二恶英沉积速率

㈤ 沉积速率的计算方法

沉积速率用某一期间净沉积作用的平均值表示,单位为厚度/时间,cm /yr 。

㈥ 溶解和沉积速率的计算

现在我们考虑与岩石接触的静止水层的情形。开放系统的物质传输边界条件如图7.1所示。在z=0处，即空气和水界面处，存在进入水层的通量F_CO2；同时，方解石的溶解产生向溶液的Ca²⁺通量F、

通量

和

通量

。根据化学反应CaCO₃+H₂O+CO₂→CaCO₃+H₂CO₃→Ca²⁺+

化学计量学可知，每溶解出1摩尔Ca²⁺，消耗1摩尔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方程决定：

岩溶作用动力学与环境

式中：（）_δ指固液界面z=δ处的活度；k₁、k₂、k₃是依赖于温度的速率常数；而k₄既与温度有关，也取决于CO₂浓度（Plummer等，1978）。

所有组分的传输由一套耦合的差分方程（Bird等，1960）给出，根据方程（7.4）有

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式中：c_i是组分i的浓度；D_i是其扩散系数；R_i是组分i的产生速率。

在方解石的溶解和沉积中，只有H₂O+CO₂↔

+H⁺反应速度慢，而其他反应速度均很快，因此彼此很快达到平衡，相应的R_i可以忽略不计，利用H₂O+CO₂⇌H⁺+

的转换速率方程（4.46），得到以下一套传输方程：

岩溶作用动力学与环境

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式中，[]表示浓度，方程（7.7）的右边项为CO₂转换结果，且与溶液的pH有关。由于我们假定所有其他物质，即

、

、H₂CO₃、H⁺和OH^-处于平衡，所以，从质量作用定律，可获得另两个方程：

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式中γ代表活度系数。

这6个方程构成一个耦合系统，利用图7.1所示的边界条件可进行求解。这些边界条件是

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方程（7.10）遵循的事实是来自表面的总碳通量必须等于Ca²⁺的通量。

由于CO₂在表面上不发生反应，故有

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在z=0处，即液—气界面，有

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式中的第二个方程是根据化学计量关系得来的，即释放一个Ca²⁺离子，便消耗一个CO₂分子。在开放系统条件下，所有情形下，向溶液中转换CO₂的速度足够快，以至于溶液中的CO₂浓度保持为常数。然而，所有其他组分，不能传输到气相中，因而，这些物质在z=0处，不存在通量，即

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如果已知通量F（方程7.9），便可以对钙离子浓度方程求解，这是求解耦合方程系统的第一步。这里不考虑Ca离子对的影响（Buhmann＆Dreybrodt，1985a）。

假定溶解作用进行缓慢，因此在给定的时间间隔t内，溶液的成分基本上保持不变，这样，方程（7.7c）在边界条件（7.9）和（7.13）下的解由下式（Carslaw＆Jaeger，1958）（参见方程3.23）给出：

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此处，[Ca²⁺]_δ是t=0，z=δ处的浓度。方程（7.14）显示了随时间常数T_d=δ²/Dπ²的指数衰减。因此，经过这个时间以后，[Ca²⁺]（z）很快达到稳态分布，浓度随时间呈线性增长。因此，如果溶液实现平衡所需的时间长，即 t＞T_d，我们可以假定，[Ca²⁺]（z）浓度剖面变化相当缓慢，基本上可认为是不变的。

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实验表明，在溶解过程中，方解石实现平衡的时间为T≈10⁴s数量级，时间衰减常数T_d对于 δ=0.3cm，其值 T_d=10³s。因此对于地质相关条件 δ＜0.3cm来说，其方程（7.7）的解可用准稳态方程（7.15）表示。

为解耦合方程（7.7，a，b），我们使用 Quinn＆Otto（1971）提出的方法。将方程（7.7，a，b）相加得：

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在准稳态近似中，我们有如下条件，由于溶解碳酸浓度的变化可近似为

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式中

和

是相应组分从表面进入溶液的通量，横条表示平均值。项F/δ是基于每一个Ca²⁺离子的释放，需要一个CO分子转换成₂

。在开放系统条件下，有∂[CO₂]/∂t=0，而且因为溶解一个CaCO₃释放一个C原子，所以边界条件为

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根据这些条件，即方程（7.17）和（7.18），代入到方程（7.16）中可得：

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对此积分得：

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积分常数C₁可由z=0处的边界条件来确定，这些边界条件是

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由此可得C₁=-F

对方程（7.20）进行第二次积分得：

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积分常数C₂由z=δ处的边界浓度[]_δ确定。最后，我们可以得到：

