泥河湾盆地东谷坨遗址剖面易溶盐沉积及其环境意义

东谷坨遗址地处泥河湾盆地东部边缘,是该地区发掘次数和出土遗物最多的早更新世古人类活动遗址之一。对遗址湖滨相沉积物易溶盐类的测试和分析表明,此剖面代表的泥河湾古湖易溶盐为Na+-CO32--SO42--HCO3-型,属于淡水湖—半咸水湖,处于半干旱区湖泊演化早期的碳酸盐湖泊阶段。K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-和Cl-等6类离子含量的变化曲线表现出较大的相似性,且它们与含盐量的变化大体一致。CaCO3含量及含盐量的变化与沉积物中细颗粒含量变化具有一致性,细颗粒含量较高时期对应CaCO3含量和含盐量相对较高时期。根据含盐量和各主要离子比值并结合CaCO3含量变化,将湖泊演化划分为4个阶段,古人类在该遗址活动时期对应于湖泊演化的前3个阶段。该项研究对探讨东谷坨遗址利用者的生存行为与环境的关系具有重要意义。     

中全新世以来海相沉积物的化学特征及其对古环境变化的响应机制

海相沉积物的化学特征是分析古环境变化的重要指标。本研究以连云港滨海地区浅部海相沉积物为研究对象,开展易溶盐、粒度、AMS ¹⁴C年龄及微体古生物测试,分析海相沉积物的化学特征及沉积环境。结果表明,连云港滨海地区浅部海相沉积物Cl^-含量最高,Na⁺含量次之;5 m以浅土体含盐量变化较大,绝大数土体含盐量为0.3%～3.0%;至埋深20 m时,土体含盐量稳定在1.0%。沉积物中Cl^-含量与含盐量相关性最高,以直线型和多项式型拟合效果最佳;与Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、SO₄^2-含量拟合效果好,以多项式型拟合效果最佳;与Na⁺含量以幂型拟合效果最佳。沉积物含盐量与pH值呈负相关关系,说明碱性环境不利于土体盐分的增加。沉积物交换性钠(ESR)值高,说明研究土体含盐特征保留了海水特征。推测连云港滨海地区海相沉积物受到了海平面变化、东亚冬季风及黄河夺淮事件的影响。以ZK1孔为例,中全...     

西天山阿希金矿流体包裹体研究

西天山阿希金矿含金石英脉内流体包裹体粒度细小,形态多样,以单一液相为主.化学成分上属K⁺（Na⁺）-SO^2-₄（Cl^-）型,其中阳离子成分以K⁺为主,Na⁺次之;阴离子成分以SO^2-₄为主,Cl^-次之;气相成分以H₂O、CO₂为主,富含O₂、N₂等气体,还原性气体（H₂、CH₄、CO等）含量亦较高.成矿作用发生于浅成（300~900m）、低温（120~180℃）和较封闭的还原环境.成矿流体盐度低,主要为大气降水并混以少量火山成因的岩浆水.     

泥河湾盆地东坡遗址ESR年代学初步研究

中国泥河湾盆地以发育我国北方晚新生代湖相地层和数目众多的古人类文化遗址而闻名于世,是研究中国北方第四纪地质与环境、新旧石器和早期人类演化的一个关键地区。东坡遗址是泥河湾遗址之一,形成时代一直没有确定。根据古地磁和区域地质等分析,初步认为东坡遗址形成时代不早于距今780ka。本文利用石英Ti心ESR法对泥河湾东谷坨剖面B/M界限样品进行了测量,年龄为 750±88ka,这表明利用该方法对泥河湾层水相沉积物进行测年是可行的。我们利用同样方法和参数对东坡遗址进行ESR年代学研究,结果表明东坡遗址文化层的形成时代为距今 304±12ka到333±23ka,平均年龄为321±15ka。     

广东省丰良地热田高氟地热流体成因及热储温度评价

广东丰顺丰良地区出露的地热水温度高达96℃,热储层为裂隙发育的下侏罗统的英安斑岩,F^-含量较高。但关于其地热流体的补给来源、循环演化过程及热储温度研究较少。笔者等基于早期开展的勘探工作和补充采集、测试的地热水和气体数据,探讨了该地热系统的流体成因及热储温度。结果表明,丰良地区地热水存在2类,A类地热水温度普遍低于40℃,Ca²⁺含量高,Na⁺和K⁺含量低,以HCO^-₃—Ca²⁺型为主;B类地热水Na⁺含量高,Ca²⁺含量低,为HCO^-₃—Na⁺型。A类地下水可能受浅层地下水混入影响,但缺少直接证据。B类地下水由周边山区的大气降水补给,沿裂隙或者断裂系统进入英安斑岩储层,循环深度和水—岩相互作用时间分别可达5200～6300 m和22 ka;储层温度条件下铝硅酸盐矿物的溶解以及阳离子交换作用促进了富N₂、S...     

