中国盐湖卤水主要成矿元素分布特征及其资源禀赋综合评价

我国350多个盐湖湖表卤水水化学成分综合研究表明,成矿元素K、Li、B主要分布在青藏高原地区,但新疆一些富K、B盐湖也具有较好的开发潜力。我国盐湖卤水中的Br、I、Rb、Cs呈现明显的区域分异,富Br和I盐湖主要分布在内蒙古的中东部,而Rb和Cs则主要分布在青藏高原地区。我国盐湖区按主要成矿元素禀赋情况可以分为3种类型,K+B+Li资源综合利用型;K+B(Li)资源综合利用型以及单一的K(B或Li)资源利用型。青藏高原地区的盐湖卤水矿床以前两者为主,新疆和内蒙的盐湖则以后两者为主。     

用斜发沸石分离提取卤水中钾、铯、铷

<正> 近年来国外对天然沸石的离子交换性能研究有较多的报导。其中尤以斜发沸石(Clinoptilolite)居多,它被认为是一种有工业应用前景的沸石矿物。本文研究了我国浙江省缙云县斜发沸石岩(SiO_2/AlO_310)在碱金属浓盐溶液中对各离子的交换性能。考查了静态相对交换容量及其与碱金属离子半径的关系;并在     

离子色谱法测定高盐卤水中铷、铯离子

铷、铯及其化合物是重要的先进能源材料。我国盐湖和深部卤水中蕴藏丰富的铷、铯资源。铷、铯离子含量的准确快速测定对于其资源开发具有重要意义。本研究建立了离子色谱法测定高盐卤水中 Rb+Cs+离子的方法。选用 Metrosep C6-150柱( 150 mm × 4 mm)为分离柱,以 5 mmol·L-1羟基乙叉二膦酸( HEDP)和 15 %乙腈、的混和溶液为流动相,流速 0.9 mL·min-1柱温 35 ℃,进样量 20 μL,卤水样品中 Rb+、Cs+离子与 Li+、Na+、K+、Mg2 +、Ca2 +、Sr2 +等常见共存离子在 8 min内有效分离,。Rb+Cs+质量浓度在 1～500 mg·L-1范围内,相关系数均大于 0.999 9,方法检出限为 0.19 mg·L-1和 0.36 mg·L-1,定量限分别为 0.6、2 mg·L-1和 1.21 mg·L-1,加标回收率为 99.43 %～102.03 %。本方法样品处理简便、准确度高、线性范围宽,适用于卤水中微量和常量铷、铯离子的快速准确测定。     

盐湖卤水体系的热力学模型及其应用Ⅰ:在Li+,Na+,K+,Mg2+/Cl-,SO42--H2O体系物理化学方面的应用

在简要介绍如何获得了描述“盐湖卤水体系”Li+ ,Na+ ,K+ ,Mg2 + Cl-,SO42 - H2 O 2 5℃热力学的全部Pitzer参数后 ,详细举例说明了模型在卤水热力学性质预测、含锂盐湖卤水中盐类饱和度、含锂盐湖卤水在2 5℃ 1 0 1 3× 1 0 5Pa下的天然卤水离子缔和状态 (化学模型 )计算等方面的应用     

三江平原洪河农场天然沼泽、退耕还湿地和农田表层土壤中55种元素的含量

在三江平原洪河农场中的中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站的实验场内,选择天然沼泽、退耕还湿地和由湿地开垦的农田为采样地,于2016年8月15～16日,采集表层(0～10 cm深度)土壤样品,测定土壤样品中55种元素的含量,并分析其与土壤理化指标的关系。研究结果表明,天然沼泽表层土壤中的V、Li、B、Mg、Al、Zn、In、N、Ti和Fe含量相对最大,其在退耕还湿地表层土壤中的含量次之,其在农田表层土壤中的含量相对最小;退耕还湿地表层土壤中的Cu、Sn、Sc、Rb、Y、Cs、Nb、Se、Tl、Zr、Ho、Tm和K元素含量相对最大,Ni、Mn、Sb、P元素含量相对最小;冗余分析结果显示,表层土壤电导率是影响表层土壤中55种元素含量的主要因子。     

