穿透水方法估算主要可溶性无机组分的干沉降通量

（4）--⽔质⼯程学考试试卷B答案）⽔质⼯程学试题（B⼀、填空题（1×10=10分）1、胶体的聚集机理主要包括、、和。

答案：压缩双电层、吸附-电中和、吸附架桥、⽹捕卷扫2、悬浮物在⽔中的沉淀可分为四种基本类型：、、和。

答案：⾃由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀3、滤池的运⾏主要包括和两个过程。

答案：过滤和反冲洗4、悬浮物经过迁移和附着两个过程到达滤料表⾯，悬浮颗粒在滤层孔隙⽔流中的迁移主要有五种基本作⽤、、、和。

答案：沉淀、惯性、截阻、扩散、动⼒效应5、主要控制DBP的技术有三种：、和。

答案：强化混凝、活性炭吸附和膜过滤6/、所有各种杂质，按它们在⽔中的存在状态可分为三类：、和。

答案：悬浮、胶体和溶解物7、污⽔中的、等营养物质排到⽔体，将引起⽔体富营养化。

答案：N、P8、⼀般采⽤⽣化和两个指标来表⽰有机物的含量。

答案：化学需氧量COD和⽣化需氧量BOD9、沉淀池的形式按池内⽔流⽅向的不同，可分为、和三种。

答案：平流沉淀池、竖流沉淀池和辐流沉淀池10、⼀般采⽤BOD5/COD⽐值来初步评价废⽔的。

答案：可⽣化性⼆、名词解释（2×10=20分）1、离⼦交换答案：是⼀类特殊的吸附过程，离⼦交换剂从电解质溶液中吸取某种阳离⼦或阴离⼦，⽽把本⾝所含的另⼀种带相同电荷符号的离⼦等当量的交换下来并释放到溶液中去的过程。

2、异向絮凝答案：由布朗运动所引起的胶体颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。

3、混凝答案：包括凝聚和絮凝，凝聚是指胶体脱稳并⽣成微⼩聚集体的过程，絮凝是指脱稳的胶体颗粒或微⼩悬浮物聚结成⼤的絮体的过程。

4、活性污泥答案：具有代谢功能活性的微⽣物群体，包括四部分，①具有代谢功能活性的微⽣物群体，②微⽣物⾃⾝氧化的残留物，③由污⽔挟⼊的并被微⽣物所吸附的有机物质，④由污⽔挟⼊的⽆机物质。

5、污泥容积指数答案：简称污泥指数，是曝⽓池混合液经30min沉淀后1g⼲污泥所占的湿污泥体积（以mL计）。

22春大连理工大学《工程水文学》在线作业二满分答案1. 城市的地表径流是其中一类重要的______。

A．点源污染源 B．面源污染源C．河流污染源 D．湖泊污染源城市的地表径流是其中一类重要的______。

A．点源污染源B．面源污染源C．河流污染源D．湖泊污染源B2. 碾压式土石坝的形式可选择( )。

A．均质坝 B．土质防渗体分区坝 C．非土质材料防渗体坝 D．面板堆石坝碾压式土石坝的形式可选择( )。

A．均质坝B．土质防渗体分区坝C．非土质材料防渗体坝D．面板堆石坝ABC3. 某流域的一场洪水中，地面径流的消退速度与地下径流的相比( )A.前者大于后者B.前者小于后者C.前者小于等于后者D.二者相等参考答案：B4. 山东省某市内有大小水库各一座，大型水库的实际供水量系列的统计参数为：多年平均年供水量8000.0万m3，Cv=0.25山东省某市内有大小水库各一座，大型水库的实际供水量系列的统计参数为：多年平均年供水量8000.0万m3，Cv=0.25，Cs=2.5Cv，Ф50%=1.0；小型水库复蓄次数K50%=0.50，V兴=200.0万3。

；地下水多年平均年水资源量2000.0万m3，可开采系数1.0，Cv=0.30，Cs=3Cv，Ф50%=0.9。

另据用水调查知，该市生态需水量50%典型年可不计，人口60万人，农田灌溉面积50万亩，人均生活用水定额50m3/年，灌溉定额200m3/亩，工业万元产值耗水300m3，产值10000万元/年，试对该市进行以年为平衡时段、50%代表年现状水平的供需平衡分析，并提出相应对策。

计算：A．可供水量：W1=8000.0×(1+0.25×1.0)=10000(万m3)W2=200.0×0.50=100.0(万m3)W3=2000.0×1.0×(1+0.30×0.9)=2540(万m3)W供=W1+W2+W3=12640(万m3)B．需水量：W工=300×1=300(万m3)W农=200×50=10000(万m3)W生=50×60=3000(万m3)W需=W农+W工+W生=13300(万m3)C．供需分析：W供≤W需，供不应求，应采取以下对策：开源：新增供水工程等；节流：调整产业布局等。

