stringtranslate.com

Седиментация

Седиментация — это осаждение осадков . [1] Это происходит, когда частицы во взвешенном состоянии оседают из жидкости , в которой они находятся , и останавливаются у барьера. Это происходит из-за их движения через жидкость в ответ на силы , действующие на них: эти силы могут быть вызваны гравитацией , центробежным ускорением или электромагнетизмом . Осаждение — это падение взвешенных частиц через жидкость, тогда как седиментация — это конечный результат процесса осаждения.

В геологии седиментация — это отложение осадков, которое приводит к образованию осадочных пород . Этот термин широко применяется ко всему спектру процессов, которые приводят к образованию осадочных пород, от первоначальной эрозии через перенос осадков и осаждение до литификации осадков. Однако строгое геологическое определение седиментации — это механическое отложение частиц осадка из первоначальной суспензии в воздухе или воде.

Седиментация может относиться к объектам различных размеров, начиная от крупных камней в текущей воде, до суспензий пыли и частиц пыльцы, клеточных суспензий, растворов отдельных молекул, таких как белки и пептиды . Даже небольшие молекулы обеспечивают достаточно большую силу, чтобы вызвать значительное осаждение.

Принципы

Урегулирование

Пруд-отстойник для частиц железа на водопроводных станциях

Осаждение — это процесс, при котором частицы перемещаются ко дну жидкости и образуют осадок . Частицы, которые испытывают силу, либо из-за гравитации, либо из-за центробежного движения, будут стремиться двигаться равномерно в направлении, прилагаемом этой силой. Для осаждения под действием силы тяжести это означает, что частицы будут стремиться упасть на дно сосуда, образуя шлам или суспензию на его основании. Осаждение — важная операция во многих областях, таких как горнодобывающая промышленность , очистка сточных вод и питьевой воды , биологическая наука, повторное зажигание космического топлива , [2]

и черпание.

Классификация

Классификация седиментации: [3]

Равновесие осадконакопления

Когда частицы, оседающие из суспензии, достигают твердой границы, концентрация частиц на границе противостоит диффузии частиц . Распределение осадка вблизи границы приходит в седиментационное равновесие . Измерения распределения дают информацию о природе частиц. [4] [5]

В геологии

Заиление

В геологии термин седиментация широко применяется ко всему спектру процессов, которые приводят к образованию осадочных пород, от первоначального образования осадков путем эрозии частиц из скальных обнажений, через перенос осадков и осаждение, до литификации осадков. Однако этот термин более конкретно применяется к отложению осадков, и в самом строгом смысле он применяется только к механическому отложению частиц осадков из первоначальной суспензии в воздухе или воде. Седиментация приводит к образованию осадочных рельефов и пород, которые составляют осадочную летопись . [6] Образование земных поверхностей путем седиментации, особенно в речных долинах, называется агградацией . [7]

Скорость седиментации — это толщина осадка, накопленного за единицу времени. [8] Для взвешенных грузов это можно выразить математически с помощью уравнения Экснера . [9] Скорость седиментации варьируется от менее 3 миллиметров (0,12 дюйма) за тысячу лет для пелагических осадков до нескольких метров за тысячу лет в частях крупных речных дельт . Однако долгосрочное накопление осадков определяется не столько скоростью седиментации, сколько скоростью оседания, что создает пространство для накопления осадков в геологических масштабах времени. Большая часть седиментации в геологической летописи происходила в относительно кратких эпизодах осадконакопления, разделенных длительными интервалами отсутствия осадконакопления или даже эрозии. [10]

В эстуарных средах на оседание может влиять наличие или отсутствие растительности. Такие деревья, как мангровые, имеют решающее значение для ослабления волн или течений, способствуя оседанию взвешенных частиц. [11]

Заиление

Нежелательное увеличение перемещения и осаждения взвешенных материалов называется заиливанием , и это основной источник загрязнения водных путей в некоторых частях мира. [12] [13] Высокие скорости осаждения могут быть результатом плохого управления земельными ресурсами и высокой частоты наводнений. Если не управлять должным образом, это может быть пагубно для хрупких экосистем на принимающей стороне, таких как коралловые рифы. [14] Изменение климата также влияет на скорость заиливания. [15]

