
-0.03410.99431)
0.45
1)极显著相关(P <0.01)。
由表5可以看出,在低质量浓度时沉积物对磷的吸附量(或解吸量)与初始质量浓度之间呈很好的线性关系,均达到了极显著水平,所以可以根据回归方程计算吸附Π解吸平衡质量浓度。计算结果表明,不同沉积物的吸附Π解吸平衡质量浓度为0102～0145mg ΠL ,差别较大。而在我国富营养化较重的湖泊中,其上覆水中的磷质量浓度还没有达到0145mg ΠL 。所以可以认为,长江中下游浅水湖泊中,污染严重、营养水平较高的湖泊,沉积物有向上覆水释放磷的趋势。
而沉积物对磷的吸附Π解吸平衡质量浓度与沉积物的哪些特性有关呢?笔者分析了吸附Π解吸平衡质量浓度与沉积物有机质、主要氧化物组成、总磷以及各形态磷含量间的相关关系,结果见表6。
表6 沉积物对磷吸附Π解吸平衡质量浓度与有机质、主要氧化物组成、总磷以及各形态磷含量的相关性
T able 6 C orrelation coefficients between the phosphorus ads orption 2des orption equilibrium mass concentration and organic matter ,
phosphorus forms and major com ponents in sediment 项目
回归方程
R 2
TP y =0.0003x -0.07360.93851)
Fe (Al )-P y =0.00071x -0.02950.88021)Ca -P y =0.0007x -0.06330.66732)I -P y =0.0004x -0.07830.9261)O -P
y =0.0011x -0.04060.89481)有机质
y =0.0639x -0.02510.89241)S iO 2
y =-0.0119x +0.8966-0.7041T iO 2y =-1.3325x +1.251-0.2854Al 2O 3y =0.0321x -0.30040.3092TFe 2O 3y =0.0483x -0.10830.1585MnO y =-0.6691x +0.2220.0241CaO
y =0.0617x -0.0094
0.5837
1)极显著相关(P <0101);2)显著相关(P <0105)。
2
2环 境 科 学 研 究
第17卷
表6的结果表明,沉积物对磷的吸附Π解吸平衡质量浓度与沉积物的总磷以及各形态磷含量、有机质含量均有较好的相关性,其中与总磷及无机磷的相关性最好,与钙磷的相关性最差;其与沉积物主要氧化物相关性相对较差,其中与SiO
2
和CaO的相关性较好。以上结果表明,沉积物原始磷质量浓度与其吸附Π解吸平衡质量浓度关系密切,这可能说明,污染湖泊沉积物始终是解吸磷的,始终是上覆水的源。湖泊污染加重,上覆水磷含量增大,沉积物中磷含量也增大,沉积物吸附
Π解吸平衡质量浓度也相应增大;这与Wu F C等[8]的研究结论基本一致,反映了湖泊对富营养化以后的一种自然反馈效应。
3 结论
a.在较高质量浓度条件下,长江中下游浅水湖表层沉积物对磷的吸附同时符合Langmuir模型和Freun2 dlich模型。不同沉积物样品的吸附能力不同,由Lang2 muir模型求得的吸附容量范围为01122～01893mgΠg,
该值与沉积物样品中Al
2
O3,TFe2O3和O-P的含量均有较好的正相关关系。
b.沉积物在对磷的吸附过程中存在一个吸附Π解吸平衡点,不同沉积物,其对磷的吸附Π解吸平衡质量浓度有较大差异,变化范围为0102～0145mgΠL,而该值与沉积物中总磷及无机磷有很好的正相关关系,铁Π铝磷及有机磷和有机质含量也与其有较好的正相关关系,钙磷及氧化钙与其有较弱的正相关关系。
c1富营养化严重的湖泊,沉积物有向上覆水释放磷的趋势。参考文献:
[1] 王雨春,万国江,黄荣贵,等.湖泊现代化沉积物中磷的地球化学
作用及环境效应[J].重庆环境科学,2000,12(4):39-41.
[2] Bostrom Bengt,Anders on Jens M,Fleischer S ieg fried,et al.Exchange of
phosphorus across the sediment2water interface[J].Hydrobiologia,1988,
(170):224-229.
[3] 林荣根,吴景阳.黄河口沉积物对磷酸盐的吸附与释放[J].海洋
学报,1994,16(4):82-90.
[4] 吴丰昌,万国江,蔡玉蓉.沉积物-水界面的生物地球化学作用
[J].地球科学进展,1996,11(2):191-196.
[5] 范成新,秦伯强,孙越.梅梁湖和五里湖水-沉积物界面的物质
交换[J].湖泊科学,1998,10(1):73-78.
[6] 刘敏等,侯立军,许世远,等.长江河口潮滩表层沉积物对磷酸盐
的吸附特征[J].地理学报,2002,57(4):397-406.
[7] 吴丰昌,白占国,万国江,等.贵州百花湖沉积物中磷的迁移作用
[J].环境科学进展,1996,4(3):58-61.
[8] Wu F C,Qing H R,W an GJ.Regeneration of N,P and S i near the
sediment2water interface of lakes from S outhwestern China Plateau[J].
W ater Res,2001,(5):1334-1337.
[9] 王晓燕,苑迎冬.密云水库底质特征及吸附、释放磷的实验研究
[J].首都师范大学学报(自然科学版),1997,18(3):85-90. [10] 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法国家水质检测标准
[M].北京:中国环境科学出版社,2002.
[11] 何少华,文竹清,娄涛.试验设计与数据处理[M].长沙:国防科技
大学出版社,2002.
[12] 张新民.磷酸盐在土壤中吸附与解吸进展[J].土壤与环境,2001,
10(1):77-80.
[13] Lopez P,Lluch X,Vidal M,et al.Ads orption of phosphorus on sedim2
ents of the Balearic(S pain)related to their com position[J].Estuarine,
C oastal and Shelf Science,1996,42:185-195.
[14] 潘纲.亚稳平衡态吸附(ME A)理论———传统吸附热力学理论面临
的挑战与发展[J].环境科学学报,2003,23(2):156-173.