文章编号:1000-0240(2007)05-0738-08气溶胶在雪面干沉积研究进展 收稿日期:2007-03-03;修订日期:2007-05-16 基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2005CB422004);国家自然科学基金“创新群体”项目(40121101)资助 作者简介:唐一平(1981—),男,浙江建德人,2006年在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所获硕士学位,主要从事冰冻圈冰芯微粒和古气候方面的研究工作.E -mail :tangypp @ey ou .com唐一平1,　姚檀栋1,2(1.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈科学国家重点实验室,甘肃兰州730000;2.中国科学院青藏高原研究所,北京100085)摘　要:气溶胶在雪面干沉积作用的量化描述一般采用其干沉降速度,它是指气溶胶从大气中消失之前的沉降末速度.估算气溶胶干沉降速度是评价气溶胶在大气中滞留时间长短的重要依据,而气溶胶在大气中滞留时间的长短会对气候造成影响.回顾了气溶胶在冰雪环境下干沉降速度的理论研究,重点阐述了近年来气溶胶在冰雪面上干沉降速度的研究进展,并指出了气溶胶在冰雪面上干沉降速度测量的难点和模型方面的缺陷.在冰雪界面上,以气溶胶沉降到冰雪面为例的设计模型认为,融化冰雪面存在液泡水膜与否会对化学元素的干沉降速度造成影响.关键词:冰雪;气溶胶;干沉降速度中图分类号:P343.6文献标识码:A0　引言大气中气溶胶是指大气与悬浮在其中的固体和液体微粒共同组成的多相体系[1],气溶胶粒子事实上指在大气中悬浮的固体和液体粒子,不包括气相载体,因而气溶胶和气溶胶粒子两者不同.气溶胶粒子是不包括由大气圈内痕量气体由于物理﹑化学性质改变而产生的气相气溶胶,如NO -3﹑SO 2-4﹑C H 4﹑NH +4等.鉴于气相气溶胶和气溶胶粒子两者存在状态不同,为此将两者区分.本文所讨论的是气溶胶在雪面上的干沉积,不仅包括气溶胶粒子,也包括气相气溶胶.气溶胶在大气的扩散过程中最终要沉降到地面,在考虑干沉积作用的大气扩散过程中,必须计算干沉降速度,它是大气模式中作为地表界面处质量输送的重要边界条件.在空气污染动力学上,气溶胶干沉降速度定义为单位面积上气溶胶的沉积率与某高度单位体积内气溶胶浓度之比[2].在冰雪面上,气溶胶的干沉积速度的理论计算涉及3个过程:第1步,由湍流扩散支配的气溶胶向地表粘性片流层输送;第2步,气溶胶从紧贴地面的粘性片流层向冰雪面扩散,粘性片流层仅0.1～0.01cm 厚;第3步,被扩散的气溶胶与冰面相互作用.整个沉降过程的3个步骤可以类似于电流或者热量传输的情形,经受各种阻力,3个过程分别对应于空气动力学阻力,粘滞层阻力和边界层阻力,它们的单位与干沉积速度的单位互为倒置,是s ·cm -1.在理论上,只要计算上述3层阻力便可以得到干沉积速度,因而在冰雪面上探讨气溶胶的干沉积速度状况,事实上就是探讨气溶胶在冰雪面上受到这3种阻力的情况.在冰芯分析的微粒含量,阴阳离子浓度和有机化学成分等,它们的一部分就是通过气溶胶的干沉积而得,因而理解冰雪面上的气溶胶干沉积过程对于理解利用冰芯正确反演古气候历史变迁也具重大意义.1　气溶胶在冰雪面干沉积速度的研究机制 目前,文献中有关气溶胶干沉降作用的机制研究,主要集中于植被覆盖的表面,仅很少的文献涉及到冰雪面气溶胶的干沉降过程.而这小部分文献中考虑的冰雪面都是固体冰晶表面,对于夏季中纬度高海拔的冰雪表面存在消融,冰雪面有液体水存在的情况与气溶胶干沉积速度之间关系的研究涉及第29卷　第5期2007年10月冰　川　冻　土JO U RNA L OF G LA CIO L OG Y A N D G EO CRYO LO G YVo l .29　No .5Oct .2007很少.气溶胶在冰雪面上的干沉降过程受两种机制影响,一种是物理机制包括重力沉降,湍流运动,布朗运动,惯性作用和静电作用等;另外一种是化学机制包括化学反应,溶解,扩散等.1.1　气溶胶在冰雪面干沉降速度的物理机制研究气溶胶粒子降落到冰雪表面,其干沉积速率与粒子的粒径、密度和空气粘滞系数有关,这时气溶胶粒子的干沉积速率可以应用斯托克斯定理计算求出.一般情况下,根据斯托克斯定理粒子的粒径越大,气溶胶粒子的干沉积速率也越大.汇总各类痕量金属在冰雪面上的干沉降速度值(表1),可以得出气溶胶粒子的粒径大小会随气溶胶产生源区与雪面汇区之间的距离长短而发生变化,从而导致气溶胶粒子在雪面的干沉积速率发生改变.在表1中可以看出,Cu和Pb比其它痕量金属具有较小的干沉降速度,其原因是由于Cu和Pb主要是人类的燃烧活动所引起,扩散到人迹罕至的冰雪区时微粒的粒径已经很小;而其它金属可以由、地壳风化衍生出来,距离冰雪区近,具有较大尺寸的粒径,从而总的来说干沉降速度要大.关于气溶胶粒径大小和气溶胶干沉降速度的关系,有研究认为[6],当硫酸根气溶胶粒子沉降到雪面,粒子半径在0.7μm时,空气层结稳定和不稳定两种情况时其干沉降速度分别为0.039cm·s-1和0.096cm·s-1;在粒径7μm时,分别为0.16cm·s-1和0.096cm·s-1. Sievering et al.[7]研究气溶胶粒子半径在0.15到0.30μm之间变化时,大部分气溶胶粒子在雪面的干沉降速度小于0.1cm·s-1.这些研究都提供了气溶胶粒子半径大小和干沉降速度之间的关系.表1　痕量金属在冰雪面上的干沉降速度[3-5]T able1　T he dry de po sition velocities o f traceelements o n the snow surface[3-5]痕量金属元素干沉降速度/(cm·s-1)Ca2.1±1.8M g1.5±1.3Na0.44±0.48K0.51±0.60C u0.08±0.04Fe0.6±0.09M n0.3±0.1Pb0.16Al0.2±0.06 气溶胶沉降到冰雪面的干沉降速度主要受空气动力学阻力,粘滞层阻力和边界层阻力大小的影响,而这些阻力大小与大气层温度,风速等气象条件密切相关,因而气溶胶在冰雪面的干沉降速度也受温度和风速等气象条件的影响.Dovland et al.