一种TOC分析中的特殊技术——VITA的介绍

在热催化高温燃烧TOC分析中，我们所面临的最棘手的问题是如何避免气体流速的波动对检测结果的影响。而影响气体的流速有下列因素：①由于高温燃烧，短时间所产生的气体的快速蒸发；②由于样品基体的不同，所产生的流速的变化；③由于管路上堵塞所引起的流速的变化；④催化剂形状的变化，所引起的流速的变化。     

一种TOC分析中的特殊技术--VITA(R)的介绍

在热催化高温燃烧TOC分析中，我们所面临的最棘手的问题是如何避免气体流速的波动对检测结果的影响。     

微量硫化物、硫酸盐硫同位素EA-IRMS在线测试分析

常规EA-IRMS硫同位素测试中, 硫化银(Ag2S)的需样量为0.2~1.0 mg, 硫酸钡(BaSO4)的需样量为0.35~1.5 mg, 较大的需样量已难以满足珍贵样品及微区样品的分析要求, 因此如何减少测试样品量已成为EA-IRMS测试分析工作中急需解决的问题。通过对EA-IRMS测试系统的研究发现, 在采用常规方法测试样品时, 由于初始He载气流速(100 mL/min)、进入分流接口时的流速(10 mL/min)与进入离子源时流速 (0.3 mL/min)的差异导致样品燃烧产生的目标气体中99.7%的气体被浪费, 样品的总体利用率仅有0.3%。因此如何减少样品在测试过程中的损耗, 提高样品的利用率, 从而减少需样量的关键在于缩小载气流速的差距。本实验在常规EA-IRMS测试技术基础上进行了关键改进,在元素分析仪和分流接口之间设计增加一个由六通阀和自动加热冷阱构成的装置, 自动加热冷阱可在Load模式时收集SO2气体, 六通阀在Load-Inject模式之间切换时可改变He载气流速, 通过与分流接口匹配的反吹He载气(10 mL/min)将冷阱中富集的SO2气体送入分流接口, 从而保证进入分流接口前样品燃烧产生的SO2气体全部收集。这一改进, 理论上可以将样品的利用率提高10倍, 该系统需硫量降至3~13 μg, 并且可以提高反应管的寿命, 降低清灰的频率, 提高工作效率。同时有效避免了拖尾的产生, 提高分析结果的精密度。本次微量样品实验获得的硫同位素数据与常规方法一致, 分析精度优于0.15‰(1SD), 测量值与真值的差异在0.4‰以内, 达到国际同类实验室先进水平。此外, 该方法可为微量有机碳、氮同位素EA-IRMS测试分析工作的开展提供参考经验。     

煤燃烧时氟里昂的产生和释放

工业合成的氟里昂对大气臭氧层的破坏已引起国际社会的极大关注,然而含氟煤燃烧生成的氟里昂尚不被人们所认识,本文采用静态去除燃煤产生的CO_2气体,经冷阱两步浓缩,采用GC-MS对气体成分进行了检测,结果发现燃煤烟气中的氟里昂-12与当地大气背景相比里显著异常,随着燃烧温度的不同,氟里昂-12具规律性变化。由此证实燃煤过程中有氟里昂-12生成。并对这类新发现的非工业合成的氟里昂进行了探讨。     

激光剥蚀系统气体流速变化对LA-ICP-MS锆石U-Pb定年精度的影响

锆石U-Pb定年精度一直是激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析方法的研究重点,激光剥蚀系统气体流速变化影响ICP-MS信号稳定性而影响锆石U-Pb定年精度,但影响程度和机制尚不清楚。本文以锆石标样91500及Ple2ovice为研究对象,采用LA-ICP-MS开展了载气和补偿气流速变化对锆石U-Pb定年结果准确度和精密度影响的研究工作。实验结果表明：固定补偿气Ar流速为1.0L/min,而增大载气He流速(0.2～1.2L/min),锆石标样91500的²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄增大(1002.0±10.4Ma～1083.0±6.8Ma, 1σ),即样品气溶胶运输效率影响锆石U-Pb定年分析准确度,但He流速高于0.8L/min时由于大颗粒气溶胶引入使ICP-MS信号波动性和氧化物增加,导致锆石U-Pb定年分析精度降低。进一步以Ple2ovice锆石为例分析发现,Ar/He流速组合为0.95/0.8、0.8/0.8和0.8/0.6L/min时²⁰⁶Pb/²³⁸U加权平均年龄...     

