长江口细颗粒泥沙絮凝作用及其制约因素研究 - 图文-

1、 维普资讯 第 期 陈 庆强 ， ： 江 细颗 粒 泥沙 絮 凝作 用 及其 制 约 因素研 究 等 长 物活动耦合 的生物地球 化学过程 是控制悬 浮颗 粒表面性质 和絮凝沉 降的关键 因素 。 过滤江 水与过滤海 水的混合试验 结果 明 ， 表 水体 中的胶体 物质 发生 絮凝 ， 形成 固态 颗粒 物 。当盐 度 达到 ， 时 絮凝现象 出现 ， 粒呈球状 ； 颗 在盐 度小 于 时 ， 颗粒 物直 径 随盐度 增 大而增 大 ， 形状 变 得 不规则 ， 显微观察 发现胶体 物质 因絮凝形 成 的大 絮团中有许 多充满 水体 的空 隙 。当盐 度超 过 。 ， 时 絮凝体形 态 、 寸

2、变化不大 ， 尺 当盐度 达到 絮凝体 尺 寸 比低盐 度 （ ） 减小 ， ， 时 密度 降 低 ， 映 反 高盐度条 件下 ， 水体强 电解 质可造成 絮凝 物 的解 絮作用 。江水与 絮凝物 中， 表现 出 以下 物质 含量顺 序 ： 均 有机质 、 表 明有机物在 絮凝 过程 中具有 重要作 用 ， 次是金 属氧化 物 。长 江上游 来 水进入 河 ， 其 地 区， 中溶解 态胶 体 物质 絮凝 产 生 相 当数 量 的 固相 物质 ， 水 数量 估 计 在 每年 万 吨 以上 。这 些 固 态 “ 物 质对 于河 口细颗粒泥 沙絮凝 的影 响是不容忽视 的 ， 新” 今后 应开展针对

3、性 研究 。 系统开展人海 河 口生物地球 化学过程 对细颗粒泥 沙行为 的影 响研究 ， 成为揭 示 河 口细颗 粒泥 沙行 为 将 内在机 制 的关键 ， 这对 于河 口生态 系统动力学研 究 以及与细颗 粒泥沙直接 相关的港 口、 航道建 设与 围垦造地 均具有 重要现 实意 义 。 研 究 展 望 长江 口水体 悬浮泥沙 迄今 ， 长江 口河 口动力学 、 在 生物地球 化学 以及生 态学过程 的研 究 中 已取得 一 定 的积累 ， 是 目前 针对 但 河 口动力学 过程 、 物地球化学 过程与细颗粒 泥沙行为 的耦合 研究程 度还很 低 。细颗 粒泥 沙 的河 口行 为受 生 到水

4、动力 、 生物地球化 学过程 以及 细颗粒泥沙本 身特性 的共 同影响 ， 目前 ， 快开展 多 因素耦 合 作用研 究 对 尽 于确切把握河 口细颗粒泥 沙行为显得 尤为迫切 。需要 指 出的是 ， 将室 内实 验结果 与野 外现 场观 测结 果对 比 时， 务必综合考虑 与两种结果 相对应 的环境 条件 ， 量避免对 比研 究 中的简单化 倾 向。 尽 细颗粒 泥沙作为 营养盐 的载体 ， 其赋存状 态及行为 与水体 生物地 球化 学过 程密 切相 关 。长 江 口及邻 近 水域受 到陆海相互作用 的显著制约 ， 水体生 化过程时空 变化 复杂 。系统 研 究河 口与邻 近水 域生 化过

5、程对 细 颗粒泥沙 运动及沉积作 用 的影 响 ， 于确切把 握细颗粒泥 沙的河 口行 为至关重要 。为此 ， 对 需进 行 以下几方 面 的研究 ：） 口细颗 粒泥沙表 面有 机质组成及其 与水体生化要 素的相互作用 ；） 河 长江河 口及邻 近水域 生化环 境 的时空 演化特征及 主要控制 因素 ；） 江河 口及邻近 水域生 化过程 对细颗 粒 泥沙运 动及 沉 积过程 的制 约 长 机制 。为 了系统 开展 上述三 方面的研究 ， 应该重视 以下 几方面 的问题 ： 在水 体盐度 、 ） 等环境参 数变化作用下 ， 水体溶 解 态有 机质 向颗粒 态有 机质 的转 化 ， 河 及其 对