广西红水河中下游澄江地区地下水地球化学特征

以西南岩溶地下水污染调查评价中广西红水河中下游澄江地区地下水数据为基础,对该地区26件样品的水化学类型、化学成分含量特征、成分间相关特征以及化学成分的空间分布特征及影响因素进行了研究。结果表明：该地区地下水水化学类型为Ca-HCO₃型或Ca·Mg-HCO₃型;地下水中测试指标背景含量均未超过Ⅲ类水标准;大部分测试指标在该地区地下水中分布较均匀,只有Zn、Se和Hg在局部富集,分布不均匀;该地区地下水中元素含量与pH值没有明显的相关关系,而总硬度、HCO^-3、Ca²⁺、Mg2⁺、K⁺、Na⁺、SO^2-₄、NO^-3、I^-等元素间则显示出一定的相关关系,地下水中起决定性作用的是HCO^-3、Ca²⁺、Mg²⁺;该地区地下水中元素含量空间上具有片状分布特点,主要受地质背景、地理条件和人类活动的综合作用所制约。     

洮河流域水化学特征及其时空变化研究

以洮河流域河水为研究对象,通过对2018年每隔1月洮河干流及支流博拉河和广通河采样点的河水进行水化学研究,揭示了洮河流域河水的水化学组成,探讨了其水化学性质时空变化。结果表明：洮河流域水质偏碱性,干流上游pH值小于下游,并在枯水期都比丰水期为大;矿化度呈枯水期比丰水期小,河水属于中等矿化度水和适度硬水;总硬度、电导率呈枯水期比丰水期大;HCO₃^-、Ca²⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-含量呈枯水期比丰水期大;干流上游HCO₃^-、Ca²⁺、CO₃^2-含量大于下游,干流上游Mg²⁺、K⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-、MnO₄<...     

中国第二次北极科学考察沿线气溶胶成分分析

对2003年7月15~9月28日间中国第二次北极科学考察沿线所采集的气溶胶样品进行分析,获得了Na⁺、NH₄⁺ 、Ca²⁺、Cl^-、MSA、SO₄^2- 等11种离子的浓度数据(文中使用当量浓度).根据相关分析, 可将11种离子分为3类: 海盐源离子, 包括Na⁺、Mg²⁺、K⁺、Ca²⁺、Cl^-、SO₄^2-; 人为源, 包括NH₄⁺ 、NO₃^-; 其它源, 包括 CH₃COO^-、MSA、C₂O₄^2-. 气溶胶以海盐气溶胶为主, Cl^-、Na⁺ 离子分别是阴阳离子中含量最大的离子, (Na⁺ +Cl^-)对气溶胶载量(所测定的阴阳离子的总和)的贡献平均为60.2%, 占气溶胶总量的一半以上. NH₄⁺ /SO₄^2- 的比值的平均为0.45, 根据当地的大气环境和气溶胶的离子平衡, 认为气溶胶样品中NH₄⁺ 和 SO₄^2- 主要是以 NH4HSO4的形式结合. 根据考察沿线 NO₃^- 浓度的变化, 把考察沿线大致分为3个区: 日本海区, 中值为15.2 neq·m^-3; 鄂霍次克海及白令海区, 中值为1.8 neq·m^-3; 北冰洋区, 其浓度较低, 中值为0.4 neq·m^-3. 考察沿线白令海是MSA的高产区.     

惠民凹陷沙河街组地层水化学特征及其成因

根据惠民凹陷沙河街组水化学分析数据,探讨水化学成分分布特征,并初步进行地层水来源及成因方面的分析。研究结果表明:沙河街组发育的是以(Cl^-和Na⁺+K⁺为主要离子组分的(CaCl₂,型水,矿化度及其他水化学组分纵向上呈增加-减小交替变化的特点。各水化学参数反映凹陷内沙四段、沙三中下亚段和沙二段地层较好的封闭性,地层水总体被CaCO₃饱和,尚未达到CaSO₄饱和程度。与海水、湖水蒸发曲线进行对比,直观地反映水中离子的富集和贫乏程度,进而进行相应的地层水成因研究,即沙河街组地层水中Na⁺, Cl^-浓缩,Ca²⁺富集,以及Mg²⁺ 、 SO₄^2-贫乏的现象是蒸发浓缩作用、斜长石钠长石化、脱硫酸作用、有机质生烃等共同作用的结果。此外,平面上沙四段以上各层地层水矿化度低值区均分布在临南洼陷内,粘土矿物脱水作用可以解释洼陷及周边地层水的淡化现象。     