[5]在挪威的东北部开展了SO2和Pb在冰雪面上的干沉降速度进行测量,其值分别为0.1cm·s-1和0.16cm·s-1,研究发现SO2和Pb的干沉降速度易受风速和温度变化的影响.Barrie et al.[8].通过利用DM大气扩散模式,结合加拿大东北部55个站点雪样采集SO2浓度资料,计算了SO2相对于站点布置区域冰雪面的干沉降速度为(0.25±0.20) cm·s-1;模式是用来估算SO2在55个站点中分布的浓度,因而在模式中气象条件的考虑将直接影响到SO2干沉降速度的计算.对比上述两个研究结果发现,关于SO2在不同地理位置时干沉降速度差别很大,主要原因是不同地理环境的气象条件差别很大.上述两个研究都是在野外进行的,它们的研究只是定性的说明了气象条件的差别会对SO2干沉降速度的计算造成影响,但具体的影响关系并没有给出.为了精确计算SO2干沉降速度,以及衡量干沉降速度和气象条件的关系,实验室的研究是需要的.Granat et al.[9]通过实验室研究发现,SO2在冰雪面上的干沉降速度依赖于周围环境的温度的变化,当温度低于-3℃时,SO2的干沉降速度低于0.1cm·s-1,而当温度升高,冰雪融化时SO2干沉降速度变得很大.Cadle et al.[3]进一步在野外证实了SO2在雪面上的干沉降速度受温度的影响,得出当温度处于高于-3℃温性环境时,SO2的干沉降速度在0.15cm·s-1右变化,温度低于-3℃的冷性环境时,SO2的干沉降速度在0.057cm·s-1左右变化.但是并非所有的气体和微粒的干沉降速度都易受温度的影响,NO和NO2在雪面沉降大气温度由-14℃到0℃之间变化时,NO和NO2的干沉降速度始终小于0.03cm·s-1,并没有多大的变化[9],这可能与NO和NO2本身的化学性状有关.大气的湿度也会对气溶胶粒子在冰雪面上的干沉降速度造成影响.Ibrahim et al.[6]在假定雪是由每平方厘米10个冰针组成,每个冰针的直径为0.01cm,高为0.2cm的情况下,利用该模型研究硫酸氨气溶胶接近雪面的干沉降速度变化情况,发现硫酸氨粒子遇到高湿度的区域后,粒子半径会加大.此机理在于硫酸氨粒子是可溶性粒子,容易发生吸湿增长,从而加快了干沉降速率.但是有关于不溶性粒子干沉降速度和湿度的关系未见报道.7395期唐一平等:气溶胶在雪面干沉积研究进展　此外,雪表面的物理特性也会对气溶胶的干沉降速度造成影响.Bales et al.[10]研究得出气溶胶相对于新雪的沉降速率要高于旧雪,认为这是雪变形期间晶体表面积下降的结果.可见,冰雪面上气象条件,冰雪表面的物理特性和气溶胶的本身性状是影响干沉降速度的主要物理机制,气象条件和冰雪表面的物理特性的改变就是气溶胶在下沉到冰雪时所受到的3层阻力得到改变,从而影响了它们的干沉降速度大小.1.2　气溶胶在冰雪面干沉降速度的化学机制研究气溶胶在冰雪面干沉降过程中能发生的化学反应是很少的,特别是地处偏远的中纬度高海拔冰雪作用区更是如此.高山冰雪大气中O3OH H2O2和有机过氧化物的存在促使气溶胶容易发生光化学氧化反应.有关于青藏高原的冰雪区气溶胶光化学反应的研究未见报道,但鉴于青藏高原辐射强,因而这类地区是很容易发生光化学反应的.有研究认为,光化学反应过程会对气溶胶在冰雪面上的干沉降率造成影响.Duche sneau et al.首次研究了高海拨冰帽上NO-3干沉降速度,发现暴露于辐射的地方与被空白纸故意遮盖的地方明显不同,这说明辐射区较低的干沉降速率是由于沉降过程中伴随着H NO3的光解.但是,在副极地进行的较短时间的类似的实验却没有得出这种结果[11].这进一步说明,造成NO-3干沉降速度在两种雪盖表面的差异的主要原因是暴露时间的不同和高海拔地区有较高的光照强度和紫外辐射有关[12].中纬度高海拔地区的夏季,一天当中温度变化剧烈,这类变化有利于冰雪融化再冻结.在冰雪融化时,一些可溶性的气溶胶沉降到冰雪面会加快其干沉降速度,因为这时气溶胶沉降到冰雪面时,边界层的阻力可以忽略不计,融化冰雪完全成为这类物质的汇,总迁移阻力小了从而可溶性气溶胶的干沉降速度便加快了.事实上,在SO2气体干沉降速度受温度影响研究中,得出融化状态的冰雪有利于SO2的沉降也是这个原因.综上可知,高山冰雪区的光化学反应,冰雪融化是气溶胶在雪面上干沉降速度发生变化的主要化学机理.2　气溶胶干沉降速度的模型研究气溶胶在雪面上干沉降速度的模型是基于能够准确测量气溶胶的干沉降速度而设立的,因此在理解模型之前必须了解气溶胶的干沉降速度是如何测量的.测量冰雪面上气溶胶的干沉降速度有3种方法.第1类是野外测量方法,在自然条件下,测量距离冰雪面参考高度处的气溶胶浓度,与此同时采集雪样到实验室进行相关的离子浓度的分析,每间隔一段时间在相同的地区采集同样体积大小的雪样.第1次采集的雪样由于降雪本身淋溶清洗气溶胶,从而使目标气溶胶浓度偏高,但以后采集的雪样减去第一次采集的雪样中目标气溶胶的含量则完全是由干沉降而得.通过测量目标气溶胶在参考高度上的浓度和它在冰雪面上的沉积量,可直接计算目标气溶胶的干沉降速度.这种方法适用于单站点而且参考高度上的气溶胶含量及其冰雪样品中气溶胶含量都易测得的情况下,对于多个站点,考虑大区域冰雪面上的气溶胶干沉降速度时空分布特征,则需要大气模式.利用大气扩散模式求得分布于各个站点大气中目标气溶胶含量,而各个站点的雪冰样品容易获得,再重复利用单站点测量干沉降速度的方法,求得多个站点气溶胶干沉降速度.例如,据质量守恒定理,气溶胶在下风方向输送过程中,气溶胶因干沉降而衰减,对于测量它们的干沉降速度则利用:1)测量它们在大气中含量;2)同时释放地表无沉积物质与它们作比较测量,对比测量它们的损减情况获知运行中的沉积量,然后求干沉降速度.对于气溶胶在下风方向的扩散则需要利用一定的大气扩散模式.第2类微气象学测量方法.根据风速,温度轮廓线观测,通量梯度经验函数及气溶胶在冰雪面上的垂直通量浓度的关系直接计算它们的干沉降速度;或者由计算气溶胶的垂直浓度脉动量,求取气溶胶的通量函数,然后利用通量函数与不同高度的气溶胶的浓度大小求取干沉降速度.