Осадконакопление, вызванное деятельностью человека

Фотография плоского ландшафта с низкой растительностью и прудами. На заднем плане стая водоплавающих птиц и холмы.
Дельта Гедиза, демонстрирующая типичный природный ландшафт дельты
Стратегии усиления седиментации — это проекты по управлению окружающей средой, направленные на восстановление и облегчение процессов землеустройства в дельтах . [16] Доступность и осаждение осадка важны, поскольку дельты естественным образом оседают и, следовательно, нуждаются в накоплении осадка для поддержания своей высоты, особенно с учетом увеличивающихся темпов повышения уровня моря . [17] [18] Стратегии усиления седиментации направлены на увеличение седиментации на дельтовой равнине, в первую очередь, путем восстановления обмена водой и осадками между реками и низменными дельтовыми равнинами. Стратегии усиления седиментации могут применяться для стимулирования увеличения высоты земли для компенсации повышения уровня моря. [19] Интерес к стратегиям усиления седиментации в последнее время возрос из-за их способности повышать высоту земли, что важно для долгосрочной устойчивости дельт. [16]

В химии

В химии седиментация используется для измерения размера крупных молекул ( макромолекул ), где сила тяжести увеличивается с центробежной силой в ультрацентрифуге .

В очистке воды

Физический процесс седиментации ( процесс осаждения осадка ) применяется в очистке воды , где гравитация действует для удаления взвешенных твердых частиц из воды. [20] Твердые частицы, увлекаемые турбулентностью движущейся воды, могут быть удалены естественным путем путем осаждения в неподвижной воде озер и океанов. Отстойники — это пруды, построенные с целью удаления увлекаемых твердых частиц путем осаждения. [21] Осветлители — это резервуары, построенные с механическими средствами для непрерывного удаления твердых частиц, осаждаемых путем осаждения; [22] однако осветление не удаляет растворенные твердые частицы . [23]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ "седиментация" . Оксфордский словарь английского языка (Электронная правка). Oxford University Press . (Требуется подписка или членство в участвующем учреждении.)
  2. ^ Зеглер, Франк; Бернард Куттер (2010-09-02). "Развитие архитектуры космического транспорта на базе склада" (PDF) . Конференция и выставка AIAA SPACE 2010 . AIAA. Архивировано из оригинала (PDF) 2013-05-10 . Получено 2011-01-25 . Он потребляет отходы водорода и кислорода для производства энергии, создания тяги для стабилизации и управления ориентацией.
  3. ^ Coe, HS; Clevenger, GH (1916). «Методы определения вместимости шламоотстойников». Труды Американского института инженеров горного дела и металлургии . 55 : 356.
  4. ^ "Нобелевская премия по физике 1926 года". NobelPrize.org . 27 ноября 2021 г. . Получено 27 ноября 2021 г. .
  5. ^ Пьяцца, Роберто; Буццаккаро, Стефано; Секки, Элеонора (2012-06-27). "Невыносимая тяжесть коллоидов: факты, сюрпризы и загадки седиментации" . Журнал физики: конденсированное вещество . 24 (28): 284109. Bibcode : 2012JPCM...24B4109P. doi : 10.1088/0953-8984/24/28/284109. ISSN  0953-8984. PMID  22738878. S2CID  23309333.
  6. ^ Джексон, Джулия А., ред. (1997). "седиментация". Глоссарий геологии (четвертое изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN 0922152349.
  7. ^ Джексон 1997, «ухудшение».
  8. ^ Джексон 1997, «скорость седиментации».
