化学平均值原理范文
时间：2023-06-20 17:18:19
导语：如何才能写好一篇化学平均值原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
在化学计算中,有关判断混合物组分的选择题或填空题是中学化学计算中常见的题型,而学生解这类题目普遍因缺少方法无从下手而感到困难,用“平均值法”解此类计算题可达到深入浅出、简便快捷的效果。
一、“平均值法”的数学原理
若干个不等的实数A1、A2……An的算术平均值为K,则这些实数中,至少有一个数大于K和一个数小于K。使用该数学原理解化学题的方法姑且称为“平均值法”。
二、“平均值法”在判断混合物组分的计算中的具体应用
1.平均“价量比”法
对金属与无氧化性酸的稀溶液(或活泼金属与水)的反应,不难导出金属质量和产生氢气质量的关系式:,式中金属化合价和金属相对原子质量的比值简称为“价量比”。用此关系式解题的方法称之为“价量比”法。
[例1]有一种不纯的铁,含有镁、铝、锌三种杂质中的两种,取该样品2.8 g与足量的稀硫酸反应,得到0.1 g氢气,则这种铁中一定含有的金属杂质是。
[解析]金属的平均价量比=0.1克2.8克=128,而Fe、Mg、Al、Zn的价量比分别为256、224、227、265,Mg、Al价量比都大于128,铁的价量比恰为128,只有锌的价量比小于128,所以本题答案为Zn。
练习: 56g不纯的铁粉与足量的稀硫酸反应,产生2g氢气,则铁粉中含有的杂质可能是:
A.碳和镁B. C和Zn
C. AlD. Zn
2.平均“R值”法
[例2]使27g CuCl2样品在溶液中与足量AgNO3溶液反应,得到AgCl58 g,则样品中一定含有的盐是:
A.NaClB.KCl
C.BaCl2D.MgCl2•6H2O
[解析]把氧化物都看成“RCl“的形式(符号R也代表其式量,将此式量称为R值)
RCl～ AgCl
R+35.527克=143.558克解得:R≈31.3
而CuCl2、NaCl、KCl、BaCl2和MgCl2•6 H2O的R值分别为:32、23、39、68.5和66,只有NaCl的R值小于平均值31.3,故选(A)。
[例3]在Fe2O3和另一种金属氧化物(可能是MgO、Al2O3、CaO、CuO中的某一种)组成的混合物,若取16 g该混合物,使其与足量的稀盐酸完全反应后,生成5 g水,则另一种金属氧化物的化学式为。
[解析]把金属氧化物的化学式均看成RO,则有:
RO～ H2O
R+1616=185克解得:R≈41.6
而Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO和CuO的R值分别为:37(56×2/3)、24、18、40和64,只有CuO的R值大于41.6,故答案为CuO。
练习: 10g含有某种杂质的CaCO3样品的与足量稀盐酸完全反应,产生二氧化碳4.4 g.则样品中所含杂质是:
A.K2CO3B.Na2CO3
C.NaHCO3D.MgCO3
3.平均质量分数法
[例4]某硝酸铵样品中混有一种其它氮肥,经分析知样品中含36%的氮,那么该样品中混有的氮肥是:
A.NH4HCO3B.(NH4)2SO4
C.NH4ClD.CO(NH2)2
[解析] NH4NO3、NH4HCO3、(NH4)2SO4、NH4Cl和CO(NH2)2中氮的质量分数分别为35%、17.7%、21.2%和46.7%。36%是含氮35%的NH4NO3和另一种氮肥含氮量的平均值,显然,只有含氮量大于36%的CO(NH2)2符合题意,故选(D)。
[例5]由氧化镁和另一种金属氧化物组成的混合物4 g,经测定知其中含氧元素1.8 g,则另一种金属氧化物是
A.CaO B.Fe2O3 C.Al2O3 D.CuO
[解析] 4/1.8=45%,而MgO含氧40%,在提供的选项中只有Al2O3 的含氧量超过了45%,故选(C)。
练习:乙烯是石油炼制的重要产物。常温常压时,乙烯是一种气体,它与另一种气体组成的混合物中碳元素的质量分数为87%,则另一种气体可能是
A. H2 B.CH4 C.C2H2 D.CO
4.平均元素质量比法
[例6]某气体可能由初中化学常见的一种或多种气体组成,经测定其中只含有碳、氧两种元素且碳、氧两种元素的质量比为1:2,则关于该气体的说法正确的是:
A.一定是CO2
B.一定是CO与CO2组成的混合物
C.一定是CO与CO2组成的混合物
D.该气体最多可能有3种
[解析]碳的氧化物有两种:CO和CO2 。其中碳、氧质量比分别为3:4和3:8,而题设条件为1:2即3:6,而氧气不含碳,碳、氧质量比为零,故该气体最多可能由3种组成:
(1)CO与CO2 (2)CO2和O2
(3)CO、CO2和O2
练习:在一密闭容器里盛有碳和氧气,完全反应后,冷却得到气体混合物,若测得其中碳、氧质量比为1:3,那么混合气体的成分是:
A.CO2和O2B.CO、CO2和O2
C.COD.CO2
5.平均质量法
[例7]镁、铝、锌组成的混合物与足量的盐酸反应,产生氢气0.25g,则混合物的质量可能是
A.2 g B.4 g C.8.5 g D.10 g
[解析]计算可知:生成0.25g(看成平均值),氢气需要Mg、Al、Zn的质量分别是3g、 2.45g、8.125g,因此镁、铝、锌组成的混合物的质量(相当于平均质量)应在2.45g和8.125g之间,故只有B选项符合。
练习:镁粉和铁粉各34g,分别跟足量的稀硫酸反应,都生成1.1g氢气。下列说法正确的是:
A.镁纯,铁不纯B.铁纯,镁不纯
C.镁、铁都不纯D.镁、铁都纯
6.平均化学式法
[例8]两种气态烃组成的混合物共0.1摩,完全燃烧得3.58L(标准状况)CO2气体和3.6g水,下列说法正确的是:
A.一定含有乙烯B.一定含有甲烷
C.一定没有乙烷D.是甲烷
[解析]设混和气体的平均分子组成为CxHy,则:
,即混合气体的平均分子组成为C1.6H4,由此可知两种气态烃之一是分子中含有一个碳原子的烃――甲烷,另一种烃分子中,碳原子数不少于2个,氢原子数只能是4个,故答案为(B、C)。
篇2
生态化学计量学研究最早主要是针对水生生态系统开展的,海洋生态学家和地球化学家应用了化学计量学原理指导养分限制和养分循环的研究已有50多年的历史了[1]。生态化学计量学主要探究生物系统能量和多种元素的平衡,是当今研究的热点问题[2-3],关于碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量学的研究最多,主要是因为碳是结构性物质[4],而氮和磷是生物生长的限制性养分[5],三者密切相关。生态化学计量学能更好地揭示生态系统各组分——包括植物、凋落物和土壤等养分比例的调控机制,能够帮助我们更充分的认识养分比例在生态系统过程中的功能作用,而且可以更明确的阐明生态系统碳、氮、磷平衡的元素化学计量比格局,对于揭示生源要素各元素间的相互作用与制约变化规律,实现自然资源的可持续发展和利用具有十分重要的现实意义[6]。
1材料与方法
1.1样品的采集本次研究地点为辽河口湿地,它由大辽河、外辽河、大凌河等河流入海冲积而形成的一个河口三角洲,是我国四大河口三角洲之一(黄河、长江、珠江、辽河),总面积达30×104hm2,是亚洲最大的暖温带滨海湿地,也是我国北方滨海湿地和滩涂分布最集中的区域。根据植被的生长情况及受人类干扰的程度,将湿地划分为非退化区和退化区。其中非退化区包括翅碱蓬区(6个)和芦苇区(13个)两种区域类型,共计19个站位。退化区包括翅碱蓬退化区和芦苇退化区两大类退化区,根据分布特点将翅碱蓬退化区分为滩涂赤碱蓬退化区和翅碱蓬芦苇退化区,由于芦苇区存在油井,为考虑油井对湿地的影响,将芦苇退化区分为苇田退化区和油井区苇田,每一类小退化区布设3个站点,共计12个站位。采样时间为2009年5月,样品采集后经自然风干、磨碎,混匀后过80目筛,装入聚乙烯袋内冷冻(4℃)保存直至分析。
