乙酸和碳酸对粘土土工性状影响的试验

对加入不同浓度乙酸和碳酸的土样做室内土工试验,并进行机理分析。试验结果表明:乙酸根、碳酸根通过改变粘土颗粒双电层的厚度、极性水分子的吸附量,使土的结构发生凝聚或分散,引起压实粘土的塑性、渗透性等变化。其中,乙酸根是通过溶解粘土矿物中的铝,提高了粘土的渗透系数和塑性指数;而碳酸根是以其与金属离子发生化学反应生成难溶性碳酸盐的方式,降低了粘土的渗透系数。这为判断垃圾堆放场粘土衬垫工程的稳定性提供了依据。     

工作流量变化对电吸附出水环境质量影响探究

电吸附工作流量的增大会引起对流作用、流体对电子的迁移作用和电吸附设备的吸附能力随之增强。为探究工作流量对电吸附设备出水环境质量的影响,通过试验将多种工作流量下电吸附设备对氨氮、化学需氧量的去除率进行比对,并分析得水率能耗,进而确定适宜的流量。研究结果显示:在进水条件、工作时间、反洗流量和反洗时间等参数固定时,随着工作流量的增大各指标的去除率下降,而随着工作流量增大除盐效果会变差。根据/h,在工作流量=500 L/h时能耗1. 57/m3,得水率81. 1%,除盐率75%;结合产水效率和电吸附的除盐性能,反洗操作参数可定为反洗流量为700/h、反洗时间为32 min;稳定运行阶段,电吸附除盐、氨氮、COD效果稳定,且出水的电导率在400μS/cm左右,氯离/L左右,出水氨氮浓度小于5 mg/L,COD浓度在25 mg/L左右,符合敞开式循环冷却水补充水标准。试验结论对后期进一步研究提供了基础理论依据。     

河北保定典型污灌区土壤Cu吸附特性研究

我国部分地区土壤污染形势严峻,主要表现为Cu等重金属元素严重超标。污水灌溉以及含Cu饲料过量使用等不合理的农业生产方式是导致Cu在耕地中富集的主要因素,严重威胁粮食安全和人类健康。以河北保定典型污灌区为研究区,通过静态吸附批量实验探究土壤吸附Cu的动力学和热力学特性。吸附动力学模型和等温吸附经验模型中得到的参数一致表明,表层土壤S1对Cu的吸附能力强于底部土壤S2。S1的有机质含量高于S2,提供了更多的表面吸附点位,这可能是导致土壤S1对Cu的吸附能力更强的原因之一。离子强度对土壤Cu吸附率的影响较小。溶液pH和溶解性有机物(DOM)含量对土壤Cu吸附率的影响明显,pH值与吸附量呈正相关,DOM浓度与吸附量呈负相关。由于土壤对pH有很强的缓冲能力,短时间的酸雨可能不会导致Cu的迁移。施用有机肥时,有机肥浸出液中高浓度的DOM可能会与Cu形成水溶性Cu-DOM络合物,促进Cu在土壤中的迁移,导致浅层地下水污染。     

利用谱睿(Pre)在线样品前处理技术检测高碳酸盐基体中阴离子

利用戴安公司全新的谱睿(Pre)在线样品前处理技术,开发了一种柱前在线去除高碳酸盐基体中碳酸盐的方法,解决了以往高碳酸盐基体对其他阴离子测定的影响问题。利用该方法对钢铁洗涤液碳酸钠溶液、固体碳酸钠试剂、商品化碳酸钠淋洗液浓缩液等不同类型的样品分别进行了检测。选择的色谱条件为高容量氢氧化物选择性IonPac AS15阴离子交换色谱柱,淋洗液自动发生装置在线产生KOH进行梯度淋洗,抑制电导检测。该方法在常规离子色谱基础上增加一个输液泵、一个六通阀和一个在线二氧化碳去除器(CRD),提出了不使用浓缩柱作为前处理设备与离子色谱主机之间的接口,而采用大定量环,选取合适的时间窗口这一先进理念。该方法可实现5000 mg/L碳酸盐溶液的在线去除,同时检测出浓度低于50μg/L的氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子等阴离子。采用外标法和外延法进行定量,标准曲线线性较好,标准加入回收率为92%~108%。方法具有操作简单、可重复性强、方法新颖等特点,并解决了碳酸根离子对其他阴离子的测定干扰这一离子色谱技术难题。     