第3类实验方法,用一个已知容积的容器,底部装有干净的积雪,然后将已知浓度的目标气溶胶注入容器,随后观测容器内目标气溶胶浓度随时间变化.单位时间目标气溶胶的浓度减小量便是沉积通量,而后利用浓度和在冰雪面上的沉降通量的关系计算目标气溶胶的干沉降速度.此方法优点是气象条件可由实验室控制.上述3类方法在运用测量气体和微粒的干沉降速度时并不是单一使用的,有可能是多种组合,特别是野外测量时常需要考虑微气象学方法,而实验室测定的目标气溶胶的干沉降速度与野外测量之间的差值一直是气溶胶在冰雪面上干沉降速度研究的难点.模型的设立是为了方便和准确测量气溶胶在雪面上的干沉降速度,大多数干沉降模型都用于研究740 冰 川 冻 土 29卷　植被覆盖的下垫面情况,对于冰雪界面建立的干沉降模型几乎没有.值得一提的是,Ibrahim et al .[6]在研究冰雪面上硫酸氨干沉降情况时,将冰雪面的显微结构理解为由冰针构成,冰针在雪表面概念的提出阐明了气溶胶在沉降过程中,是冰针拦截了气溶胶,也就是冰雪面获得气溶胶是通过冰针拦截作用.前面提到气溶胶在冰雪面沉降的化学机制时,认为冰雪融化会对干沉降速度造成影响,关于这点有计算表明H NO 3的干沉降速度要比SO 2大致多出一个数量级[3],解释这种差异归结于冰雪表面液体层面上对两种物质的溶解性不同.但是没有关于冰雪表面干沉降速度的化学模型.笔者根据气溶胶沉降到冰雪面上存在融化液泡水膜的情况,构建了一个冰雪面气溶胶干沉降过程的化学模型(图1).该模型强调了液泡水膜存在与否对于可溶性的气溶胶的干沉降速度是有影响的. 图1模型描述了气溶胶在冰雪表面的干沉降的过程,黑色小圆点表示气溶胶粒子,在液泡水膜上分布许多气态分子.在粒子下降过程中,受到3层阻力,命名为R a ,R b ,R c 和R c ′阻抗,所受到的阻力用弹簧线表示.第1个是空气动力学阻抗R a ,即粒子从大气边界层中通过湍流输送作用向地表粘性片流层迁移的空气动力学阻抗;第2个是粘滞层阻抗R b ;第3个是粒子在冰雪界面过程中的阻抗,由于气溶胶粒子可以落在有液泡水膜界面,或者由冰晶构成的固体界面,因此二者的阻抗不同,那么分别用R c 和R c ′表示.当粒子落在液泡水膜内时,则一般令R c =0.气溶胶粒子的干沉降速度仅需考虑R a 和R b 的影响.椭圆型的模式是液泡水膜,里面有很多离子(用正方形表示),有关气溶胶干沉降所发生的化学机制,例如溶解,扩散便可以在里面进行.显然,液泡水膜所发生的化学反应对可溶性气溶胶的干沉降速度造成影响,不同于降落于冰晶构成的固体表面.一般认为,气溶胶的干沉降速度受到冰雪表面的粗糙度,表面化学性质,气象要素的影响.上述模型在计算气体和微粒的干沉降速度时,对于冰晶表面和由液泡水膜构成的表面应区别对待.以气相气溶胶为例,当沉降到液泡水膜时,则干沉降速度V d =(R a +R b )-1,此时R c =0;当沉降到冰晶固体表面时,则V d =(R a +R b +R c )-1,此时3种阻抗都应考虑.图1　气体和微粒沉降到冰雪的界面示意图(据文献[13]冰内杂质形成过程和文献[22]植被冠层污染补偿摸型思考而成)Fig .1　T he model o f gas and par ticle depo sition to the surface of snow7415期唐一平等:气溶胶在雪面干沉积研究进展 图1模型强调了气溶胶干沉降过程作为大气与雪面的交换是一个动态平衡的过程,因为气相气溶胶有时被雪面吸附后可重新释放出来,同时气溶胶粒子在沉降后又漂浮起来,这取决于R a,R b和R c 相对阻抗及其气溶胶本身的性质,例如气溶胶的挥发性,光化学分解作用等.已有研究表明[13],NO-3沉降到冰雪面后就会从雪层表面逸出,重新释放到大气圈,从而表现新雪中NO-3浓度大于老雪中NO-3浓度,将此现象归结为NO-3的沉积和丢失.从NO-3干沉降过程考虑,新雪和老雪对于NO-3干沉降通量是不相同的,NO-3的沉积和丢失也反映了气溶胶的干沉降过程是大气-雪面交换不断处于动态平衡的过程,但这是否意味着NO-3在雪面的干沉积率与NO-3从雪面的逸出率达到平衡,有待深入探讨[14].从模型考虑,NO-3可以附着在气溶胶粒子表面沉降,也可以直接沉积到雪面.在沉降过程中,NO-3也可以直接与气溶胶粒子分离逸出,而沉积的雪面又是液泡水膜与冰晶共存的状态,因而NO-3沉积和丢失问题复杂,不过交换平衡程度的估算取决于参数R c的计算.3　气溶胶干沉降速度和表层冰雪中物质浓度的关系 研究认为[15-17],冰雪中SO2-4和NO-3离子有20%～25%来自于SO2(硫酸盐气溶胶)和H NO3 (硝酸盐气溶胶),因而干沉降作用对于冰雪中离子的贡献是不可忽视的.探讨干沉降速度与表层冰雪物质浓度关系时,须理搞清楚冰雪中物质来自于那几种气溶胶的干沉降,而这也是干沉降速度测量的误差来源.冰雪中NH+4离子可以通过实验室测定,但是N H+4可以来自于NH3气体的干沉降,也可以来自于NH+4盐气溶胶的干沉降,二者的干沉降速度可能会不一致,但是冰雪样品中只能给出NH+4离子浓度,从而在计算NH+4离子干沉降速度会引起误差.处理误差的关键就是测量大气中NH3和NH+4盐气溶胶的相对含量,认识对冰雪中NH+4盐的主要贡献者是那种组合.由于SO2-4离子可以来自于SO2,SO2-4盐,NO-3可以来自于硝酸盐粒子,H NO3,NO2,NO和PAN,因而对于SO2-4和NO-3相对于冰雪面的干沉降速度的测量也存在同样的误差问题.理论上认为,气溶胶在大气中浓度越大,干沉降速度越快,则地表沉积下来的气溶胶的量也越多.如果大气中各种气溶胶浓度分布均一,则气溶胶干沉降速度越快,冰雪中可积累的气溶胶浓度也将越大,但是实际大气中各种气溶胶浓度分布并不均一,因而探讨干沉降速度和表层冰雪中物质浓度的关系变得复杂.理解冰芯中所积累的各种气溶胶浓度,一般都理解为与古大气环境的气溶胶含量相对应,事实上应该考虑这些气溶胶的干沉降速度.特别是一些气溶胶在大气中浓度变化的数量级与干沉降数量级变化一致时,干沉降速度的大小不应忽视.从某种意义上说,有关气溶胶在大气中干沉降速度的测量,有利于估算气溶胶在大气中滞留时间的长短,有些有害物质在大气中滞留时间长,则危害便越大.