1.2样品分析有机碳和油类的测定方法参照国标GB17378.5-2007[7]进行。用凯氏法测定土壤中总氮含量。用消解-钼抗锑抗分光光度法测定样品中的总磷含量。实验过程中选择20%的样品进行平行双样测定,相对标准偏差均小于4%。土壤的盐度和pH值采用电位法测定,分别使用DDS-307型电导仪和PHS-3C精密酸度计完成分析。
1.3数据处理与方法运用软件Excel2003、suffer8.0、SPSS13.0和Origin7.5进行数据分析和绘图处理。
2结果与讨论
2.1非退化区湿地土壤生源要素计量学特征
2.1.1湿地壤碳、氮、磷生态化学计量学特征赤碱篷湿地土壤的碳、氮、磷元素的变化范围分别为0.19%~0.36%,0.07%~0.10%,0.41‰~0.53‰,平均值为0.28%、0.09%、0.47‰,变异系数为22.2%,14.0%和10.9%,氮和磷元素的空间变异性低于碳。此外,相关分析表明,碳与氮元素间存在着明显的相关关系(P<0.01),而碳和磷、氮和磷元素间不存在明显相关性(P>0.05)。其中,碳和氮元素之间呈现良好的线性拟合关系,其R2值为0.9611,二者几乎同步变化,碳和磷(R2值为0.4374)、氮和磷(R2值为0.4244)之间的线性拟合程度相对较低。赤碱篷湿地土壤C/N比为2.65~3.60,平均值为3.20,变异系数为10.1%;C/P比为4.53~7.18,平均值为5.92,变异系数为18.2%;N/P比为1.57~2.14,平均值为1.84,变异系数为10.9%,土壤C/N、N/P比变化相对较小,而C/P比变化较大。芦苇湿地土壤的碳、氮、磷元素的变化范围分别为1.11%~3.18%,0.12%~0.29%,0.42‰~0.66‰,平均值为1.70%、0.16%、0.56‰,变异系数为30.7%、25.6%和12.6%,在空间变异性性上碳>氮>磷。相关分析表明,碳与氮元素间均存在着明显的相关关系(n=13,P<0.01),碳与磷、氮与磷元素间不存在相关关系(n=13,P>0.05)。此外,碳和氮元素元素之间呈现良好的线性拟合关系,其R2值为0.9605,二者几乎同步变化,碳和磷(R2值为0.0108)、氮和磷(R2值为0.0229)之间的线性拟合程度较低。芦苇湿地土壤C/N比为5.37~6.93,平均值为6.00,变异系数为7.5%;C/P比为10.55~29.28,平均值为17.95,变异系数为29.9%;N/P比为1.97~4.60,平均值为2.96,变异系数为24.7%,土壤C/N比变化相对较小,而C/P、N/P比变化较大。
2.1.2两种湿地对比分析从数值上看,芦苇湿地在TOC、TN、TP方面均比赤碱篷湿地高。芦苇湿地TOC含量为1.63%,赤碱篷湿地TOC含量为0.31%,芦苇湿地在TN含量上是赤碱篷湿地5倍;芦苇湿地TN含量为0.16%,赤碱篷湿地TN含量为0.08%,芦苇湿地在TN含量上是赤碱篷湿地2倍;芦苇湿地TP含量为0.068%,赤碱篷湿地TP含量为0.056%,芦苇湿地在TP含量上是赤碱篷湿地1.21倍。由于赤碱篷湿地与芦苇湿地植被的不同是导致TOC方面存在高达5倍差异的主要原因。相对于翅碱蓬,芦苇凭借其发达的根系和植物枯落物为表层土壤积累了较高含量的有机碳[8-9]。在TN方面,两种湿地同样存在较大差异,分析原因认为除植被因素外,由于赤碱篷湿地生长在海边滩涂区,受涨落潮影响,在较短的干湿交替周期作用下,有助于湿地脱氮[10],其全氮含量较低。农田灌溉水、工业及生活废水的排放等人为扰动因素,在一定程度上缩小了两种湿地在TN上的差异。相比TOC、TN,两种湿地TP含量差别较小,可以认为TP的含量与植被类型不大。原因是湿地自然土壤中的磷主要来源于成土母质以及动植物残体,其含量主要受到区域气候条件和土壤类型的影响[11]。罗先香[12]等通过对辽河口湿地研究认为,总磷含量的变异系数比较小,总磷在整个区域分布较均匀,这表明土壤中磷含量与该地区的成土母质密切相关。
2.1.3影响土壤碳氮磷比变化的因子分析土壤元素的生态化学计量学特征受到气候母质地形和生物等成土因素的影响,本次调查的芦苇生长区的土壤类型是盐化草甸土、滨海沼泽盐土,赤碱篷生长区的土壤类型是滨海潮滩土。这里主要从土壤理化性质的角度进行分析。土壤C/N、C/P、N/P比除受到各自比例元素的影响外,还受到土壤pH、盐度、油类(调查区周边存在油井)等因子的调控。利用SPSS13.0软件分别进行相关性计算,不同类型下的土壤元素生态化学计量学特征其影响因子也不一致。由表2-1的计算结果可知,pH与两种湿地的C/N、C/P比存在显着的相关性,与N/P比存在显着的相关性;盐度与芦苇湿地的C/N、C/P比存在显着的相关性,与N/P比存在显着的相关性;由于赤碱篷本身是一种耐盐植物,对盐度的变化反应不明显,相关性分析证实了这一点,盐度与赤碱篷湿地的C/N、C/P、N/P比无关;石油类与两种湿地没有明显的相关性。
2.2退化区土壤生源要素计量学特征
2.2.1赤碱篷湿地退化区土壤碳、氮、磷生态化学计量学特征土壤的碳、氮、磷元素的变化范围分别为0.19%~0.25%,0.07%~0.10%,0.41‰~0.44‰,平均值为0.22%、0.08%、0.42‰,变异系数为10.7%,14.5%和2.8%,磷元素的空间变异性低于碳和氮。在赤碱篷退化区,碳、氮、磷之间的不存在显着的相关关系(n=6,P>0.05),线性拟合程度很低。翅碱蓬湿地土壤C/N比为2.19~3.07,平均值为2.63,变异系数为11.1%;C/P比为4.32~6.08,平均值为5.16,变异系数为11.8%;N/P比为1.63~2.43,平均值为1.98,变异系数为15.4%,土壤N/P比变化相对较小,而C/N、C/P比变化较大。如图3-1,在TOC、TN、TP含量方面,非退化区比退化区要高,这表明芦苇湿地植被对C、N、P有一定程度贡献。相关性方面,退化区与非退化区的表现差异性较大。在非退化区,碳与氮元素间存在着明显的相关关系,而碳与磷,氮与磷元素间存在明显相关性,而在退化区,碳、氮、磷元素之间的不存在显着的相关关系,线性拟合程度很低。分析原因可能是由于在翅碱蓬退化区植被较少,对碳、氮、磷元素的含量的控制力较弱,其更多的受到人类活动的影响,人类活动的不确定性致使碳、氮、磷元素之间相关性较小。