正热电离质谱测定稳定氯同位素准确度和精度的控制方法

在对133Cs2Cl+热离子研究的基础上,通过对一组标准样品的严格前处理及测试,对石墨非还原热离子发射特性下133Cs+和133Cs352Cl+发射的相互关系以及与测试数据质量关系进行了研究讨论,并建议采用133Cs+/133Cs352Cl+比值作为石墨涂样正热电离质谱法高精度测定氯同位素的一种数据质量控制指标。     

新疆孔雀河北岸72～51 ka BP湖相沉积物元素地球化学特征分析

通过对新疆孔雀河北岸LX02剖面湖相沉积物开展光释光和地球化学测试分析,重建了研究区72~51 ka BP的气候变化过程。72.4~66.8 ka BP期间,Al、K、Ti、Fe、Ca、Mg元素含量和烧失量低,Fe/Mn、Rb/Sr、(Fe+A1+Mn)/(K~+Ca+Mg)、CIA、C值低,而Sa、Saf值高,指示该时段为冷干气候环境;66.8~56.1 ka BP期间,Al、K、Ti、Fe、Ca、Mg元素含量和烧失量均增加,Fe/Mn、Rb/Sr、(Fe+A1+Mn)/(K~+Ca+Mg)、CIA、C值明显增加,而Sa、Saf值明显降低,指示该时段为暖湿气候环境;56.1~51.0 ka BP期间,Al、K、Ti、Fe、Mg元素含量和烧失量均减少,Fe/Mn、Rb/Sr、(Fe+A1+Mn)/(K~+Ca+Mg)、CIA、C值略有降低,而Sa、Saf值明显增加,指示该时段为较冷干气候环境。这与粘土矿物特征所反映的古气候特征及其变化一致,亦与柴达木盆地东部介形类丰度特征研究、柴达木盆地东部古湖泊高湖面光释光年代学研究、北京平原区有机碳同位素研究等结果吻合较好。研究表明塔里木盆地东部晚更新世气候仍以暖湿-冷干气候变化模式为主,但这一气候变化规律的内部驱动机制还有待进一步深入研究。     

缬氨霉素铷离子选择电极的制备和应用

缬氨霉素为中性载体的PVC膜铷离子选择电极有较好的选择性,KpRotb,K=0.35。该电极已用于铷的分析测定和含Rb+的水和醇水体系的热力学性质的研究。     

Li~+,Na~+,K~+,Mg~(2+)//Cl~-,SO_4~(2-)-H_2O水卤体系25℃等温蒸发过程中密度的研究

测定了Li+,Na+,K+,Mg2+//Cl-,SO42--H2O卤水体系25℃等温蒸发过程中的密度,并分析和研究此过程的密度与蒸发水量、卤水离子组成、离子强度、析盐种类等之间的关系,并与天然含硼卤水体系等温蒸发过程的密度进行了对比。应用Pitzer体积性质模型预测了体系蒸发过程中的液相密度,并与实验测定值相比较结果一致。     

四川盆地地下卤水资源优势及综合开发前景

四川盆地地下卤水自震旦系至白垩系各层系皆有分布。卤水具有分布广泛、资源丰富、品质优异、高承压及气卤同产等优势特点,是四川得天独厚的液态矿产资源。卤水中含有K+、Br-I、-、B3+、Li+、Sr2+、Rb+等多种有用组分,皆为国家紧缺和紧俏物质,其含量多数可达工业开采品位,为优质化工原料水,经济价值极高,综合开发利用前景广阔。     

