碱性介质中水钠锰矿的生成途径

水钠锰矿(birnessite)是表生作用中含锰矿物岩石风化和氧化较为常见的产物. 在碱性介质中, 以O₂氧化Mn(OH)₂合成单相水钠锰矿, 结合快速X射线衍射(XRD), 粉晶XRD, 透射电子显微镜(TEM), 电子衍射(ED), 能量色散X射线分析(EDAX), 红外光谱(IR), 化学组成分析等方法和相关氧化锰矿物的Eh-pH平衡关系对该反应过程和水钠锰矿的生成途径进行了研究. 结果表明: 在实验条件下, 该反应过程可分为四个阶段: (1) 黑锰矿(Mn₃O₄, hausmannite)和六方水锰矿(β-MnOOH, feitknechite)的形成阶段, (2) 黑锰矿和六方锰矿转化为布塞尔矿(buserite)阶段, (3) 布塞尔矿生长阶段, (4) 布塞尔矿转化成水钠锰矿阶段; 氧化过程中, 布塞尔矿按两种途径由中间产物溶解后重新结晶生成, 矿物转化受其表面溶解O₂浓度决定的Eh值控制. 实验结果可为进一步揭示水钠锰矿在碱性介质中的形成机制提供重要的理论依据, 对水钠锰矿的合成, 改性和在材料科学中的应用也具有实际意义.     

回流条件下钙锰矿的合成及其初步表征

采用改进方法制备的水钠锰矿为前驱物, 在加热回流的条件下一次合成了大量结晶良好的单相钙锰矿, 回流8和24 h合成的钙锰矿的平均化学组成分别为Mg_0.19MnO_2.11(H₂O)_1.15和Mg_0.17MnO_2.10(H₂O)_0.88, 随着回流时间的延长, 钙锰矿结晶度进一步提高, 且无其他矿相生成. 回流条件合成的钙锰矿与天然钙锰矿及热液条件合成的钙锰矿具有相同的形貌特征和相似的结构特点. 除锰氧化度较高外, 其化学组成与热液条件合成的钙锰矿相近.     

模拟水体pH控制条件下太湖梅梁湾沉积物中磷的释放特征

采用缓冲溶液控制水体pH值,模拟研究了太湖梅梁湾沉积物扰动悬浮状态下水体磷的释放规律(48h),分析了实验前后沉积物中磷的赋存形态组成及变化特征.结果表明,pH条件对沉积物磷释放具有显著影响,强酸性(pH=2.0)及碱性(pH=9.5,11.8)条件下皆利于磷的释放,但强酸性水体磷含量随时间逐渐降低,而碱性水体磷呈持续释放状态;中性条件(pH=7.2)磷的释放释放作用不明显,磷释放达到稳定状态(14b)后,碱性条件下(pH=9.5,11.8)磷释放量为酸性(pH=2.0,4.6)及中性(pH=7.2)条件下的4倍以上,通过对比释放前、后沉积物中磷的形态组成可知,酸性条件主要为钙结合态磷的释放;碱性条件主要是铁结合态磷释放,部分可发生再沉淀,转化为钙结合态磷,研究表明,梅梁湾沉积物中铁结合态磷的解析是沉积物磷的主要释放源,是水体内源磷增加的重要贡献者.     

贵州松桃地区深部电性结构特征与锰矿成矿背景关系研究

本文以贵州松桃地区的杨立掌—三阳成锰盆地为研究对象,完成了 一条跨过杨立掌断裂、猴子坳向斜、三阳断裂等主要地质单元的宽频大地电磁(MT)剖面,通过深部电性结构的研究对锰矿的空间展布、成矿背景、控矿构造等方面开展研究.大地电磁反演解释结果表明:(1)浅部(2.5 km深度以上)电性结构大致可划分为"高阻-低阻-高阻"三层电性结构,中间低阻层的底界面为锰矿所在的大塘坡组一段(Nh1d1);(2)猴子坳向斜-3 km海拔位置的电性表现为低电阻特征且向深部延伸,推断存在一个深大断裂,此位置可能为该盆地的沉降中心;(3)研究区的锰矿可能是因为壳幔气随深部张性断裂形成的通道上涌带来丰富的含锰物质随后在适合的成矿条件下于杨立掌—三阳成锰盆地富集成矿.     