2.2.2芦苇湿地退化区土壤碳、氮、磷生态化学计量学特征土壤的碳、氮、磷元素的变化范围分别为:0.51%~1.36%,0.11%~0.20%,0.44‰~0.66‰,平均值为0.89%、0.15%、0.54‰,变异系数为33.4%,21.8%和18.5%,氮和磷元素的空间变异性低于碳。此外,通过对三种元素的关联性研究表明,碳与氮元素间存在着极显着的相关关系(n=6,P<0.01),碳与磷元素间存在着极显着的相关关系(n=6,P<0.01),而氮与磷元素间存在明显相关性(n=6,P<0.05)。碳和氮元素(R2值为0.9548)之间、氮和磷(R2值为0.9046)之间呈现良好的线性拟合关系,二者几乎同步变化,碳和磷(R2值为0.8237)线性拟合程度相对较低。芦苇湿地土壤C/N比为4.64~6.82,平均值为5.75,变异系数为13.4%;C/P比为11.60~20.65,平均值为16.33,变异系数为19.0%;N/P比为2.50~3.03,平均值为2.82,变异系数为7.5%,土壤N/P比变化相对较小,而C/N、C/P比变化较大。如图3-2,同翅碱蓬湿地类似,在TOC、TN、TP含量方面均表现出非退化区>退化区,这表明芦苇湿地植被对C、N、P有一定程度贡献,特别的是在TOC方面,由于凋落物分解的原因,使土壤中有机碳含量提高较为明显。由于取样点LH27、LH28、LH29离油井距离较近,但其在TOC方面并未表现出明显高于周边站位的现象,说明目前石油开发没有发生泄漏现象,尚未对周边环境造成明显影响。相关性方面,芦苇湿地退化区与非退化区类似,其TOC与TN表现出同步的变化趋势,具有极显着的相关性(P<0.01),而在翅碱蓬湿地,TOC与TN没有表现出相同的变化趋势,可认为不存在相关性(P>0.05)。通过对比两种湿地退化区可以发现,同样受到人类活动的干扰而出现植被的退化,芦苇表现出对碳、氮、磷元素更强的维持平衡的能力。在芦苇湿地退化区,碳、氮、磷元素依然有着显着的相关性及较高的其线性拟合,这说明芦苇较强的维持碳、氮、磷元素平衡的能力,而在翅碱蓬湿地,碳、氮、磷元素不存在相关性,线性拟合较低,表现出较差的抗干扰能力,在翅碱蓬退化的情况下保持碳、氮、磷元素之间的平衡能力不足,人类活动对碳、氮、磷的含量的影响较大。
篇3
一、把混合物假设为纯净物
（1）用极端假设法确定物质的成分：在物质组成明确，列方程缺少关系无法解题时，可以根据物质组成进行极端假设得到有关极值，并结合平均值原理确定答案。
（2）用极端假设法确定混合物的组成：在混合物成分分析时，可以将可能的成分极值化考虑，结合平均值原理与实际比较即可迅速判断出混合物的组成。
二、把可逆反应假设为不可逆反应确定某物质的取值范围
由于可逆反应总是不能完全进行到底，故在可逆反应中分析反应物、生成物的量时利用极端假设法把可逆反应看成向左或向右进行完全的反应，这样可以准确、迅速得出答案。
三、把平行反应分别假设成单一反应
四、用极端假设法把多个可能发生的反应假设为某一反应进行过量分析
（1）当反应物以混合物的总质量或总物质的量已知时，可以利用极值假设全部是某一反应物，然后假设全部是另一反应物，再假设两者则好完全反应，从而得到解题的线索。
（2）在关于反应物的量不同可以发生不同反应的化学方程式的计算中，若题目已给出生成物的总质量或总物质的量时，可以利用极值法假设为全部发生某一反应求出产物的量，在结合题目所给数据判断最终产物，进而结合守恒关系可以求出各产物的量。
篇4
关键词：铸铁 标准样品 碳硫专用
中图分类号：0652.4；TQ421.31 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（a）-0077-02
铸铁具有耐磨、高强度等特点，被广泛应用于纺织、汽车、电力、家电、造船及国防等行业，其在生产实践中的广泛应用，其产品质量直接影响到下游产品的质量和性能。铸铁碳硫专用标准样品，是具有足够的均匀性和很好的确定了化学成份的物质，它作为成份分析的实物标准，对于验证化学分析方法的可靠性，提高化学成份分析的准确性都有着重要的作用和意义，被广泛应用于测量的质量保证、产品的质量管理、测量方法的评价以及相关法规的科学制定与有效实施[1]。
1 标准样品的制备
1.1 成分设计
标准样品的成分设计一般是根据产品的成分要求对主成分、次成分进行含量设计。该标准样品主要是根据标准GB/T 718-2005的铸铁产品成分要求进行设计，尽可能满足现有产品的产品标准规格的要求，方便分析者使用。
1.2 标准样品的冶炼
样品采用中频炉冶炼，冶炼原料采用碳含量2%、硫含量0.02%的生铁，石墨为增碳剂，硫化铁为增硫剂。浇铸模具采用管式急冷模具，底部浇铸。热开模后进行热处理。
1.3 化学成分的符合性检验及均匀性初检
随机选取1根铸锭钻屑样进行化学成分分析，碳、硫采用红外吸收法。结果表明，碳、硫均完全满足成分设计要求。
随机抽取3根铸锭钻屑样采用红外法进行碳、硫化学成分分析，结果表明，不同铸锭间的分析数据差小于国家标准允许差（GB/T20123-2006），不存在明显偏差，铸锭间不存在明显偏析。
随机抽取1根铸锭，在头部、尾部及横截面的边部、半径1/2处、中心部位等不同部位钻屑样，采用红外法进行碳、硫化学成分分析。数据表明，铸锭沿轴向和径向测量数据间的偏差小于国家标准允许差（GB/T20123-2006），不存在明显偏析，均匀性满足要求。
随机抽取1根铸锭进行金相检验，样品无石墨析出，其组织结构主要为莱氏体+珠光体+碳化物，后期切削加工过程中不会产生石墨剥离的现象，有利于保障均匀性不发生改变。
电子探针分析结果表明，样品中的夹杂物主要以硫化铁的形式存在，硫化铁夹杂物析出均匀，粒度不大于20μm，对后期加工不会产生不利影响。
1.4 标准样品的加工
本批标准样品去掉表面4 mm，从5 mm处开始收集样品。加工成的屑样分别采用0.850 mm（20目）和0.180 mm（80目）筛网筛分，弃去0.850 mm筛上和0.180筛下部分，然后混匀机内混匀。
2 均匀性检验
样品在混样机混匀后，随机抽取抽取20瓶样品，采用高频燃烧红外吸收法，对20瓶样品在控制同样的实验条件下进行测量，每瓶独立分析三次，得到等精度数据20组，共60个数据。称样量为0.2 g。
均匀性检验采用单因素方差分析法进行统计检验，若F≤Fα，则可认为样品是均匀的[2]。均匀性检验的统计数据见表1。
表1的数据表明，F≤F0.05，Sbb（瓶间不均匀性标准偏差）小于定值的标准偏差，本标准样品的均匀性检验合格。
3 标准样品的定值分析
3.1 定值分析及分析方法
共有八个实验室参与定值分析，研制负责单位出具两组不同方法的数据，其它实验室各出具一组分析数据。定值采用的分析方法见表2。
3.2 定值分析数据和数据的统计处理
3.2.1 分析数据的有效性的确认
各协作分析单位报来四个独立分析数据，经过计算分析数据的极差值均小于方法重复性r的1.3倍（无分析方法重复性的依据GB/T 20123-2006），表明全部数据有效。
3.2.2 异常值检验
实验室间分析数据用Crubbs、Cochran检验统计方法检查其是否存在异常值。经检验，无异常值。
3.2.3 定值数据的正态性检验
计算各试验室数据的平均值，组成一组新的数据，用夏皮罗―威尔克法考察各组平均值的正态性，计算其统计量W，当统计量W>W0.05时，则分析数据呈正态分布。经检验，9组数据的分布都呈现良好的正态分布。
3.2.4 定值参数的确定
将每个实验室、每种测量方法所测得数据的平均值视为单次测量值，构成一组新的数据，计算其总平均值作为标准值。所有定值分析数据计算出的标准偏差作为标准样品的标准偏差，标准偏差按只进不舍的原则修约，保留一位有效数字。
3.2.5 标准不确定度的评估
不确定度包含定值统计的平均值标准偏差、均匀性检验计算出的瓶间不均匀性标准偏差和稳定性统计检验计算出的瓶间不稳定性标准偏差。因铸铁标准样品的稳定性良好，所以不稳定性产生的瓶间不稳定性标准偏差可以忽略不计[4]。标准样品的标准值、标准偏差、测量组数及扩展不确定度见表3。
4 结论
本标准样品本标准样品的化学成分设计、冶炼、加工工艺合理；经化学成分均匀性检验，结果表明本标准样品的均匀性良好；由九个实验室采用不同原理、准确可靠的分析方法定值分析，碳和硫均采用两种或两种以上的定值分析方法进行定值，确定的标准值准确、可靠。
参考文献
[1] GB/T15000《标准样品工作导则》[S].