Recent Progress on Structure of Aqueous Polyborate Solutions

The crystal structure of metal borates has been extensively investigated by X-ray and neutron diffraction,but,the structure of aqueous polyborate solutions are still largely unknown.Over the last decade,our group has focused on studying the structure of complex aqueous polyborate solutions of Li,Na,K,Rb,Cs,and Mg using synchrotron radiation X-ray scattering(XRS),EXAFS,Raman,NMR,and DFT,as well as determining the density,conductivity and pH of such solutions.Polyborate species distributions were calculated using pH measurements,and the main species in the solution have been confirmed by NMR and Raman spectra.For alkali-metal metaborates,the dominant species is always B(OH)-₄in a wide range of concentration,while the presence of others species is negligible.For alkali metal tetraborates,when concentration is in the extreme low range,only B(OH)₃ and B(OH)-₄ are present in these solutions.As the total boron concentration increases,B(OH)₃ and B(OH)-₄ polycondensated to form more complex oligomers.Of them,while B₄O₅(OH)2-₄ in the tetraborate solutions is the main species,B(OH)₃,B(OH)-₄,and B₃O₃(OH)-₄ are minor species,and B₃O₃(OH)2-₅ and B₅O₆OH)-₄ are present only in negligible amounts.As solution continues to concentrate,B₄O₅(OH)2-₄ eventually becomes the dominant species,which is consistent with the congruent compound M₂B₄O₇·nH₂O(M=Li,Na,K,Rb,Cs) in the system M₂O-B₂O₃-H₂O(M=Li,Na,K,Rb,Cs).For alkali metal pentaborates,B(OH)₃ and B(OH)-₄ are the main species at low concentrations.The species distribution,Raman and NMR spectroscopy results verified that the dominant species in concentrated pentaborate solutions with Li and Na is pentaborate B₅O₆OH)-₄,but it is surprising that the main species with K,Rb,and Cs is always the triborate monoanion B₃O₃(OH)-₄.Although all M[B₅O₆OH)₄]·nH₂O(M=Li,Na,K,Rb,Cs) are all congruent compounds in the system M₂O-B₂O₃-H₂O(M=Li,Na,K,Rb,Cs) ,the main species in aqueous solutions are quite different because of various cation hydration distance(d),hydration number(CN),and configuration,especially charge(Z).For bivalent Mg²⁺,three borate minerals,namely,Inderite(2MgO·3B₂O₃·15H₂O),Hungchaoite(MgO·2B₂O₃·9H₂O),and Mcallisterite(MgO·3B₂O₃·7.5H₂O),exist in the system MgO-B₂O₃-H₂O at 298K.Inderite is a congruent compound,but Hungchaoite and Mcallisterite are incongruent compounds.The species distribution and Raman spectra demonstrat that the predominant species in all the solutions with magnesium borates is bivalent triborate B₃O₃(OH)2-₅,while the subordinate species are B(OH)-₄ at a low B₂O₃/MgO ratio and B(OH)₃at a high B₂O₃/MgO ratio,and the other anions are negligible,as the high Z of the borate anion must match that of Mg²⁺.The disappearance of divalent B₄O₅(OH)2-₄ is in agreement with its incongruent nature.The DFT and XRS results showed that tetrahedral Li(H₂O)⁺₄(d=0.20 nm,CN=4),octahedral Na(H₂O)₆⁺(d=0.236 nm,CN=6),and Mg(H₂O)²⁺₆(d=0.210 nm,CN=6) in the first hydration shell belong to Platonic polyhedra.However,K(H₂O)⁺₈(d=0.28 nm,CN=8,XRS and DFT),Rb(H₂O)⁺₈(d=0.293 nm,CN=7.7-8.2,EXAFS),and Cs(H₂O)⁺₈(d=0.320-0.326 nm,CN=7.6-7.9,EXAFS) are inclined Voronoi polyhedra.Therefore,the effects of cation Z and d on the structure of polyborates in aqueous solutions are deterministic,while the effect of hydrated-cation symmetry is secondary.Their hydrolysis order was:Mg＞Li＞Na＞K＞Rb＞Cs,in step with hydration power.Among them,Mg²⁺ and Li⁺have a strong tendency towards hydrolysis,but Na⁺ scarcely hydrolyzes,especially Rb⁺ and Cs⁺ have a little protonation.X-ray scattering of aqueous alkaline sodium borohydride solutions confirmed that dihydrogen bonds exist in an aqueous solution.The four distinct features of dihydrogen bonds in aqueous solution-unidirectionality,divaricativity,multicentricity,and multidentativity have been also described here in brief.     