(责任编辑孔 欣)
32
增刊庞 燕等:长江中下游浅水湖沉积物对磷的吸附特征———吸附等温线和吸附Π解吸平衡浓度
收稿日期:2005-01-04 修改稿收到日期:2005-03-29 基金项目:国家自然科学基金项目(30370817,30471006);土壤与农业可持续发展国家重点实验室开放基金资助。 作者简介:邵兴华(1969— ),女,内蒙古人,博士研究生,主要从事土壤磷素化学研究。3通讯作者三种铁氧化物的磷吸附解吸特性以及 与磷吸附饱和度的关系 邵兴华1,章永松1,2 3 ,林咸永1,2,都韶婷1,于承艳1 (1浙江大学环境资源学院,教育部环境修复与生态健康重点实验室,浙江杭州310029;2土壤与农业可持续发展国家重点实验室,中国科学院南京土壤研究所,江苏南京210008) 摘要:采用三种人工合成铁氧化物(针铁矿、赤铁矿和水铁矿)比较了结晶态和无定形铁氧化物对磷的吸附—解吸特性以及与磷吸附饱和度的关系。结果表明,三种铁氧化物的磷吸附特性均可用Langumir 方程来描述,相关系数 均大于019,达到极显著水平。从磷最大吸附量(Q m )、吸附反应常数(K )和最大缓冲容量(MBC )三项吸附参数综合考虑,水铁矿(无定形)对磷的吸附无论在容量还是强度方面均比结晶态铁氧化物针铁矿和赤铁矿大得多。水铁矿吸附的磷比针铁矿和赤铁矿所吸附的磷更难解吸;水铁矿的大量活性表面并没有表现出增加磷释放的作用。磷吸附饱和度有望作为评价土壤或铁氧化物磷吸附—解吸的强度和容量因子的一个综合指标。关键词:铁氧化物;磷;吸附—解吸;吸附饱和度 中图分类号:S15316+1 文献标识码:A 文章编号:1008-505X (2006)02-0208-05 Phosphorusadsorptionanddesorptionpropertiesofthreesyntheticironoxides andtheirrelationtophosphorusadsorptionsaturation SHAOXing 2hua 1,ZHANGYong 2song 1,2 3 ,LINXian 2yong 1,2 ,DUShao 2ting 1,YUCheng 2yan 1 (1MOE KeyLab.of Environ .Remediation and EcosystemHealth,College of Natural Resour .and Environ .Sci.,Zhejiang Univ., 310029Hangzhou,China;2State KeyLab.of Soil and Sustainable Agri., Inst.of Soil Sci., CAS ,Nanjing 210008,China ) Abstract:ThedifferencesofPadsorption 2desorptioncharacteristicsofamorphousandcrystallineironoxidesandtheir relation toPadsorptionsaturationwerestudiedbyusingthreesyntheticironoxides.TheresultsshowedthatPadsorption propertiesofthesethreesyntheticironoxidescouldbedescribedbyLangumirequationwithacorrelationcoefficientlarger than019beingstatisticalsignificantat1%level.ItwasfoundbycomprehensivelytakingQ m (maximumquantityofad 2 sorption ),K (adsorptionconstant )andMBC (maximumbuffingcapacity )intoaccount,ferrihydrate (amorphous )was muchlargerthancrystallineironoxides (goethiteandhematite )inbothintensityandcapacityofPadsorption.Pad 2 sorbedbyferrihydratewasmuchmoredifficulttobedesorbedthanthosebygoethiteandhematite.Thelargeactivesur 2facesofferrihydratecontributelittleonPdesorption.ItwassuggestedbyourresultsthatPadsorptionsaturationmightbe apromisingintegratedindexforestimatingtheintensityandcapacityofPadsorption 2desorptioninsoilsorironoxides.Keywords:ironoxide;phosphorus;adsorption 2desorption;adsorptionsaturation 铁氧化物是土壤结构体的胶结物质之一,不仅是这些土壤中最常见和含量较高的氧化物,而更重要的是它具有较高的活性,易随环境条件的变化而转变[1]。铁氧化物可变电荷表面对磷的固定是影响磷在土壤中的浓度、形态、化学行为和生物有效性的重要因素,有关研究一直是土壤化学领域里的热 点[2]。水稻土淹水过程中,氧化还原电位降低,是促使氧化铁活化的重要条件之一[1]。活化程度不同,形成的铁氧化物的颗粒大小和比表面积有很大的差异,势必引起磷吸附解吸特性的差异。章永松等人[3]研究发现,土壤中的结晶态氧化铁随淹水期明显下降,而无定形氧化铁急剧增加,并且在不同土层 植物营养与肥料学报2006,12(2):208-212 PlantNutritionandFertilizerScience
