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污染物迁移与修复的数值模拟与实验研究近年来，随着工业化和城市化的加快，环境污染问题日益突出。
为了更好地理解和应对污染物的迁移与修复过程，科学家们进行了一系列的数值模拟与实验研究工作。
通过这些研究，人们可以更好地预测和控制污染物的扩散范围，并探索有效的修复方法。
首先，让我们来了解一下数值模拟在污染物迁移研究中的应用。
数值模拟通过建立数学模型，对污染物的运移过程进行模拟和预测。
数值模拟不仅可以考虑到各种环境因素的影响，还可以提供一种经济高效的手段，以减少大量的现场试验。
例如，在地下水污染物扩散方面，科学家们利用有限元方法等数值模拟技术，可以有效地模拟水体中污染物的扩散速度和方向。
然而，数值模拟也存在一定的局限性。
由于模型建立中包含了众多的假设条件，模拟结果可能与实际情况存在一定的差异。
因此，为了验证模拟结果的准确性，科学家们还需要进行大量的实验研究。
实验研究可以通过控制变量和场地布置来模拟真实情况，更直观地展现污染物的迁移和修复过程。
在实验研究中，科学家们通常会选择合适的样品，并进行采样和分析。
例如，在土壤污染物修复研究中，科学家们常常采集受污染的土壤样品，并通过化学分析等手段，确定其中的污染物类型和浓度。
此外，为了模拟现场实际环境，科学家们还会进行室内的土壤培养试验，以观察和评价不同修复方法对污染物的去除效果。
除了实验研究，现场调查也是污染物迁移与修复研究中重要的一环。
科学家们需要实地考察不同地点的环境特征，并进行取样和监测。
在水体污染物迁移研究中，科学家们可能会沿着河流或湖泊设置采样点，定期测量水质指标，并分析污染物输运状况。
这对于污染防治工作的规划和评估具有重要的指导意义。
在污染物修复方面，数值模拟和实验研究的结果可以提供宝贵的参考。
通过数值模拟和实验研究，科学家们可以系统地评估不同修复方法的效果，以及对环境的潜在影响。
例如，对于土壤污染物的修复，科学家们可以通过模拟不同的修复措施，如生物修复、物理修复和化学修复，来评估其对土壤中有害物质的去除效果。
活性污泥法脱氮除磷数学模型的发展徐伟锋顾国维张芳（同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092）摘要：利用聚磷菌在缺氧条件下的吸磷和反硝化作用，实现氮、磷的同时去除，是具有实用前景的城市污水处理方法，而建立活性污泥法脱氮、除磷的数学模型则有利于该项技术的推广应用。
文中对ASM2d模型、Barkerand Dold 模型、Delft模型作了较为详细的介绍，提出了由聚磷菌引起的缺氧吸磷和反硝化作用中需要解决的 2个问题：反硝化聚磷菌浓度的确定和由反硝化聚磷菌吸磷所引起的磷的减少量。
关键词：模型；生物营养物去除；生物过量除磷作用；缺氧吸磷中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1009－2455（2004）02－0001－04Development of Mathematical Modelsof Demtrihcation and Dephosphorization by Activated Sludge ProcessXU Wei－feng GU Guo-wei ZHANG Fang（She Key Lab of Pollution Control and Resource Reuse，Tongji UniversiryShanthe 200092，China）Abstract：The use of the phosphorus uptake and denltrification of PAOs under anoxic conditions for the realization of the simultaneous removal of nltrogen and phosphorus is a method with