Седиментация

Седиментация – это отложение отложений . ^{[ 1 ]} Это происходит, когда частицы во взвешенном состоянии оседают из жидкости , в которую они вовлечены , и упираются в барьер. Это происходит из-за их движения через жидкость в ответ на действующие на них силы : эти силы могут быть вызваны гравитацией , центробежным ускорением или электромагнетизмом . Оседание – это падение взвешенных частиц через жидкость, тогда как седиментация – это конечный результат процесса осаждения.

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

Седиментация может относиться к объектам различных размеров: от больших камней в текущей воде до суспензий частиц пыли и пыльцы, клеточных суспензий и растворов отдельных молекул , таких как белки и пептиды . Даже небольшие молекулы создают достаточно сильную силу, вызывающую значительную седиментацию.

Принципы

Расселение

Осаждение – это процесс, при котором частицы перемещаются ко дну жидкости и образуют осадок . Частицы, на которые действует сила тяжести или центробежного движения, будут стремиться двигаться равномерно в направлении действия этой силы. Для гравитационного осаждения это означает, что частицы будут стремиться падать на дно сосуда, образуя осадок или суспензию на дне сосуда. Осаждение является важной операцией во многих приложениях, таких как горнодобывающая промышленность , очистка сточных и питьевых вод , биологическая наука, повторное зажигание космического топлива , ^{[ 2 ]}

и черпать.

Классификация

Классификация седиментации: ^{[ 3 ]}

Седиментация типа 1 характеризуется частицами, которые оседают дискретно с постоянной скоростью осаждения, или отложением минералов, богатых железом, которые направляются вниз к точечному источнику. Они оседают отдельными частицами и не флокулируют (прилипают друг к другу) во время отстаивания. Пример: песок и щебень.
Седиментация 2-го типа характеризуется частицами, которые в процессе седиментации флокулируют и из-за этого их размер постоянно меняется и, следовательно, меняется скорость их осаждения. Пример: коагуляция квасцов или железа.
Седиментация типа 3 также известна как зональная седиментация. В этом процессе частицы имеют высокую концентрацию (более 1000 мг/л), так что частицы имеют тенденцию осаждаться в виде массы, и присутствуют отчетливые прозрачная зона и зона осадка. Зонное осаждение происходит в известково-умягчительных установках, седиментаторах, отстойниках активного ила и сгустителях ила.

Седиментационное равновесие

Когда частицы, оседающие из суспензии, достигают твердой границы, концентрации частиц на границе противодействует диффузия частиц . Распределение осадков вблизи границы приходит в седиментационное равновесие . Измерения распределения дают информацию о природе частиц. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

В геологии

В геологии термин седиментация широко применяется ко всему диапазону процессов, которые приводят к образованию осадочных пород, от первоначального образования отложений путем эрозии частиц из обнажений горных пород, переноса и осаждения отложений до литификации отложений. Однако этот термин более конкретно применяется к осаждению отложений, и в самом строгом смысле он применяется только к механическому осаждению частиц осадка из исходной суспензии в воздухе или воде. Седиментация приводит к образованию осадочных форм рельефа и горных пород, составляющих осадочную летопись . ^{[ 6 ]} Наращивание поверхности суши за счет отложений, особенно в долинах рек, называется агградацией . ^{[ 7 ]}

Скорость седиментации – это толщина осадка, накопленного за единицу времени. ^{[ 8 ]} Для подвешенной нагрузки это может быть выражено математически уравнением Экснера . ^{[ 9 ]} Скорость седиментации варьируется от менее 3 миллиметров (0,12 дюйма) в тысячу лет для пелагических отложений до нескольких метров в тысячу лет в некоторых частях дельт крупных рек . Однако долгосрочное накопление отложений определяется не столько скоростью седиментации, сколько скоростью оседания, которая создает пространство для накопления отложений в геологических временных масштабах. Большая часть седиментации в геологической летописи происходила в виде относительно коротких эпизодов осадконакопления, разделенных длительными интервалами отсутствия отложения или даже эрозии. ^{[ 10 ]}