赤铁矿和氧化镁对养殖粪污厌氧发酵气体中H_2S的抑制

集约化畜禽养殖场厌氧发酵过程中产生的大量H2S具有潜在的危害。本文以某畜禽养殖场的新鲜猪粪为研究对象,通过添加不同比例的赤铁矿和氧化镁,模拟猪粪厌氧发酵过程中对H2S产生和释放的影响。在18 d的持续实验中,对发酵液中pH和发酵气体中H2S浓度变化进行全程监控,结果表明：添加赤铁矿对发酵体系的pH无明显影响,而添加氧化镁可显著提高发酵体系的pH值;添加2种矿物越多,气体中H2S含量越低。推测2种矿物对H2S产生的抑制在机制上有所不同。赤铁矿主要通过还原分解消耗H＋和沉淀消耗S2-的方式抑制H2S的产生;氧化镁则主要通过提高体系pH值,抑制SRB的活性以及降低H2S在气相中的分配。     

WFSD-4S孔流体地球化学特征

本文开展汶川地震断裂带科学钻探现场流体研究,探讨了泥浆添加剂产生的化学反应以及钻孔中岩性变化引起的流体异常特征,并在排除这些影响因素的情况下,讨论地震期间流体的异常。研究表明在WFSD-4S钻进期间发生的两次较大地震前均伴有Rn、Ar、N2和O2等气体异常现象,其中氡的日均值均超出背景值的2.5倍。根据岩心观察得到WFSD-4S钻井地区主断层约在1084 m,而在断层之上931 m处开始出现了大量气体的高值异常,该异常可能是由于地震孕育过程中地下气体的运移通道被打开造成气体向上迁移,使断层气体的响应特征提前发生。     

煤矿瓦斯中H_2S气体的吸附特性及其对治理的影响

基于新疆和山西气煤及瘦煤对H_2S、CH_4和N_2的平衡水条件下的等温吸附实验及Langmuir模型和D-A模型对实验数据的模拟结果,来研究煤矿瓦斯中H_2S气体的吸附特性及其影响因素,并探讨其与H_2S异常矿井的治理关系。结果显示:不同于CH_4和N_2在煤中主要以微孔吸附为主(90%以上),煤中H_2S气体的微孔吸附量仅占Langmuir最大吸附量的36.26%~57.21%,平均为45.99%;气体分子本身的性质是影响煤中H_2S吸附的主要因素,尤其分子直径是影响H_2S气体V_0/V_L远小于CH_4和N2的这种现象的主要原因,也是造成微孔中H_2S气体难以解吸的主要原因;基于H_2S气体在煤中吸附解吸特征,提出应从H_2S气体分子本身入手,结合矿井煤层地质条件来治理煤矿中的硫化氢。     

长白山天池火山全新世大喷发挥发性气体释放量的分析和估算

火山喷发是地球上一种壮观的自然景象 ,火山喷发的同时一般都喷出气体 ,火山爆炸式喷发时巨量的气体被喷入空中 ,对全球气候造成较大影响。长白山天池火山于全新世发生过两次较大的爆炸式喷发 ,根据本文的分析和估算 ,后一次即天池火山公元 1199～ 12 0 1年的那次大喷发 ,逃逸到空中的挥发气体含量分别为 :CO2 约 (0 .31～ 1.5 6 )× 10 8t,S(主要是 H2 S和 SO2 )约 1.96× 10 7t,F2 约 7.86× 10 6 t,Cl2 约 (0 .78～ 6 .2 4)× 10 7t,对全球气候曾产生过重要影响     

土壤温室气体昼夜变化及其环境影响因素研究

通过对北京东灵山草地和桦树林土壤气体CO₂,N₂O和CH₄浓度及其排放通量的昼夜连续观测,探讨了生长季节草地和森林土壤温室气体昼夜变化及其环境影响因素。研究表明:1)土壤CO₂排放通量昼高夜低,N₂O排放通量有明显小时尺度波动,但昼夜变化不突出;土壤CO₂和N₂O浓度昼夜变化不明显,且与排放通量波动不一致;土壤是大气CH₄的一个汇,相对厌氧的环境可能有利于土壤吸收CH₄。2)无雨时气温昼夜变化通过影响土壤表层的气体扩散和CO₂产生过程,来影响土壤CO₂和N₂O的地表排放通量,而对土壤10cm以下CO₂和N₂O的产生影响不大。小时尺度的土壤CO₂和N₂O浓度波动则可能还有其他影响因素或机制。3)降雨时土壤渗水引起的土壤空气对流取代气体浓度扩散成为土壤与大气空气交换的主要方式,导致土壤CO₂和N₂O排放通量的同步波动。降雨渗水较多时,较多的溶解氧随着雨水进入土壤内,会促进土壤CO₂的生成和抑制N₂O的产生。4)土壤CO₂与N₂O浓度存在显著的正相关关系,反映出土壤CO₂和N₂O有相对稳定的产率比。土壤有效碳可能是造成土壤CO₂与N₂O浓度正相关的主要原因,土壤空气的氧分压则可能是造成土壤CO₂和N₂O浓度波动不一致的重要因素。     