  9. ^ Paola, C.; Voller, VR (2005). "Обобщенное уравнение Экснера для баланса массы осадков". Журнал геофизических исследований . 110 (F4): F04014. Bibcode : 2005JGRF..110.4014P. doi : 10.1029/2004JF000274.
  10. ^ Блатт, Харви; Миддлтон, Джерард; Мюррей, Рэймонд (1980). Происхождение осадочных пород (2-е изд.). Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Prentice-Hall. С. 30–31, 122–123. ISBN 0136427103.
  11. ^ Ван Сантен, П.; Августинус, PGEF; Янссен-Стелдер, Б. М.; Квартел, С.; Три, NH (2007-02-15). «Осадконакопление в эстуарной мангровой системе». Журнал азиатских наук о Земле . Морфодинамика дельты Красной реки, Вьетнам. 29 (4): 566–575. Bibcode : 2007JAESc..29..566V. doi : 10.1016/j.jseaes.2006.05.011.
  12. ^ "Заиливание и седиментация". blackwarriorriver.org. Архивировано из оригинала 2009-12-21 . Получено 2009-11-16 .
  13. ^ «Заиление убило рыбу в Батанг Раджанге - дайджест новостей Малайзии» . malaysiadigest.blogspot.com . Проверено 16 ноября 2009 г.
  14. ^ Виктор, Стивен; Нет, Лейнсон; Голбуу, Йимнанг; Волански, Эрик; Ричмонд, Роберт Х. (2006-02-01). «Осадконакопление в мангровых зарослях и коралловых рифах на влажном тропическом острове Понпеи, Микронезия». Estuarine, Coastal and Shelf Science . 66 (3–4): 409–416. Bibcode : 2006ECSS...66..409V. doi : 10.1016/j.ecss.2005.07.025.
  15. ^ UD Kulkarni; et al. «Международный журнал по изменению климата: последствия и ответные меры» Скорость заиливания озера Вулар (Джамму и Кашмир, Индия) с особым акцентом на его климат и тектонику». Международный журнал по изменению климата: последствия и ответные меры. Архивировано из оригинала 2017-03-18 . Получено 2009-11-16 .
  16. ^ ab Nicholls, RJ; Hutton, CW; Adger, WN; Hanson, SE; Rahman, Md. M.; Salehin, M., ред. (2018). Экосистемные услуги для благополучия в дельтах: комплексная оценка для анализа политики. Cham: Springer International Publishing. doi : 10.1007/978-3-319-71093-8. ISBN 978-3-319-71092-1. S2CID  135458360.
  17. ^ Syvitski, JP (2008). «Дельты под угрозой». Sustainability Science . 3 (1): 23–32. doi :10.1007/s11625-008-0043-3. ISSN  1862-4065. S2CID  128976925.
  18. ^ Джосан, Л.; Константинеску, С.; Филип, Ф.; Дэн, Б. (2013). «Поддержание крупных дельт посредством канализации: природа против людей в дельте Дуная». Антропоцен . 1 : 35–45. Bibcode : 2013Anthr...1...35G. doi : 10.1016/j.ancene.2013.09.001.
  19. ^ Paola, C.; Twilley, RR; Edmonds, DA; Kim, W.; Mohrig, D.; Parker, G.; Viparelli, E.; Voller, VR (2011). «Естественные процессы в восстановлении дельты: применение к дельте Миссисипи». Annual Review of Marine Science . 3 (1): 67–91. Bibcode : 2011ARMS....3...67P. doi : 10.1146/annurev-marine-120709-142856. ISSN  1941-1405. PMID  21329199.
  20. ^ Омелия, С (1998). «Коагуляция и седиментация в озерах, водохранилищах и на водоочистных сооружениях». Водная наука и технологии . 37 (2): 129. doi :10.1016/S0273-1223(98)00018-3.
  21. ^ Голдман, Стивен Дж., Джексон, Кэтрин и Бурштынский, Тарас А. Справочник по контролю эрозии и наносов. McGraw-Hill (1986). ISBN 0-07-023655-0 . С. 8.2, 8.12. 
  22. ^ Хаммер, Марк Дж. Технология водоснабжения и очистки сточных вод. John Wiley & Sons (1975). ISBN 0-471-34726-4 . С. 223–225. 
  23. ^ Рейнсел, М., Apex Engineering. «Промышленная очистка воды от неорганических загрязняющих веществ: физические процессы очистки» Water Online; Доступ 15 октября 2018 г.