В устьевой среде на оседание может влиять наличие или отсутствие растительности. Такие деревья, как мангровые заросли, играют решающую роль в ослаблении волн или течений, способствуя осаждению взвешенных частиц. ^{[ 11 ]}

Заиление

Нежелательный повышенный перенос и осаждение взвешенных веществ называется заилением и является основным источником загрязнения водных путей в некоторых частях мира. ^{[ 12 ]}^{[ 13 ]} Высокие скорости седиментации могут быть результатом плохого управления земельными ресурсами и высокой частоты наводнений. Если не управлять им должным образом, это может нанести вред хрупким экосистемам принимающей стороны, таким как коралловые рифы. ^{[ 14 ]} Изменение климата также влияет на уровень заиления. ^{[ 15 ]}

Усиленная человеком седиментация

Стратегии усиления седиментации представляют собой проекты управления окружающей средой , направленные на восстановление и облегчение процессов застройки земель в дельтах . ^{[ 16 ]} Наличие и отложение отложений важны, поскольку дельты естественным образом опускаются и, следовательно, нуждаются в накоплении отложений для поддержания своей высоты, особенно с учетом растущих темпов повышения уровня моря . ^{[ 17 ]}^{[ 18 ]} Стратегии усиления седиментации направлены на увеличение седиментации на дельтовой равнине, прежде всего, за счет восстановления обмена воды и наносов между реками и низменными дельтовыми равнинами. Стратегии усиления седиментации могут применяться для стимулирования повышения высоты суши , чтобы компенсировать повышение уровня моря. ^{[ 19 ]} Интерес к стратегиям усиления седиментации в последнее время возрос из-за их способности повышать высоту суши, что важно для долгосрочной устойчивости дельт. ^{[ 16 ]}

По химии

В химии седиментация использовалась для измерения размера больших молекул ( макромолекул ), где сила гравитации дополняется центробежной силой в ультрацентрифуге .

В водоочистке

Физический процесс седиментации ( акт осаждения осадка ) находит применение в очистке воды , при котором сила тяжести удаляет взвешенные твердые частицы из воды. ^{[ 20 ]} Твердые частицы, увлекаемые турбулентностью движущейся воды, могут быть удалены естественным путем путем осаждения в стоячей воде озер и океанов. Отстойники — это пруды, построенные с целью удаления унесенных твердых частиц путем осаждения. ^{[ 21 ]} Осветлители представляют собой резервуары с механическими средствами для непрерывного удаления твердых частиц, осаждающихся в результате осаждения; ^{[ 22 ]} однако осветление не удаляет растворенные твердые вещества . ^{[ 23 ]}

См. также

Коагуляция (значения)