近期冰川进退、气候变迁与海平面上升

介绍了冰川变化与气候变化之间复杂关系的研究途径:(I)澄清冰川与气候的直接关系，为解释冰川动态提供气候模式;(2)定量地模拟冰川动态对气候的反应，理论分析冰川末端对气候变化的敏感反应特征;(3)据中尺度冰川—天气关系解释冰川变化与气象要素均值离差的比较结果。指出了近百年来山地冰川的近期变化，总趋势是退缩，但在退缩过程中又有十年时间尺度的前进脉动。不同地区冰川不仅世纪内波动时间上略有先后，并具有一定的相似性，而且多世纪波动亦有惊人的相似性。预测了下个世纪可能的陆冰与海洋交换:由于CO2的不断增加引起气候的变化，CO2引起海洋变暖对不同规模大小冰川的影响，以及在CO2提高环境中对由于冰消融引起海平面上升量的估计。     

泡沫体系流动特性的初步测试分析

通过高速检测记录，指示了泡沫体系流速的随机波动特性的存在，用相应的数学方法定量计算出波动的绝对和相对程度。探讨了导致波动的本质原因，并经过实测初步分析了发泡剂浓度、气液比、平均流速等因素对波动程度的影响。联系实际，说明泡沫流速波动将在悬排岩粉、稳定孔壁及冷却钻头等方面产生的不利影响。提出降低波动程度改善泡沫的流动性能，是克服不利因素，充分发挥泡沫钻进优越性的措施。     

塔河地区中下奥陶统储层硫化物成因分析

研究表明塔河地区中下奥陶统碳酸盐岩储层后期受到了大气淡水和深部热卤水的成岩改造作用。这些储层天然气中含有高达8.3%H2S气体,裂缝与孔洞充填方解石流体包裹体中气相组分含有高达11%的H2S。这些方解石的均一化温度以110.2～198.9℃为主,而且,H2S气体、原油和黄铁矿集合体δ34S值主要介于18‰～22‰,这些特征显示,硫化物形成于相对高温条件下热化学硫酸盐还原-有机质氧化作用(TSR)。有机质被氧化的证据包括高温方解石具有轻δ13C特征(δ13C为-4.3‰～-8.3‰)以及现今地层水具有轻δ13CHCO3-值(-6.0‰～-13.8‰)。现今油气藏中TSR成因H2S浓度低于流体包裹体,应该与H2S沉淀为黄铁矿、合并入原油中而导致富硫原油产生有关。一些黄铁矿具有很轻的δ34S值,可轻达-26‰,为微生物硫酸盐还原成因,但是其分布比较局限。     

太原盆地洪山第四纪剖面的发现

洪山剖面是太原盆地东南边缘一湖积台地上的第四纪中晚期沉积剖面 ,该剖面中的湖相层典型特征是 :质地均一的灰绿、黄绿色粉砂粘土层与含碳酸钙结晶体的沉积层呈互层分布。利用地层连续追踪及铀系测年法分析 ,剖面中的湖相层是在 S5古土壤发育晚期至 S1 古土壤发育早期这一时间段内沉积而成的 ,剖面当时所处的位置正位于太原古湖盆的湖岸地带 ,沉积环境受着气候干湿变化的强烈影响。当气候湿润时 ,湖面升高 ,湖盆扩大 ,剖面点被湖水淹没 ,接受着湖相粉砂粘土层的沉积 ;干旱时 ,湖盆变化则相反 ,剖面点出露气下 ,并因地下水毛管作用的结果在沉积层表面产生碳酸钙结晶体。该剖面的研究结果同时还表明 :由第四纪气候的干湿变化对太原盆地这样大的湖盆 ,只能产生数米的湖面升降波动 ;与构造因素引起的湖盆变化相比 ,这种波动是小幅度的     