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为了求解方程（7.7a），将[

]表达成[CO₂]的函数形式，这可通过电中性方程来实现（忽略离子对）：

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且根据质量作用定律：

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将方程（7.25）代入（7.24）中，可得溶液的[H⁺]为

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从而可得到[

]为[

]的函数式，并可得：

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式中：

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将方程（7.27）的解代入（7.23）便可得到[

]（z）关于变量z和[CO₂]（z）的表达式。类似地[H⁺]（z）也可表达成z和[CO]（z）的函数。将[₂

]（z）和[H⁺]（z）代入传输方程（7.7），方程的右边变为仅为z，[CO₂]（z）以及固-液边界浓度函数的表达式。在开放系统中，由于[CO₂]与时间无关，因此有

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这个方程的边界条件是式（7.11）和（7.12）。这个方程不能明确写出解析解，但可通过计算机程序对此进行求解。要做到这一点，首先选取[Ca²⁺]、[_δ

]_δ、[CO₂]_δ作为初始值，据此，可利用PWP方程计算出F（[Ca²⁺]，[_δ

]_δ，[H₂CO₃]_δ）。根据方程（7.15），已知F后，便可计算出[Ca²⁺（z）]，从方程（7.26）可计算出[H⁺]_δ。

利用龙格-库塔（Runge-Kutta）算法程序，可以计算出z=0处CO₂的通量，将其与z=δ液固边界处的Ca通量相比较，通过改变[²⁺

]_δ和[CO₂]_δ，直到满足边界条件如式（7.12）为止。

由于[

]和[

]处于平衡，[

]（z）可由质量作用定律来计算，最终得到[Ca]（z）、[²⁺

]（z）、[

]（z）和[H⁺]（z）的浓度剖面。通量为[Ca²⁺]_δ和p_CO2的函数。溶液中平均钙浓度可利用[Ca²⁺]（z）计算出来，因此，最终通量F，即方解石的溶解速率可表达为p_CO2和钙离子平均浓度的函数。因此，在给定的温度、水层厚度和水动力条件（即扩散系数）的条件下，这两个参数决定了整个溶解速率。

应指出的是，这个程序也可用于计算沉积速率，因为PWP速率方程可应用于过饱和溶液，在这种情形下，只不过F的符号与溶解时相反，即从溶液指向固体表面，同样F_CO2从溶液向大气中转换。

㈦ 如何产生二恶英

二恶英既非人为生产、又无任何用途，而是燃烧和各种工业生产的副产物。二恶英多数由人为活动引起。

二恶英是一种无色无味的脂溶性物质，二恶英实际上是一个简称，它指的并不是一种单一物质，而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物。

大气环境中的二恶英来源复杂，钢铁冶炼，有色金属冶炼，汽车尾气，焚烧生产（包括医药废水焚烧，化工厂的废物焚烧，生活垃圾焚烧，燃煤电厂等）。含铅汽油、煤、防腐处理过的木材以及石油产品、各种废弃物特别是医疗废弃物在燃烧温度低于300-400℃时容易产生二恶英。

另外，电视机不及时清理，电视机内堆积起来的灰尘中，通常也会检测出溴化二恶英。而且含量较高，平均每克灰尘中，就能检测出4.1微克溴化二恶英。

(7)二恶英沉积速率扩展阅读：

环境中的二恶英很难自然降解消除。依靠大气环流有长距离的迁移能力，其迁移距离甚至是洲际间。二恶英类有较低蒸气压，在热带或温带的夏季可从土壤表层挥发，凝结于气溶胶上，参加大气的长程传输。

在亚热带和温带区域，大气向土壤中的二恶英沉降量可达0.61mg/（m2·a）。全球由大气向土壤的二恶英总沉降量为12 500kg/a。

虽然在土壤中的二恶英类有小部分会挥发，但它们主要的转归还是或者吸附存留于接近土壤表层的部位，或者由于土壤层的破坏而进入水体，或者吸附于微粒重新悬浮于空气。进入水体的二恶英类主要吸附沉积于底泥中。环境中二恶英类的最终归宿是水体底泥。

㈧ 球坑法怎么计算沉积速率

堆积密度：粉料质量与其所占体积之比。该体积包括颗粒所占体积及颗粒间空隙所回占体积。球体的答堆积密度计算公式： ρ0'= m/ V =m /(V0+ VP + Vv ) 式中 ρ0'--- 材料的堆积密度，kg/ m3 。 VP --- 颗粒内部孔隙的体积，m3 。 Vv --- 颗粒间空隙的体积，m3 。 V0 --- 颗粒的的体积，不包含颗粒内部空孔隙m3 注意 ：自然堆积状态下的体积含颗粒内部的孔隙积及颗粒之间的空隙体积。