王家岭矿区奥陶系灰岩含水层弱富水性研究

王家岭煤矿在12km长的平硐开拓过程中揭露整个奥陶系灰岩,但出水量及出水点均不如震旦系花岗岩及寒武系灰岩多,与华北地区的普遍情况相反。同时,区内的水文地质补勘资料也显示其q=0.000 4～0.031L/(m.s),表明了奥陶系灰岩含水层的富水性弱,分析原因为:①区域内补给源变弱,矿区不在强径流带上,边界多为隔水边界,地下水系统处于半封闭状态;②构造及地形造成水易流失而不易被保留;③奥灰岩溶隙发育形态及岩性组合减缓阻碍地下水径流。     

含水层中砷活化迁移的水化学与DOM三维荧光证据

为了认识高砷地下水中砷活化迁移的生物地球化学机制,对江汉平原地下水氧化还原敏感元素的水化学特征及溶解性有机物(DOM)三维荧光信息进行了研究.水化学研究显示,地下水中的砷与铁的还原和有机质的氧化分解过程有密切关系.水样DOM的三维荧光分析表明,地下水中存在微生物介导下氧化还原过程的反应性有机物组分,其中醌类腐殖质与铁、硫酸盐等的还原反应过程联系紧密.还原、氧化醌类及易降解DOM组分与还原产物、砷的关系进一步显示,砷的活化与微生物介导下的铁氧化物的还原过程联系在一起.在这一过程中,易降解有机物充当电子供体的角色并被消耗,而还原醌与氧化醌则很可能扮演了电子飞行过程中的电子飞行物,"催化"了砷活化的氧化还原过程.      

灰岩含水层中稀土元素在地下水与围岩间的分异:以皖北任楼煤矿太原组灰岩含水层为例

采取了皖北任楼煤矿太原组灰岩和灰岩水样品进行稀土元素测试分析,结果显示灰岩样品稀土总量较低,平均为36.947×10-6,灰岩样品稀土配分模式表现为轻稀土富集、重稀土亏损型;灰岩水样品稀土总量平均为0.052 6×10-6,灰岩水样品轻、重稀土均富集,轻、重稀土之间分异明显。对灰岩含水层水岩相互作用进行研究,结果表明:轻稀土表现稳定,重稀土分异明显,尤其在Y处有一个明显的峰值;Y元素与Ca元素呈正相关关系,相比石灰岩,灰岩水的Y/Ho、Y/Dy分异更为明显。研究认为,灰岩水中Y元素的峰值效应也可作为灰岩水源识别的依据。     

保德煤矿奥陶纪灰岩水水化学特征及形成机理

奥陶纪灰岩（简称奥灰）水是保德煤矿煤层开采的主要威胁水源,且为主要供水水源之一。为研究保德煤矿奥灰水水化学特征,并分析其形成机理,对保德煤矿区奥灰水进行系统取样,综合运用相关性分析、离子比例系数、饱和指数反演、氯碱指数等方法进行分析。研究结果表明：奥灰水的水质类型从径流区到滞流区呈HCO₃-Na（Na·Ca）→HCO₃·Cl-Na·Ca（Ca·Mg）→Cl-Na（Na·Ca）的变化趋势,各离子质量浓度与TDS值呈线性关系,除HCO₃^-外,其余离子质量浓度均与TDS值呈正相关;阳离子交替吸附、BSR反应、溶滤沉析作用是控制矿区地下水化学环境的主要作用。根据饱和指数（SI）计算及路径模拟结果证实,径流区方解石、白云石和石膏大量溶解,滞流区出现白云石沉淀,石膏始终处于不饱和状态,趋于发生溶解。该结论可为保德煤矿深部煤炭开采水害防治与矿井水利用提供依据。     

淮北矿区五沟煤矿太原组上段灰岩岩溶裂隙水富水性及径流特征

五沟煤矿太原组上段灰岩岩溶裂隙水是矿井主采煤层（10煤）的主要充水含水层。通过对矿区水文地质边界条件、地面抽水试验和井下放水试验的分析,认为矿区水文地质边界受制于周边的较大型隔阻水断层,从而形成了较封闭的地下水系统;太原组上段灰岩含水层的富水性在平面上具有不均一性,在垂向具有随着深度的增加,岩溶发育有减弱的趋势,基本上属弱富水含水层,仅在局部构造发育带为中等富水含水层。利用利用surfer软件,绘制出矿区太原组灰岩水位等值线图;从图上可以看出,矿区目前太原组含水层水位标高总体呈北高南低,中间高两边低的态势,并在井田西南部形成以水5孔及J5-1孔为中心的低水位区。该研究对目前矿井防治水工作具有重要的指导意义。     