平衡能力的训练 发表者:华东 一、基本概念 平衡就是指人体所处的一种稳定状态,以及不论处在何种位置、运动或受到外力作用时,能自动调整并维持姿势的能力。即当人体重心垂线偏离稳定的支持面时,能立即通过主动的或反射性的活动使重心垂线返回到稳定的支持面内,这种能力称为平衡能力。恢复平衡能力就是指训练时着重要求维持人体平衡,所采取的各种训练措施。通过这种训练,能激发姿势反射,加强前庭器官的稳定性,从而改善平衡功能。 二、维持平衡功能的因素 (一)人体具有保持身体位置安定的能力即稳定力,在身体最小的摆动下身体能保持姿势。 (二)再随意运动中能调整姿势 (三)能安全有效地对外来干扰做出反应,保持动态稳定性 三、平衡的种类 平衡可分为静态平衡与动态平衡 1.静态平衡就是指人体在无外力的作用下,保持某一姿势,自身能控制身体平衡的能力,主要依赖于肌肉的等长收缩及关节两侧肌肉协同收缩来完成、 2.动态平衡在外力作用于人体或身体的原有平衡被破坏后,人体需要不断地调整自己的姿势来维持新的平衡的一种能力,主要依赖肌肉的等张收缩来完成,如平衡板上的站立训练. 四、平衡功能障碍的原因 1.视觉 2.前庭功能 ３.本体感觉效率 ４.触觉的输入与敏感度. ５.中枢神经系统的功能. ６.视觉及空间感知能力. ７.主抗肌与拮抗肌的协调动作. ８.肌力与耐力. ９.关节的灵活度与软组织的柔韧度. 五、平衡功能的评定 平衡障碍严重程度分级 级别特征 伸直下肢时不能坐 1 能在伸直下肢的情况下坐着 2 能手膝位站立 3 能双膝跪立 4 能双足站立
5 一腿前一腿后地站着时能将身体重心从后腿移到前腿 6 能单膝跪立 7 能单腿站立、 脊髓损伤患者平衡障碍的评定 级别评判标准 0 不能根本不能采取座位 1 差能在极短时间内采取坐位,但 不能维持 3 尚可可采取坐位,但不能上举,不能抗 推 4 良两上肢向前上方举时,仍能保 持平衡,但稍推即不稳定 5 优对不甚强烈的推有翻正反应能 保持平衡,但强力推时有不够稳定的现象 6 正常正确地坐着时对来自各个方向的 用力推均有正确的翻正反应,并能保持平衡。 六:基本原则 平衡训练的基本原则: (1)从最稳定的体位通过训练逐步进展至最不稳定的体位。 (2)从静态平衡进展至动态平衡。 (逐步加大平衡难度,破坏站立平衡训练与在平衡板上训练,诱发患者平衡反应。) (3)支撑面积由大到小 (4)身体重心由低到高 (5)自我保持平衡到破坏平衡时维持训练 (6)训练时由睁眼到闭眼 七:恢复平衡功能锻炼 平衡与姿势就是相互关联的、前者取决于支撑面的大小与重心就是否落在支撑面上,要么平衡,要么失衡,后者就是指人体的任何位置,可以在某一姿势下需要较多肌群的收缩来维持,否者必然自动调整姿势以保持平衡、 1;平衡训练的顺序 (1) 系统地有顺序的进行: (2) 坐位平衡→爬行位平衡(手膝跪位)→双膝跪位(长跪位)→立位平衡 (3) 从容易做的动作开始: 1)最稳定位置→最不稳定体位 2)人体支撑面积由大→小 3)身体重心由低→高 4)静态平衡训练→动态平衡训练 2;偏瘫病人坐位平衡训练 １.倒向肘部支撑的一侧 患者向侧方倾过去,直到肘部接触到治疗床,然后自己在坐直.
第２８卷第３期天然气工业 为进一步定量描述高、低煤阶煤层气藏吸附特征差异，应用ＦＹ一Ⅱ型煤层气成藏模拟系统，开展煤吸附特征定量物理模拟实验。 选择一定质量完全解吸的褐煤（Ｒ。＝０．４１％～Ｏ．４６％）和无烟煤（Ｒ。＝２．４４％～３．８２％）样品，样品分别采自准噶尔南缘昌吉地区昌试１井侏罗系西山窑组下段（Ｊ：ｚ１）及沁水盆地南部郑庄区块晋试１０井山西组，置于ＦＹ一Ⅱ型煤层气成藏模拟系统的样品仓中，系统保持３８℃恒温，先用氦气将系统的空气排出，充入９９．６％的甲烷气体，加压至６ＭＰａ。系统压力降至稳定值时，煤岩样品达到吸附平衡。 图１煤阶与煤的吸附能力的关系图 （Ｒｏ＜０．８％的资料由桑树勋提供） 实验表明，褐煤达到吸附平衡的时间短，无烟煤达到吸附平衡的时间长（图２）。吸附速率呈现出各自的特点，褐煤吸附速率绝对值较小，迅速达到吸附最大速率，并在一较长时段内维持较高吸附速率，吸附饱和后吸附速率降至零；无烟煤吸附速率绝对值大，随实验时间而增加，一般在６０～１００ｈ达到峰值，然后逐渐降低；两者的吸附速率均存在一个极大值且无烟煤吸附速率极大值较低，煤阶明显增高；但实验前期，褐煤吸附速率高于无烟煤吸附速率（图３）。 ２ 、一 星 营 掘 ＊ 莲 餐 Ｒ（％） 图２Ｒ。值与吸附平衡时间的关系图 图３高、低煤阶煤吸附甲烷速率差异图 （褐煤Ｒ。一Ｏ．４２％，无烟煤Ｒ。一３．６８％） 笔者认为，这是因为在初始状态下，两者均处于吸附“饥饿’’状态，褐煤以大孑Ｌ为主，孔隙度大，吸附甲烷速率更快；达到一定吸附饱和度后，高煤阶煤体现出绝对吸附能力强的优势，其吸附速率超出褐煤。 二、解吸特征 采自北票煤层气藏及沁水盆地郑庄区块山西组的罐装煤样解吸结果表明：低煤阶煤心解吸时间较短，通常４０～６０ｈ解吸量超过总解吸体积的６８％（图４），相对解吸速率快；高煤阶煤心解吸时间长，解吸６８％的解吸气体体积的时间往往需要１００～１２０ｈ，相对解吸速率低；低煤阶煤心阶段解吸百分率变化大，高煤阶煤心阶段解吸百分率变化平缓，初始阶段解吸百分率大（图５）。 图４高、低煤阶煤层气解吸量达６８％的解吸时间差异图 图５高、低煤阶煤层气阶段解吸百分率对比图 注：阶段解吸百分率＝特定时间间隔内解吸量／总解吸量 由于高煤阶煤层气含气量高，平均解吸速率大。因此，相对解吸速率更能体现高、低煤阶煤储层物性的差异。 消除含气量的差异，对高、低煤阶煤层气的相对解吸速率进行模拟测试。分别选择尺。一Ｏ．５８％、质量为９３５ｇ、长度１２．１ｃｍ的Ｉ煤心及Ｒ。＝２．７８％、质量为９４０ｇ、长度１１．８ｃｍ的ＩＩ煤心。 将Ｉ煤心置于ＦＹ一Ⅱ煤层气藏模拟系统，注入９９．６％的甲烷气体，初始压力４ＭＰａ，２４０ｈ平衡后，平流泵注入蒸馏水，维持压力４ＭＰａ左右，计算含气量为３．７３ｍ３／ｔ。 同样，放置Ⅱ煤心的ＦＹ一Ⅱ煤层气藏模拟系统初始压力１．４ＭＰａ，３６０ｈ平衡后，维持压力１．４ＭＰａ左右，计算含气量为４．１ｍ３／ｔ。 降低系统压力至Ｏ，煤层气开始解吸，用排水法 ?３】 ?