这里就引发一个问题,是否可以通过冰芯研究来估算气溶胶在古大气中的滞留时间的长短,显然气溶胶在冰雪面上的干沉降速度的计算是很重要的一步.4　近年来气溶胶的干沉降速度在冰雪面上计算 气溶胶的干沉降过程受冰雪面和大气因子共同调控,那么对于大部分气溶胶而言,整个传输过程一方面取决于冰雪面吸收气溶胶时的亲和力的大小,另外一方面取决于大气因子中的湍流输送状况和片状亚层阻力,这两个方面对于气溶胶在冰雪面上干沉降速度的计算起了关键作用.气溶胶的产生可以由人类活动排放所致,这是源,而气溶胶经大气扩散传输到偏远的冰雪作用区,形成沉降,可以认为这是一个汇.有关于冰雪区对于气溶胶干沉降速度的测量,则反映了冰雪区作为一个汇对于气溶胶接受能力大小的衡量.探讨气溶胶排放和沉降的时空关系时,一般采用源-汇模型,而这种模型一般具有线性关系特征,即人类排放多,冰雪中含有的量也越多.但是排放气溶胶的化学形态会随其源地距离发生改变,空间迁移速度也会发生改变,更为关键的是干沉降和湿沉降的相对重要性也会发生改变,因而使得源汇模型具有了非线形的特征,对于这种非线性关系认识促使要对于冰雪汇区的气溶胶的干沉降速度有个精确的计算.以下我们对于近年来气溶胶在冰雪上的干沉降速度的计算进行论述.Bunch et al.[18]测量了碘元素在雪表面的沉降速度在0.085～0.41cm·s-1范围变化,A ldat et al.[19]首次计算了O3在雪面上的沉降速度为0.1 cm·s-1.H NO3沉降到植被表面时,边界层阻抗接742 冰 川 冻 土 29卷　近于零,但在冰雪面上HNO3干沉降速度受边界层阻力的影响巨大,其关系为当边界层阻力大于5s ·m m-1时,则H NO3的干沉降速度小于0.2mm·s-1;而当阻力小于0.1s·mm-1时,则H NO3的干沉降速度为6m m·s-1,解释冰雪表面阻力大小是由于温度变化引起,但具体物理机制仍不清楚[20]. Cadle et al.[17]系统研究提供了一些气溶胶在雪面上的干沉降速度.Valdez et al.[21]通过实验室研究,发现NO2在冰雪面上的干沉降速度虽然对于外界温度不敏感,但是对于光照却特别敏感,即在光辐射弱的夜晚NO2的干沉降速度为0.005cm·s-1,而在白天为0.012cm·s-1.与此同时,实验还研究了SO2相对冰雪面的干沉降速度状况,表明SO2干沉降速度与雪的温度、雪的年龄、雪的密度,空气中含有的O3和SO2浓度以及是否接受光照有关.当在无光时,雪的温度为-2.4℃,雪的年龄为2d,密度为160 kg·m-3,空气中O3和SO2的浓度分别在0和25 ng·g-1的情况下,测定SO2的干沉降速度为0.058 cm·s-1;当在有光时,雪的温度为-4.8℃,雪的年龄为60d,密度为400kg·m-3,空气中O3和SO2的浓度分别在74ng·g-1和123ng·g-1的情况下,测定SO2的干沉降速度为0.036cm·s-1.这个实验说明SO2干沉降速度所受到的影响因素很复杂,不仅与雪本身的性状,外界环境状况等有关,还与O3氧化SO2的能力大小有关.实验也指出了当雪表面处于融化时,SO2的干沉降速度普遍加大,为(0.14±0.12)cm·s-1,究其原因认为有液态水的存在使得SO2氧化成SO2-4和HSO-3的速度加快.SO2的干沉降速度,在于有植被覆盖的陆地生态系统,大气因子即湍流输送和片状亚层阻力这两个因素所占的总迁移阻力的10%～20%[22].由于冰雪表面存在融化和非融化两种状态,估计边界层阻力对于SO2的干沉降速度的影响会更显著一些,大气因子影响相对偏弱.对于冰雪表面的阻力,则需要考虑冰雪表面本身的特性,例如酸碱性.理论上SO2相对于雪面上的干沉降有利于增加雪的酸性,特别是在雪融化后.如果在雪面上亦存在NH3,则NH3注入到雪面后,又加剧了雪表面发生的中和反应,改变了雪的特性,这种性质的改变加大了冰雪表面特别在融水存在时SO2向H SO-3的转变,而这也会加大界面对于SO2的干沉降速度.相关的化学反应如下:NH3+H2O N H+4+OH-H2O+SO2H2SO3H2SO3+2OH-SO2-3+H2O NO和NO2是直接参加破坏臭氧的催化活性物质,NO和NO2破坏臭氧层不仅表现在平流层,而且在冰雪表面的干沉降过程中,也会对O3进行破坏.为了解全球的O3浓度分布,就需要了解全球不同区域的NO,NO2和O3干沉降速率.从事这方面工作,一方面有利于认识NO x和O3本身在大气中的干清除率,另外一方面也可以侧面了解NO x和O3在大气化学方面的状况.Ganzeveld et al.[23]用ECH AM大气模式对全球的H NO3,NO x和O3干沉降速度的季节变化进行了研究,表明下垫面不同,大气状况不同,可使这些物质的干沉降速度计算差异达到35%左右.模式中对于H NO3,NO x和O3沉降于冰雪面边界层阻抗相对于其它陆地表面的都大,而其值的设定依据于以往H NO3,NO x和O3在冰雪面干沉降速度的研究[23].典型地区的干沉降速度的测量结合全球大气模式,而后计算全球不同区域气溶胶的干清除率,是干沉降速度研究的热点.5　讨论国际上已在相关地区相继开展了气溶胶在冰雪面上干沉降速度研究,而国内冰芯研究已将近30a 历史,但相关的冰雪面上干沉降研究从未开展过.注重冰雪面内干沉降速度的研究,有利于理解冰芯中所含的物质有多少来自于干沉降,这也有利于提高冰芯关于外界环境信息的解释.在源汇关系上,计算气溶胶干沉降速度,是对冰雪这个汇精确了解的前提条件,因而需要加强有关气溶胶在冰雪作用区干沉降速度研究.但该研究有以下两个问题需要注意:(1)大气性质改变和气溶胶干沉降速度关系问题.人类活动可以改变大气气溶胶的性质,例如巨大的硫排放可以使大气中气溶胶由N H4NO3占主导地位变为由(HN4)SO4为主导地位,使得大气中NH4NO3和(H N4)SO4相对浓度发生变化.与此类似,大气中的臭氧,自由基的多寡会改变大气氧化能力,这个能力的变化会促使大气中某些化学成分浓度也发生变化.但是如果在大气性质改变的同时,引起该性质改变的气溶胶的干清除率加大,即干沉降速度加大,则会延缓大气性质改变的程度.因而大气性质改变和干沉降清除率关系问题的研究7435期唐一平等:气溶胶在雪面干沉积研究进展　。