[2] YB/T082―1996《冶金产品分析用标准样品技术规范》[S].
篇5
关键词：稳健统计；统计量
1、前言
统计学作为一套科学原理和技术，统计是从众多数据中挖掘有用的信息，然后得出有关这个领域的某些特征或结论，进而用以指导实践，来创造更好的数据的科学。然而，传统的用以描述数据或数据分布特征的统计量在许多情况下都不具有很强的代表性，使得分析结果与实际不符，据此制定相关政策用于指导实践时，必定会产生不利于社会经济发展的情况。由于稳健统计方法不受实际数据是否服从正态分布条件的束缚，与传统的统计方法相比，具有更强的抵抗异常值影响的能力，更能够反映实际情况，所以它一问世就有着很强的生命力，并逐渐地被广泛应用于医学、生物学、化学以及地质学等领域，成为人们处理各种问题的重要思想和工具。
稳健统计的内容非常广泛，任何涉及到与实际问题和假定条件有偏离有关的传统统计方法中，都会有稳健统计成长的空间，都会有待于对传统统计方法进一步完善的必要。本文将主要分析几种代表总体平均水平的稳健统计量的稳健性，并与传统的统计量如样本平均数等进行比较，从而揭示稳健统计量的优势所在。由于篇幅所限，对稳健统计的其他方面的讨论不在本文范围之内。
2、统计量的稳健性比较分析
2.1传统统计量
人们普遍会感觉官方公布的人均收入或人均工资之类的指标明显偏高。进一步研究发现，除了统计误差和统计口径上的不同以外，对人均收入指标主观上认为偏高的主要原因在于收入分布是一种偏态的分布，而且随着贫富差异原因的增多，偏态有日益严重的态势。同时收入分布中存在着异常极端的离群大值，也会导致收入平均值的不正常上升。举一个极端一点的例子，如果收入数据中有一个值趋于无穷大，不管是由于操作失误还是实际情况的真实反映，据此计算出来的平均收入也会趋于无穷大，由此可见，运用非常普遍的平均数丝毫不具有抵御离群值的能力。这也就意味着在正态假定下性能表现非常良好的平均数，当实际数据并不是呈正态分布时所表现出的代表性不强的缺陷。这就引发人们去思考其他的统计量，要求这样的统计量满足以下两个条件：第一，当实际分布未知或虽然已知但不是正态分布时，这样的统计量应该能够比较好地描述所研究现象的实际情况；第二，当数据中存在正常的或是非正常的离群值时，这样的统计量不会偏离实际情况太远，也即不会因为离群值的存在而对所要说明的问题以及想要得出的结论造成灾害性的影响。
切尾均值是对均值的一种变通方法。均值对异常值或离群值非常敏感，它会由于数据集合中的一个或多个异常值的出现而失真。在这种情况下，离群值会使均值偏向自己的一方以寻找平衡点，因而也就歪曲了均值作为平均水平度量的意义。这时就需要对均值的计算方法进行适当的变通，使之较为稳健。通常用到的就是切尾均值，其做法是去掉最大的和最小的数据，然后对其余的作平均。
2.2几种稳健统计量
从数理角度分析，许多统计量都是通过极小化某一目标函数而得到的结果。例如熟悉的样本均值就是极小化目标函数Q（xi，t）=Eni=1（xi-t）2所得的t值，其中xi，i=1，，，n是某一独立同分布的样本，t是估计值，Q表示目标函数。解此问题的方法是先求Q关于t的导数7（在Q可导的情况下），7（xi，t）=Qc（xi，t）=Eni=1（xi-t）（去掉常数因子），然后求t，使之满足Eni=1（xi-t）=0。通过求解得t=Eni=1xiPn，也就是样本均值。同样，样本中位数是最小化目标函数Q（xi，t）=Eni=1|xi-t|的解。已经看到，基于残差平方目标函数的样本平均值的统计量对于离群值过于敏感，即由于经过平方，使得数据分布的尾部有太大的权数；而基于绝对残差目标函数的样本中位数虽然克服了样本平均值对离群值敏感的缺陷，但却对数据的中间估计值太敏感。于是，Huber（1964）提出了一种新的目标函数，作为样本平均值和样本中位数的折衷。这个目标函数就是极小化上述目标函数的解就是HuberM统计量。样本中位数和平均数分别是HuberM统计量的极端情况，k称作细调参数，它决定着Huber统计量的性质。在实际运用中选择适当的k，能给统计量在某个范围上合理的性能表现。k越小，Huber统计量越接近于样本中位数，即对离群值的抵抗能力就越强，反之，就越接近于样本平均值。Huber统计量是一种比较容易计算的稳健统计量，是对样本平均值的稳健性的提高和改善。但是与下面三种更稳健的M统计量相比较，Huber统计量的稳健性有时也不能够满足实际需要。
根据M统计量7函数（即目标函数的导数）的形状，人们把Huber统计量称作单调的，统计量，另外三种比较常见的M统计量：图基（Tukey）双权M统计量、汉佩尔（Hampel）回降M统计量和安德鲁斯（Andrews）正弦波M统计量都是回降统计量。也就是说，HuberM统计量的7函数是单调递增的，而后面三种M统计量的7函数最终都要回到水平轴，其函数形式均比较复杂，这里从略。需要强调指出的是，M统计量之所以较平均数稳健，是因为相对于平均数对所有观察值都赋权数以1的情形，M统计量最终的目标是根据观察值离数据分布中心的远近而赋大小不等的权数，即观测值距离数据分布中心越远，赋予它的权数就越小，反之就越大。从而提高统计量的全局效率和整体耐抗性。不同的M统计量具有不同的加权体系。HampelM统计量和Andrews正弦波M估计量的权重函数的形状与Tukey双权M统计量大体上类似，都是中间部分权数较大，以后逐渐递减，到两侧的某一点减小到零。所不同的是，如同HuberM统计量中的k一样，不同的统计量具有不同的细调参数，从而也决定了权重函数走势变化的分界点。
表1 是笔者利用SPSS 软件对某市近几年的居民实际支出原始数据计算的四种M 统计量（为节省篇幅， 只列出每隔一年共6 年的计算结果） ， 并列出了平均支出和中位数支出以供比较。
表1 基于居民实际支出数据的四种M 统计量比较
通过上表对六种统计量的比较发现，四种M统计量均低于平均实际支出，而与中位数实际支出的大小关系不固定。由于实际支出数据中有一定量的离群值存在，所以平均实际支出是对实际数据的一种偏高估计，这是毫无疑问的，又由于位数附近可能出现的分布离散性，使得中位数在整体上是对实际数据的一种偏低估计。而M统计量反映了支出数据主体部分的更多信息，因而能够更准确地体现实际支出的一般水平。
篇6
一、类比发散法
在元素化合物及有机化合物的学习中,我们注意这些章节的内容安排有一个共同特点,都是先派一种典型的代表物做“先行官”,介绍其结构性质制法,接踵而至的“大部队”就是它的同族元素或同系物。我们只要重点学习透彻掌握代表物的性质,即可根据“结构决定性质,结构相似性质相似”的化学原理大胆预测,充分推断同族其余元素或同系物的性质。并与课本上的内容加以印证。
