二惡英沉積速率

㈤ 沉積速率的計算方法

沉積速率用某一期間凈沉積作用的平均值表示,單位為厚度/時間,cm /yr 。

㈥ 溶解和沉積速率的計算

現在我們考慮與岩石接觸的靜止水層的情形。開放系統的物質傳輸邊界條件如圖7.1所示。在z=0處，即空氣和水界面處，存在進入水層的通量F_CO2；同時，方解石的溶解產生向溶液的Ca²⁺通量F、

通量

和

通量

。根據化學反應CaCO₃+H₂O+CO₂→CaCO₃+H₂CO₃→Ca²⁺+

化學計量學可知，每溶解出1摩爾Ca²⁺，消耗1摩爾CO₂分子。岩溶水成分的所有情形都是如此，因此，F_CO2=F，通量F由PWP方程決定：

岩溶作用動力學與環境

式中：（）_δ指固液界面z=δ處的活度；k₁、k₂、k₃是依賴於溫度的速率常數；而k₄既與溫度有關，也取決於CO₂濃度（Plummer等，1978）。

所有組分的傳輸由一套耦合的差分方程（Bird等，1960）給出，根據方程（7.4）有

岩溶作用動力學與環境

式中：c_i是組分i的濃度；D_i是其擴散系數；R_i是組分i的產生速率。

在方解石的溶解和沉積中，只有H₂O+CO₂↔

+H⁺反應速度慢，而其他反應速度均很快，因此彼此很快達到平衡，相應的R_i可以忽略不計，利用H₂O+CO₂⇌H⁺+

的轉換速率方程（4.46），得到以下一套傳輸方程：

岩溶作用動力學與環境

岩溶作用動力學與環境

式中，[]表示濃度，方程（7.7）的右邊項為CO₂轉換結果，且與溶液的pH有關。由於我們假定所有其他物質，即

、

、H₂CO₃、H⁺和OH^-處於平衡，所以，從質量作用定律，可獲得另兩個方程：

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式中γ代表活度系數。

這6個方程構成一個耦合系統，利用圖7.1所示的邊界條件可進行求解。這些邊界條件是

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方程（7.10）遵循的事實是來自表面的總碳通量必須等於Ca²⁺的通量。

由於CO₂在表面上不發生反應，故有

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在z=0處，即液—氣界面，有

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式中的第二個方程是根據化學計量關系得來的，即釋放一個Ca²⁺離子，便消耗一個CO₂分子。在開放系統條件下，所有情形下，向溶液中轉換CO₂的速度足夠快，以至於溶液中的CO₂濃度保持為常數。然而，所有其他組分，不能傳輸到氣相中，因而，這些物質在z=0處，不存在通量，即

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如果已知通量F（方程7.9），便可以對鈣離子濃度方程求解，這是求解耦合方程系統的第一步。這里不考慮Ca離子對的影響（Buhmann＆Dreybrodt，1985a）。

假定溶解作用進行緩慢，因此在給定的時間間隔t內，溶液的成分基本上保持不變，這樣，方程（7.7c）在邊界條件（7.9）和（7.13）下的解由下式（Carslaw＆Jaeger，1958）（參見方程3.23）給出：

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此處，[Ca²⁺]_δ是t=0，z=δ處的濃度。方程（7.14）顯示了隨時間常數T_d=δ²/Dπ²的指數衰減。因此，經過這個時間以後，[Ca²⁺]（z）很快達到穩態分布，濃度隨時間呈線性增長。因此，如果溶液實現平衡所需的時間長，即 t＞T_d，我們可以假定，[Ca²⁺]（z）濃度剖面變化相當緩慢，基本上可認為是不變的。

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實驗表明，在溶解過程中，方解石實現平衡的時間為T≈10⁴s數量級，時間衰減常數T_d對於 δ=0.3cm，其值 T_d=10³s。因此對於地質相關條件 δ＜0.3cm來說，其方程（7.7）的解可用准穩態方程（7.15）表示。

為解耦合方程（7.7，a，b），我們使用 Quinn＆Otto（1971）提出的方法。將方程（7.7，a，b）相加得：

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在准穩態近似中，我們有如下條件，由於溶解碳酸濃度的變化可近似為

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式中

和

是相應組分從表面進入溶液的通量，橫條表示平均值。項F/δ是基於每一個Ca²⁺離子的釋放，需要一個CO分子轉換成₂

。在開放系統條件下，有∂[CO₂]/∂t=0，而且因為溶解一個CaCO₃釋放一個C原子，所以邊界條件為

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根據這些條件，即方程（7.17）和（7.18），代入到方程（7.16）中可得：

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對此積分得：

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積分常數C₁可由z=0處的邊界條件來確定，這些邊界條件是

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由此可得C₁=-F

對方程（7.20）進行第二次積分得：

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積分常數C₂由z=δ處的邊界濃度[]_δ確定。最後，我們可以得到：