6、细颗粒 泥沙行 为的影 响 。为此 ， 需进 一步研究下列 问题 ：） 水体 溶解 态有 机质 成分 确定 ； ） 水体 溶解 态有 机 质立体结 构 的特 点及其影 响因素 ；） 由溶解态有 机质 转化 的颗粒 态有 机质 的立体 结构 ； ） 此类颗粒 态有机 质 对细颗粒泥沙 的聚集作用 。 细颗粒泥 沙表面有机物 的成 分 、 ） 含量 、 构特性 的确 定 ， 结 研究水 体环 境要 素对 细颗 粒泥 沙表 面有 机物 的存在及其 动态 的影响 ， 以及细颗 粒泥沙表面有 机特性 对泥沙行 为的影响 。 附着于细颗粒 泥沙表 面的细菌等微生物 的获取 、 ） 培养 、 属种 鉴定 ，

7、 究其 生理 特性 与水 体生化 环境 的 研 关系。 细颗粒 泥沙 中粘土矿 物 的结构特 征及其 与有机质 的相 互作用 。 ） 水体生 源物质不 同相 态间 的迁移 、 ） 转换过程 及其对细颗粒泥 沙行为 的影 响 。 水底生 物活动对泥沙 沉积与再悬 浮的影 响 ， 重掌握 生物 活动 习性 及 其对 泥沙沉 积 与再悬 浮 的影 响 ） 着 机制 。 界 面化 学理论 的进 展及其在细颗 粒泥沙絮凝研究 中的应用 。进 一步完善河 口细颗粒泥沙 界面化学 理 ） 论， 指导细 颗粒泥沙 絮凝 研究 。 河 口盐沼滩地 针对人海河 流河 盐 沼滩地的植被及其 冠层对 于水体泥 沙 的

8、运 移 、 沉降 的研 究 已有 扎 实 的工作 。 基于对 比研究 的思路 ， 在不 同季节 ， 选择盐 沼滩地 植被 分布 密度 差异 显著 的若干 部位 ， 计完 备 的野外 测量 设 方案 ， 利用 自动测量设 备 的优势 ， 提高研究结 果的定量化 水平 与准确性 ； 根据野 外观测资料 ， 构建水 动力学模 型， 开展盐沼滩地植 被及其冠层 对于水体泥沙 的运 移 、 降的数 值模拟研 究。 沉 维普资讯 海 洋 工 程 第 卷 滩地底栖 动物 、 钻穴动物 的活动对滩地 表层 沉积 物 的扰 动促 使 泥沙 再悬 浮 ， 动物 排 泄物 的 “ 水 ” 而 胶 作 用， 有利于滩

9、面物质 的稳定 。定量研究 滩地底栖动物 排泄 物 的成 分及其 结构 ， 定此类 物质 对 细颗粒 确 泥沙 的胶结作 用原理 。将 动物活 动对滩面结构影 响的研 究结果 与动物属种 、 含量与分 布特征 的定量研 究 ， 以 及滩面涨 落潮 水动力学 参数 的精确 测量相结合 ， 定量研 究滩面 动物 活动对 细颗粒 泥 沙行 为 的影 响 。滩 面水 体浮游植 物（ 种藻类 ） 各 也可作为泥 沙的附着核心 ， 促使 细颗粒 泥沙 的聚集沉 降 ； 藻类物质在沉 积物 中的降解 产物有 可能发挥“ 水” 胶 作用 ， 有利于 固滩 ， 这些均需要进 一步开 展针 对性研究 。 河 口海