二、具体化手法
元素周期律一章练习中有许多排序问题,如:原子半径大小,离子半径大小,最高氧化物对应的水合物酸硷性,气态氢化物稳定性,金属性(非)强弱的排序等。习题里不会具体给出是什么元素的微粒,而是一些字母代号,这就需要学生通过分析题意,将未知粒子一一对应于两组“靶心”粒子,然后对照讨论,这两组离子是:具有氖原子结构的 O 2-,F - ,Na + ,M g 2+ ,Al 3+ 和具有氩原子结构的 S 2- ,Cl - ,K + ,C a 2+ 。当然,学生对两组离子的性质必须有充分的认识。假如所给离子是 X n+ ,Y m+ ,Z n- ,电荷绝对值m > n,且三种离子M电子层的电子数均为奇数,然后要求选择性质排序,我们只要把 X n+ ,Y m+ ,Z n- 当成 N a+ ,Al 3+ , F- 问题不就简单多了?
三、联系实际法
化学是一门以实验为基础的科学,因而与日常生活的关系非常密切,生活中的化学对学生来说大部分是未开拓领域,学生对此有极大的兴趣,当他们明白其中蕴藏的化学原理后,兴奋之情溢于言表,决不亚于因苹果砸到牛顿头上而发现“万有引力”。基于这点,我在教学中利用实物、图片、实验以及参观工厂等手段,着意加大学生探究生活化学的力度。讲完铁与水蒸气的反应,就让学生讨论铁匠铺中打铁时“淬火”的原理;讲了明矾的性质,就让学生探讨“炸油条”时加入明矾和小苏打的作用,并解释上面许多小洞的成因。最终目的是要让学生养成理论联系实际的好习惯。
四、口诀法
有些理论性较强的章节如“氧化还原反应 ”“周期律”等,概念多易混淆,而且关系复杂,辨证性较强,采用此法即可免去学生学习中“阴差阳错”之苦。在“氧化还原反应”初期教学中,就让学生掌握八字诀“升 ―失 ― 氧―还,降―得―还―氧”。乃至后期深入学习时采用更有趣的“绕口令”如:“还原性强的原子失电子后变为氧化性弱的离子”其相对应的另外一句话让学生自己说出。因此,在学习中起到理顺关系,提示引导的作用。其他的如原子核口诀:体积核小原子大,质量核大原子小。电量相抵呈中性,质量数作原子量。
五、冠名法
针对教学中的一些重点难点,教师如果一味地强调重要,结果往往适得其反。冠名的目的就是要为这些重点难点贴标签,加“绰号”。这样听起来响亮,奇特,可以增强学生注意力,一提名字则可代表一种方法,一类题目或一部分知识。如学生在学习“化学平衡”时对于“勒氏”原理压强变化的认识,往往张冠李戴,模糊不清,其原因是能引起压强变化的手段很多,可以是: 1.恒容,改变气体的物质的量(包括参与反应的与不参与反应的), 2. 恒容,改变温度。 3. 体积改变,气体物质的量不变。只要让学生认清正宗的勒氏压强变化指的是第三种情况,而其余则是“假冒伪劣产品”。
六、偏微分法
好的解题方法与好的学习方法并不矛盾,更不对立,后者包含前者,前者是后者的重要组成部分,数学有公式可寻,物理有定律可依,化学在这方面略显欠缺,因此归纳解题方法,并使之定型,已成为化学解题过程中的重要手段。“偏微分”是高等数学的一个名词,其运算原则是将一个函数中的两个变量分别讨论,将一个变量作常量时,讨论另一变量的变化所引起的函数变化。我们不妨借用这种思维方式,解决化学平衡当中的有关图像问题。如出现温度 -- 压强 -- 转化率关系图,我们只要固定温度,分析压强变化引起的转化率变化,则可解决可逆反应前后的计量数大小关系。若固定压强,分析温度变化引起的转化率变化,可以解决可逆反应的吸放热问题。
篇7
2011年10月3日至11月27日在研究区进行了野外取样,共采取162组浅层地下水水样,取样位置见图1。对全部水样进行现场测试水温、pH和电导率,并在中国建筑材料工业地质勘查中心陕西测试研究所进行水质全分析。其中:Na+、K+采用火焰原子吸收分光光度法测试;Ca2+、Mg2+采用EDTA滴定法测试;SO42-、Cl-采用离子色谱法测定;HCO3-、CO32-采用酸碱滴定法测定。
研究方法与结果分析
面对大量的水化学分析数据,数理统计方法相对其他方法具有更为快捷地认识地下水水化学成分特征及演化规律的优势。因此本文选择数理统计方法中的描述性分析、相关性分析、主成分分析,利用SPSS软件,对地下水中的常量离子进行统计分析。
1.描述性分析
对研究区162件水样的水化学成分进行统计特征值分析(表1)。分析结果表明,(1)渭河以南阳离子以Ca2+为主,平均值由大到小排序为Ca2+>Na+>Mg2+,渭河以北阳离子以Na+为主,平均值由大到小排序为Na+>Mg2+>Ca2+,整个研究区内阴离子都是以HCO3-为主,平均值由大到小的排序为HCO3->SO42->Cl-;(2)渭河以北水化学参数的变异系数都较渭河以南大,表明渭河以北地下水的水化学性质在空间上变异性大。受地形地貌、含水层介质和人类活动等因素的影响较大,渭河以南地下水则受影响较少;(3)渭河以北和渭河以南地下水中的TDS平均值分别为1292.81mg/L和658.45mg/L,渭河以北是渭河以南的1.96倍,渭河以北TDS绝对含量较高;(4)地下水中HCO3-、Ca2+、Mg2+的变异系数相对较小,说明它们在地下水中的含量相对比较稳定。(5)地下水中Cl-、SO42-的变异系数比较大,说明它们在地下水中含量变化较大,是随着气候和人类活动变化的敏感性因子,是决定地下水盐化的主要变量。
2.相关性分析
相关分析是研究随机变量之间相关关系的一种统计方法,用于判断变量之间是否存在依存关系,并探讨具有依存关系变量的相关方向以及相关程度,揭示各个变量相似相异度及来源的一致性、差异性。当相关系数r>0时,呈正相关;r<0时,呈负相关;当|r|=1时,称为完全相关;当0.7<|r|<1时,称为高度线性相关或强线性相关;当0.4<|r|<0.7时,称为显著线性相关;0<|r|<0.4时,称为低度线性相关;当r=0时,完全不相关。各个变量相关性显著,说明具有相似的形成机制或相同的来源方式[13]。本文利用SPSS统计软件,计算关中盆地浅层地下水的Person相关系数,相关系数均通过显著性双尾检验,结果见表2。从表2可以看出,渭河以南地区Mg2+和HCO3-有很好的相关性,Na+、Ca2+和Cl-、SO42-,Mg2+和Cl-有显著的相关性;渭河以北地区Na+、Mg2+和Cl-、SO42-具有很好的相关性,Ca2+和HCO3-呈负相关关系。整个研究区地下水中总溶解性固体TDS与Mg2+、Cl-、SO42-之间相关性较高,而在渭河以南TDS与Ca2+,渭河以北TDS与Na+高度线性相关。表明在渭河以南地区主要以风化-溶滤的物理化学作用为主,渭河以北地区主要是以蒸发浓缩作用为主。