氧化还原条件对红枫湖沉积物磷释放影响的微尺度分析

选取贵州红枫湖为研究对象,在实验室条件下模拟了自然、好氧和厌氧条件下沉积物内源磷的释放过程,联合应用微电极技术和沉积物磷形态分析对沉积物—水界面开展了微尺度观测与研究.结果表明,厌氧条件下红枫湖沉积物总磷含量显著降低,且主要是NaOH提取态磷(NaOH-P)和残渣态磷(rest-P)含量降低所致,厌氧条件下沉积物孔隙水中磷酸盐浓度明显升高,而好氧条件下沉积物孔隙水磷酸盐浓度显著降低,反映厌氧条件显著促进了红枫湖沉积物磷释放.厌氧条件下沉积物内部溶解氧浓度下降、硫还原活动增强可能是导致NaOH-P释放的主要原因.O_2浓度的降低加速了沉积物还原作用并产生大量H2S,进而与二价铁离子形成硫化亚铁沉淀,最终导致NaOH-P(Fe-P)释放到孔隙水中.好氧条件向厌氧条件的转换可通过改变沉积物内部pH值分布和微生物活动促使rest-P释放:厌氧条件下,厌氧微生物不仅可以消耗硫酸根产生H_2S,导致pH值降低,还可消耗有机质,将有机磷转变为无机磷.上述研究结果表明,沉积物—水界面氧化还原环境可影响沉积物氧渗透深度、pH值分布、微生物活动、硫循环以及有机质降解过程,进而控制沉积物磷的形态转化与释放.联合应用微电极技术和沉积物磷形态分析对湖泊沉积物—水界面开展微尺度观测研究是揭示沉积物内源磷释放机制与控制因素的有效途径.     

吐哈盆地西南部砂岩铀矿层间氧化带发育特征

经过研究, 总结出吐哈盆地西南部砂岩铀矿层间氧化带的发育特征: (1) 铀矿体主要赋存于中侏罗统下部西山窑组和下侏罗统下部八道湾组. (2) 铀矿体形成与有机质有着十分密切的关系. (3) 层间氧化带前锋线在平面上呈蛇曲状, 在剖面上呈叠瓦状排列; 层间氧化带发育明显, 并且分带性越明显, 铀矿化越好. 据岩性及地球化学特征, 可分为氧化带、氧化-还原过渡带和还原带. (4) 层间氧化带的发育受地质构造、地下水、砂体透水性等多种因素影响. (5) 层间氧化带型铀矿体在空间展布上有的呈卷状、板状, 有的形态复杂多变.     