Determination of 137Cs reference inventories in a large-scale region: A case study in the central-eastern Inner Mongolia Plateau

In isotope 137 Cs tracing studies, it is a premise to determine suitable 137 Cs reference inventory（CRI） plots and the CRI values. Owing to the heterogeneous spatial distribution of 137 Cs deposition in the ground and diverse, or even irregular, operations in sampling and testing procedures, CRI determination is usually faced with many difficulties and uncertainties. In addition, more difficulties occur in an investigation of a large-scale region because of time constraints and measurement cost limitations. In this study, traditional CRI acquiring methods were summarized first, and then a new complex scheme was established, involving seven core steps and coupling the model estimate and sample measurement. The above CRI determination methodology was implemented in the central-eastern Inner Mongolia Plateau. The case study results showed that the CRI in the dark chestnut soil sub-region, located in the east and south of Xing＇an City, exhibited 2447 Bq·m–2; the CRI in the aeolian sandy soil sub-region, positioned in the south central Tongliao City and central Chifeng City, showed 2430 Bq·m–2; the CRI in the sandy chernozem soil sub-region, situated in the northwestern Chifeng City, presented 2384 Bq·m–2; and the CRI in the chestnut soil sub-region, in the southern Xilin Gol City, was 2368 Bq·m–2. The newly proposed CRI determination scheme was proved effective, and the determined CRI plots and CRI values were convincing. The methodology offered a framework for 137 Cs tracing studies in large-scale regions or long-distance transects.     

西南极乔治王岛长城站区晚第四纪燕窝湖岩芯元素地球化学特征

本文阐述了乔治王岛长城站区燕窝湖沉积物中微量元素及某些常量元素的含量、分布、富集系数和相关系数的变化规律 ,探讨了该湖岩芯物质来源及气候环境的阶段性变迁 ,认为一方面燕窝湖周围碎屑沉积岩 (包括火山沉积岩 )是进入沉积体系的主要物源 ;另一方面 ,地幔物质也是其物源之一 ;同时 ,并不排除南极大陆冰进期搬运来的陆源物质进入沉积体系。     

卤水中分离提取铷、铯的研究进展

对采用沉淀法、离子交换法和溶剂萃取法从卤水中提取铷、铯进行了综述,对所述技术的优缺点进行了探讨,指出离子交换法具有实际的应用价值。     

浅析如何在溶剂萃取机理研究中正确使用斜率法

斜率法是萃取机理研究最为常用的方法之一。尽管其理论基础和使用方法非常简单,但该方法却常常被误用,导致其非但不能有效的确定萃取机理,反而产生了误导性结论。本文以t-BAMBP萃取碱金属离子(K~+、Rb~+、Cs~+)体系为例讨论了常见的错误用法以及造成这类情况的根源问题,之后对其他萃取体系中类似错误用法进行了简要评述,表明斜率法的错误使用主要源于对萃取反应方程式的错误假定及对工作方程推导过程中引入的近似处理理解不当。最后总结了在萃取机理研究中正确使用斜率法的几点注意事项。     

甜水沟全新世黄土-古土壤序列风化程度及意义

对大荔人遗址的甜水沟剖面(TSG)全新世黄土-古土壤序列中常量元素含量、磁化率和Rb/Sr比值进行了研究和比对。结果表明:在TSG剖面发育过程中,Ca、Mg、Na表现为迁移淋失,Si、K呈现弱富集特征,Fe的迁移不明显;磁化率、钾钠比、硅铝铁率、SiO2/(MgO+CaO)(、CaO+K2O+Na2O)/Al2O3的分布随地层的变化而同步变化。上述变化指示古土壤S0形成时期,化学风化程度强烈和气候温暖湿润,黄土L0和Lt堆积时期,风化成壤作用较弱和气候相对干旱,而全新世晚期可能曾出现过一次较为暖湿的次级气候变化。     