3.主成分分析
主成分分析是将大量的彼此之间可能存在相关关系的变量,转换成比较少的彼此之间不相关的综合指标的多元统计方法[10]。基本原理为利用降维的思想,将多个变量转化为少数几个综合变量(主成分),其中每个主成分都是原始变量的线性组合,各主成分之间互不相关,从而这些主成分能够反映变量的绝大部分信息,且所含的信息互不重叠[10]。应用到水化学成分特征及形成机理的研究时,可在原始大量水化学数据的基础上,将多个变量综合转变为少数几个因子,然后再对这几个因子变量进行解释,赋予它们真正的水文地质意义。本文通过对研究区162个水化学样本进行主成分分析,根据因子贡献率的百分比确定主因子个数(表3)。以便可以从本质上抓住影响地下水水化学成分形成特征及机理的主要作用与因素。本文利用统计软件SPSS计算关中盆地浅层地下水的因子贡献率、旋转后的因子载荷值,分析结果见表3-表5。在进行主成分分析的过程中,根据特征值累积方差贡献率,在渭河以南和以北地区选取的主因子个数为3和2,累积方差贡献率分别为86.338%和88.482%。由表3-表5可知,渭河以南第一主因子F1的方差贡献率为55.258%,主要是由Ca2+、Cl-、SO42-和Mg2+组成,反映了溶滤作用和镁盐溶解对地下水化学成分的影响。第二主因子F2的方差贡献率为17.261%,主要是由HCO3-和Mg2+组成,反映了碳酸盐和硅酸盐溶解对地下水成分的影响。第三主因子F3的方差贡献率为13.819%,主要是由Na+和SO42-组成,反映了蒸发盐溶滤作用对地下水化学成分的影响。渭河以北第一主因子F1的方差贡献率为69.479%,主要是由Ca2+、SO42-、Cl-、HCO3-组成,反映了碳酸盐、硅酸盐和蒸发盐溶解作用对地下水化学成分的影响。第二主因子F2的方差贡献率为19.003%,主要是Na+和Cl-组成,反映了蒸发浓缩作用对地下水化学成分的影响。
4.地下水化学特征的水文地球化学机理
由描述性分析可知,地下水中的Cl-、SO42-的含量受环境影响比较大,以蒸发浓缩作用影响为主,同时工农业生产、生活污水的排放也会引起Cl-、SO42-浓度升高;在渭河以北地区,地下水化学类型除受蒸发浓缩和人类活动影响外,渭北煤田水的补给,也会造成地下水中硫酸盐浓度的增加[14]。由相关性分析、主成分分析可知,渭河以南地区水文地球化学形成作用主要是以矿物溶解为主,渭河以北地区主要是以矿物溶解和蒸发作用为主。在渭河以南靠近秦岭山区,地下水还接受南部山区孔隙水的补给,加上本区含水层以砾岩为主,其中大量的方解石、白云石和硅酸盐等矿物的风化或水解使水中Ca2+含量不断累积增加。渭河以北山前洪积扇前缘及塬区,含水层以砂岩为主,黏土含量比较高,有利于地下水中Ca2+与黏土中的Na+发生阳离子交换,致使水中的Na+富集。地下水在入渗、径流过程中,从补给区至排泄区,水文地球化学作用主要是以溶滤为主,与含水层中的碳酸盐、硅酸盐和硫酸盐等相互作用,发生溶解[15]。
结论
篇8
关键词：土壤；理化特性；研究
中图分类号： S513 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2013）-22-02-1
1研究内容
本研究根据土壤物理学、土壤化学和土壤矿物学的原理，通过野外调查采样和室内试验分析相结合的技术方法，选择吉林省主要耕作土壤黑土、盐碱土和白浆土的典型地区为研究对象，对不同土地利用方式下土壤的物理化学及矿物组成进行研究。
2试验材料
本次研究的采样区选择在吉林省的公主岭市、松原市及永吉县。公主岭市南崴子镇地区土壤有机质含量较高；蓄水量大；pH值适中，一般在6.5～7.5 之间；养分含量丰富。松原市前郭县是吉林省典型盐碱土区，土壤沙化碱化日益严重，养分含量偏低；pH值偏碱，一般在7.5～8.5之间；阳离子交换量大，保肥能力弱。吉林市永吉县是吉林省典型白浆土区，该区土质黏重，抗逆和抗旱涝灾害的能力差；养分含量适中；pH值偏酸，一般在5.5～6.5之间。
土壤混合样品主要为土壤表层样品，由6～8个混合点组成，它实际上相当于一个平均数，借以减少土壤差异。其采样原则如下：土壤样品采集深度控制在0～20厘米之间；每一点采取的土样厚度、深浅、宽窄应大体一致；各点随机决定，但应保证采样点的微区域小地形一致；在采集过程中，旱田用铁锹采集，水田用土钻采集；样品重量1千克左右。
3分析与讨论
3.1土壤颗粒组成的研究
黑土、盐碱土和白浆土三种土壤的土壤质地以砂粘壤土和砂壤土为主。其中，盐碱土旱田土壤质地为砂土，黏粒为5.54%；盐碱土开垦年限10、20、30和40年水田和白浆土旱田土壤质地都为砂壤土，黏粒分别为5.71%、5.83%、5.89%、5.91%、5.98%、13.77%、13.23%和14.89%；白浆土开垦年限3、10、20和30年水田和黑土旱田及水田10年土壤质地为砂粘壤土，黏粒分别为15.43%、15.91%、16.56%、16.67%、21.34%和23.19%；黑土开垦年限10年和20年水田土壤质地为砂粘土，黏粒分别为25.04%和26.79%。三种土壤质地差异主要是由于地理位置和气候的差异决定的。
3.2土壤pH值的研究
我国土壤的酸碱度范围，一般pH值为4～9。大多数作物都喜欢在中性、微酸性或微碱性的环境中生长。由表1可以看出以下特征：黑土pH值范围在7.28～7.61之间，平均值为7.44；盐碱土pH值范围在8.14～8.89之间，平均值为8.39；白浆土pH值范围在6.06～6.31之间，平均值为6.19。根据我国土壤的酸碱度分级标准，分为强酸性（pH>4.5）、酸性（pH4.5～5.5）、弱酸性（pH5.5～6.5）、中性（pH6.5～7.5）、弱碱性（pH7.5～8.5）和碱性（pH>8.5）。黑土属于中性土壤，白浆土属于弱酸性土壤，盐碱土属于弱碱性土壤。由颗粒组成分析得知，土壤质地愈粗，pH值愈高；粘粒愈多，pH值愈低。另外，有机质有助于降低土壤的酸碱度，黑土的有机质含量要高于白浆土和盐碱土。
3.3土壤主要养分的研究