practical prospect for munic－ipal sewage treatment，and the establishment of the mathematical models of denitrlfication and dephosphorization by activated-sludge process benefits the popularization and application of this technofogy.Models ASM2d，Barker and Dold and Delft are presented in a detailed way in this paper，with two issues raised which need to be re－solved in the anoxic phosphorus uptake and denitrificatlon caused by PAOs，i.e.the determination of the concen－tration of denitrification PAOs and the decrease of phosphorus caused by the phosphorus uptake of denitrification-PAOs.Key words： model; biological nutrient removal; biological excess phosphrus removal;anoxic phosphrus uptake自1990 年以来，许多学者相继报道有缺氧吸磷现象[1]，即所谓的反硝化除磷作用。
农田生态系统中磷循环及其模拟模型的研究现状王艳红,陈金湘(湖南农业大学农学院,长沙410128)摘 要:中国是世界上磷肥施用量较多的国家,各种作物的生产均需要磷肥,同时磷又是影响水体生态环境的主要营养物质。
为了保持土壤肥力及水环境系统稳定,必须设计合理的施肥措施及土肥管理措施,了解磷素在植物—土壤的转移途径,以及磷素的变化通量对施肥措施及土肥管理措施优化的重要性。
从磷循环的研究方法、磷的动态循环、以及磷循环模拟模型三个方面,综述了农田生态系统磷循环及模拟模型情况。
关键词:农田生态系统;磷循环;模拟模型中图分类号:S181 文献标识码:A 文章编号:1001-5280(2007)05-0775-04 磷是作物需要量较大且经常限制作物生长的重要元素。
土壤中的磷通过地表侵蚀和淋失,使水体富营养化。
因此建立磷素养分模拟模型,有利于对作物生产中磷的有效管理提供科学的依据。
近几十年来,对磷的模拟主要集中在作物吸磷的机理模型和土壤中磷的行为模拟方面。
B a rber-Cushman模型是养分吸收模型的典型代表,已被一系列盆栽试验在多种作物和土壤上进行了验证和评价,并被用来进行养分吸收量的预测和评价施肥技术的效果。
土壤磷行为动态研究,则主要集中在土壤磷的固定与释放、磷的淋失等方面。
在作物生长的综合性模拟模型中,磷的动态模拟是极为薄弱的部分之一。
在已研制的综合性作物生长模型如国外的CERES,ORYZA,W HEATGRO,GOSSYM等,国内的RC-SODS,WCSODS,ESWCM,CO TGROW, W HEA TGROW等都尚未包括磷素的动态模拟。
研究磷在农田生态系统中循环的模拟模型,有利于建立平衡的高产稳产的农田生态系统。
农业系统中的养分循环是联系土壤、作物、人的纽带,特别是有机肥还田是养分循环最重要的途径,是维持农业系统时空上连续性的重要手段,也是农业系统具稳定性和自调力的基础,即“循环”的特殊作用。
土壤污染物迁移扩散模拟与评价方法土壤污染是指由人类活动引起的土壤中存在有害化学物质，导致土壤功能受损或对生物环境造成危害的现象。
土壤污染物的迁移和扩散是土壤环境中的关键过程，对于评估土壤污染的风险和制定科学合理的治理方案至关重要。
为了准确评估土壤污染物的迁移扩散情况，科学家们发展了多种模拟和评价方法。