盐湖化学的前沿

盐湖化学(是盐湖资源化学的简称)是研究天然盐成盐元素的化学,包括成盐地球化学,盐水溶液化学,成盐元素化合物的固体化学,盐湖资源开发利用过程中盐类的分离和提取,盐产品的专用化和高值化化学。本文从成盐元素与生命科学,与能源和材料科学,盐溶液化学和盐湖资源化学等方面对盐湖化学的前沿进行了探讨。     

NaCl胁迫对胡杨和新疆杨幼苗体内K+、Na+和Cl-分布的影响

采用盆栽沙培,研究了不同浓度NaCl处理下耐盐性不同的胡杨和新疆杨2种杨属物种幼苗体内K+、Na+和Cl-在器官间的区域化分布及其吸收运输特性,以揭示其耐盐性差异机制。结果表明：①NaCl胁迫下,2种植物体内K+含量下降,Na+和Cl-含量增加。不同器官中,K+含量叶中最高,茎中次之,根中最低;Na+含量由高到低依次为叶>根>茎;Cl-含量在2种植物间存在差异,胡杨叶中Cl-含量最高,根中次之,而新疆杨则是根中最高,叶中次之,但均是茎中最低。就各离子变化幅度而言,胡杨体内K+含量下降幅度及Na+增加幅度均低于新疆杨;胡杨根和茎中Cl-含量增加幅度小于新疆杨,而在叶中的增加幅度大于新疆杨。②2种植物体内K+/Na+值均随着NaCl浓度的升高而降低;除了低盐胁迫的茎以外,胡杨各器官中的K+/Na+值均显著高于新疆杨。与耐盐性较弱的新疆杨相比,胡杨根-茎运输选择性SK,Na值较低,而茎-叶运输选择性SK,Na值较高,根系截留Na+的能力较强。③随着NaCl浓度的增加,胡杨根向茎运输的SCl,Na值呈降低趋势,而新疆杨呈先降低后增加的趋势。耐盐性强的胡杨根向茎运输的SCl,Na值显著高于新疆杨,而茎向叶运输的SCl,Na值均低于新疆杨（2.0%NaCl处理除外）。以上结果表明,NaCl胁迫下胡杨是将盐分离子优先积累在根系来抵抗盐害,而新疆杨则是将盐分离子优先积累在茎部抵抗盐害。胡杨细胞拒盐性及液泡对盐分离子区隔化能力、维持K+、Na+平衡的能力较新疆杨强是其耐盐性优于新疆杨的主要原因。     

赣北黄茅潭湖泊沉积记录的240年以来古洪水事件

古洪水研究是近几十年来全球变化研究的一个热点,同时也是难点。本文利用赣北黄茅潭的湖泊沉积,建立了小冰期以来全球变暖背景下的区域洪水记录。采用²¹⁰Pb和¹³⁷Cs方法厘定了地层年代,基于粒度与元素地球化学指标的对比分析,揭示了器测记录(1950年)以来指标记录的特点与区域日降水超过50 mm天数的关系,认为黄茅潭HMT-01孔粒度(包括粗粉砂+砂/粘土比值、平均粒径)和Zr/Rb、Ti/Rb、Zr/Fe比值可作为洪水指标记录,共识别出1950-2010年期间记载的13次洪水事件中的11次。基于这些指标记录及指标特点,共识别1769-1950年间由历史文献记录的31次洪水事件中的23次,识别率达74.2%。研究表明：①湖泊沉积中Zr/Rb、Ti/Rb、Zr/Fe比值和粒度参数(平均粒径、粗粉砂+砂/粘土)作为洪水指标,对洪水事件沉积有较好的指示作用,且Zr/Rb比值对洪水事件的检出率较高;②黄茅潭流域洪水发生频率暖期高于冷期;③年代际尺度上,1820s-1840s,1860s-1870s为19世纪冷期黄茅潭洪水高频期,这两个阶段对应东亚夏季风偏强,长江中下游地区降雨较多;20世纪赣北黄茅潭洪水基本随1920s-1940s,1980s-1990s两个变暖阶段而高频出现,与长江中下游大洪水演变特点基本一致。研究结果为利用湖泊沉积记录反演过去的洪水变化,延长洪水序列、认识洪水规律提供了一定的科学依据。