煤体瓦斯吸附和解吸特性的研究 张 力1,邢平伟2 (1.中国矿业大学,江苏徐州221008;2.太原理工大学,山西太原030024) [摘 要] 简要介绍了煤吸附瓦斯气体的本质,影响煤吸附量的主要因素以及煤吸附瓦斯气体的过程;分析了煤体瓦斯解吸扩散的主要形式和影响煤体瓦 斯扩散速度的主要因素。 [关键词] 煤;瓦斯;吸附;解吸;扩散 [中图分类号]T D712 [文献标识码]A [文章编号]1003-6083(2000)04-0018-03 0 引 言 固体物质都具有或大或小的把周围介质中的分子、原子或离子吸附到自己表面的能力,这一性能被称为物质的吸附性能。煤是一种复杂的多孔介质,是天然吸附剂[1],其中直径在10-6cm以下的微孔,由于其内表面积占表面积的97.3%,可以高达200m2/g,具有很大的比表面积,从而决定了煤的吸附容积。甲烷以两种形式(承压游离状态和吸附状态)存在于煤层和共生岩层的孔隙裂隙中,对不同状态甲烷相对含量的实验研究表明煤中全部甲烷含量的90%～95%以吸附状态存在。研究煤与瓦斯的吸附和解吸规律,对于煤与瓦斯的突出预测,煤层瓦斯流动机理,煤的瓦斯含量预测及计算采落煤瓦斯涌出,煤层气开发和利用都有现实意义。 1 煤的吸附特性 1.1 煤吸附瓦斯的本质 研究表明煤对瓦斯的吸附作用,在一定瓦斯压力下乃是物理吸附,其吸附热一般小于20k J/m ol。煤表面的原子(它们的价力尚未达到完全饱和程度)在其表面产生一种力场。在这种力场的影响下,周围的瓦斯分子比无力场存在时更易凝结。瓦斯的凝结能力决定着它的被吸附能力,煤分子对瓦斯气体分子的吸引力越大,煤对瓦斯气体的吸附量越大。煤分子和瓦斯气体分子之间的作用力由德拜(Debye)诱导力和伦敦色散力(London dispersion force)组成,由此而形成吸引势,即吸附势阱深度Ea(也称势垒)。自由气体分子必须损失部分所具有的能量才能停留在煤的孔隙表面,因此吸附是放热的;处于吸附状态的瓦斯气体分子只有获得能量Ea才能越出吸附势阱成为自由气体分子,因此脱附是吸热的[2]。瓦斯气体分子的热运动越剧烈,其动能越高,吸附瓦斯分子获得能量发生脱附可能性越大。当瓦斯压力增大时,瓦斯气体分子撞击煤体孔隙表面的机率增加,吸附速度加快,瓦斯气体分子在煤孔隙表面上排列的稠密度增加。吸附量与瓦斯压力的关系(吸附等温线),一般可用朗格缪尔方程式计算。 1.2 瓦斯吸附影响因素 (1)温度的变化会引起瓦斯气体分子热运动剧烈程度的变化。温度升高时,瓦斯气体分子的热运动加剧,因而其扩散能力增加,瓦斯气体分子在煤孔隙表面停留时间缩短,因而吸附能力下降。温度降低时情况相反。吸附气体不同,其吸附能力不同。 (2)研究表明煤体对于二氧化碳(C O2)、甲烷(CH4)和氮气(N2)来说,其吸附能力C O2 >CH4>N2。 (3)外载荷对吸附的影响与煤体孔隙率变化有关。压力升高时,煤体孔隙、裂隙逐渐闭合。一方面孔隙率降低,煤体孔隙表面积减小,因面吸附量减小;另一方面瓦斯通道缩 81 江 苏 煤 炭 2000年第4期 收稿日期:2000-08-19
老年人摔倒莫急扶 老年人因机体衰老、神经、肌肉等功能退化，协调性差以及判断失误甚至疾病等多种原因，易致跌倒。若遇老年人跌倒时，一定要弄清情况，不要急于搀扶，以免造成不必要的麻烦和加重对跌倒者的伤害，严重者会致命。具体来说，一旦遇到老年人摔倒的情况，首先要上前询问，看意识是否清醒，粗略判断摔倒的环境与原因，是主观摔倒还是客观因素造成的（还要排除碰瓷假摔，不要惹祸上身）。可先询问姓名、年龄、摔倒的原因与当时的感受；其次判断摔倒着的手脚能否活动，最好可先让其试着自己站起来，方法是先让其平躺，再屈膝，能做起后翻转成跪姿，然后慢慢地双手支撑缓慢站起。如上述任何一项都不能做，则直接打120求救，不可擅自贸然行动。 老年人起床法：1.先眨眼数秒钟；2.分别活动手和脚各10秒钟；3.缓慢坐起，活动颈肩臂30秒钟；4.坐在床沿上，双腿下垂，活动膝、踝关节30秒钟；5.站起后靠近床沿活动腰部30秒钟（要左右或旋转，但不可做弯腰动作）；6.慢慢迈步向前走几步后再用正常速度行走，绝不可站起来就跑！因为人体在休息的时候，迷走神经兴奋，血管扩张，若立即站立，则血液下沉，交感神经尚未兴奋，很容易造成大脑缺血或诱发心源性猝死等危险。 附：人体平衡能力测试 平衡能力是人体的一项重要生理功能，特别对于中老年人更为重要。可以预测和预防衰老及摔倒性疾病有极为重要的意义。人体平衡的维持是一个神经肌肉综合活动过程,人体平衡功能受到视觉、本体感觉和前庭感觉系统三方面影响。人体平衡功能的测量对某些疾病,特别是神经系统疾病、运动系统疾病有重要意义。其涉及范围包括临床诊断治疗、康复医学、老年医学、运动医学以及特种行业。平衡是指人体处在一种姿势或稳定状态下以及不论处于何种位置时，当运动或受到外力作用时，能自动地调整并维持原有姿势的能力。前者属于静态平衡，后者属于动态平衡。平衡能力的感觉来源于前庭、视觉和躯体感觉。前庭觉提供有关身体在一个不动的参照系统中的定位以及身体运动时加速的情况；视觉不仅提供我们周围环境的信息，也能提供身体的运动和方向的信息；躯体感觉又由肌肉、关节、肌腱等处的感受器产生。最终各方面的信息都传入中枢神经系统，进行综合分析处理后，再经锥体束发出随意运动的冲动，指挥肌肉-骨骼系统以随时纠正身体的位移与偏差，达到身体的平衡与姿势的稳定。常用的人体平衡测试法有传统主观观测法、量表法和压力平板测试法等。 传统的主观观测法操作简单易行方便直观快捷，但过于粗略主观，缺乏客观量化标准，只能用于疑有平衡功能障碍的患者的初步筛查；量表法易于量化，便于对照，但操作繁琐耗时，且受人为因素的影响，误差较高；压力平板测试操作简单快捷，但专业性强，费用较高，适宜研究运用。 1.闭目直立试验又称昂白试验(Romberg’s test)。是用来检查前庭平衡功能是否正常方法。受检者站立稳定，为前庭功能正常者。异常结果前庭周围性病变时，躯干倾倒方向朝向前庭破坏的一侧，与眼震慢相方向一致;中枢性病变时，躯干倾倒方向与眼震慢相不一致。Romberg氏检查法又叫闭目直立检查法(RombergTest),测试时要求受检者两足并拢直立、闭目,两臂前举,以观察受检者睁眼及闭目时躯干有无倾倒发生;强化Romberg检查法要求受检者两足一前一后、足尖接足跟直立,观察受检者睁、闭眼时身体的摇摆情况;单腿直立检查法要求受检者单腿直立,先睁眼,后闭眼,最长维持时间订为30秒。传统主观观察法操作简单,但也较为粗略和主观,缺乏客观统一的标准,不能判断平衡障碍的类型、特点及严重程度,只适用于临床上对疑有平衡功能障碍的患者进行初步的粗略筛选与测试。 需要检查人群前庭功能不平衡。Rpmberg氏病，又称Parry -Rombery氏综合征，进行性面偏侧萎缩症。病因未明。可能为遗传疾病。认为是植物神经系统的中枢性或周