广东从化温泉的水文地球化学模拟

从化温泉位于广州东北部,出露于燕山期花岗岩地区,位于北东向广州-从化断裂带北东段;热水中阳离子以K⁺、Na⁺、Ca²⁺为主,阴离子以HCO^-₃为主,水化学类型为HCO₃-Na及HCO₃-Na·Ca型。利用NETPATH程序对泉区热水进行水化学模拟,发现从化温泉各泉点的水化学特征相似,径流过程中发生的化学反应也相似;从初始水点到终端水点,发生的各种反应交换量很低;在径流过程中各矿物的净反应可能为钾长石、高岭石、赤铁矿、萤石沉淀,CO₂、斜长石、黑云母溶解;SiO₂的溶解/沉淀在各泉点不同;径流过程中发生了Ca²⁺/Na⁺、Mg²⁺/Na⁺离子交换作用。     

祁连山老虎沟地区夏季大气颗粒物中水溶性离子的变化特征

为了研究青藏高原东北缘老虎沟地区大气颗粒物中水溶性无机离子组分的变化特征,于2016年7月16日至8月11日共采集13个PM_2.5样品和4套粒径分级样品。研究结果显示：非沙尘期间,水溶性离子总质量浓度为2.35 μg·m^-3,主要离子SO₄^2-、Ca²⁺、NH₄⁺和NO₃^-的浓度分别为1.28、0.33、0.32和0.28 μg·m^-3,约占水溶性离子浓度总和的94%;沙尘期间,水溶性无机离子总质量浓度为12.63 μg·m^-3,是非沙尘期间浓度的5倍,主要离子SO₄^2-、Ca²⁺、Cl^-、Na⁺和NO₃^-的浓度依次为5.36、4.77、0.80、0.62和0.61 μg·m^-3,约占水溶性离子浓度总和的96%。分级样品分析结果表明,NO₃^-主要分布在粗颗粒模态,可能是前体物在粉尘表面发生非均相反应产生。在沙尘时期,SO₄^2-主要为粉尘贡献,集中分布在粗颗粒模态。在非沙尘时期,SO₄^2-在粗颗粒模态和积聚模态都有较多的分布。积聚模态的SO₄^2-主要是通过前体物与NH₃发生均相反应产生。据估算,非沙尘时期的二次反应对PM_2.5中SO₄^2-的贡献约为80%。     

中国首次北极科学考察沿线气溶胶可溶性成分的分析

中国首次北极科学考察沿线采集的大气气溶胶样品可溶性成分分析表明,大气气溶胶的平均载量为195neq·m^-3,Na⁺和Cl^-的贡献为0%,NH₄⁺和SO₄^2-的贡献为27%,nssSO₄^2-对SO₄^2-的贡献为8%.气溶胶中阴、阳离子总量基本相当,大气环境呈中性.气溶胶中可溶性成分具有较强的纬度变化特征.根据离子的变化态势可将离子分为3大类,即1)Na⁺,Cl^-,SO₄^2-,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺;2)NH₄⁺,NO₃^-;3)MSA.Na⁺和Cl^-具有较好的线性关系,Cl^-/Na⁺的当量浓度比为1.01,小于其在海水中的比值1.1.NH₄⁺和NO₃^-的浓度随纬度的增加呈现减少的趋势,说明在低纬度近海岸地区人类活动的污染相当强烈.MSA的浓度在白令海区出现高值,与Shemya(52°N,174°E)站夏季浓度1.79±0.83neq·m^-3(170±79ng·m^-3)相当.通过与不同海区夏季释放DMS的通量对比,进一步证明了低温有利于DMS向MSA的转化.     