下辽河平原高氟地下水空间分布及成因分析

以下辽河平原为研究区,共布设地下水取样点182个。样品组分分析显示区内局地氟离子超标现象严重。通过空间变异性分析,确定区内氟离子空间分布呈指数模型,受区域上中大尺度结构影响的变异较大,具有中等的空间相关性。通过水化学分析,区内高氟地下水主要分布于弱碱性条件、高重碳酸根型地下水中,在平原区与铅离子不呈比例关系。因子分析法提取出影响水化学类型的3个公因子,F1为蒸发浓缩因子,F2为p H及化肥污染因子,F3为重碳酸根及氟自然地质环境污染因子,分析确定区内高氟地下水的成因主要是平原区北部、大小凌河扇区富氟岩石的溶滤作用,通过迁移富集,在新民、凌海地区分布较高;蒸发浓缩及农业面源污染对高氟地下水作用不明显。     

污染场地六价铬迁移转化机制与数值模拟研究

随着全球工业化迅猛发展,土壤和地下水六价铬污染日益严重。基于某铁合金厂铬渣场地现场调查与采样分析,开展铬渣场地土样吸附、渗透和弥散试验,研究六价铬在粉质黏土土样中的吸附特性和迁移规律,建立考虑对流-弥散-吸附的六价铬迁移三维动力学模型,结合数值软件获取污染源位于场地上、下游时地下水中六价铬迁移分布特征,并揭示弥散度?和分配系数 对六价铬时空分布的影响。试验结果表明,粉质黏土对六价铬吸附符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附量为466.6 mg/kg;蒸馏水和160 mg/L 六价铬溶液入渗下粉质黏土渗透系数约为6.5×10–7～6.7×10–7 cm/s,1 000 mg/L六价铬溶液的渗透系数增大至4.4×10–6 cm/s;粉质黏土水动力弥散系数D为1.4×10–4 m2/d,计算得到阻滞因子 为4.2～10。数值模拟结果表明,场地下游受到六价铬污染时,即使不考虑分子扩散作用,上游仍有被污染的风险,污染程度取决于含水层的弥散度;考虑含水层对六价铬吸附时,土体分配系数越大,六价铬污染羽分布范围越小,在预测地下水中六价铬浓度分布时应重点考虑六价铬吸附等转化过程。     

地电化学离子晕的形成过程中外加电场的作用

在地电提取实验研究过程中,通过对外加电压、提取液实验研究对比,泡塑电极在有无外加电压的条件下进行的实验对比,对土壤样品中不同赋存形式的金属元素进行通电对比实验研究,结果表明在地电提取成晕过程中,外加电场一方面激活了土壤溶液中离子的赋存状态,使之成为电活动态,将不可溶相态转化为可溶相态;另一方面,外加电场可加速离子的迁移速度和阴阳离子的两极分化,使阴离子向阳极迁移,阳离子向阴极迁移。外加电压不可能在通电时将深部矿体或来自深部的离子直接提取到提取电极上。     

珊瑚碳酸盐团簇同位素研究进展

基于碳酸根离子内部重同位素(~(13)C和~(18)O)之间相互团簇成键的程度与温度的关系,珊瑚碳酸盐团簇同位素(以Δ47值量化)可以用来指示海水温度。然而受"生命效应"影响,多种浅水、深水珊瑚Δ47值与海温的关系显著偏离无机合成碳酸盐的Δ47-t校正曲线。解析珊瑚生命效应对Δ47值的影响机制是有效应用团簇同位素重建海温的重要前提。本文介绍了团簇同位素体系、珊瑚Δ47值的特征,综述了近期珊瑚碳酸盐同位素研究重要进展,从pH效应、CO_2扩散、水合/羟基化,生物控制的方面对生命效应的分馏机制进行剖析。已有结果表明,尽管珊瑚Δ47值受生命效应影响,但依然具有显著的温度效应。未来研究需要在珊瑚钙化机制的视角下深入理解同位素分馏的各种影响因素。     

江西足洞和关西花岗岩的稀土元素地球化学及矿化特征

足洞和关西岩体分别为花岗岩风化壳离子吸附型重、轻稀土矿床的原岩。足洞岩体的∑REE¹⁾为264ppm,LREE/HREE²⁾值为0.81-024,平均的钇对∑REE占有率为35.8-54.5%。这主要是由于岩浆结晶演化及晚期有交代钠长石化、白云母化和萤石-氟碳钙钇矿化的结果。这些蚀变产生了钇族稀土氟碳酸盐、硅酸盐和砷酸盐等内生矿化作用。     