煤对多元气体的吸附与解吸 唐书恒1,韩德馨2 (11中国地质大学,北京 100083;21中国矿业大学(北京校区),北京100083) 摘 要:论述了用纯甲烷气体的等温吸附资料进行煤层气开发潜力的评价可能会产生错误的结论,利用多元气体的吸附-解吸资料,可以正确评价煤层气的开发潜力,预测产出气体的成分变化,为煤层气开发的经济评价提供依据。 关键词:多元气体;吸附-解吸;煤层气开发;经济评价 中图分类号:71213 文献标识码:B 文章编号:0253-2336(2002)01-0058-03 Adsorption and desorption of multi element gas by coal T ANG Shu2heng1,H AN De2xin2 (11China University o f G eosciences,Beijing 100083,China;21China University o f Mining and Technology,Beijing 100083,China) 1问题的提出 中国煤田地质总局在进行全国煤层气资源评价时[1],根据煤层气参数井取得的实测含气量、储层压力、纯甲烷气体等温吸附曲线等资料,计算了部分煤层的含气饱和度和临界解吸压力。并且发现,有些矿区的煤储层实测饱和度与临界解吸压力很低,临储比很小,导致气井采收率较低。根据这些参数进行评价这些矿区都没有经济开发意义,但煤层气试验井的排采资料表明,气井的实际临界解吸压力要高于根据等温吸附曲线所计算的值。如铁法DT-3井,液面降到85m处时就开始产气,上煤组深度为532m,实际临界解吸压力4147MPa,要比计算的临界解吸压力高得多。寿阳HG-6井和屯留T L-003井也有类似情况。作者认为,造成上述情况的主要原因是,所采用的等温吸附曲线,都是用纯甲烷气体测定的,而没有考虑煤层气中存在的其他气体成分。 本研究对晋城目标区施工的甲、乙2口煤层气勘探试验井的含气量测定资料和煤层气成分数据进行了分析。针对这2口煤层气井的3号和15号煤层,采集了34个煤芯样进行了含气量测定。同时,在进行煤芯样的解吸期间,对每个煤芯样品各采集3个气体成分样,取样时间分别设为现场解吸的第1天、第3天和第5天,共采集102个气成分样,经气相色谱分析,获得了甲、乙2口井3号和15号煤层的煤层气组成。仅从这2口井来看,晋城地区的煤层气成分中甲烷含量93132%～97109%,氮气含量2175%～6141%,二氧化碳和重烃含量极少。经过对这2口井3号和15号煤层的煤层气组成进行分析发现,由于取样时间的不同,解吸出的煤层气组分发生规律性的变化,随着解吸时间的延长,煤层气中的甲烷组分逐渐增加,而氮组分逐渐减少。 所有上述现象,都与煤层气的成分联系在一起,都发生在煤层气的吸附-解吸过程中。因此认为,通过多元气体的吸附-解吸试验,可以帮助分析上述现象发生的原因和机理,促进煤层气的开发。 2煤对多元气体吸附-解吸试验研究现状 211从煤矿安全角度研究气体混合物的吸附前苏联的马凯耶夫煤炭安全研究所和东方煤炭安全研究所,曾研究了顿巴斯和库兹巴斯煤对烃混合气的吸附[2],并研究了二元混合物(CH4-N2, CH4-C O2,CH4-H2)在干燥煤样中的吸附行为。切尔尼岑[2]也曾作过类似的试验,在用天然煤进行二元混合气体的吸附试验时发现,研究混合气体是相当困难的,因为在吸附过程中,游离相的成分发生变化,得出的被吸附组分数量间的关系,与原始混合气体中的组分不同。 艾鲁尼[2]通过分析认为,在研究煤对二元混合气体的吸附时,除了测量混合气体的平衡压力以外,还必须确定游离相的化学组成,以便以后计算 85
化工热力学大作业
1、计算下，乙醇（1）-水（2）体系汽液平衡数据 （1）泡点温度和组成的计算 计算气液平衡数据方法（步骤）： 1、由C2H5OH 以及H2O ，查得两物质临界参数Tc1、Tc 2、Pc1、Pc2、ω查得antonio 方程中C2H5OH 和H2O 参数A1,B1,C1,A2,B2,C2，进入2 2、利用总压强P 总=，带入antonio 方程i i i s i C T B A p +-=ln 得T1,T2，进入3 3、假设x1，x2数据，从小到大假设，并取为间隔，逐次递增，由T=T1*x1+T2*x2， 并另各V i ??初值均为1，进入4 4、将T 值带入antonio 方程i i i s i C T B A p +-=ln 可得Ps1和Ps2，进入5 5、选择NRTL 方程，计算γi ，进入6 6、利用两物质临界参数以及T 、P 值计算Tr1，Tr2，Prs1，Prs2，再利用对比态法（计算逸度系数的对比态法）计算气态混合物各组元i 的逸度系数，进入7 7、利用平衡方程，V i s i S i i i i P P x y ??γ?=计算y1、y2，进入8 8、计算y1+y2的值，并判断是否进行迭代 9、将yi 归一化，利用混合物维里方程（计算混合物逸度系数的维里方程）结合 混合规则计算各V i ??，返回7 10、判断y1+y2是否与8的值不同，“是”返回6，“否”进入11 11、计算y1+y2，判断是否为1，“否”进入12，“是”进入13 12、调整T 值，如果y1+y2大于1，则把T 值变小，如果y1+y2小于1，则把T 值变大，并返回4 13、得出T 、所有yi 值，并列出表格，进入14 14、将所有按从小到大顺序假设的Xi 值所对应的Yi 值求出，并作出T-X-Y 图，进入15 15、结束