地下水动力学习题及答案--李《地下水动力学》第一章渗流理论二、填空题1．地下水动力学是研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石和岩溶岩石中运动规律的科学。

通常把具有连通性的孔隙岩石称为多孔介质，而其中的岩石颗粒称为骨架。

多孔介质的特点是多相性、孔隙性、连通性和压缩性。

2．地下水在多孔介质中存在的主要形式有吸着水、薄膜水、毛管水和重力水，而地下水动力学主要研究重力水的运动规律。

3．在多孔介质中，不连通的或一端封闭的孔隙对地下水运动来说是无效的，但对贮水来说却是有效的。

4. 地下水过水断面包括_空隙_和_固体颗粒_所占据的面积.渗透流速是_过水断面_上的平均速度，而实际速度是_空隙面积上__的平均速度。

在渗流中，水头一般是指测压管水头，不同数值的等水头面(线)永远不会相交。

5. 在渗流场中，把大小等于_水头梯度值_，方向沿着_等水头面_的法线，并指向水头_降低_方向的矢量，称为水力坡度。

水力坡度在空间直角坐标系中的三个分量分别为_Hx∂-∂_、Hy∂-∂_和_Hz∂-∂_。

6. 渗流运动要素包括_流量Q_、_渗流速度v_、_压强p_和_水头H_等等。

7. 根据地下水渗透速度_矢量方向_与_空间坐标轴__的关系，将地下水运动分为一维、二维和三维运动。

8. 达西定律反映了渗流场中的_能量守恒与转换_定律。

9. 渗透率只取决于多孔介质的性质，而与液体的性质无关，渗透率的单位为cm 2或da 。

10. 渗透率是表征岩石渗透性能的参数，而渗透系数是表征岩层 透水能力 的参数，影响渗透系数大小的主要是岩层颗粒大小以及 水的物理性质 ，随着地下水温度的升高，渗透系数增大 。