10、 岸过程与 河 口工程环境 人海 河流的流量 与输沙量对 于河 海岸过程具有 重要影 响， 三峡工程与“ 南水北调 ” 工程对 于长 江 口地形 、 地貌 的影响是不 可否认 的 ， 尽管人们 目前 尚不 清楚这种 影响的细节 。上游大型水利 工程 对于长 江 口 的影 响很可能通过 工程导致 的长江流量与输沙量 的季节变化 ， 以及泥 沙级 配 的改变来 实现 ， 而河 口细颗粒 泥 沙 絮凝过 程及其变 化研究将是揭 示这种影 响的具 体途径之一 。细颗粒泥沙 絮凝 对于开 敞型淤泥质岸滩 的发 育具 有重要影 响 ， 应尽快 开展细颗粒 泥沙絮凝对于河 口海 岸过程 影响 的系统研 究

11、。细颗粒 泥沙 的河 口行 为 （ 絮凝 、 沉降与悬 浮搬运 ） 与河 口工程环 境密切相关 ， 对于长 江 口深水航道整 治等河 口大 型工程与细颗粒 泥沙 絮凝 的相互影 响 ， 学术 界应予 以重视 。开展相关研究 有助于培育新 的学科生长点 ， 于河 口工程实践具有 现 对 实指导 意义 。此外 ， 口地 区城市化 导致 的 区域 水环 境 问题 日益 突 出 ， 然 影 响细颗 粒 泥沙 所处 的河 口环 河 必 境， 进而制约其行 为 ， 这对 于河 口水 下 地 形发 育 以及 岸滩 地 貌演 变 的 影 响是 不容 忽 视 的 ， 尽 快 开展 相 关 应 研究。 参考文献

12、： ： ， ， ： ， ： ， ， 张 志 忠 ， 文盛 ， 晓顺 ， 黄 杨 等 长江 口浮 泥若 干 特性 的初 步研 究 杭州 大学 学 报 ， ， ： （ ） 张 志 忠 ， 允 菊 ， 志 刚 江 口细颗 粒 泥沙 絮凝 若 干特 性 探 讨 第 二 届 河 流泥 沙 国际 学 术讨 论 会 论 文 集 北 王 徐 长 京 ：水 利 电力 出版 社 王允 菊 江 口悬 浮泥 沙 的 电荷 特性 东海 海洋 ， ： 长 ， （） 张志 忠 长江 口细 颗粒 泥 沙基 本 特性 研究 全 国泥沙 基本 理论 研 究 学术 讨 论 会论 文 集 北 京 ： 国建 材 工 业 出 中 版社

13、张志 忠 ， 阮文杰 ， 国俊 江 口动 水 絮凝沉 降 与拦 门沙 淤 积 的关 系 第 七届 全 国海 岸 工程学 术 讨论 会 论文 集 蒋 长 北京 ：海 洋 出版社 张 志忠 ， 阮文 杰 ， 国俊 江 口动 力 絮凝沉 降 与拦 门 沙淤 积 的关 系 海洋 与 湖沼 ， ： 蒋 长 ， （） 张 志忠 江 口细颗 粒 泥沙 基本 特性 泥 沙研 究 ， （） 长 ， ： ， ， ： ： ， ， ， ， ， ： （ ， ） ： ， ， ， ， ： ， ， 沈 承烈 ， 阮文 杰 长江 口河 床 质 冲淤 特性 的试验 研 究 泥 沙 研究 ， （ ） ， ： 沈焕 庭 ， 九发 ，

14、 李 朱慧 芳 ， 江河 口悬 沙输 移 特性 泥沙 研 究 ， （） 等 长 ， ： 沈 焕庭 ， 慧芳 ， 志 昌 朱 茅 长江 河 口环 流及 其对 悬 沙输 移 的影 响 海 洋与 湖沼 ， （ ） ，： ， ， ， ： ， （ ） 阮文杰 颗粒 泥 沙 动水 絮凝 的机 理 分析 海洋 科学 ， （） 细 ， ： 阮文 杰 江 口天 然水 流 中细 颗粒 泥 沙 的絮凝 作用 海洋 科 学 ， （ ） 长 ， ： 陈邦 林 ， 庆 平 ， 吉余 韩 陈 长江 河 口浑 浊带 化学 过 程 华 东师 范 大学学 报 （ 江河 口最 大 浑浊 带 和 河 口锋 研 究 论文 长 维普资讯

