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第1章 绪论1

1.1 问题的提出1

1.2 颗粒物的形貌及表面性质3

1.2.1 颗粒物表面形貌3

1.2.2 颗粒物表面物理化学性质8

1.3 泥沙对污染物的吸附10

1.3.1 吸附模式10

1.3.2 吸附影响因子12

1.3.3 磷的赋存形态和时空分布15

1.4 污染物迁移转化模型16

1.4.1 磷污染物迁移转化16

1.4.2 重金属污染物迁移转化17

第2章 基本实验仪器及原理20

2.1 电子显微镜20

2.1.1 表面形貌观测20

2.1.2 表面元素探测21

2.1.3 样品制备23

2.1.4 图像采集23

2.2 物理化学吸附分析仪25

2.3 离子浓度测定27

2.3.1 分光光度计27

2.3.2 离子色谱仪28

第3章 泥沙颗粒形貌定性描述29

3.1 样品采集与制备29

3.1.1 样品采集29

3.1.2 天然沙样品清洗30

3.2 天然沙和清洗沙表面形貌32

3.2.1 天然沙形貌32

3.2.2 清洗沙形貌40

3.3 泥沙表面孔隙42

3.3.1 镶嵌实验42

3.3.2 孔隙图像43

第4章 泥沙颗粒形貌定量描述44

4.1 图像数字化44

4.1.1 图像提取44

4.1.2 图像处理基础46

4.2 颗粒投影形状47

4.2.1 泥沙颗粒的形状47

4.2.2 颗粒投影形状的统计分析50

4.2.3 傅里叶级数分析方法53

4.3 颗粒表面结构69

4.3.1 颗粒的表面导数69

4.3.2 形貌的表达72

4.4 泥沙颗粒图像灰度值统计77

4.4.1 研究方法77

4.4.2 重构泥沙颗粒的表面形貌80

第5章 泥沙吸附磷和重金属实验82

5.1 实验准备82

5.1.1 实验用沙和用水82

5.1.2 标准溶液配制83

5.2 泥沙吸附磷的实验84

5.2.1 实验设计84

5.2.2 实验结果与分析84

5.3 泥沙吸附重金属的实验90

5.3.1 实验设计90

5.3.2 实验结果91

第6章 环境泥沙表面的物理特性93

6.1 气体吸附法测量颗粒表面物理性质93

6.1.1 孔隙类型93

6.1.2 孔隙与吸附95

6.2 泥沙样品吸附等温线97

6.3 泥沙颗粒表面的主要物理特性99

6.3.1 孔分布99

6.3.2 比表面积、孔体积和平均孔径100

6.4 泥沙颗粒表面分形维数101

6.4.1 表面分形维数101

6.4.2 形貌结构分形维数102

6.4.3 比较与分析107

第7章 环境泥沙表面的化学特性109

7.1 颗粒表面元素区域分析109

7.1.1 表面元素点分析109

7.1.2 表面元素线分布111

7.2 颗粒表面元素分布113

7.2.1 表面磷元素分布113

7.2.2 表面铜离子分布115

7.3 元素分布与表面形貌的相关分析116

7.3.1 磷元素116

7.3.2 铜离子119

第8章 数学泥沙研究平台及其应用122

8.1 数学泥沙研究平台122

8.1.1 数学泥沙重构方法122

8.1.2 数学泥沙重构124

8.2 数学泥沙的形貌特征126

8.2.1 数学泥沙表面高程模型127

8.2.2 数学泥沙的形貌特征要素128

8.2.3 数学泥沙空间特性验证130

8.3 微观吸附动力学模型133

8.3.1 泥沙吸附污染物过程分析133

8.3.2 动力学吸附模式134

8.3.3 动力吸附与颗粒表面形貌136

8.4 数学泥沙颗粒表面元素分布136

第9章 一维数学模型及应用138

9.1 一维水沙和水质模型138

9.1.1 水沙数学模型138

9.1.2 水质数学模型139

9.2 模型改进140

9.2.1 水质数学模型的改进140

9.2.2 水沙数学模型的改进141

9.3 模型应用142

9.3.1 北运河污染物迁移142

9.3.2 岩滩水库泥沙输移144

第10章 结论与展望151

10.1 结论151

10.2 展望152

参考文献154