11. 导水系数是描述含水层 出水能力 的参数，它是定义在 平面一、二 维流中的水文地质参数。

12. 均质与非均质岩层是根据_岩石透水性与空间坐标_的关系划分的，各向同性和各向异性岩层是根据__岩石透水性与水流方向__关系划分的。

13. 渗透系数在各向同性岩层中是_标量_，在各向异性岩层是__张量_。

附录A（规范性附录）绿地渗滤介质击实试验方法混合填料的击实试验主要是为确定其最大干密度时对应的最佳含水量。

最佳含水量主要用于指导施工过程中，各介质拌合时含水量的控制。

A.1试验方法击实试验方法采用《公路土工试验规程》JTG E40-2007的轻型击实方法进行，击实试验仪如下图所示。

试验步骤如下：（1）取一定量的代表性风干土样20kg。

（2）将风干土样碾碎后过5mm的筛（轻型击实试验），将筛下的土样搅匀，并测定土样的风干含水量。

图土壤击实仪（3）预估土的最佳含水量，加水湿润制备不少于5个含水量的试样，含水量一次相差为2%，且其中有两个大于最佳含水量，两个小于最佳含水训练场，一个接近最佳含水量。

（4）将试样2.5kg平铺于不吸水的平板上，按预定含水量用喷雾器喷洒所需的加水量，充分搅和并分别装入塑料袋中静置24h。

（5）将击实筒固定在底板上，装好护筒，并在击实筒内壁涂一薄层润滑油，将充分拌和的试样分层装入击实筒内。

两层接触土面应刨毛，击实完成后，超出击实筒顶的试样高度应小于6mm。

（6）取下导筒，用刀修平超出击实筒顶部和底部的试样，擦净击实筒外壁，称击实筒与试样的总质量，准确至1g，并计算试样的湿密度。

（7）用推土器将试样从击实筒中推出，从试样中心处取；取两份一定量试样（轻型击实试验15-30g）测定其含水量，两份试样含水量差值不大于1%。

（8）按下式计算干密度：式中：——干密度（g/cm3），准确至0.01；——湿密度（g/cm3）；——为含水量（%）。

以干密度为纵坐标，含水量为横坐标，绘制干密度与含水量的关系曲线，干密度与含水量的关系曲线上的峰点的坐标分别为试样的最大干密度max与最佳含水量Wop，如连不成完整的曲线时，应进行补点试验。

附录B（规范性附录）绿地渗滤介质最大持水量试验方法B.1试验方法试验采用《公路土工试验规程》JTG E40-2007中T0129的方法进行，渗透试验仪如下图所示。

B.1试验步骤（1）装好仪器并检查各管路接头处是否漏水，将调节管与供水管连通，由仪器底部充水至水位略高于金属孔板，关止水夹。

1、感观性状指标——指水中某些杂质对人的视觉、味觉和嗅觉的刺激程度。

2、细菌学指标——指水中某些致病的微生物、病毒以及寄生虫等杂质的限制。

3.混凝剂——能够发挥凝聚和絮凝作用的物质称为混凝剂，具体讲，凡是能够压缩扩散层，降低电动电位，使胶体颗粒相互粘结、聚集的物质称为混凝剂。

4.助凝剂——当单用混凝剂不能取得良好效果时，须投加某些辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。

5.“异向絮凝”——由布朗运动所造成的颗粒碰撞、接触、凝聚的现象。

6.“同向絮凝”——由流体运动所造成的颗粒碰撞、接触、凝聚的现象。

7.自然沉淀——颗粒在沉淀过程中不改变其大小、形状和密度的这种沉淀称为自然沉淀。

8.混凝沉淀——在沉淀过程中，颗粒由于相互接触凝聚而改变其大小、形状和密度的这种过程称为混凝沉淀。

9.自由沉淀（与自然沉淀不同）——颗粒沉淀时不受容器壁和其它悬浮物影响的沉淀10. 拥挤沉淀——颗粒处于互相干扰的沉淀（又称网状沉淀）。

11.（截流沉速）ui —小于截流速度的沉速12、q—表面负荷率（单位面积沉淀区单位时间所沉淀的水量）13、杂质穿透——过滤时杂质穿透滤层使水质恶化的现象。

14、杂质穿透深度——过滤即将结束时，自滤层表面到某一深度所取水样恰好符合滤后水的水质要求的深度15、滤料的含污能力——一个过滤周期内，按整个滤层级单位体积滤料中的平均含污量16、滤料含污量——单位体积滤层中所截留的杂质量17、水力分级现象——经反冲洗水力分选后,滤料粒径自上而下大致按由细到粗依次排列,称滤料的水力分级18、负水头现象——过滤过程中，由于过滤层截留了大量杂质而导致砂面一下某一深度处的水头损失超过该处水深的现象。