松辽盆地油田地下水化学场的垂直分带性与平面分区性

松辽盆地地下水动力场的形成与演化控制了地下水化学场的形成与分布,地下水化学分布特征又反映地下水动力场的演化结果。在地下水化学场的形成过程中,影响沉积盆地地下水化学性质的因素较多,这些因素对地下水化学性质的影响作用在垂向上具有阶段性,在平面上具有选择性。前者导致地下水化学性质的垂直分带性,从浅到深可以划分出:1)大气水下渗淡化带,2)近地表蒸发浓缩带,3)泥岩压实排水淡化带(C₁)—压滤浓缩带(C₂),4)粘土矿物脱水淡化带和5)渗滤浓缩带等5种水化学剖面单元类型。后者决定了地下水化学场的平面分区性:1)盆地边缘为大气水下渗淡化区,2)盆地中央为泥岩压实排水淡化区,3)越流区为过渡区,4)越流-蒸发区为浓缩区。在泥岩压实排水形成的离心流方向上,矿化度、Na⁺浓度、Cl^-浓度和盐化系数升高,(CO₃^2-+HCO₃^-、SO₄^2-浓度、钠氯系数(γNa⁺/γCl^-)和脱硫系数(SO₄^2-/SO₄^2-+Cl^-)降低。在大气水下渗向心流方向上,矿化度、离子浓度和钠氯系数、脱硫系数和盐化系数一致升高。     

秦岭主峰太白山北麓降水化学特征分析

利用太白山北麓2011年12月-2013年7月共39次降水样品数据资料, 定量分析了该区域降水化学的特征和时间变化规律. 结果表明: 太白山北麓地区降水中, 除常量离子Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、F^-、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-外, CO₃^2-、HCO₃^-、PO₄^3-及低分子有机酸也占有相当比例. 研究区降水常量离子浓度的顺序依次为: NH₄⁺ > SO₄^2- > Ca²⁺ > NO₃^- > Na⁺ > Cl^- > Mg²⁺ > K⁺ > F^-, 离子总浓度表现出明显的季节变化: 夏季(轻度污染) < 秋季(中等污染) < 春季(严重污染) < 冬季(极重污染). 利用因子分析法得出太白山北麓地区降水组分主要有三种来源; Na⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ca²⁺主要来自地壳源, SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺主要来自人为源, K⁺和F^-主要由海盐源和人为源共同贡献. 根据Hysplit 后向气流轨迹分析, 得出不同路径气团降水离子组分不同: 受地形等因素影响, 北方路径的气团比南方路径气团离子总浓度较高; 受土壤类型影响, 西北方向气团降水Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺浓度较高; 受人为活动影响, 东北方向SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺浓度较高.     

矿物聚合材料固化过程中的聚合反应机理研究

以粉煤灰、高岭石等为原料,制备出具有良好力学性能和耐酸性的矿物聚合材料制品,可代替部分硅酸盐水泥制品。根据矿物聚合材料制品在3 d、7 d、14 d、28 d的X射线衍射(XRD)、红外光谱（IR）、扫描电镜（SEM）、核磁共振（NMR）等测试分析结果,研究了该材料固化过程中的聚合反应机理。研究结果表明,矿物聚合材料在固化过程中的反应如下：（1）粉煤灰中的玻璃相在强碱的作用下首先发生溶解,其中部分Si-O、Al-O键发生断裂;（2）断裂之后的Si、Al组分在碱金属离子Na⁺、OH^- 等作用下形成Si、Al低聚体（-Si-O-Na、-Si-O-Ca-OH、Al(OH)^-₄、Al(OH)^2-₅、Al(OH)^3-₆）,而后随着溶液组成和各种离子浓度的变化,这些低聚体形成凝胶状的类沸石前驱体;（3）前驱体脱水形成非晶相物质。核磁共振分析结果表明,28 d制品中,Si的存在方式以Q⁴为主。研究结果为进一步揭示矿物聚合材料的形成机理、改善制品的性能奠定了良好的基础。     

河南鲁山县五大温泉水质变化及原因探讨

利用近十年的水化学资料,总结了河南省鲁山县五大温泉水质主要特征,分析了水质变化的总体趋势,对水质变化的具体原因进行了探讨。五大温泉具有富钠、高硫酸盐、高氟、高偏硅酸的水化学特征,为氟·硅复合型理疗热矿水。水质变化的总体趋势为,HCO₃^-含量呈明显的上升趋势,SO₄^2-、Na⁺、F^-、H₂SiO₃含量总体上呈下降趋势,而H₂SiO₃尤为明显。造成这种变化的原因在于：由于十余年的持续大规模开发,开采量不断加大,热储压力逐渐降低,导致浅层凉水混入比例增加,从而引起水质发生上述变化。     

牡丹江市主城区第四系地下水主要离子特征与成因分析

以牡丹江市主城区为研究区,对该区采集的24组第四系地下水样品中常规离子进行检测和分析,利用数理统计、Piper三线图、Gibbs模型、离子比例关系等方法识别地下水主要离子成因。结果表明,研究区第四系地下水中主要离子含量变化均具有较强的离散性,阴离子平均浓度HCO₃^->SO₄^2->Cl^-,阳离子平均浓度Ca²⁺>Na⁺>Mg²⁺>K⁺,地下水整体为淡水,呈中性偏弱酸性,水化学类型以HCO₃—Na·Ca型水为主;水中的化学组分主要来源于岩石风化溶解,其中,Na⁺和K⁺主要来源于硅酸盐矿物的溶解,Ca²⁺和Mg²⁺主要受碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐矿物风化溶解作用共同控制,同时水中阳离子间存在一定交换作用。     