Примечания

^ «осаждение» . Оксфордский словарь английского языка (онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета . (Требуется подписка или членство участвующей организации .)
^ Зеглер, Фрэнк; Бернард Каттер (2 сентября 2010 г.). «Переход к архитектуре космического транспорта на базе депо» (PDF) . Конференция и выставка AIAA SPACE 2010 . АААА. Архивировано из оригинала (PDF) 10 мая 2013 г. Проверено 25 января 2011 г. Он потребляет отработанный водород и кислород для производства энергии, создания тяги для стабилизации и ориентации.
^ Коу, HS; Клевенджер, GH (1916). «Методика определения вместимости шламоотстойников». Труды Американского института горных и металлургических инженеров . 55 : 356.
^ «Нобелевская премия по физике 1926 года» . NobelPrize.org . 27 ноября 2021 г. Проверено 27 ноября 2021 г.
^ Пьяцца, Роберто; Бузаккаро, Стефано; Секки, Элеонора (27 июня 2012 г.). «Невыносимая тяжесть коллоидов: факты, сюрпризы и загадки седиментации» . Физический журнал: конденсированное вещество . 24 (28): 284109. Бибкод : 2012JPCM...24B4109P . дои : 10.1088/0953-8984/24/28/284109 . ISSN 0953-8984 . ПМИД 22738878 . S2CID 23309333 .
^ Джексон, Джулия А., изд. (1997). «осаждение». Глоссарий геологии (Четвертое изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN 0922152349 .
^ Джексон 1997 , «ухудшение».
^ Джексон 1997 , «скорость седиментации».
^ Паола, К.; Воллер, В.Р. (2005). «Обобщенное уравнение Экснера для баланса массы отложений». Журнал геофизических исследований . 110 (Ф4): F04014. Бибкод : 2005JGRF..110.4014P . дои : 10.1029/2004JF000274 .
^ Блатт, Харви; Миддлтон, Джерард; Мюррей, Рэймонд (1980). Происхождение осадочных пород (2-е изд.). Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-Холл. стр. 30–31, 122–123. ISBN 0136427103 .
^ Ван Сантен, П.; Августин, PGEF; Янссен-Стелдер, Б.М.; Квартель, С.; Три, Нью-Хэмпшир (15 февраля 2007 г.). «Отложение осадков в устьевой мангровой системе». Журнал азиатских наук о Земле . Морфодинамика дельты Красной реки, Вьетнам. 29 (4): 566–575. Бибкод : 2007JAESc..29..566V . дои : 10.1016/j.jseaes.2006.05.011 .
^ «Заиление и седиментация» . blackwarririver.org. Архивировано из оригинала 21 декабря 2009 г. Проверено 16 ноября 2009 г.
^ «Заиление убило рыбу в Батанг Раджанге - дайджест новостей Малайзии» . malaysiadigest.blogspot.com . Проверено 16 ноября 2009 г.
^ Виктор, Стивен; Нет, Лейнсон; Голбуу, Йимнан; Волански, Эрик; Ричмонд, Роберт Х. (1 февраля 2006 г.). «Отложения в мангровых зарослях и коралловых рифах на влажном тропическом острове Понпеи, Микронезия». Устьевые, прибрежные и шельфовые науки . 66 (3–4): 409–416. Бибкод : 2006ECSS...66..409В . дои : 10.1016/j.ecss.2005.07.025 .
^ УД Кулкарни; и др. «Международный журнал изменения климата: последствия и ответные меры » Скорость заиливания озера Вулар (Джамму и Кашмир, Индия) с особым упором на его климат и тектонику» . Международный журнал изменения климата: последствия и ответные меры. Архивировано из оригинала 18 марта 2017 г. Проверено 16 ноября 2009 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Николлс, Р.Дж.; Хаттон, CW; Адгер, Западная Нью-Йорк; Хэнсон, SE; Рахман, штат Мэриленд; Салехин М., ред. (2018). Экосистемные услуги для благополучия дельт: комплексная оценка для анализа политики . Чам: Международное издательство Springer. дои : 10.1007/978-3-319-71093-8 . ISBN 978-3-319-71092-1 . S2CID 135458360 .
^ Сивицкий, JP (2008). «Дельты в опасности» . Наука устойчивого развития . 3 (1): 23–32. дои : 10.1007/s11625-008-0043-3 . ISSN 1862-4065 . S2CID 128976925 .
^ Гиосан, Л.; Константинеску, С.; Филип, Ф.; Дэн, Б. (2013). «Поддержание крупных дельт посредством канализации: природа против людей в дельте Дуная» . Антропоцен . 1 : 35–45. Бибкод : 2013Антр...1...35Г . дои : 10.1016/j.ancene.2013.09.001 .
^ Паола, К.; Твилли, РР; Эдмондс, округ Колумбия; Ким, В.; Мориг, Д.; Паркер, Г.; Випарелли, Э.; Воллер, В.Р. (2011). «Естественные процессы при восстановлении дельты: применение к дельте Миссисипи» . Ежегодный обзор морской науки . 3 (1): 67–91. Бибкод : 2011ARMS....3...67P . doi : 10.1146/annurev-marine-120709-142856 . ISSN 1941-1405 . ПМИД 21329199 .
^ Омелия, К. (1998). «Коагуляция и осаждение в озерах, водохранилищах и водоочистных сооружениях». Водные науки и технологии . 37 (2): 129. дои : 10.1016/S0273-1223(98)00018-3 .
^ Голдман, Стивен Дж., Джексон, Кэтрин и Бурштынски, Тарас А. Справочник по контролю за эрозией и отложениями. МакГроу-Хилл (1986). ISBN 0-07-023655-0 . стр. 8.2, 8.12.
^ Хаммер, Марк Дж. Технология воды и сточных вод. Джон Уайли и сыновья (1975). ISBN 0-471-34726-4 . стр. 223–225.
^ Рейнзель, М., Apex Engineering. «Промышленная очистка воды от неорганических загрязнений: процессы физической очистки» « Вода онлайн»; По состоянию на 15 октября 2018 г.