铝柱撑膨润土吸附处理水中磷酸根和结晶紫

采用不同添加量(1~4 mmol/g)的聚合羟基铝离子(Al13)柱撑改性膨润土,制得系列铝柱撑膨润土(Al13-Bent)。采用X射线衍射、热分析、N2吸脱附比表面积分析等表征分析了其结构特点,比较了不同添加量Al13-Bent对水中磷酸根与结晶紫的吸附性能。结果显示,随着Al添加量增大,Al13-Bent的比表面积增大,柱撑产物的底面间距在添加量为2 mmol/g后达到最大,稳定于1.9 nm左右。Al13-Bent对水中磷酸根的吸附效果好于原始膨润土,且随着Al含量增加而提高。Al13-Bent在低Al添加量下对水中结晶紫虽有较好的吸附能力,但其吸附性能相比于膨润土原土却有所下降。就其吸附机理来看,层间域内Al13离子表面羟基与层间阴离子促进了对阴离子含氧酸根的吸附;由于Al13柱撑后,层间可交换阳离子减少,导致对阳离子型染料的吸附性能下降。     

铀与酵母菌细胞表面相互作用研究

应用扫描电子显微镜(SEM),傅立叶红外光谱(FTIR)和电子能谱(EDS)方法研究了酿酒酵母菌与铀酰离子的相互作用.电镜结果表明,吸附铀后酵母菌细胞发生一定变化,随时间延长细胞异常加剧;细胞表面有大量铀结晶,结晶量随铀浓度增加和作用时间延长而加大.能谱分析表明,酵母菌细胞表面结晶为含铀化合物.对照吸附前后的红外光谱图...     

淡水碳酸盐湖泊中CaCO3—CO32-—HCO3-—CO2化学平衡对CO2的缓冲作用——以贵州百花湖为例

水体吸收的CO2转变为HCO3-,构成了碳酸盐水化学系统对CO2气体的缓冲,通常用Revelle因子（R）表征。陆地淡水系统释放的CO2是全球碳循环的重要组成部分,一方面,湖泊水体释放的CO2是来源于流域碳酸盐风化产物的输入,另一方面,碳酸盐的缓冲作用也是调节内陆水体CO2释放的重要因素,这两个结论看似是矛盾的。为了揭示碳酸盐循环对水体CO2的影响与缓冲机制,本研究选取一个碳酸盐岩地区的季节性分层湖泊（百花湖）,分析Revelle因子变化,并与非碳酸盐湖泊进行比较。结果发现,碳酸盐岩湖泊Revell因子平均为20.1±8.1（8.0~50.0）,大于表层海水的10.0（8.0~15.0）,也远大于非碳酸盐地区湖泊的3.9±3.9,较高的Revelle因子意味着对CO2的缓冲能力更弱。Revelle因子最大值46.4出现在夏季分层期的中部斜温层,对应的无机碳浓度为2.1 mmol?L-1、pH为8.38、总无机碳与碱度比接近1.0、CO2/CO32-等于1.0。实际观测与理论分析结果完全吻合,表明碳酸盐化学平衡是控制湖泊Revelle因子变化的主要因素。低pH的非碳酸盐岩系统可以溶解碳酸盐矿物,使pH升高,碱度增加,导致Revelle因子升高,在碳酸盐溶解达到平衡时Revelle因子升至最大。其后,无论是光合作用导致的碳酸盐沉淀还是呼吸作用导致的碳酸盐溶解,Revelle因子都会降低,新陈代谢导致碳酸盐系统的CO2缓冲能力增强。      