太行山北段金龙洞岩溶泉水化学及同位素动态特征

以太行山北段金龙洞岩溶泉为研究对象,通过数理统计.、离子比值及饱和指数等方法,分析泉水水化学和同位素动态特征、水中主要离子来源及演化、水-岩相互作用过程等内容。结果显示:(1)金龙洞泉补给来源为大气降水,泉流量对其响应程度高,泉流量较小时,水中主要离子含量相对高,水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型,泉流量大时,水中离子含量低,水化学类型为HCO₃-Ca、HCO₃·SO₄-Ca型,泉流量增加引起的稀释作用对离子含量影响明显;(2)控制泉水水化学特征的主要因素为溶滤作用和稀释作用,且Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-主要来源于碳酸盐岩溶解,SO₄^2-、Na⁺、K⁺、Sr主要来源于安山岩中长石、黄铁矿等矿物的风化溶解,NO₃^-则来源于人类活动;(3)降水集中期,泉...     

全新世安固里淖易溶盐沉积及其环境意义

内陆湖泊沉积物的易溶盐含量与湖水化学组成密切相关，因此通过测试沉积物钻心的易溶盐含量可以重建古湖水化学演化过程。在安固里淖湖心区钻取沉积剖面，以1cm为间隔分样，测试剖面八大离子的含量（即K+、Na+、Ca₂+、Mg2+、CO₃₂-、HCO₃-、Cl-和SO₄₂-）和其他有关的地球化学特征，并且对各项离子含量进行相关分析，得到剖面易溶盐组成变化曲线和和易溶盐指标变化曲线。根据易溶盐曲线变化情况，结合钻心纹层纪年得到的的纹层年代，将安固里淖8507aB.P.以来的湖水化学演化过程分为以下几个阶段：8507~7600aB.P.，湖水化学类型为Na+-Cl- 型，盐度较高；7600~4724aB.P.，湖水化学类型为Na+-Cl--SO₄₂- 型，盐度最高；4724~3057aB.P., 湖水化学类型为Na+-Cl- 型，3057~574a B.P湖水化学类型为Na+-CO₃₂--HCO₃-，盐度较低；574aB.P.以来湖水化学类型为Na+-Cl- 型，盐度较低但是呈现快速增加趋势。同钻心的粒度分析结果相比较，易溶盐变化曲线的转折早于粒度变化曲线，反映易溶盐沉积对气候变化的反应比粒度特征更敏感，是一个较好的反映气候变化的替代性指标，有待于推广应用。     

重金属污染土壤修复的Pb2+钝化产物稳定性

自然状态下土壤中重金属元素是否稳定存在是重金属污染固化修复技术中的核心问题。本文以常见重金属离子Pb²⁺为例,分析土壤中重金属离子与常见离子基团结合的稳定性。将第一性原理应用于Pb的存在形态和稳定性的分析,计算了PbCO₃、PbSO₄、PbCl₂、Pb₃（PO₄）₂、PbAl₂O₄和Pb₃Fe₂（PO₄）₄的自由能、能带和态密度。首先推断Pb²⁺和CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、PO₄^3-等土壤中常见阴离子的结合稳定性,再判断加入金属阳离子Al³⁺和Fe³⁺对体系稳定性的影响。结果表明：铅化合物自由能从高到低趋势为PbCl₂、PbAl₂O₄、PbCO₃、PbSO₄、Pb₃（PO₄）₂、Pb₃Fe₂（PO₄）₄,其相应的结构稳定性顺序从大到小为Pb₃Fe₂（PO₄）₄、Pb₃（PO₄）₂、PbSO₄、PbCO₃、PbAl₂O₄、PbCl₂。通过对能带和态密度的分析,首先确定了SO₄^2-和PO₄^3-的引入能够增强含Pb体系的稳定性,进一步加入金属阳离子Fe³⁺会使体系更稳定。推测SO₄^2-、PO₄^3-为治理Pb²⁺污染合适的官能团,应选择容易释放SO₄^2-、PO₄^3-的物质作为合适的钝化剂。在实际应用中可选择磷酸二氢钠、无水硫酸钠、脱硫石膏等作为钝化剂。