一、土壤污染物迁移扩散的模拟方法1. 方程模型：方程模型利用数学方程描述土壤中污染物的迁移和扩散过程。
其中最常用的模型是对流-弥散方程模型（Advection-Dispersion Equation，简称AD模型）。
AD模型假设污染物的迁移扩散主要受到对流和弥散两个过程的影响，通过求解该方程可以得到污染物在土壤中的浓度随时间和空间的变化规律。
2. 流域模型：流域模型将土壤作为一个整体，考虑土壤的水文特性和地形条件，模拟污染物在流域中的迁移扩散过程。
流域模型通常包括土壤水分传输模型、地表径流模型和地下径流模型等，通过模拟水文过程，间接模拟污染物的迁移与扩散过程。
3. 粒度模型：粒度模型利用土壤粒度分布参数来模拟土壤中污染物的迁移扩散。
土壤粒度参数直接影响土壤的水分传输和污染物的迁移扩散。
通过测定土壤的粒度分布参数，结合数学模型，可以预测土壤中污染物的迁移扩散行为。
二、土壤污染物迁移扩散的评价方法1. 污染物潜能评价：污染物潜能评价是评估土壤污染物迁移扩散风险的一种定量方法。
它通过分析土壤性质（如有机质含量、土壤颗粒组成等）以及污染物的特性（如溶解度、降解速率等），计算得到污染物在土壤中的潜在迁移和扩散能力。
2. 土壤污染指数评价：土壤污染指数是一种综合评价土壤污染程度的方法。
它利用化学分析数据，结合土壤环境质量标准和污染物排放标准，计算得到土壤污染指数值。
不同的污染物有不同的评价指标，可以用于定量分析和比较土壤污染的严重程度。
3. 土壤溶解模型评价：土壤溶解模型是评估土壤中污染物溶解度的一种方法。
通过测定土壤与污染物的相互作用及溶解速率，建立化学平衡和动力模型，预测土壤中污染物的迁移扩散情况。
SWAT模型在农业面源污染研究中的应用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是美国农业部研发的一款农业非点源污染模拟模型，被广泛应用于农业面源污染研究中。
本文将介绍SWAT模型在农业面源污染研究中的应用，包括其原理、特点以及在实践中的应用案例。
SWAT模型基于水动力学和土壤侵蚀规律，以流域为单位，综合考虑气象、地形、土壤、植被和土地利用等因素，模拟农业面源污染的产生与迁移过程。
该模型具有模拟精度高、可靠性强、适用范围广等特点，被广泛应用于农业面源污染研究中。
首先，SWAT模型能够模拟农业活动对水质的影响。
通过模拟农田径流和河流水质的变化，可以评估不同农业管理措施对水质的影响。
例如，通过模拟不同的施肥量和施肥时间对水肥流失的影响，可以指导合理的施肥管理，减少化肥流失，提高施肥效果。
其次，SWAT模型能够模拟土壤侵蚀过程。
农业活动中的水土流失是主要的面源污染途径之一，而SWAT模型可以通过模拟降雨、水分平衡、土壤侵蚀等过程，评估不同农业管理措施对土壤侵蚀的影响。
例如，通过模拟不同的耕作方式对土壤侵蚀的影响，可以指导农民选择合适的耕作方式，减少土壤侵蚀的风险。
此外，SWAT模型还可以模拟农药和兽药等农业化学品的迁移过程。
农业化学品的过度使用和不当使用会导致水体中农药和兽药残留，进而对水环境和生态系统产生不良影响。
通过模拟农业化学品的迁移过程，可以评估农业活动对水体中农药和兽药的污染风险，并探讨相应的农业管理措施。
例如，通过模拟不同农业管理措施对农药和兽药的损失和迁移的影响，可以优化农业管理策略，减少农药和兽药对水体的污染。
在实践中，SWAT模型已经在许多国内外研究中得到了广泛应用。
以中国为例，研究者利用SWAT模型研究了不同耕作方式、不同施肥管理措施、不同农田排水管理方式等对农业面源污染的影响。
通过模拟和分析，得出了一系列合理的管理建议，如调整施肥时间、减少施肥量、改善排水系统等，以减少农业面源污染对水环境的影响。
环境污染物迁移转化特征实验及数值模拟随着人口的增加和工业化进程的加快，环境污染问题日益严重，而环境污染物的迁移转化特征及其对环境和人类健康的影响成为关注的焦点。
为了解决环境污染问题，研究环境污染物迁移转化特征是至关重要的。