天然有机质存在条件下的纳米颗粒与重金属协同行为研究

纳米颗粒与重金属元素相结合发生反应,可能产生一系列相互作用关系。这些作用过程是取决于多个环境条件共同作用的复杂过程,尤其是在土壤这种复杂的典型非均质环境介质中。这些作用关系可分为协同促进和拮抗抑制两大类关系。对于土壤中的重金属元素离子而言,纳米态粒子对其环境有效性究竟是协同促进还是拮抗抑制作用,关键取决于纳米粒子的表面修饰特性、二者间的界面反应以及反应后重金属元素的最终赋存状态这三个方面。协同促进或拮抗抑制作用与否则最终决定了这些污染重金属离子的生物可利用性和生态毒性响应。本文对近年来纳米颗粒-重金属共环境行为国内外研究现状进行综述讨论。纳米-重金属界面吸附解吸和土壤中迁移持留过程研究涉及多个热力学、动力学解析方法,科学家结合静态批实验和动态迁移实验等实验室模拟手段,对纳米颗粒、重金属离子、有机质三因子在土壤介质中的相互作用影响和共行为方式展开深入探讨。在重金属离子-纳米颗粒表面吸附机制、赋存形态以及重金属纳米吸附态土壤迁移固定机制研究中,多种定性表征方法的综合应用,如透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线吸收近边结构光谱/扩展X射线吸收精细结构光谱(XANES/EXAFS)等方法相结合,被公认是揭示这一系列过程机制的重要技术手段。针对不同土壤环境中有机质存在条件,正确评价纳米态物质对重金属的迁移性及生物可利用性的影响作用,将为纳米环境效应评估和纳米修复技术等相关应用提供重要的数据支持和机理依据。     

甲苯在土壤地下水中迁移规律研究

石油泄漏导致甲苯等有机污染物污染土壤地下水,并且甲苯等石油类有机污染物对土壤地下水污染具有隐蔽性强、难以逆转等特点,污染治理难度大。因此,研究甲苯有机污染物在土壤地下水中运移规律是治理的关键。该文以某污染场地为研究区,以甲苯有机污染物为研究对象,考虑了淋滤、吸附的影响,采用模型计算方法,分析了甲苯在污染场地土壤地下水中迁移规律。结果表明：甲苯在土壤地下水中迁移过程中,淋滤作用对甲苯浓度变化影响显著;吸附影响下扩散作用及地下水位变化对甲苯迁移产生的影响均受到抑制。该文获得的甲苯在土壤地下水中迁移规律可为甲苯有机污染物污染场地修复提供依据。     

粤北碳酸盐岩化学风化过程中的元素地球化学行为

碳酸盐岩化学风化对于大型水系以及海水的化学组成具有重要的影响。然而,当前对碳酸盐岩化学风化过程中元素的迁移特征及其控制机制的认识尚存一些争议。本文通过报道粤北地区的一个典型碳酸盐岩风化剖面的矿物组成和主元素、微量元素含量的变化特征,试图探讨碳酸盐岩化学风化过程的元素地球化学行为。结果显示,碱土金属Ca、Sr大量迁出剖面,这与碳酸钙的溶解直接相关;而其他碱金属-碱土金属元素则发生了不同程度的富集,可能归因于黏土矿物对这些元素的吸附;过渡金属元素也存在明显的富集现象,可能与Fe、Al的氧化物/氢氧化物对其的吸附有关。平均上地壳(UCC)标准化的稀土元素(REE)图解显示,相对新鲜的母岩,风化产物中的稀土元素发生了显著的富集与分异,同时伴随着Ce的显著负异常(δCe=0.30~0.84)。本剖面上REE的迁移和再分配主要受控于介质p H值的变化:在近中性的条件下,碳酸根离子可以和REE形成稳定的络合物,显著提高了REE迁移能力,并在碱性较强的层位之上富集和再分配。然而,由于重稀土元素(HREE)的原子半径小于轻稀土元素(LREE),造成HREE与碳酸根络合物的稳定性显著大于LREE,最终导致碳酸盐岩风化过程中HREE的富集程度明显超过LREE。     

麦饭石对腐殖酸及重金属离子的吸附作用

研究了麦饭石对腐殖酸和重金属离子（Ｈｇ２＋,Ｐｂ２＋,Ｃｕ２＋,Ｚｎ２＋,Ｃｄ２＋）的吸附作用,实验结果表明麦饭石对腐殖酸和重金属离子都具有较好的吸附性能,且腐殖酸的存在有利于麦饭石对重金属离子的吸附。ｐＨ值是影响吸附的重要因素,当ｐＨ值为５．０～６．０时,麦饭石同时吸附腐殖酸和重金属离子的效果最好,麦饭石在吸附腐殖酸和重金属离子的同时能溶出微量元素硒,这对于大骨节病的防治有重要意义。     