15、 第 期 选 集 ） ， ， 陈 庆强 ， ： 江 口细颗 粒 泥沙 絮凝 作用 及 其 制约 因素 研究 等 长 陈邦林 ， 吴 玲， 邱佩英 长江 口南港南槽地区悬移质絮凝机理研究 见 ： 陈吉余 ， 沈焕庭 ， 恽才兴 等 长 江河 口动力 过 程 和地貌 演 变 上 海 ： 海 科学 技 术 出版社 ， 上 ， 邱佩英 ， 周菊珍 ， 陈邦林 长江河 口细颗粒泥沙絮凝机理探讨 见 ： 陈吉余 ， 沈焕庭， 才兴 ， 恽 等 长江河 口动力 过 程 和地 貌演 变 上海 ： 上海 科学 技 术 出版社 ， ， 李 炎 ， 亚琴 ， 以安 王 林 运用 分 粒级 的 泥沙垂 线 分布 分

16、析长 江 口泥 沙 絮凝 沉降特 征 海 洋工 程 ， ， （） ： 【 ， ， 时 ， （ ） ， ， ： 钟 江 细 颗粒 泥沙 过 程 泥 沙研 究 ， （ ） 长 ， ： 蒋 国俊 ， 志忠 江 阳离 子浓 度 与细 颗 粒泥 沙 絮凝沉 积 海 洋 学报 ， ： 张 长 ，（ ） 蒋 国俊 ， 炎 明 ， 子文 姚 唐 长江 细颗 粒 泥沙 絮凝 沉降 影 响 因素分 析 海 洋 学报 ， （ ） ， ： 金 鹰 ， 义刚， 王 李 宇 江 粘性 细 颗粒 泥沙 絮凝 试验 研 究 河 海 大学 学报 ， （ ） 长 ， ： ， ， （ ） ： ， ， ， ： ： ， ， （ ） 一

17、 ： ， ： ，（ ） ， ， ， ： ， （） ， ， ： ， ， ， ， ， （ ） ： ， ， 唱 ， （ ） ： 蔡卫君 ， 陈邦林 ， 夏福兴， 口细颗粒泥砂界面化学研究一污水排放对长江 口泥砂稳定性 的影响 海洋通报 ， 等 河 ， （ ） ： 林以安 ， 唐仁友 ， 李 炎， 等 长江口生源元素的生物地球化学特征与絮凝沉降的关 系 海洋学报 ， ， ： （ ） 李 林 以安 ， 炎 ， 仁友 唐 长江 口絮凝 聚沉 特征 与 颗粒 表 面物理 化 学 因素作 用 一 悬浮 颗 粒 絮凝沉 降特 征 泥 沙研 炎 长江 口絮凝 聚沉 特 征与 颗粒 表 面物理 化 学 因素作 用

18、一 颗粒 表 面性 质对 聚沉 的作用 泥 究 ， ，（ ） ： 林 以安 ， 唐仁 友 ， 李 沙 研究 ， ： ，（） 关 许 为 ， 英祖 ， 以安 ， ， 江 口泥 沙 絮凝体 的现 场 显微 观测 泥 沙研 究 ， （） 陈 林 等 长 ， ： 关 许 为 ， 英祖 江 泥沙 絮凝 静 水沉 降 动力 学模 式 的试 验研 究 海 洋 工程 ， ： 陈 长 ，（ ） 关许 为 ， 英祖 ， 心慧 陈 杜 长江 絮凝 机理 的试 验研 究 水利 学报 ， （） ， ： 黄 蒋 等 长 彭润 泽 ， 永健 ， 如琴 ， 江 泥 沙静 水 絮凝 沉速 试验 研 究 水利 水 电科 学 研 究 院 科学 研 究 论 文集 北 京 ：水 利 电力 出版 社 ， ， ： 天 汤鸿 霄译 北京 ： 学 出版社 ， 科 化学 一 然 水体 化学 平衡 导论 ， 水 王保 栋 口细颗