化隆—循化盆地不同类型含水层组高氟地下水的分布及形成过程

天然成因的高氟地下水是世界范围内备受关注的环境问题和饮用水安全问题。前人对高氟地下水的形成过程已开展了大量研究,但是对于高原盆地复杂水文地质条件下不同类型含水层组(第四系松散层含水层、基岩裂隙或岩溶含水层以及新生代古近纪以来的碎屑岩含水层)高氟地下水的分布和形成过程尚不明确。本文以化隆—循化盆地为研究区,通过采集、测试研究区内的各类地下水样品,分析研究区内不同类型含水层中地下水的化学特征及同位素特征。结果表明,高氟地下水(1.007.73 mg/L)主要分布在沿黄河的河谷区域和巴燕低山丘陵区域的泉水和潜水中以及深部的承压水中,在垂向上高氟地下水无明显分布规律。接受黄河水入渗补给的河谷潜水中氟离子浓度较低,补给黄河的河谷潜水中氟离子浓度较高。贫钙富钠的弱碱性苏打型水有利于地下水中氟的富集。泉水和潜水中氟主要来源于萤石的溶解,而承压水中氟除了来源于萤石外,还来源于其他含氟矿物。对于潜水和第四系松散层泉水,蒸发浓缩作用促进了地下水中氟的富集。另外,阴离子竞争吸附作用、阳离子交换吸附作用是泉水(第四系松散层泉水和基岩裂隙泉水)和潜水中氟元素富集的主要原因,而承压水中氟离子浓度受竞争吸附作用影响较大,阳离子交换吸附作用影响较小。研究成果可为化隆—循化盆地低氟地下水的勘查和开发提供科学依据。     

内蒙古托克托县潜水与承压水中氟化物的空间分布特征及形成机理

氟是维持人体健康所必需的微量元素,过多或过少的摄入都会造成相应的健康问题。本研究从氟的来源、迁移和富集等角度,揭示了内蒙古呼和浩特市托克托县高氟地下水的空间分布规律及其在潜水和承压水中富集的原因。对研究区60个水样(30个潜水和30个承压水)进行了统计分析、水化学特征研究、聚类分析以及相关性分析。结果表明：潜水中F^- 浓度为0.40~7.20(2.30±1.80) mg/L,承压水中F^- 浓度为0.29~12.70(1.67±2.48) mg/L;地下水中F-浓度与HCO^-₃、Na⁺、溶解性总固体(TDS)和电导率(EC)呈正相关,与Ca²⁺呈一定的负相关关系。高氟水的水化学类型主要为HCO₃·Cl-Na型。受地下水流场的控制,高氟潜水(>5 mg/L)主要分布在地下水的排泄区;承压水中F^- 的富集主要受含水层岩性的影响,氟高浓度(>1.5 mg/L)分布区主要集中在研究区南部的湖积台地区域。     

不同地质年代煤矸石中有机质的溶出特征对比

分别以神东矿区补连塔矿侏罗纪煤矸石和保德矿二叠纪煤矸石为研究对象,通过浸泡实验,结合三维荧光光谱测试技术及平行因子分析法,对比研究2种煤矸石中有机质的溶出特征,这对于开展煤矿区地下水库水处理机理研究具有重要意义。研究结果表明：由于煤矸石自身矿物组成不同,补连塔矿煤矸石浸泡液中总离子质量浓度高于保德矿,且2种煤矸石浸泡液均呈弱碱性;其中补连塔矿煤矸石溶解性有机质（DOM）中含有较多的共轭双键或苯环类简单芳香族化合物,以富里酸和分子量较大的陆源类腐殖质为主,且含量普遍高于保德矿,而保德矿煤矸石中富里酸和酪氨酸类有机质较多。根据DOM样品荧光指数（FI）、生物源指数（BIX）、腐殖化指数（HIX）的计算结果,2种煤矸石中DOM主要为内源有机质,并具有较强的自生源特征,且煤矸石形成地质年代越早,煤矸石DOM样品的\     

