底泥氟释放机制及变化速率分析

在以上实验的基础上，计算不同高度氟含量的变化速率。所谓氟含量的变化速率是每千克土每天释放氟含量的变化量。不同于底泥氟释放速率的是：由于水柱中部和上部没有底泥的释放，但水中氟的含量会发生变化。由于水柱较高，仅上部受蒸发的影响，所以氟含量的变化速率也分段进行计算。

上部有蒸发的部分，采用式（4.4）～式（4.7）、式（4.15）～式（4.21）和式（4.26）计算，与水槽底泥计算氟的释放量和底泥释放速度的计算公式相同。

中部和下部不受蒸发的影响，可采用如下公式计算：

式中　Ci——第i天测定的氟浓度，mg/L；

Ci-1——第i-1天测定的氟浓度，mg/L，i=1，2，…172；

ti——实验的第i天；ti-1——实验的第i-1天；

Vi——取样段第i天的水体积，L；

W——实验底泥的重量，kg。

虽然各方案条件不同，但氟含量的变化速率基本上表现出同样的特点。图4.45是方案1氟含量变化速率随时间变化曲线图，由图4.45可见，曲线在开始阶段随着时间的延长呈有规律的起伏变化，第6天氟含量的变化速率最大，随着时间的延长，氟含量变化速率逐渐变小。至第11日，水柱底部Z1-3处氟含量的变化速率又一次较大。至第17日，底部Z1-3处氟含量的变化速率开始减小。至第24日氟含量的变化速率已开始全面减小，但底部Z1-3处减小的幅度较大，上部减小的幅度较小。至第38天以后，氟含量的变化速率已基本趋于定值。说明氟含量的变化速率开始虽然较大，但经过一段时间以后，氟含量的变化速率趋于定值。

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图4.45　氟含量变化速率随时间变化曲线图（方案1）

图4.46　方案1垂向氟含量变化速率图

图4.47　方案6垂向氟含量变化速率图

为进一步研究氟含量变化速率在垂向上的变化，以方案1和方案6为例，做垂向氟含量变化速率曲线图。由图4.46和图4.47可见实验开始时底部氟含量变化率较大，第6天底部氟含量变化率最大，但运移到上部的量相对较小。第11天，底部的氟释放速率逐渐减小。第17天中部取样点的氟含量变化率已有所增加，但上部氟含量变化率仍较小，此后氟含量变化率变小，上部和底部的差值也逐渐变小。第38天和第53天，不仅上部和底部的氟含量变化率更小，两部分实验结果氟含量变化率已非常接近。说明38天以后氟浓度变化率接近定值。实验时间内，在浓度梯度的作用下，氟不断地由高浓度向低浓度扩散。

将几个方案的计算结果进行统计分析（表4.11），发现尽管开始期间氟含量变化速率的最大值或最小值相差较大，尤其是以靠近底泥的下部孔（Z-3）更为明显。但到实验后期最大值或最小值均比较接近，说明实验的6个方案初始条件虽然不同（初始条件见表4.10），但对氟含量变化速率的影响都不是很大。

表4.11　氟浓度变化速率统计成果表　单位：mg/kg·d

注　Z-1孔为上部取样孔，Z-2孔为中间取样孔，Z-3孔为底部取样孔。