张 岩,任方云,唐元庆,赵万里,赵同国,刘同帅,刘玉灿,SHEN Hung Tao

融冰过程中铁离子和锰离子的迁移规律

张 岩1*,任方云1,唐元庆1,赵万里1,赵同国1,刘同帅1,刘玉灿1,SHEN Hung Tao2

(1.烟台大学土木工程学院,山东 烟台 264005；2.克拉克森大学土木与环境工程系,美国 波茨坦 13699-5710)

为探究融冰过程中重金属离子的迁移规律,选择铁离子和锰离子为研究对象,开展了室内模拟融冰实验,探讨其在融冰过程中的迁移规律,并分析初始浓度和冷冻温度对其迁移过程的影响.结果表明:在不同的初始浓度和冷冻温度条件下,铁离子和锰离子在冰中各层的浓度分布关系皆为:中层<上层<下层;融冰过程中,51.17%～71.67%的铁离子和锰离子均在冰体融化前期(0～25%)集中释放,中后期相对平稳均匀释放,此外初始浓度对冰融化时铁离子和锰离子的迁移规律影响不大,而冷冻温度较低时,融1中铁离子和锰离子的浓度基本在增加;融冰过程中,随着累积融水体积的增加,融水中铁离子和锰离子的浓度与冰体初始浓度之比逐渐降低,它们之间呈指数函数衰减模式.

融冰；铁离子；锰离子；迁移规律

中国北方冬季漫长而寒冷,湖泊、水库和河流等每年有3～5个月的时间被冰雪覆盖[1-2].水体结冰过程中,水中的污染物会被截留在冰体中[3-4].翌年初春冰逐渐融化,导致冰中的污染物被释放出来,成为承纳水体的污染源,甚至会在水体沉积物中积累[5-6],对水环境产生威胁.随着全球气候逐渐变暖[7],寒冷地区水体的冰封期缩短,冰川融化加速,这使得研究融化过程中污染物的迁移规律迫在眉睫.

现已公开的有关淡水研究的文献中,只有2%涉及水体结冰过程[8],且主要集中在氮、磷、金属离子,有机污染物等物质研究[9-13].关于融冰过程研究的文献相对匮乏,近些年仅有的一些文献多集中于有机污染物释放[14-17]和融水对微生物的影响[18-20].如Xue等[21]评估了融化冰中溶解有机物(DOM)的洗脱行为,结果表明DOM融化过程中表……