隐钾锰矿40Ar/39Ar定年及锰矿脉生长速率:以云南巴夜次生氧化锰矿为例

对氧化锰矿床的年代学研究不仅可以直接限定锰矿床次生富集成矿的时间及锰氧化物的生长速率,而且可为区域构造隆升、地貌形成过程和古气候演变等重大地质事件提供关键的年代学信息.本文报道云贵高原典型次生氧化锰矿-巴夜锰矿的高精度40Ar/39Ar定年数据,并根据40Ar/39Ar年龄计算了锰矿脉的生长速率.研究对象选自两条氧化锰矿脉(脉宽3～6cm),其中A脉与含锰岩系即中元古界锰铝榴石片岩的片理平行,产状平缓,而B脉则与锰铝榴石片岩的片理垂直,产状近于直立.矿相学观察、粉晶X-射线衍射、扫描电子显微镜-能谱分析和电子探针成分分析结果表明,上述两条矿脉均主要由隐钾锰矿组成,矿物结晶程度较高,具有针状和纤维状的良好晶形,K2O含量为0.96%～4.70%.激光阶段加热40Ar/39Ar同位素分析结果表明,A脉的形成时间为(1.35±0.05)～(1.16±0.04)Ma(坪年龄,2σ;n=14);根据样品的空间分布和坪年龄计算出其生长速率为115～153mm/Ma.B脉的年龄略微年轻,介于(1.23±0.05)～(1.01±0.09)Ma(坪年龄,2σ;n=7),计算的生长速率为34～67mm/Ma.A脉和B脉生长速率的差异反映氧化锰矿的生长与流体体系的压力大小有关.世界上其他地区氧化锰矿中锰结核的生长速率一般为0.3～9mm/Ma,比巴夜矿区氧化锰矿脉的生长速率低1～2个数量级,说明氧化锰矿的生长机制是控制其生长速率的重要因素:巴夜矿区的氧化锰矿脉由风化溶液中四价锰离子的直接沉淀而形成并充填在裂隙中,矿脉自脉壁向中心生长,而其他地区用于生长速率计算的样品均为环带状锰结核,受控于氧化锰的自催化氧化作用或锰-铁氧化物之间的催化氧化,锰氧化物自结核中心向外生长.隐钾锰矿的40Ar/39Ar定年结果还表明,更新世时期云贵高原以温暖潮湿的古气候为主,并经历了显著的构造抬升.     

低温含锗溶液与泥炭和褐煤相互作用实验研究

在25~100℃, C₀ = 5 μg/g和不同pH值条件下, 对泥炭和褐煤与含锗溶液(Ge⁴⁺)的相互作用进行了实验研究. 研究结果表明: (1)酸性(pH₀ = 2.96)条件下, 泥炭和褐煤对溶液中锗的表观转化率与温度呈明显的正相关; 同等实验条件下, 实验所采用的褐煤对锗的表观转化率明显高于泥炭, 但其有机转化率低于泥炭; 泥炭和褐煤与含锗溶液相互作用的活化能分别为30.96和15.67 kJ·mol^-1. (2)强酸(pH₀ = 2.96)、强碱(pH₀ = 12.08)条件有利于泥炭和褐煤对锗的转化; 在40 = 6.38)条件有利于褐煤对锗的转化. (3)泥炭和褐煤与含锗溶液相互作用的反应机理可能主要是有机质对锗的配合作用. 上述结果为煤中锗超常富集的热水沉积成因提供了最直接的实验证据.     

羟基铁溶液-蒙脱石体系对砷的吸附

可溶的羟基铁离子和铁的沉淀物对砷有极强的亲和性, 而蒙脱石对Fe(III)的水解以及Fe(III)的沉淀物相的生长有重要影响. 为研究砷酸、羟基铁溶液和蒙脱石的混合顺序对羟基铁-蒙脱石体系砷吸附行为的影响, 进行了3个系列的实验: (1) 先混合羟基铁溶液和蒙脱石, 后加入砷; (2) 先混合羟基铁溶液和砷, 后加入蒙脱石; (3) 先混合蒙脱石和砷, 后加入羟基铁溶液. 对每个系列实验, 则研究了pH、离子强度、温度、初始铁质量浓度、初始砷质量浓度和吸附时间对砷吸附率的影响. 结果表明, 所有3个系列的砷吸附率均随pH、温度、初始铁质量浓度、吸附时间的增加而不同程度增加, 随离子强度和初始砷质量浓度的增加而不同程度降低. 在研究的pH范围内, 砷吸附率随pH的变化趋势与前人报道的羟基铁溶液体系不同, 与蒙脱石相似. 离子强度对砷吸附能力的显著影响表明外层络合可能是羟基铁-蒙脱石体系吸附砷的重要机制. 在所有实验条件下, 三种混合顺序的羟基铁-蒙脱石体系都表现出极强的砷吸附能力, 其中系列(2)的砷吸附量最大而系列(1)最小, 原因与3个系列实验的砷、羟基铁溶液和蒙脱石的混合顺序不同有关. 用X射线衍射和透射电镜研究了3个系列实验沉淀物的物相组成. 结果显示, 除吸附于蒙脱石表面形成羟基铁-蒙脱石复合体外, 羟基铁还以形成纳米级含水氧化铁颗粒及其聚合体的方式沉淀于复合体之间. 系列(2)样品的纳米级铁颗粒粒径相对更小, 分布更均匀.     