洞穴溶解有机质组分和循环过程的季节变化特征

溶解有机质（DOM）是岩溶碳汇的关键部分和重要的碳源,但是对于DOM在岩溶含水层中的性质和代谢过程的研究仍然有限。本研究以重庆雪玉洞地下河为例,对洞穴有机碳的来源、组成以及微生物作用对季节补给源变化的响应进行探讨,为进一步了解微生物介导的有机碳转化过程提供研究基础。运用三维荧光EEM研究水体有色溶解有机质（CDOM）的性质和组分并反演地下河水中有机质的来源和组成,结合地下河水水化学特征和16S rDNA细菌群落及功能多样性的季节变化特征,以了解季节性补给源的变化对洞穴地下水DOM输入和性质的影响。结果发现,雪玉洞地下河水以微生物内源有机质为主（61%~77%）,降雨是引起岩溶给地下河水中CDOM光谱特征变化的最重要因素,雨季外源有机质输入增加,地下河水中外源有机碳组分含量和芳香性、腐殖酸类物质增加,细菌群落多样性和代谢功能基因随之变化,洞穴中向外输出的外源有机碳增加;旱季地下河水滞留时间和蒸发作用增强,因而微生物对有机质的代谢降解过程更加充分,向洞外输出的有机碳以内源为主。本研究有助于增加对岩溶洞穴地下水系统中微生物对有机碳转化过程的理解。     

水体中溶解有机物的特性与测量

系统评述了水体中溶解有机物的特性及测量方法。介绍了水体中溶解有机物的研究概况,指出了开展水体中溶解有机物定量监测的必要性;详述了水体中溶解有机物的激光诱导荧光测量方法、对水体中有机物荧光光谱进行分析的特征光谱荧光标记技术和荧光强度归一化处理技术,以及利用激光诱导荧光方法测量水体中溶解有机物浓度的标定方法;综述了多种因素对利用激光诱导荧光方法测量的影响。     

Effects of water chemistry and concentrations of dissolved organic matter on its fluorescence characteristics and molecular conformation

Previous studies showed that water chemistry and concentrations of dissolved organic matter (DOM) could affect its molecular conformation and binding characteristics with hydrophobic organic contaminants (HOCs). However, the conformational change of DOM resultant from water chemistry and concentrations of DOM was not extensively investigated; therefore, the contradictory reports regarding the binding property with HOCs were available in literature. In this study, the effects of ionic strength, pH and DOM concentrations on the fluorescence properties of two humic acids (HA), namely Fluka HA and Amherst HA, were investigated by three-dimensional excitation-emission matrix fluorescence spectroscopy (3DEEM) and steady-state fluorescence polarization (FP) techniques. The results not only corroborated previous observations obtained by other investigators, but revealed some new information about the fluorescence properties and molecular conformation of the humic acids under different water chemistry and DOM concentration conditions, which could shed light on its binding mechanisms and binding properties with HOCs.     

洱海沉积物间隙水中溶解有机质的地球化学特性

对洱海沉积物间隙水中溶解有机质(DOM)含量、紫外可见吸收、荧光以及分子量等的垂直分布特征进行了研究。结果表明,DOC含量在沉积物水界面明显富集,随后急剧下降,6cm处达到最小值,随后呈上升趋势。DOC与吸光度值、荧光发射光谱强度之间具有一定的线性相关关系。DOM的E3/E4值范围在1～6之间,绝大多数在1～35之间。表征DOM中腐殖质来源的指标荧光指数值处于148～159之间,说明DOM以陆源输入为主。此外,洱海沉积物间隙水DOM分子量分布呈多峰分布模式,重均分子量(M_w)值在1462～1953Da之间,数均分子量(M_n)值在547～900Da之间,多分散性系数ρ值在202～305之间。随着沉积深度增大,M_w和M_n有略微的增大趋势,但变化不大。沉积物的氧化还原条件、微生物活动以及铁、锰氧化物等在沉积剖面的差异是控制间隙水中DOM各种地球化学特性的主要因素。     

Optical characteristics and solar photodegradation of dissolved organic matter in Arkansas River, USA

Dissolved organic matter （DOM）, a mixture of numerous organic compounds of 30 to 300000 D, exists in all natural water resources including rivers, lakes and oceans, and plays a very important role in global carbon cycle and ecology. The DOM molecules absorb UV light strongly in short wavelengths and prevent microorganisms from being damaged by solar UV irradiation. Meanwhile, the large DOM molecules are then photodegraded into inorganic carbon and smaller organic molecules which are easier for bacterioplankton to digest. The Arkansas River is one of the largest rivers in the US, and a major input of organic materials to the Mississippi River and Gulf of Mexico. However, the photochemical properties of the DOM in the river water have not been investigated. To study this photodegradation process of the Arkansas River, water samples from the river were collected, filtered, sealed into quartz flasks, and exposed to sunlight for up to 15 hours. Some samples were retrieved from the flasks at certain time intervals. The intensity of the sunlight was measured during the exposure process at 30 min to 1 hr intervals. UV-vis absorption, fluorescence emission, 3D fluorescence spectra and DOM concentrations were determined for all retrieved samples. It was found that the total DOM concentration decreased while the dissolved inorganic carbon （DIC） concentration increased in the samples. UV absorption and fluorescence intensity of DOM decreased exponentially. The disappearance rate of UV absorption varied with wavelength. The loss of integral fluorescence was about 2.6 times that of the UV absorption at the excitation wavelength. In addition, the quantum yields also decreased, and the peak position of 3D fluorescence scan shifted to shorter wavelength.     