不同土壤有机质平均含量由高到低为：黑土>白浆土>盐碱土。三种土壤样品中碱解氮含量的变化趋势为：黑土>白浆土>盐碱土。其主要原因是：土壤有机质是氮素的主要来源，黑土的有机质含量最高。另外，pH值在8以上影响土壤氮素的释放，盐碱土平均pH值是8.39较高，因此氮素含量少。采用碳酸氢钠――钼锑抗比色法进行试验。黑土速效磷变化范围在21.21毫克/千克～26.12毫克/千克之间，平均为23.67 毫克/千克；盐碱土速效磷变化范围在6.95毫克/千克～8.54毫克/千克之间，平均为7.73毫克/千克；白浆土速效磷变化范围在16.42毫克/千克～24.46毫克/千克之间，平均为21.31毫克/千克。三种土壤样品中速效磷含量的变化趋势为：黑土>白浆土>盐碱土。这是因为土壤有机质是磷素的主要来源，有机质含量高低直接影响土壤中磷素含量高低。采用醋酸铵-火焰光度法测定土壤的速效钾含量。黑土速效钾变化范围在129.54毫克/千克～144.11毫克/千克之间，平均为136.04毫克/千克；盐碱土速效钾变化范围在90.23毫克/千克～112.22毫克/千克之间，平均为101.17毫克/千克；白浆土速效钾变化范围在121.94毫克/千克～129.41毫克/千克之间，平均为113.88毫克/千克。三种土壤速效钾含量的变化趋势为：黑土>白浆土>盐碱土。
4 结论
研究结果表明：黑土旱田和开垦10年的水田土壤质地属于砂粘壤土；盐碱土旱田土壤质地属于砂土；白浆土旱田土壤质地都属于砂壤土；不同土壤的pH值差异很明显，黑土属于中性土壤，白浆土属于弱酸性土壤，盐碱土属于弱碱性土壤；不同土壤的主要养分含量差异很明显：黑土>白浆土>盐碱土。
参考文献
篇9
论文摘要:深层搅拌法具有造价低、施工简单和效益好的优点，在条件适宜时应优先采用。本文介绍了深层搅拌法加固地基的原理，并结合实际工程介绍了该方法的施工工艺和加固效果。
深层搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。深层搅拌法处理地基可增加地基承载力、减小沉降差、提高边坡稳定性及挡水等。
深层搅拌法处理后的地基承载力提高1～1.5倍。深层搅拌法是相对于浅层搅拌而言，浅层搅拌法主要用于路基，冻涨土和边坡稳定的处理。深层搅拌分水泥系深层搅拌和石灰系深层搅拌。下面介绍的是水泥系深层搅拌法及其工程应用实例。
国外自二次大战以来开始研制用于深层搅拌桩的深层搅拌机械，到70年代，已广泛应用深层搅拌法处理地基，我国从70年代末开始进行深层搅拌的室内试验和搅拌机械的研制工作，1979年在塘沽新港进行机械考核和搅拌工艺试验，并获得成功。80年代初推广使用深层搅拌法，至今在上海、南京、连云港、唐山、昆明及内陆部分地区得到了广泛应用。我们在嘉兴某写字楼（筏基）工程的地基处理中采用了深层搅拌法，取得了良好的技术经济效果。
一、水泥加固土的原理
软土与水泥采用机械搅拌加固的原理是基于水泥土的物理化学反应过程，它与混凝土的硬化机理有所不同。在水泥加固土中，由于水泥的掺量很小（占被加固土重的7%—15%），水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性介质——土的围绕下进行，硬化速度缓慢且作用较复杂，所以水泥加固土的强度增长过程也比较缓慢。
（一）水泥的水解和水化作用
硅酸盐水泥的主要成分是由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫组成，而这些氧化物又分别组成了不同的水泥矿物：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等。用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硫酸钙、含水铝酸钙和含水铁酸钙等化合物。其中，硅酸三钙在水泥中含量最高（50%左右），是决定强度的主要因素；硅酸二钙含量较高（25%），主要产生后期强度；铝酸三钙占水泥重量10%，水化速度快，能促进早凝；铁铝酸四钙占水泥重量10%，能提高早期强度；硫酸钙占水泥重量3%，能和铝酸三钙一起与水发生反应，生成一种水泥样菌，对高含水量的软土强度增加有特殊意义。
（二）粘土颗粒与水泥水物的作用
1、离子交换和团化作用。通过离子交换，较小的土颗粒结合可形成较大的土团粒；土团粒的进一步结合形成水泥土的团粒结构，并封闭各土团之间的空隙，形成坚固的联结，也就使水泥土的强度得到大大提高。
2、凝硬反应。随着水泥水化反应的深入，逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物。这些化合物在水中、空气中逐渐硬化，增加了水泥土的强度，而且其结构也比较密实，水分不容易侵入，从而使水泥土具有足够的水稳性。
（三）碳酸化作用
水泥水化物中的氢氧化钙，吸收水中和空气中的二氧化碳发生碳酸化反应生成不溶于水的碳酸钙。这种反应能提高水泥土的强度，但速度较慢，幅度较小。
二、工程实例
（一）工程概况
嘉兴市某写字楼建筑面积近一万平方米，层数九层，结构型式为框架结构，柱网尺寸为6.3m×7.2m(纵向)、6.3m×3.6m(纵向)、2.4m×7.2m(纵向)、2.4m×3.6m(纵向)，所处场地为浏阳河冲积平原、地表土层为1.9m～2.0m厚的人工填土，以下为第四纪沉积层，地层从上到下分别为：第①层粉土，湿至很湿，疏松到稍密，承载力标准值fk=115KPa，压缩模量平均值Es=11（MPa）、层厚3.9～4.0m；第②层粘土夹粉土，饱和，软塑至可塑状，承载力标准值fk=110KPa，压缩模量平均值Es=7.0(MPa)、层厚2.3～3.7m；第③层粉土，很湿，中密，承载力标准值fk=120（MPa），压缩模量平均值Es=15.42(MPa)，层厚1.0～1.3m；第④层粘土饱和，可塑至硬塑状，承载力标准值fk=120KPa，压缩模量平均值Es=6.5(MPa)，层厚3.5～3.8m；第5层粘土，饱和，硬塑状，承载力标准值fk=140KPa，平均压缩模量Es=7.5(MPa)，本层揭示最大厚度4.2m。场地地下水属孔隙潜水类型，地下隐定水位14.5m，但由于粘性土的隔水作用。上部土体已达饱和状态。经检测，地下水无侵蚀性。
（二）加固方案的比较
1、灌注桩。因场地土呈软塑流塑状态，成孔很困难，需要有较高施工技术水平来保证施工质量，且造价高、工期长。
2、碎石桩。工期短，施工简单，造价低；因受场地条件的限制而不能采用。
3、预制桩。能较好地满足所需要的承载力，但工期长，施工噪音大影响周围居民的正常生活；其造价经测算约54万元。