江西足洞和关西花岗岩的稀土元素地球化学及矿化特征

足洞和关西岩体分别为花岗岩风化壳离子吸附型重、轻稀土矿床的原岩。足洞岩体的∑REE~(1))为264 ppm,LREE/HREE~(2))值为0.81—0.24,平均的钇对∑REE占有率为35.8—54.5％。这主要是由于岩浆结晶演化及晚期有交代钠长石化、白云母化和萤石-氟碳钙钇矿化的结果。这些蚀变产生了钇族稀土氟碳酸盐、硅酸盐和砷酸盐等内生矿化作用。关西岩体则以LREE富集(平均的LREE/HREE值为2.43)为特征。     

污染泥堆场处置中自重固结与污染物迁移的耦合分析

基于一维固结方程和对流-弥散方程,提出了一种用于污染泥堆场处置中自重固结与污染物迁移耦合问题的求解方法,其中,自重固结方程由解析解直接求解,污染物迁移方程由显示差分法求解。在自重固结方面,新方法可考虑线性的压缩关系和渗透关系;在污染物迁移方面,新方法能够考虑对流、扩散、机械弥散、线性和非线性吸附以及孔隙率相依的有效扩散系数。新方法与CST1数值模型进行了对比,验证了新方法的正确性。基于所提出的解,分析了固结效应、压缩系数、渗透系数和污染物初始分布形式对污染物在淤泥中迁移过程的影响。计算结果表明:固结效应、压缩性、渗透性和污染物的初始分布形式对污染物的迁移过程有着显著的影响;固结效应能显著地加速污染物的流出;土体的压缩系数越大其污染物累计流出质量越大;土体的渗透系数越大其污染物累计流出质量越大;污染物的初始分布形式对污染物的流出速率影响较大。     

白云母—流体界面盐离子分布的计算模拟研究:对离子地球化学循环的启示

黏土矿物是表生土壤、沉积物、碎屑岩结晶颗粒表面的常见矿物,常与地质流体处于共存状态。离子–水–黏土矿物的相互作用影响着表生环境的流体组成、元素输运、土壤有机质分馏和沉积物的力学特性等。通过分子动力学模拟认识离子在黏土矿物–流体界面的分布,是揭示黏土矿物参与离子地球化学循环过程的基础。以白云母为研究对象,使用分子动力学模拟和热力学计算方法,分析了白云母–碱金属盐溶液界面的离子吸附结构和静电作用特性。研究发现Na⁺离子在白云母表面形成了两个内球络合吸附层, K⁺、Cs⁺离子仅形成一个内球络合吸附层。内球络合吸附层外可以形成多个外球络合吸附层,表现为离子的层状吸附结构。增大盐浓度没有改变同种离子的吸附结构,仅改变吸附层分布的大小。定量对比了使用伞状采样方法计算的离子吸附自由能曲线和基于离子密度分布得到的自由能曲线,二者总体一致,基本确证了模拟采样的充足性。研究表明界面流体不能视为均一的介电环境。     

巴音戈壁盆地南部塔木素铀矿床水岩作用特征及其与铀成矿关系研究

在较封闭的环境中,塔木素铀矿床高矿化度(平均矿化度为35.4 g/L)NaCl型地下水中的Na+替换了斜长石中的Ca2+,使斜长石由更长石(An≈13)转变为钠长石(An≈1),被替换出的Ca_2+(以CaO计,约占斜长石总质量的4.5%)与地下水中的HCO_3~-、CO_3~(2-)及Mg~(2+)等结合形成了白云石等碳酸盐胶结物。在此过程中发生了脱碳作用,促使地下水中以[UO_2(CO_3)_3]~(4-)、[UO_2(CO_3)_3]~(2-)等碳酸铀酰络合离子及Mg CO_3·Na_2UO_2(CO_3)_2复盐发生分离而形成了铀的沉淀,并受扩散作用影响,水中的铀趋向于向水岩作用相对强烈地段迁移,从而促使铀在特定的层位集中、富集。同时,斜长石因水岩作用(溶解、溶蚀等),在解理面及表面形成了次生的缝隙及孔洞等,为铀沉淀提供了空间。成岩后,含SO_4~(2-)等的酸性地表水沿层间下渗,溶解了砂岩中碳酸盐胶结物而形成了溶洞,为后期再次迁移的铀提供了沉淀空间,并形成了铀的进一步叠加、富集。