冻融过程中污染物在湖泊冰水双介质体系迁移作用及机理研究

基本信息
批准号:51669022
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:39.00
负责人:史小红
学科分类:
依托单位:内蒙古农业大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:赵胜男,冯素珍,杨芳,吴用,刘禹,宋爽,田伟东,孙驰,赵东源
关键词:
湖泊第一性原理多介质迁移冻融作用
结项摘要

Freezing and thawing caused the lake water phases change, the mechanism is the function of hydrogen bonds between water molecules, and this process is in the company of energy conversion. Energy is the one of important driving factors of physical motion. So, energy gradient is caused by freeze-thaw action and will lead to substance movement. Taking Ulansuhai Lake of Inner Mongolia as our research area, firstly, it analyzes the characteristics of energy conversion and ice-water dual media structural in process of freezing and thawing. Secondly, based on first-principles, it calculates ion’s adsorption capability in two water phases and binding energy of same ion, and compares substance structural stability in the ice-water dual media. Then, according to the difference in certain ion’s concentration of two media, it works out the theory transport capacity of the ions. Further, coupling these two energy systems of water phase change and ion’s transportation in ice- water medium, and using the water quality data from simulation experiments and field monitoring, revises and verifies the theoretical parameters of transportation. In conclusion, it discloses the unique characteristics of contaminants transport during the freezing and thawing in cold area lakes, and reveals the contaminant transport capacity and contribution on freeze-thaw effect. So, it provides a scientific foundation of cold area lakes environmental protection and management for choosing the best time and optimum plan.

冻融作用引起湖泊冰、水双介质相互转化,其机理是水分子中氢键的缔合与断裂,在此过程中伴随着能量转化,能量又是推动物质运动的唯一驱动因素,因此冻融作用造成的能量梯度必然引起物质迁移运动。项目以内蒙古乌梁素海湖泊为研究区,首先,分析冻融过程中冰、水介质结构变化及能量转化特征。然后,通过第一性原理计算液态水与固态水对同一离子的吸附作用及结合能,进而比较物质在冰、水双介质体系中的结构稳定性,获得同一离子在两种环境下吸附浓度的差异,计算冻融过程双介质中的理论迁移量。进一步,将冰、水转化过程的能量值与物质在两种介质中的结合能进行耦合关联,通过实验模拟及实地监测的冰、水介质特征指标进行理论迁移量的参数修订与验证。最终,摸清寒区湖泊在冻融过程中污染物独特的迁移特征,明确由冻融作用引起污染物迁移的能力与贡献作用,为寒区湖泊环境保护、治理的最佳时间与方案制定提供科学依据。

项目摘要

冻融作用引起湖泊冰、水双介质相互转化,其机理是水分子中氢键的缔合与断裂,在此过程中伴随着能量转化,能量又是推动物质运动的唯一驱动因素,因此冻融作用造成的能量梯度必然引起物质迁移运动。项目以内蒙古乌梁素海湖泊为研究区,分析了冻融过程中冰、水介质结构变化及能量转化特征。通过第一性原理计算液态水与固态水对同一离子的吸附作用及结合能,并比较不同离子在冰、水双介质体系中的结构稳定性,获得同一离子在两种环境下吸附浓度的差异,计算冻融过程双介质中的理论迁移量。利用物质在两种介质中的结合能及物质分配系数计算了不同离子在冰、水介质间的迁移量。得出了寒区湖泊在冻融过程中污染物独特的迁移特征,明确由冻融作用引起污染物迁移的能力与贡献作用。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
2

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019
3

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022
4

感应不均匀介质的琼斯矩阵

感应不均匀介质的琼斯矩阵

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804052
发表时间:2019
5

高压工况对天然气滤芯性能影响的实验研究

高压工况对天然气滤芯性能影响的实验研究

DOI:10.11949/0438-1157.20201260
发表时间:2021

相似国自然基金

1

冻融过程中湖泊污染物多介质迁移转化规律及机制研究

批准号:51339002
批准年份:2013
负责人:李畅游
学科分类:E1007
资助金额:302.00
项目类别:重点项目
2

土壤冻融过程水热迁移特性及机理研究

批准号:51776049
批准年份:2017
负责人:李炳熙
学科分类:E0603
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
3

基于冻融作用下特定重金属污染物的迁移及净化技术研究

批准号:41371092
批准年份:2013
负责人:芮大虎
学科分类:D0106
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
4

东北地区土壤冻融过程中农田面源污染物中的氮素迁移转化机理研究

批准号:51679257
批准年份:2016
负责人:周祖昊
学科分类:E1004
资助金额:63.00
项目类别:面上项目