通用型旋桨流速仪性能检定方法研究

流速仪检定主要问题是当检定仪器数量多、水体波动大,不符合流速仪检定理论和仪表标定原则,检定成果有可能形成系统误差,它既无标准,又难发现,用均方差表示则优。分析仪器运动机理,提出:低速,用力矩仪检测起转速V_0,使用标准修订值的低速直线公式;中、高速,用干式检测法,水力螺距检定法,积分检定法和优化一速度级检定法,后者还可用于水文测站验证流速仪检定公式。     

南京地区下蜀黄土磁性地层年代与古环境变化

通过对南京江北泰山新村下蜀土剖面所采的144个样品和南京江南燕子矶下蜀土剖面所采的467个样品所进行的古地磁测年、磁化率测量和粒度测定,建立了南京地区下蜀黄土地层220kaB.P.以来较精细的时间标尺;在此工作基础上,将南京下蜀黄土堆积所记录的环境信息同北方经典黄土、深海沉积氧同位素记录进行了对比,发现燕子矶剖面磁化率曲线能够与深海沉积氧同位素曲线1—7阶段进行良好的对比,两者之间的细节变化具有一致性,其中S0表现为高值,可与氧同位素曲线阶段1对比,为一高温期;L1可以划分为两层黄土(L1LL1、L1LL2)和一层弱发育的古土壤(L1SS1),L1LL1和L1LL2可与阶段2和4对比,L1SS1可与阶段3对比;S1古土壤层由3个古土壤亚层(S1SS1、S1SS2、S1SS3)和2个弱成土亚层(S1LL1、S1LL2)叠置而成,磁化率曲线具有明显的三峰夹两谷形式,正好可与氧同位素阶段5对比,表明这一时期的古气候特点是在湿热的背景下有两次干冷波动,其中S1SS1、S1SS2、S1SS3分别对应于5a、5c、5e,S1LL1、S1LL2对应于5b、5d;L2黄土磁化率曲线整体呈谷形,但中下部有一次峰,下部磁化率偏高,与阶段6的曲线特征相吻合;S2古土壤层未见底,目前获得的磁化率曲线特征可与7a和7b对比。以上研究结果确立了江南风尘堆积的古气候全球变化意义。     

硫化氢气测找矿及其工作方法的初步探讨

近年来,应用气体地球化学方法寻找盲矿的问题已逐渐为人们所重视.但是,由于矿体气化晕在各种介质中的性状复杂、含量甚微,影响了该方法的推广.特别是对一些与矿体关系极为密切的气体的研究,也未取得较大突破.例如,在次生地球化学环境中,H_2S和SO_2等气体可以直接从硫化矿床中分解出来,人们对它们的指示作用虽有所估计,但尚未得到很好的应用.究其原因,往往归结于检测方法的灵敏度问题.当然,这是一个重要因素,但对于某些气体来说,提高灵敏度并不是解决方法有效性问题的唯一途径.本文以硫化氢气体为引子,在研究     

热重分析法在碳酸盐岩石矿物定量中的应用

热重分析法是测定矿物受热后重量变化的情况。矿物受热后重量的改变是由矿物中水的脱出,矿物分解后放出气体(H_2O,CO,CO_2、SO_2,P_2O_5……),矿物升华和氧化等引起的。矿物受热由于物质减少引起失重,矿物氧化则引起增重。由于矿物分解所引起的失重一般是矿物中的固有组分的排出,因而其失重量反映矿物的含量。我们可以根据矿物的失重量与矿物的分子量计算样品中矿物的含量。     

燃煤过程中氯氟烃的产生和释放

用静态去除燃煤产生的CO2气体,经冷阱两步浓缩,气相色谱-质谱对燃煤产生的烟气样品进行了检测,近100种物质被检测出,其中,二氟二氯甲烷与当地大气背景相比呈显著异常.随着燃烧温度的变化,二氟二氯甲烷具规律性变化,当燃炉温度达到400℃左右时,氟里昂释放达到峰值.燃煤过程中,二氟二氯甲烷含量变化表现出与氯甲烷有明显的正相关关系,表明氟里昂的生成同氯甲烷有着密切的内在联系.除了氟里昂外,燃煤过程中产生的氯甲烷对大气环境的影响也不容忽视.     

辰砂中硫同位素分析样品的制备法

讨论了辰砂中硫同同位素分析样品的一种新的制备方法。该方法与传统的直接氧化法相比有明显的优点。先在低温性溶液系统中定量地把辰砂转化为硫化银，然后才在高温条件下燃烧硫化银为二氧化硫气体。这样，辰砂在高温状态下直接燃烧时所发生的汞污染就被避免了。