环境污染物迁移转化特征实验是通过对环境样品进行实际采样和实验室分析，从而获得环境污染物的迁移转化特征的数据和参数。
这些实验通常包括采样、样品处理、分析测试等步骤。
例如，对于水环境的研究，可以通过采集水样，利用仪器设备对其中的污染物进行测定，进而了解其浓度分布和变化规律；对于土壤环境的研究，可以采集土壤样品，通过化学分析等方法检测其中的污染物含量和组成。
环境污染物迁移转化特征实验的重要性体现在以下几个方面：首先，实验数据可提供准确的、直观的环境污染物迁移转化特征信息。
通过实验，可以获得污染物浓度分布、迁移速率、降解速率等参数，从而揭示污染物在环境介质中的行为规律。
其次，实验数据可用于评估环境污染物对人类健康和生态系统的风险。
通过确定污染物在环境介质中的迁移转化特征，可以预测其对人类健康和生态系统的潜在影响，并为环境管理和污染治理提供科学依据。
第三，实验数据可用于建立数值模拟模型，实现对环境污染物迁移转化过程的模拟和预测。
数值模拟是利用计算机程序对污染物在空间和时间上的迁移转化过程进行模拟和预测的方法。
通过与实验数据结合，可以提高模型的准确性和可靠性，从而更好地了解污染物的迁移转化规律。
数值模拟是在实验数据的基础上，运用数学模型和计算机技术来模拟和预测环境污染物的迁移转化过程。
通过数值模拟可以更好地理解环境中污染物的行为规律，并帮助进行环境污染控制和治理工作。
数值模拟通常需要考虑多个因素，包括物质的输运和转化过程、环境介质的特性、污染源的性质和排放情况等。
数值模拟在环境污染物迁移转化研究中的应用领域广泛。
例如，在水体环境污染研究中，可以利用数值模拟模型来模拟污染物在水体中的输运和扩散过程，从而预测污染物的浓度分布和影响范围；在土壤环境污染研究中，可以利用数值模拟模型来模拟土壤中污染物的吸附、解析和降解等过程，进而评估污染物对地下水和农作物的潜在影响。
污染物迁移与转化的数值模拟随着人类社会的进步和发展，环境污染与日俱增。
其中，水环境污染是比较常见的一种，例如工业废水、农业面源污染和城市雨水等。
这些污染物在水体中的迁移和转化是一个复杂的过程，需要通过科学的方法进行数值模拟，从而更好地了解污染物的迁移、转化和控制。
首先，我们需要了解污染物在水体中的运移过程。
在水环境中，污染物有三种主要的运移过程：扩散、对流和输运。
扩散是指污染物在水中遇到水分子而发生的无序的随机运动；对流是指水体在高低温差、热源等因素的作用下发生的整体运动；输运是指污染物随着水体整体运动而移动的过程。
通过对这些运移过程的分析，我们可以了解污染物在水体中的输移规律，从而找到控制污染物的有效方法。
其次，我们需要了解污染物的转化过程。
在水体中，污染物经过生物、化学、物理等多个环节的作用而发生转化。
例如，氨氮在水体中可以通过硝化-脱氮作用转化为亚硝酸盐和硝酸盐；COD是污染物中的重要指标之一，可以通过生化反应和光化学反应等途径进行去除。
通过对污染物的转化过程进行数值模拟，可以确定污染物的降解速率和转化机理，为污染物的治理提供科学的依据。
另外，我们需要使用数值模拟的方法对污染物的排放过程进行分析。
在实际情况中，污染物的排放是一个复杂的过程，受到多种因素的影响，例如排放口条件、降雨量、污染物浓度等。
通过对排放过程进行数值模拟，可以预测排放后污染物的浓度分布和迁移情况，为制定相应的管理措施提供科学依据。
针对以上问题，数值模拟成为了解决问题的有效手段之一。
数值模拟主要是通过建立相应的数学模型，计算模拟系统受到不同因素作用下的响应，从而模拟真实的系统行为。
在污染物迁移与转化的问题中，常用的数学模型有著名的Advection-Diffusion Equation（ADE）模型和Hydrological Simulation Program–FORTRAN（HSPF）模型等。
ADE模型基于对污染物运移过程的物理规律进行建模，能够准确地计算污染物浓度的空间分布和时间变化；HSPF模型是一种基于流域宏观水文过程的数学模型，可以模拟水文学、水质学、点源污染、土壤侵蚀等多个过程，是综合性强的数值模型。