[1] «осаждение» . Оксфордский словарь английского языка (онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета . (Требуется подписка или членство участвующей организации .)

[Settling_aiaa20100902-2] Зеглер, Фрэнк; Бернард Каттер (2 сентября 2010 г.). «Переход к архитектуре космического транспорта на базе депо» (PDF) . Конференция и выставка AIAA SPACE 2010 . АААА. Архивировано из оригинала (PDF) 10 мая 2013 г. Проверено 25 января 2011 г. Он потребляет отработанный водород и кислород для производства энергии, создания тяги для стабилизации и ориентации.

[3] Коу, HS; Клевенджер, GH (1916). «Методика определения вместимости шламоотстойников». Труды Американского института горных и металлургических инженеров . 55 : 356.

[4] «Нобелевская премия по физике 1926 года» . NobelPrize.org . 27 ноября 2021 г. Проверено 27 ноября 2021 г.

[5] Пьяцца, Роберто; Бузаккаро, Стефано; Секки, Элеонора (27 июня 2012 г.). «Невыносимая тяжесть коллоидов: факты, сюрпризы и загадки седиментации» . Физический журнал: конденсированное вещество . 24 (28): 284109. Бибкод : 2012JPCM...24B4109P . дои : 10.1088/0953-8984/24/28/284109 . ISSN 0953-8984 . ПМИД 22738878 . S2CID 23309333 .

[6] Джексон, Джулия А., изд. (1997). «осаждение». Глоссарий геологии (Четвертое изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN 0922152349 .

[FOOTNOTEJackson1997"aggradation"-7] Джексон 1997 , «ухудшение».

[FOOTNOTEJackson1997"rate_of_sedimentation"-8] Джексон 1997 , «скорость седиментации».

[9] Паола, К.; Воллер, В.Р. (2005). «Обобщенное уравнение Экснера для баланса массы отложений». Журнал геофизических исследований . 110 (Ф4): F04014. Бибкод : 2005JGRF..110.4014P . дои : 10.1029/2004JF000274 .

[10] Блатт, Харви; Миддлтон, Джерард; Мюррей, Рэймонд (1980). Происхождение осадочных пород (2-е изд.). Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-Холл. стр. 30–31, 122–123. ISBN 0136427103 .

[11] Ван Сантен, П.; Августин, PGEF; Янссен-Стелдер, Б.М.; Квартель, С.; Три, Нью-Хэмпшир (15 февраля 2007 г.). «Отложение осадков в устьевой мангровой системе». Журнал азиатских наук о Земле . Морфодинамика дельты Красной реки, Вьетнам. 29 (4): 566–575. Бибкод : 2007JAESc..29..566V . дои : 10.1016/j.jseaes.2006.05.011 .