张集煤矿灰岩含水层数值模拟及涌水量预测

为了正确评价淮南煤矿张集煤矿灰岩含水层对煤层开采的影响,探明详细的水文地质条件,本文利用–536 m水平放水成果资料,利用GMS建立了张集煤矿C3I 组灰岩含水层水文地质模型及其数值模型,经识别和验证后,获得了灰岩含水层水文地质参数,并结合“突水系数”,进行数值模拟分析,计算水文地质参数,预计灰岩疏水量,并利用数值模拟参数分别模拟计算了–536 m、–565 m 水平、–566 m水平的安全开采下的疏放量,依据此次计算结果,给张集煤矿采煤过程中灰岩水的防治提供了一定借鉴。     

卤水中溶解性有机质的光谱学性质和光降解行为研究

卤水中溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)会对盐田日晒工艺和产品质量产生不利影响,如盐田卤水的蒸发速率减缓、蒸发度减小以及提取的矿物产品带有刺鼻的气味、浓重的颜色等。因此,对具有资源开发利用价值的卤水体系中DOM结构和性质的研究可以为后续DOM的有效去除或在DOM共存体系中调控无机盐结晶工艺路线提供有效的指导意见。本文以自然界中广泛存在的两种不同类型的卤水体系,即盐湖卤水DOM(SLDOM)和油田卤水DOM(OFDOM)为研究对象,采用溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)分析、光谱学分析和平行因子分析等手段对DOM的含量、分子量分布特征、光谱学结构和光降解行为开展了研究。DOC和荧光分析表明SLDOM和OFDOM的DOC含量和生物指数(BIX)值相似;与OFDOM相比,SLDOM的腐质化指数(HIX)值和高分子量组分(HMW)比例偏高;特别吸收光谱(SUVA₂₅₄)和糖类化合物含量检测结果表明,SLDOM和OFDOM的HMW组分中含有的芳香类和糖类化合物所占比例比低分子量组分(LMW)高;三维荧光谱图分析(EEM)结果表明,SLDOM主要以腐殖质类物质为主,而OFDOM以蛋白质类组分为主。此外,DOM的荧光组分在不同分子量中的分布也存在明显差异:对于SLDOM,富里酸主要分布在HMW DOM中,而腐殖酸主要在LMW DOM中;对于OFDOM,芳香胺类蛋白组分主要分布在HMW DOM中,色氨酸和酪氨酸类蛋白组分主要分布在LMM DOM中。在光降解实验中,SLDOM和OFDOM的DOC含量随光照时间增加而逐渐减少,分别下降了29.32%和15.11%。进一步的分析表明,光照过程中两种卤水中糖类化合物均减少,小分子量的DOM优先分解。此外,在光照过程中SLDOM芳香类化合物增加,腐质化程度基本不变;OFDOM芳香类化合物减少,腐质化程度增加。EEM平行因子分析(PARAFAC)结果表明,SLDOM荧光组分在光降解过程中荧光强度增加,而OFDOM荧光强度减少。     

河南骆驼山硫多金属矿床铟的分布富集规律

骆驼山硫多金属矿床位于华北陆块南缘栾川矿集区,是以硫和锌为主的大型有色金属矿床,并伴生有丰富的In、Cd等资源。本文以铟为重点研究对象,在详细的野外地质调查和室内显微观察的基础上,应用ICP- MS、LA- ICP- MS等分析测试手段,对骆驼山矿床不同类型的围岩、矿石及不同矿物中的In、Zn、Sn、Cd、Cu等元素的含量、分布特征及相关性开展研究,以揭示铟的分布富集规律。结果表明,骆驼山矿床角岩和矽卡岩具有较高的In背景值,In主要以类质同象的形式赋存在铁闪锌矿（平均含量276. 79×10-6）和黄铜矿（平均含量89. 73×10-6）中,主要由磁黄铁矿、闪锌矿和黄铜矿组成的致密块状矿石（In平均含量63. 90×10-6）具有重要的综合利用价值。In与其他成矿物质一样可能来自深部岩浆,其含量在垂向上的分布总体表现出近矽卡岩端较远矽卡岩端高的特点,富集程度受温度控制明显。矿石中In的富集与Zn、Cu、Cd呈正相关关系,与Sn关系不明显。In在铁闪锌矿中与Zn、Cu、Cd含量呈正相关关系,在黄铜矿中与Zn、Sn含量呈弱正相关关系,In在黄铜矿中的富集替换机制有待进一步研究。