鄱阳湖流域上游铀尾矿库周边水体中铬形态及健康风险评估

以鄱阳湖流域上游铀尾矿库周边水体为研究对象,在研究铬(Cr)污染程度的基础上,采用水文地球化学模拟软件PHREEQC计算Cr各不同赋存形态的浓度,讨论不同条件下Cr形态的变换规律以及健康风险评价,对研究水体中Cr生物有效性具有实际意义.结果表明:铀尾矿区排放水、渗滤水、浅层地下水中Cr浓度均未超出相关标准值.水体中Cr主要赋存形态大多为Cr(Ⅲ)的水解产物Cr(OH)~(2+)和Cr(OH)_2~+. pH和电子活度(pe)共同影响Cr在水体中的赋存形态,当pH=3～5时,以CrF~(2+)为优势离子;当pH5时,随pH递增,pe值对Cr赋存形态的影响增加,pe值增大,Cr(Ⅲ)水解产物浓度逐渐减少,而Cr(Ⅵ)氧化产物逐渐增加.浅层地下水中的Cr不会对人体产生致癌风险和非致癌风险,但当p H、pe变化时,Cr致癌风险系数均高于ICRP和USEPA推荐的最大可接受值.由于Cr(Ⅵ)的毒性远强于Cr(Ⅲ),故应密切关注水体中pe与pH值,避免污染加重.     

铜绿微囊藻生长对培养液pH值和氮转化的影响

在不同初始pH值条件下培养蓝藻水华优势种铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),研究其生长过程对培养液的pH值和氮转化的影响,结果表明,处于延迟期和对数生长期的铜绿微囊藻使培养液的pH值上升,pH从初始的7.2、8.0和8.8分别上升到最大值10.02、10.34和10.94;稳定期和衰亡期的微囊藻使培养液pH值降低,初始pH值为8.8时,最终pH降至8.66,在微囊藻生长过程中,培养液中NO3-含量逐渐降低,NO3-含量先升高再降低,分别在60d和67d后降至零.试验结束时,不同pH值培养液中总氮含量比起始时分别下降了25.97%、27.52%和28.16%,说明化合态无机氮可以经过反硝化作用生成氮气而溢出培养液,因此,较大密度水华水体中存在反硝化的脱氮过程.     

肇庆地磁台基线值观测精度分析

对肇庆地磁台2019年MAG-01H(010B)型及TDJ2(E)型两套磁通门经纬仪产出的基线值观测数据,进行了定量分析.结果显示:两套仪器观测的基线值系统误差小,观测精度高,具有同等观测精度和一致的变化趋势;TDJ2(E)观测的H分量基线值受温度影响比MAG-01H(010B)的大;FGM 01型磁通门磁力仪Z分量传感器受温度影响较大,H分量受温度影响较小,D分量基本上不受温度的影响.     

青藏高原低气压条件下高寒草甸群落光量子效率对温度的响应

以2003年生长季在西藏当雄草原站用涡度相关法连续观测的CO2通量数据为基础,利用低光强下净生态系统碳通量(NEE)与光合有效辐射(PAR)的线性响应关系反算了高寒草甸群落光量子效率(α),并分析了低气压条件下群落α值对温度的响应规律.结果表明群落α值随温度的上升总体上线性降低,与C3植物叶片水平的研究结果相似,但随温度下降的梯度随生长季有逐渐增大的趋势.生长季初期冠层温度每升高1℃,群落α值的平均下降量约为0.0005 μmolCO2·μmol-1 PAR,生长季末期α值随温度的下降量增为0.0008 μmolCO2·μmol-1 PAR.相对于直角双曲线法,采用本文中的计算方法得到的群落α值在数值上偏小.但这种方法在深入分析群落α值与温度等环境因子的关系方面有其自身的优势.     