人体平衡能力的评价系统 刘崇，任立峰，史建伟，杜洁，赵焕彬 摘要：平衡是人体一项重要功能，在日常生活中平衡能力对于维持各种姿势、进行各种活动以及对外界干扰产生适宜的反应尤其重要。那么在进行体育运动过程中，平衡能力就更为重要，特别是在技能主导类难度项群的项目中，所以平衡能力的准确测定在国民体质监测、运动选材及平衡能力训练过程中具有现实意义。文章较详细地介绍了目前人体平衡测试系统的研究现状，得出到目前为止对人体平衡能力的评价仅局限于单一的利用平衡量表或平衡测试仪，还没有几种测试方法的结合或配备其他一些辅助方法来综合反应人体平衡能力，比如步态、足底压力以及下肢肌肉力量等测试等手段，还未形成一个完善、合理和科学评价人体平衡能力的评价体系。 关键词：平衡能力；评价系统；研究进展；综述文献 刘崇，任立峰，史建伟，杜洁，赵焕彬．人体平衡能力的评价系统[J].中国组织工程研究与临床康复，2009，13(2):363-367 引言 人体平衡能力研究是当前国际学术界相对活跃的一个研究领域，已经涉及到医学、体育学、计算机等多个学科。对于平衡能力的研究最早可以追溯到19世纪中期，到目前已有150 多年的历史。在过去的150 多年时间里，对人体平衡能力的评定方法在不断的增加，测试结果也越来越精确和量化。 1 学术背景 目前一个完善、合理和科学的评价人体平衡能力的评价体系还未形成，因此人体平衡能力评价体系的形成已是当务之急。 2 目的 介绍有关平衡评定的研究进展，借此提高国内专业人员对平衡的关注。 3 资料和方法 3.1 文献检索 检索人及检索时间：第一作者，2008-07 完成检索工作。 检索文献时限：英文资料的检索时间范围为1988/2008 ，中文资料的检索时间范围为1988/2008。 检索数据库：中国期刊全文数据库，网址。维普数据库，网址。ScienceDirect 。 检索关键词：英文关键词为“balance ability”， 中文关键词为“平衡能力，平衡功能”。 检索文献类型：研究原著，综述。 检索文献量：总计157 篇。 3.2 检索方法 纳入标准：①文章所述内容应与人体平衡能力密切相关。②同一领域选择近期发表或在权威杂志上发表的文章。 排除标准：①重复性研究。②Meta 分析。 文献选择：计算机初检得到380 篇文献，中文280 篇，英文100 篇。阅读标题和摘要进行初筛，排除因研究目的与此文无关的115 篇，内容重复性的研究55 篇，Meta 分析53 篇，共保留33 篇文献进行综述。
煤层气储层渗透率影响因素 摘要：煤层气作为一种新型能源，而且我国煤层气储量丰富，因此其开采利用可以很大程度上缓解我国常规天然气需求的压力。煤储层的渗透率是煤岩渗透流体能力大小的度量，它的大小直接制约着煤层气的勘探选区及煤层气的开采等问题。因此掌握煤储层渗透率的研究方法及影响因素，对于指导煤层气开采具有重要的指导意义。本文主要在前人的基础上，从裂隙系统、煤变质程度、应力及当前其他领域的技术对渗透率的研究的理论、认识及存在的问题等进行总结，对煤储层渗透率的预测有一定的理论指导意义。 Abstract: Our country is rich in the CBM which is a new resource. So the development of CBM can lighten our pressure for the requirement of conventional gas.The permeability of the coal reservoir is a measure of fluid’s osmosis permeability, restricting the exploration area and mining of CBM. Therefore, controlling the method of mining and the effect factoring has an important guiding significance for mining .This article is summarized from fracture system,the degree of coal metamorphism, stress for the theory, matters and so on of permeability’s study which is based on the achievement of others，having a great guiding significance for the permeabilityprediction.关键词：煤层气；渗透率；影响因素 1、引言 煤层气是指赋存在煤层中常常以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解在煤层水中的烃类气体[1]。美国是最早开发煤层气并取得成功的国家，其富产煤层气的煤级主要是气、肥、焦煤，即中级煤。我国煤盆地一般都具有复杂的热演化史和构造变形史，构造样式复杂多样，煤储层物性差异较大，孔渗性偏低，富产煤层气的煤级是几个高级煤、无烟煤和贫煤[2]。因此我们不能照搬美国的理论来指导我国煤层气的生产。近十几年来，我们在实践中不断认识到这种差异，并针对我国煤层气储层的特征进行了一系列的研究，在煤储层物性方面取得了丰硕的成果，已初步形成了一套研究的理论与方法。渗透性是制约煤层气勘探选区的最重要的参数之一，有效预测煤储层渗透性对我国煤层气的勘探开发具有重要意义[3]。笔者主要从煤储层裂隙系统、煤变质程度、有效应力等方面作以阐述。
1、某一湖泊的容积为10×106 m3，上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为50m3/s 。一工厂以5 m3/s 的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染物，浓度为100mg/L 。污染物降解反应速率常数为0.25d-1.假设污染物在湖中充分混合。求稳态时湖中污染物的浓度。 解：设稳态时湖中污染物浓度为ρm ，则输出的浓度也为ρm 由质量衡算，得 ω1-ω2-kρV=0 即 5000L/s×100mg/L-（5000+50000）ρm L/s-10×109×0.25ρm /3600/24L/s=0 解得 ρm =5.96mg/L 2、某水池内有1m 3含总氮20mg/L 的污水，现用地表水进行置换，地表水进入水池的流量为10m 3/min ，总氮含量为2mg/L ，同时从水池中排出相同的水量。假设水池内混合良好，生物降解过程可以忽略，求水池中总氮含量变为5mg/L 时，需要多少时间？ 解：设地表水中总氮浓度为ρ0，池中总氮含量为ρ 由质量衡算，得 dt dm ωω=-21 即 dt )V (d Q Q 201ρρρ=- 18min .0t dt d 10201dt d 10201dt d 1000 10000210000t 0520==-=-=?-???ρρρρ ρ ρ 3、有一个4×3m 2的太阳能取暖器，太阳光的强度为3000kJ/(m 2·h)，有50%的太阳能被吸收用来加热流过取暖器的水流。水的流量为0.8L/min ，求流过取暖器的水升高的温度。