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為了求解方程（7.7a），將[

]表達成[CO₂]的函數形式，這可通過電中性方程來實現（忽略離子對）：

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且根據質量作用定律：

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將方程（7.25）代入（7.24）中，可得溶液的[H⁺]為

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從而可得到[

]為[

]的函數式，並可得：

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式中：

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將方程（7.27）的解代入（7.23）便可得到[

]（z）關於變數z和[CO₂]（z）的表達式。類似地[H⁺]（z）也可表達成z和[CO]（z）的函數。將[₂

]（z）和[H⁺]（z）代入傳輸方程（7.7），方程的右邊變為僅為z，[CO₂]（z）以及固-液邊界濃度函數的表達式。在開放系統中，由於[CO₂]與時間無關，因此有

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這個方程的邊界條件是式（7.11）和（7.12）。這個方程不能明確寫出解析解，但可通過計算機程序對此進行求解。要做到這一點，首先選取[Ca²⁺]、[_δ

]_δ、[CO₂]_δ作為初始值，據此，可利用PWP方程計算出F（[Ca²⁺]，[_δ

]_δ，[H₂CO₃]_δ）。根據方程（7.15），已知F後，便可計算出[Ca²⁺（z）]，從方程（7.26）可計算出[H⁺]_δ。

利用龍格-庫塔（Runge-Kutta）演算法程序，可以計算出z=0處CO₂的通量，將其與z=δ液固邊界處的Ca通量相比較，通過改變[²⁺

]_δ和[CO₂]_δ，直到滿足邊界條件如式（7.12）為止。

由於[

]和[

]處於平衡，[

]（z）可由質量作用定律來計算，最終得到[Ca]（z）、[²⁺

]（z）、[

]（z）和[H⁺]（z）的濃度剖面。通量為[Ca²⁺]_δ和p_CO2的函數。溶液中平均鈣濃度可利用[Ca²⁺]（z）計算出來，因此，最終通量F，即方解石的溶解速率可表達為p_CO2和鈣離子平均濃度的函數。因此，在給定的溫度、水層厚度和水動力條件（即擴散系數）的條件下，這兩個參數決定了整個溶解速率。

應指出的是，這個程序也可用於計算沉積速率，因為PWP速率方程可應用於過飽和溶液，在這種情形下，只不過F的符號與溶解時相反，即從溶液指向固體表面，同樣F_CO2從溶液向大氣中轉換。

㈦ 如何產生二惡英

二惡英既非人為生產、又無任何用途，而是燃燒和各種工業生產的副產物。二惡英多數由人為活動引起。

二惡英是一種無色無味的脂溶性物質，二惡英實際上是一個簡稱，它指的並不是一種單一物質，而是結構和性質都很相似的包含眾多同類物或異構體的兩大類有機化合物。

大氣環境中的二惡英來源復雜，鋼鐵冶煉，有色金屬冶煉，汽車尾氣，焚燒生產（包括醫葯廢水焚燒，化工廠的廢物焚燒，生活垃圾焚燒，燃煤電廠等）。含鉛汽油、煤、防腐處理過的木材以及石油產品、各種廢棄物特別是醫療廢棄物在燃燒溫度低於300-400℃時容易產生二惡英。

另外，電視機不及時清理，電視機內堆積起來的灰塵中，通常也會檢測出溴化二惡英。而且含量較高，平均每克灰塵中，就能檢測出4.1微克溴化二惡英。

(7)二惡英沉積速率擴展閱讀：

環境中的二惡英很難自然降解消除。依靠大氣環流有長距離的遷移能力，其遷移距離甚至是洲際間。二惡英類有較低蒸氣壓，在熱帶或溫帶的夏季可從土壤表層揮發，凝結於氣溶膠上，參加大氣的長程傳輸。

在亞熱帶和溫帶區域，大氣向土壤中的二惡英沉降量可達0.61mg/（m2·a）。全球由大氣向土壤的二惡英總沉降量為12 500kg/a。

雖然在土壤中的二惡英類有小部分會揮發，但它們主要的轉歸還是或者吸附存留於接近土壤表層的部位，或者由於土壤層的破壞而進入水體，或者吸附於微粒重新懸浮於空氣。進入水體的二惡英類主要吸附沉積於底泥中。環境中二惡英類的最終歸宿是水體底泥。

㈧ 球坑法怎麼計算沉積速率

堆積密度：粉料質量與其所佔體積之比。該體積包括顆粒所佔體積及顆粒間空隙所回占體積。球體的答堆積密度計算公式： ρ0'= m/ V =m /(V0+ VP + Vv ) 式中 ρ0'--- 材料的堆積密度，kg/ m3 。 VP --- 顆粒內部孔隙的體積，m3 。 Vv --- 顆粒間空隙的體積，m3 。 V0 --- 顆粒的的體積，不包含顆粒內部空孔隙m3 注意 ：自然堆積狀態下的體積含顆粒內部的孔隙積及顆粒之間的空隙體積。