19、自由性余氯——指水中的OC1＋、HOCl、Cl2等，又叫游离性余氯20、化合性余氯——指水中氯与氨的化合物，有NH2Cl、NHCl2及NHCl3三种，又叫结合性余氯21、树脂的湿真密度——树脂溶胀后的质量与其本身所占体积（不包括树脂颗粒之间的空隙）之比22、树脂的湿视密度——树脂溶胀后的质量与其堆积体积（包括树脂颗粒之间的空隙）之比，亦称堆密度。

水质工程学（Ⅰ）例题、思考题、习题第1章水质与水质标准1。

水中杂质按尺寸大小可分为几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法.水中杂质按尺寸大小分为悬浮物、胶体、溶解物三类。

悬浮物：尺寸较大（1？m-1mm），可下沉或上浮（大颗粒的泥砂、矿碴下沉，大而轻的有机物上浮）。

主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。

这类杂质由于尺寸较大,在水中不稳定,常常悬浮于水流中.当水静置时，相对密度小的会上浮与水面，相对密度大的会下沉,因此容易去除。

胶体：尺寸很小（10nm-100nm），具有稳定性，长时静置不沉。

主要是粘土、细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等.胶体通常带负电荷，少量的带正电荷的金属氧化物胶体。

一般可通过加入混凝剂进去去除。

溶解物：主要是呈真溶液状态的离子和分子，如Ca2+、Mg2+、Cl—等离子，HCO3—、SO42-等酸根,O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子.溶解物与水成均相,透明。

但可能产生色、臭、味.是某些工业用水的去除对象,需要特殊处理.有毒有害的无机溶解物和有机溶解物也是生活饮用水的去除对象。

2.各种典型水质特点.（数值可不记）江河水：易受自然条件影响,浊度高于地下水.江河水年内浊度变化大。

含盐量较低,一般在70~900mg/L之间。

硬度较低，通常在50～400mg/L(以CaCO3计）之间。

江河水易受工业废水和生活污水的污染，色、臭、味变化较大,水温不稳定。

湖泊及水库水：主要由河水补给,水质类似河水,但其流动性较小，浊度较低；湖水含藻类较多，易产生色、臭、味.湖水容易受污染。

含盐量和硬度比河水高。

湖泊、水库水的富营养化已成为严重的水污染问题。

海水：海水含盐量高，在7。

5~43。

0g/L之间，以氯化物含量最高，约占83。

7%，硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。

海水须淡化后才可饮用。

地下水：悬浮物、胶体杂质在土壤渗流中已大部分被去除，水质清澈，不易受外界污染和气温变化的影响，温度与水质都比较稳定，一般宜作生活饮用水和冷却水.含盐量通常高于地表水（海水除外），大部分地下水含盐量在100～5000mg/L，硬度通常在100～500mg/L(以CaCO3计），含铁量一般10mg/L以下，个别达30mg/L。

《水处理工程》课程综合复习资料一、选择题1．以下哪些污染物属于第一类污染物（）。

A．总汞、总铬、总砷、总铅、苯并[a]芘、总α射线B．pH值、色度、悬浮物C．BOD5、CODD．石油类、动植物油2．污水所含固体物质按存在形态的不同可分为（）。

A．有机物、无机物和生物体B．悬浮的、胶体的和溶解的C．挥发性固体和溶解性固体D．重金属和氮、磷）约为阶段生化需氧量的 ( )。

3．5天生化需氧量（BOD5A．碳氧化；70％～80％B．碳氧化；5％C．硝化；70％～80％D．硝化；5％4．用于工业企业（）的药剂，不得含有对生产有害的成分。

A．生活饮用水B．生产用水C．水厂自用水D．消防用水5．完成凝聚的胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集，以形成较大絮状颗粒的过程，称为（）。

A．反应B．助凝C．絮凝D．凝聚6．平流沉淀池设计过程中是以（）来判断平流沉淀池中水流的稳定性。

A．水池宽深比B．水平流速C．弗劳德数D．雷诺数7．经混凝沉淀后的待滤水，其中悬浮颗粒在滤池中被滤料截留在滤层中的主要机理是（）。

A．悬浮颗粒与滤料颗粒之间碰撞作用的结果B．悬浮颗粒被滤料表面筛滤的结果C．悬浮颗粒与滤料之间黏附作用的结果D．悬浮颗粒与滤料颗粒之间引力作用的结果8．关于氧化还原法处理工业废水的正确描述是（）。

A．氧化还原法处理工业废水时，氧化与还原是同时发生的B．在氧化还原反应中，得到电子的、本身被还原的物质称为还原剂C．氧化还原法处理工业废水时，好氧条件下的反应称为氧化D．氧化还原法处理工业废水时，厌氧条件下的反应称为还原9．臭氧氧化法处理工业废水（）。

A．臭氧与污染质的化学反应进行得快慢，仅与化学反应速度有关B．处理后尾气应进行处理C．其反应缓慢D．其臭氧的运输、储存和操作管理均比较烦琐10．活性污泥固体物质的主要成分是（）。

A．具有极强吸附能力的无机物质，微生物内源代谢、自身氧化的残留物，污水带入的难以被细菌降解的惰性有机物质，污水带入的无机物质B．具有肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫，污水带人的难以被细菌降解的惰性有机物质，污水带入的无机物质C．具有代谢功能活性的微生物群体，微生物内源代谢、自身氧化的残留物和作为微生物营养物质的各种有机离子D．具有代谢功能活性的微生物群体，微生物内源代谢、自身氧化的残留物，污水带入的难以被细菌降解的惰性有机物质，污水带人的无机物质11．一般认为，当废水的BOD5/CODcr( )时适宜采用生化处理A．＜0.25B．＜0.3C．＞0.3D．＞1.012．按照处理原理可将污水处理方法划分为（）。