解： 以取暖器为衡算系统，该系统为封闭系统，衡算基准取1小时 输入取暖器的热量为 3000×12×50％kJ/h ＝18000kJ/h 设取暖器的水升高的温度为△T ，则水流热量变化率为ωc p △T 由热量衡算方程，有 18000kJ/h ＝0.8×60×1×4.183×△TkJ/(h·K) 解得 △T ＝89.65K 4、有一个总功率为1000MW 的核反应堆，其中2/3的能量被冷却水带走，不考虑其他能量损失。冷却水来自于当地的一条河流，河水的流量为100m 3/s ，水温为20℃。 （1）如果水温只允许上升10℃，冷却水需要多大的流量？ （2）如果加热后的水返回河中，河水的水温会上升多少摄氏度？ 解：输入给冷却水的热量为 Q ＝1000×2/3MW ＝666.7MW （1） 以冷却水为衡算对象，设冷却水的流量为Q ，热量变化率为ωc p △T 根据热量衡算定律，有 Q ×1000×4.183×10kJ/m 3=666.7×103kW Q ＝15.94m 3/s （2） 由题，根据热量衡算方程，得 100×1000×4.183×△T kJ/m 3＝666.7×1000kW △T ＝1.56K 5、在换热器里将平均比热容为3.56kJ/（kg·℃）的某种液体自25℃加热到80℃，溶液流量为1.0kg/s 。加热介质为120℃的饱和蒸汽，其消耗量为0.095kg/s ，蒸汽冷凝成同温度的饱和水后排出。试计算此换热器的热损失占水蒸气所提供热量的百分数。（120℃饱和蒸汽的焓值为2708.9kJ/kg ，120℃饱和水的焓值为503.67kJ/kg ） 解：根据题意画出过程的示意图 取整个换热器为衡算系统，时间基准为1h ，物态温度基准为0℃液体。 输入系统的物料的总焓值为 H 1＝0.09×2708.9＝257.3kW H 2＝1×3.56×（25－0）＝89kW 3kW .346H H H 21F =+=∑
煤层气储层评价指标及评价方法 赵胜绪 摘要：本文在总结前人对煤层气储层评价工作的基础上，综述了煤层气储层评价参数组合及获取方法，提出了一套新的煤层气储层评价体系。主要包括以下3大类16项参数: ①煤层气储层地质参数；②煤层气储层物性参数；③煤层气储层封盖参数。进而提出了煤层气储层评价标准。又综合对比分析了目前煤层气储层评价使用的评价方法，本文采用了基于GIS的多层次模糊数学综合判别法。该方法突出了层次分析法的系统性优势，与模糊综合评判法巧妙结合，充分发挥GIS技术展示空间数据在综合评价方面的功能优势。但是该方法不可避免地又涉及到赋权问题，客观性在此表现较差。如果将熵权法的赋权优势与基于GIS的多层次模糊数学综合评价体系相结合，则可创造一种精确度、可信度更高的煤层气储层评价方法。 关键词：煤层气储层评价评价参数获取评价指标体系评价方法选择 1 前言 煤层气产业是近20年在世界上崛起的新型能源产业，我国煤层气的资源量位列世界第三,在深埋2000米以内的
煤层气预测总资源量为30万亿至35万亿立方米[1]。中国的煤炭资源和煤层气资源非常丰富，煤层气勘探开发活动空前活跃。但由于煤储层条件差异变化大，煤层作为储气层与常规天然气储层相比有许多显著的差别。要取得煤层气勘探开发的突破，必须提高煤层气勘探开发工作的决策水平，建立一套适合中国的煤层气储层评价指标体系及评价方法。因此，本文在总结前人对煤层气储层评价工作的基础上，综合分析了目前对煤层气储层评价所建立的评价指标体系及使用的评价方法，建立了一套新的煤层气储层评价指标体系，并对现有的评价方法进行分析对比，提出建设性改进建议。 2 煤层气储层评价指标体系的建立 2.1煤层气储层评价参数组合及获取方法 煤层气储层评价是一项复杂的系统工程，在整个评价过程中，需要地质工程、气藏工程、钻井工程和生产工程技术人员互相配合。在实际工作中，对煤层气储层评价参数的大部分或者全部不可能都进行深入的探索和研究，特别是在煤层气勘探开发初期，由于技术、工程手段、实验方法和仪器等方面的限制，仅能获取有限的煤层气储层评价参数。因此，如何集中有限的资金、设备和技术人员，最大限度的获取煤层气储层评价所必须的主要参数，也是我们在煤层气储层评价研究中遇到的一个难题。
能量的转化与守恒 一、选择题（每空2分） 1、质量较小的鸽子与质量较大的大雁在空中飞行，如果它们的动能相等，那么( ) A．大雁比鸽子飞得快B．鸽子比大雁飞得快 C．大雁比鸽子飞得高D．鸽子比大雁飞得高 2、一个人用同样大小的水平方向的力拉木箱，分别在光滑和粗糙两种水平地面前进相同的距离．关于拉力所做的功，下列说法中正确的是( ) A．在粗糙地面上做功较多B．在光滑地面上做功较多 C．物体运动快的，做功较多D．两次做功一样多 3、关于功和功率，下列说法正确的是( ) A、机器做功少，功率一定小 B、功率小的机器做功不一定慢。 C、功率大的机器做功一定快 D、功率大的机器一定比功率小的机器做功多4．有一只“6V 3w”的灯泡和12伏的电源，欲使灯泡正常发光，可采用的方法是：（）A．并联一个12欧的电阻B．并联一个6欧的电阻 C．串联一个12欧的电阻D．串联一个6欧的电阻 5、下列关于杠杆的几种说法中不正确的是（） A.杠杆可以是直的，也可以是弯的 B.杠杆的支点一定在杠杆上 C.支点可以在杠杆上的任何位置 D.动力臂与阻力臂之和一定等于杠杆长度 6、甲物体的比热大于乙物体的比热，若（） A．甲、乙质量相等，则甲吸收的热量一定多 B．甲、乙吸收的热量相等，则乙升高的温度一定多 C．甲、乙质量相等，它们升高的温度相同，则甲吸收的热量一定多 D．甲、乙质量相等，它们放出的热量也相等，则甲降低的温度一定多 7.能量转化是非常普遍的现象，下列关于能量转化的叙述正确的是（） A．洗衣机甩干衣服时，将内能转化为机械能 B．电池放电的过程，将电能转化为化学能 C．炉灶中烘焙燃烧时，将内能转化为化学能 D．用电热水器烧水时，将电能转化为内能 8、下图所示是日常生活中所使用的机械或工具，其中属于费力杠杆的是( ) 9、电能表是用来测量（） A.电功率 B. 电压 C.电功 D.电流 10、下面的现象中属于做功使物体内能增加的是( ) A．水蒸气将水壶盖顶起B．用火炉给水加热