[12] «Заиление и седиментация» . blackwarririver.org. Архивировано из оригинала 21 декабря 2009 г. Проверено 16 ноября 2009 г.

[13] «Заиление убило рыбу в Батанг Раджанге - дайджест новостей Малайзии» . malaysiadigest.blogspot.com . Проверено 16 ноября 2009 г.

[14] Виктор, Стивен; Нет, Лейнсон; Голбуу, Йимнан; Волански, Эрик; Ричмонд, Роберт Х. (1 февраля 2006 г.). «Отложения в мангровых зарослях и коралловых рифах на влажном тропическом острове Понпеи, Микронезия». Устьевые, прибрежные и шельфовые науки . 66 (3–4): 409–416. Бибкод : 2006ECSS...66..409В . дои : 10.1016/j.ecss.2005.07.025 .

[15] УД Кулкарни; и др. «Международный журнал изменения климата: последствия и ответные меры » Скорость заиливания озера Вулар (Джамму и Кашмир, Индия) с особым упором на его климат и тектонику» . Международный журнал изменения климата: последствия и ответные меры. Архивировано из оригинала 18 марта 2017 г. Проверено 16 ноября 2009 г.

[Sedimentation_enhancing_strategy_:0-16] Перейти обратно: ^а ^б Николлс, Р.Дж.; Хаттон, CW; Адгер, Западная Нью-Йорк; Хэнсон, SE; Рахман, штат Мэриленд; Салехин М., ред. (2018). Экосистемные услуги для благополучия дельт: комплексная оценка для анализа политики . Чам: Международное издательство Springer. дои : 10.1007/978-3-319-71093-8 . ISBN 978-3-319-71092-1 . S2CID 135458360 .

[17] Сивицкий, JP (2008). «Дельты в опасности» . Наука устойчивого развития . 3 (1): 23–32. дои : 10.1007/s11625-008-0043-3 . ISSN 1862-4065 . S2CID 128976925 .

[Sedimentation_enhancing_strategy_:14-18] Гиосан, Л.; Константинеску, С.; Филип, Ф.; Дэн, Б. (2013). «Поддержание крупных дельт посредством канализации: природа против людей в дельте Дуная» . Антропоцен . 1 : 35–45. Бибкод : 2013Антр...1...35Г . дои : 10.1016/j.ancene.2013.09.001 .

[Sedimentation_enhancing_strategy_:1-19] Паола, К.; Твилли, РР; Эдмондс, округ Колумбия; Ким, В.; Мориг, Д.; Паркер, Г.; Випарелли, Э.; Воллер, В.Р. (2011). «Естественные процессы при восстановлении дельты: применение к дельте Миссисипи» . Ежегодный обзор морской науки . 3 (1): 67–91. Бибкод : 2011ARMS....3...67P . doi : 10.1146/annurev-marine-120709-142856 . ISSN 1941-1405 . ПМИД 21329199 .

[Sedimentation_(water_treatment)_j1-20] Омелия, К. (1998). «Коагуляция и осаждение в озерах, водохранилищах и водоочистных сооружениях». Водные науки и технологии . 37 (2): 129. дои : 10.1016/S0273-1223(98)00018-3 .

[Sedimentation_(water_treatment)_b1-21] Голдман, Стивен Дж., Джексон, Кэтрин и Бурштынски, Тарас А. Справочник по контролю за эрозией и отложениями. МакГроу-Хилл (1986). ISBN 0-07-023655-0 . стр. 8.2, 8.12.

[Sedimentation_(water_treatment)_b2-22] Хаммер, Марк Дж. Технология воды и сточных вод. Джон Уайли и сыновья (1975). ISBN 0-471-34726-4 . стр. 223–225.

[Sedimentation_(water_treatment)_b3-23] Рейнзель, М., Apex Engineering. «Промышленная очистка воды от неорганических загрязнений: процессы физической очистки» « Вода онлайн»; По состоянию на 15 октября 2018 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]