利用前驱波研究地幔间断面的若干进展

地幔速度结构提供了地球内部热和化学状态及其构造演化历史的重要信息。对于地幔间断面的研究可以更清楚地了解地球内部温度分布特征和化学结构,并对确定地幔间断面成因及地幔对流模式等地球动力学问题具有重要的意义。地震学观测显示在410 km、660 km深度普遍存在速度间断面,并且在全球特定区域的上地幔(220 km、300～350 km、520 km、560 km)和下地幔(800～900 km、1 100～1 200 km、1 800 km、2 400 km)也有速度间断面的存在,不同区域地幔间断面的起伏可能受到温度、含水量、矿物相变及俯冲板块的影响。利用前驱波来研究地幔间断面具有独特优势,前驱波相比参考震相较早到达观测台站,从而避免其他震相的干扰,可以更准确地研究较弱的速度间断面。文章收集整理近些年来地震学家利用前驱波研究地幔间断面的成果,包括长周期反射震相SS或PP的前驱波、深震震相sP、pP的前驱波和地球表面反射震相PKPPKP(P′P′)的前驱波等,并对不同前驱波的特点及地幔间断面的相关研究成果进行总结。利用前驱波研究地幔间断面的方法已较为成熟,及时收集总结相关的研究成果对认识地球内...     

高原深水湖泊水温日成层对溶解氧、酸碱度、总磷浓度和藻类密度的影响:以云南阳宗海为例

弄清深水湖泊夏季水温分层及其对水体各理化指标的影响对于湖泊的保护和治理有重要意义.以云南阳宗海为例,在夏季选择湖泊内有代表性的6个样点,以1 m为间隔对每个样点不同水深的水温、藻蓝蛋白、DO、pH和叶绿素a含量进行同步测定,同时在实验室测定TP.结果表明:(1)夏季晴天阳宗海上午没有明显的分层,中午开始慢慢形成4层,随后转化到3层,在14:00时达到分层相对稳定,稳定时温跃层出现在水深9~13 m处,湖表层与深水层的最大温差为7.8℃;(2)随着水温出现分层,DO和pH呈现出与水温分层相似的垂直分层结构,而这种分层过程基本上与水温成层过程同步;(3)藻类和浮游植物随水温分层而逐渐成层,但有迟滞性,迟滞时间约2 h;(4)TP对水温分层不敏感,只有接近湖底的水体总磷浓度才明显升高,9 m以上的水层总磷浓度分布均匀,水温的分层与消失过程不影响上层水的总磷浓度,全湖泊的总磷平均浓度为0.033±0.03 mg/L.     

不同pH处理对菹草(Potamogeton crispus L.)Cr6+毒害效应的影响

对Cr⁶⁺胁迫条件下不同pH处理对菹草无菌苗元素、光合色素、活性氧、丙二醛、抗氧化酶、脯氨酸(Pro)及多胺(PAs)含量的影响进行研究,以探讨不同pH处理影响水生植物Cr⁶⁺毒害效应的机制.结果表明:(1)偏酸性pH处理加剧菹草对铬的蓄积,而pH为7.0时Cr⁶⁺胁迫所造成的矿质元素失衡有所减弱;(2)Cr⁶⁺胁迫下pH为6.0~8.0的处理延缓了菹草的失绿症状,促进了光合色素的合成;(3)Cr⁶⁺胁迫下菹草超氧化物歧化酶、过氧化氢酶的活性在pH为6.0和7.0的处理组诱导程度最小;(4)Cr⁶⁺胁迫下pH为6.0和7.0处理的菹草Pro含量显著提高;(5)pH为4.0和5.0的处理使腐胺(Put)含量显著提高,而pH为6.0和7.0的处理则促进亚精胺(Spd)含量及游离态(Spd+Spm)/Put比值上升,精胺(Spm)含量总体趋势为随pH值升高而逐步上升,仅在pH为4.0和5.0的处理组中低于Cr⁶⁺胁迫对照组.因此,pH条件可影响菹草对铬及营养元素的积累,抗氧化酶、Pro、PAs代谢等生理生化过程,导致铬毒性效应差异.在pH为6.0~7.0的范围内,菹草能调节抗氧化酶系统,较有效地清除体内活性氧,提高机体中Pro、PAs含量及游离态(Spd+Spm)/Put比值,减轻膜系统脂质过氧化,维持机体内矿质元素平衡,致使毒性效应达到最小程度.     

霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)扰动下沉积物-水界面pH值的二维、高分辨分布特征

采用平面光电极技术研究了霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)扰动对湖泊沉积物-水界面二维pH值分布特征的影响.结果表明水丝蚓扰动能将沉积物-水界面处pH值的变化梯度由2.5 mm内降低1.6个pH值单位减缓至约1 cm内降低0.6个pH值单位,并在界面处形成约1 cm深的pH值缓冲区域.水丝蚓的造穴活动也会对沉积物的二维pH值分布产生影响,洞穴内的pH值高于洞穴周边沉积物约0.6个pH值单位.     

江西省于都县银坑贵多金属矿田矿化特征,成矿控制及找矿方向

于都银坑贵金属矿田有破岩蚀变型,层间破碎带型,岩体接触带型、硫锰矿型、铁锰帽型、黑土我砾型等六种矿化类型。主要控矿因素为地层、岩柱、岩浆岩、构造和次火山岩体接触带构造四种。     

黄铁矿氧化速率的实验研究

在充分考虑前人研究所存在问题的基础上,作者采用混合流反应装置,对黄铁矿的氧化动力学进行了系统的研究.在温度25~44℃,pH值1.2~2.7和氧化剂Fe(III)浓度([Fe(III)]i)10?5~5×10?3mol·kg?1的范围内,黄铁矿的氧化速率RFe(II)为3.22×10?9~5.51×10?7mol?m?2?s?1.在实验范围内,随温度的升高或pH值的降低或[Fe(III)]i的升高,黄铁矿的氧化速率增大,通过对氧化速率与温度、pH、[Fe(III)]i之间对应关系的回归分析,得到黄铁矿被Fe(III)氧化的速率公式为324.6564.54108.310.60Fe0.4510[Fe(III)][H]ReTi+?×=+,氧化反应的活化能为64.54kJ?mol?1,该值表明黄铁矿的氧化是表面反应控制的,而不是扩散控制的.该公式在尾矿环境效应的定量研究中有重要的应用价值,利用该公式对安徽铜陵鸡冠山硫铁矿的尾矿因黄铁矿氧化而释放的污染物质的数量作了初步的估算.估算结果显示,在尾矿风化过程中,从黄铁矿晶体迁移到风化产物、土壤和水等其他物相中的污染物质数量是很大的,其中迁移到酸性尾矿水中的比例很可能是较高的,因此,该尾矿堆所引起的环境问题是值得重视的.     

东马努斯海盆PACMANUS热液区Si-Fe-Mn羟基氧化物的矿物学和微形貌特征

本文对东马努斯海盆PACMANUS热液区产于英安岩环境中的Si-Fe-Mn羟基氧化物样品进行了矿物学和微形貌分析.结果表明,该样品主要由Si-Fe-Mn羟基氧化物组成,结晶差,含少量的针铁矿、水钠锰矿、钡镁锰矿、绿脱石和蛋白石-A.样品中具疑似生物遗迹,如细丝状硅质物和空心管状物.鳞片状绿脱石可构成蜂窝状结构,也可生长在空心管的表面.绿脱石是低温热液活动的产物,其形成可能受到了微生物作用.Si-Fe-Mn羟基氧化物具有两种类型核心:Si-Mn质核和Si质核,其外层均包裹着Si-Fe质层,分别分布在杆状和球状羟基氧化物中.Si-Mn质核中SiO2含量为39.32wt%～86.31wt%,MnO为4.97wt%～27.01wt%,Fe2O3含量较低,为0.54wt%～3.43wt%;Si质核中SiO2含量为90.17wt%,MnO和Fe2O3含量较低,分别为0.06wt%和3.47wt%.其中,Si-Mn质核的生长与微生物活动相关,Si质核为无机成因.