第32卷第2期 地球科学———中国地质大学学报 Vol.32 No.22007年3月 Earth Science —Journal of China University of G eosciences Mar. 2007 基金项目:国家自然科学基金项目(No.40572091);国家重点基础研究发展计划课题(No.2002CB211702);中国地质调查局资助项目(No. 20021010004);国家重点基础研究发展计划课题(No.2006CB202202). 作者简介:姚艳斌(1978-),男,博士研究生,从事油气及煤层气地质研究工作.E 2mail :yaoyanbin @https://www.doczj.com/doc/7e10127258.html, 平顶山煤田煤储层物性特征与煤层气有利区预测 姚艳斌1,刘大锰1,汤达祯1,唐书恒1,黄文辉1,胡宝林2,车 遥1 1.中国地质大学能源学院,北京100083 2.安徽理工大学资源和环境系,安徽淮南232000 摘要:通过对平顶山煤田采集煤样的煤质、煤岩显微组分、煤相、煤岩显微裂隙分析,低温氮比表面及孔隙结构和压汞孔隙 结构测试,研究了该区的煤层气赋存地质条件、煤层气生气地质条件和煤储层物性特征.并采用基于GIS 的多层次模糊数学评价方法计算了该区的煤层气资源量,预测了煤层气资源分布的有利区.研究结果表明,该区煤层气总资源量为786.8×108m 3,煤层气资源丰度平均为1.05×108m 3/km 2,具有很好的煤层气资源开发潜力.其中,位于煤田中部的八矿深部预测区和十矿深部预测区周边地区,煤层累计有效厚度大,煤层气资源丰度高,煤层埋深适中,同时由于该受挤压构造应力影响,煤储层孔裂隙系统发育、渗透性高,是该区煤层气勘探、开发的最有利目标区.关键词:煤层气;平顶山煤田;储层物性;有利目标区.中图分类号:P618.130.2+1 文章编号:1000-2383(2007)02-0285-06 收稿日期:2006-05-20 Coal R eservoir Physical Characteristics and Prospective Areas for CBM Exploitation in Pingdingshan Coalf ield YAO Yan 2bin 1,L IU Da 2meng 1,TAN G Da 2zhen 1,TAN G Shu 2heng 1,HUAN G Wen 2hui 1,HU Bao 2lin 2,C H E Yao 1 1.Facult y of Energ y Resources ,China Universit y of Geosciences ,Bei j ing 100083,China 2.Department of Resources and Environmental Engineering ,A nhui Universit y of Science and T echnology ,Huainan 232000,China Abstract :Based on the elemental ,maceral ,micro 2fracture ,coal facies ,liquid nitrogen adsorption/desorption and mercury injection analyses ,the coalbed methane (CBM )geological characteristics ,coal reservoir physical characteristics ,CBM re 2sources and its exploration and exploitation prospect in Pingdingshan coalfield were systematically studied.The in 2place CBM resource was calculated using the f uzzy mathematics and stacking analysis of GIS (geographic information system )method.The results show that the in 2place CBM resources and the resources abundance in Pingdingshan coalfield are about 786.8×108m 3and 1.05×108m 3/km 2respectively ,which are very favorable for CBM exploration and development.The optimum target areas in this coalfield are the deep prediction districts of No.8and No.10coal districts ,where the coal reser 2voirs have higher coal thickness and CBM resource abundance ,good burial depth ,well connected pore 2cleat systems ,and higher permeability resulting f rom the tectonic stress. K ey w ords :coalbed methane ;Pingdingshan coalfield ;coal reservoir characteristics ;prospective and target area. 平顶山煤田位于河南省平顶山市,横跨宝、叶、襄、郏4县.东起洛岗正断层,西北至韩梁矿区,东北到襄郏正断层,南至煤层露头,整个煤田的勘探矿区和预测区面积约980km 2,煤炭探明储量和预测储量共计92亿t ,煤层气资源量786.8×108m 3,资源丰度平均为1.05×108m 3/km 2,具备良好的煤层气资源潜力.同时该区也是我国煤与瓦斯突发事故严重矿区,开发利用该区的煤层气具有充分利用资源、保