污染物迁移与扩散模型的建立与应用随着工业化和城市化的快速发展，环境污染成为一个全球性问题。
为了有效地进行环境保护和污染治理，研究者们开发了各种模型来研究污染物的迁移与扩散规律。
本文将详细介绍污染物迁移与扩散模型的建立与应用步骤。
一、模型建立1. 收集数据：首先，需要收集大量的环境数据，如地质地形、气象条件、水流速度等。
这些数据将有助于建立模型。
2. 确定模型类型：根据所研究的污染物类型和环境特征，选择合适的模型类型。
常见的模型包括有限元模型、有限差分模型和统计模型等。
3. 建立模型方程：根据模型类型，建立描述污染物迁移与扩散的数学方程。
该方程通常包括质量守恒方程和动量守恒方程等。
4. 确定初始条件和边界条件：在模型中，需要指定初始条件和边界条件。
初始条件指的是模拟开始时系统中的初始状态，边界条件指的是模型中的边界约束。
5. 数值求解：为了解模型方程，需要通过数值方法进行求解。
常用的数值方法包括有限差分法、有限元法和蒙特卡洛方法等。
二、模型应用1. 污染源评估：利用模型，可以对污染源进行评估。
通过模拟分析，可以确定污染物的扩散范围和对周围环境的影响程度。
2. 污染物监测设计：模型可以辅助设计污染物监测方案。
通过模拟不同监测点的污染物浓度变化，可以优化监测点的布设和监测频率，提高监测效率。
3. 污染物防控策略制定：模型还可以用于制定污染物防控策略。
根据模拟结果，可以评估不同防控措施的效果，并选择最佳的防控策略。
4. 突发事件情景分析：在突发事件中，如事故泄漏等，模型可以用于预测污染物的传播路径和范围，为应急响应提供科学依据。
5. 环境影响评价：应用模型进行环境影响评价，可以预测不同工程项目引起的污染物迁移与扩散效果，并提出相应的环境保护建议。
6. 管理决策支持：最后，模型还可以用于环境管理决策的支持。
通过模拟分析不同决策方案的结果，可以为环境管理者提供科学依据，帮助他们做出合理的决策。
总结起来，污染物迁移与扩散模型的建立与应用是一个复杂而重要的课题。
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用SWAT模型，即水文模拟与评估工具（Soil and Water Assessment Tool），是由美国农业部自然资源保护服务（USDA-NRCS）研究开发的一种分布式水文模型，用于评估流域水文过程、土壤侵蚀、农田水文循环、非点源污染和生态系统的影响等。
该模型结合了水文、气象、土地利用、土壤和植被等多个要素，能够模拟流域内降雨径流产流、土壤侵蚀、农业经营管理、水质变化等多个环境过程，具有较强的综合性和可操作性。
SWAT模型在非点源污染研究中的应用主要包括两个方面：一是定量评估非点源污染物的产生源和迁移规律；二是预测降雨径流对水体质量的影响。
在定量评估非点源污染物的产生源和迁移规律方面，SWAT模型能够识别并模拟流域内土壤侵蚀、农田化肥和农药使用、污水排放等多种非点源污染的来源，并通过模拟水循环和土壤过程，分析非点源污染物在流域内的运移路径和储存方式，为水环境管理提供科学依据。
在预测降雨径流对水体质量的影响方面，SWAT模型能够模拟不同土地利用和土地覆被对径流产生的影响，对于评价降雨径流对水体重金属、硝酸盐、磷酸盐等污染物的输入和输送路径有着显著的作用。
在水环境非点源污染研究中，SWAT模型已经在国内外取得了一系列重要的成果。
在美国，SWAT模型已经广泛应用于陆域非点源污染预测和生态系统健康评估中，为农田养分管理和生态系统保护提供了有效的科学依据。
在我国，SWAT模型也得到了广泛应用，通过模拟不同土地利用和土地管理方式对水质的影响，为我国的水域环境保护提供了重要的科学支持。
为了克服这些问题，有必要在推广SWAT模型的进一步改进模型的算法和参数，提高模型的普适性和可靠性；加强对SWAT模型应用的培训和指导，提高相关从业人员对模型的熟悉程度；加强对流域水文数据的监测和共享，为模型应用提供更加准确和丰富的数据支撑。