4、深层搅拌桩。施工速度快，工期短，施工方便，能较好地保证施工质量，造价约23万元，仅是预制桩的42.6%。
经方案比较，决定选用深层搅拌桩处理地基。地基处理后的承载力标准值F=250KP。
（三）深层搅拌桩的施工
1、室内试验
软土地基深层搅拌加固法是基于水泥对软土的加固作用，而目前这项技术无论设计计算方法，还是施工工艺都不太成熟，因此，应特别重视水泥土的室内外试验。试验步骤：1）为保证试验准确性，将现场挖掘的天然软土立即封装在双层厚塑料袋内，基本保持天然含水量；2）根据施工要求的试验程序、配方，分别称量土、水泥、外掺剂和水，放在容器内搅拌均匀，按要求进行振动，制成试块后，盖上塑料布，防止水份蒸发过快，并按要求进行养护。本工程经过室内试验得出如下结论，水泥土的容重比原状土仅增加2.7%，因此，其加固部分对于下部未加固部分不会产生过大的附加荷重，水泥土的无侧限抗压强度为2.12MP ，大于设计要求的F =2.0MP 的要求，满足设计要求。
2、施工要求
目前，对深层搅拌法加固质量的检验缺少简便可靠的办法，因此，我们要求施工单位严格按照建筑地基处理技术规范《JG79—91》有关要求进行施工，并提出以下要求：(1)每根桩均应确保均匀和足额的喷灰量，送灰时要密切注意电子称计量变化，如发现喷灰量不足，应及时采取复喷或补喷等措施，每根桩应保证送灰连续、均匀、不得间断；（2）考虑到与基础接触部分的搅拌桩顶部受力较大，因此，要求对桩顶1.5m范围内复搅、复喷。因设计时考虑桩端承载力，因此，应确保桩端质量，除应复搅、复喷外，钻头至桩底时，应原位旋转1～2分钟，以便叶片对土的压实及水泥的充分拌和，并以慢档提升0.5～1.0m。
三、结语
写字楼投入使用一年多，经观测基础沉降基本稳定，总沉降量为5.9cm，完全满足使用要求，从施工情况看，在含水量较高的软土地区，深层搅拌法处理地基比较适合，且施工简单，经济合理，效益好。
参考文献
篇10
关键词： CO-UBAF 回流比
引言
CO-UBAF（前置生物膜反硝化+上流式曝气生物滤池）是曝气生物滤池的一种改良工艺，采用前置生物膜反硝化+曝气生物滤池工艺，既可以达到去除污水中COD、TN、SS，也无滤料板结现象，而且产泥量少，不需要对反硝化池反冲洗；后续的BAF工艺可节省二沉池，出水水质好，需要的时候工艺可作为三级处理运行；BAF装置采用新型矿物滤料，提高系统的去污效率实验装置和方法。
1 试验装置与方法
1.1 试验装置
CO-UBAF工艺小试装置都是钢结构制成，各个构筑物尺寸及设备如下表：
工艺流程如图1：
主要工艺单元有接触氧化池和两个Φ600曝气生物柱：两组接触氧化池分别填装SVA滤料（填装高度0.5m）和弹性填料（填装高度1.0m）；曝气生物柱分别填装陶粒滤料和SVA滤料，填装高度2.5m，填装容积为0.7065m3 。
1.2 试验方法
原水取自新会龙泉污水处理厂水解酸化池出水，原水水质情况如下表：
污水首先进入接触氧化池进行生化反应，经过沉淀分离后上清液进入原水调节池混合均匀，由提升泵输送到高位水箱，再由高位水箱重力流入上向流曝气生物柱，曝气生物柱出水重力流至清水池，部分出水可回流到接触氧化池进行反硝化。接触氧化池底部进气，采用下湾式穿孔管曝气，曝气生物柱采用长柄滤头曝气和配水，反冲洗水利用清水池出水，从曝气生物柱底部进入，反冲洗排水直接排入地沟。反冲洗采用气水联合式，按实际运行处理效果确定其强度和频率，周期一般为48～72h。
实验分别在不同的回流比下进行，气水比为3：1，水温为20～25℃，定时测定系统内原水、接触氧化池水样、出水的COD、NH3-N、TN、NO3-N、SS、DO等来考察系统去除有机物和硝化反硝化效能，同时对滤料的处理效果进行对比分析。
2 结果分析
2.1 处理效果
① COD
CO-UBAF工艺对COD的去除效果见图2
由图2可以看出，进水COD偏小而且不稳定，最小值仅为22.1影响了COD的正常处理，但总体去除率平均65%相对此原水去除率算比较好。从较高的进水COD来看去除率仍有80%以上。图2分为三块分别是回流比100%、80%和50%（一下图表均为此三部分构成）从图不难看出回流对COD的去除影响并不大。
② NH3-N
由图3可知，CO-UBAF对NH3-N保持很高的去除率，平均值为85.3%，回流比为100%时去除率比其他更稳定更高，平均为90.9%；回流比为80%时去除率最低只有81.2%；回流比为50%时去除率为87.6%。这说明高的回流比延长了污泥龄，有利于硝化细菌的培养和生长，得到了较好的去除效果，因此在此工艺中回流比因尽可能大于或等于100%。
③ TN
从图4分析来看（TN数据与其他数据测定时间不一，偏少），TN去除率仅为40%左右，总体不是很理想，可能是接触氧化池厌氧段DO（0.5mg/l左右）控制过高，影响了反硝化过程的进程和反硝化菌的培养。
2.2 结果分析
根据传统的生物脱氮原理，脱氮过程分为氨化、硝化和反硝化。原水中NH3-N平均值为18.9mg/L，而TN平均值为21mg/L，说明原水中TN基本由NH3-N构成，出水中NO3-N平均值仅为6.5mg/L，出水NH3-N也仅为2.7mg/L，但TN去除率却不高，从进出水质分析COD进水指标就比较低，BOD值相应也比较低。因此导致回流液中的碳源不足，影响到了反硝化反应的进程。
4、结论
（1）CO-UBAF工艺对氨氮的去除率十分明显，平均去除率达到85.3%，说明在培养硝化菌群中比传统工艺有较大的优势，在试验中NH3-N负荷为0.36-0.48Kg/（m3.d），实际污水的负荷可能要高于此值，那时去除率还能进一步提升。
（2）清水池回流比率对硝化和反硝化有一定的影响，在试验中高的回流比可以取得更好的处理效果，在实际运用还需根据具体情况进行制定来。
（3）此次小试中各进水水质都比较好，在反硝化中碳源不足，影响了一部分TN去除。总体上出去率应该能在各项负荷增加而增加。
（4）SVA滤料在CO-UABF工艺中的运用，应该是取得了预计的效果，克服了普通陶粒滤料的不足，抗磨性和吸附性都优于普通滤料。
（5）有关CO-UBAF工艺在污水处理的运用已经成为一种趋势，整体的处理效果和运行管理都有其独特的效果，因此有关如何提高脱氮效能、反应器结构和运行条件的优化研究将更具更重要的工程意义和应用价值。
参考文献
1、张自杰 排水工程（四）下册 北京 中国建筑工业出版社 220-221，306-312
