乌鲁木齐河源冬季积雪淋淀粉和的实验结果

乌鲁木齐河源冬季积雪样品的对比淋溶实验结果表明,积雪最初融水中发生离子富集现象,尤其对于经过多次融冻循环的积雪样品,Ｃｌ＾,ＮＯ＾－３和ＳＯ＾２－４的最大浓缩系数可分别高达２．７,４．０和４．５,因此有理 为积雪融化是产生淋溶现象的先决条件,但发生该现象的根本原因在于积雪内不同离子成分的存在位置有所差异,并且融－冻循环过程可增强积雪的淋溶作用程度及其淋溶择优性。     

唐古拉山冬克玛底冰川雪层中淋溶作用的初步研究

利用唐古拉山冬克玛底冰川雪坑和表层积雪样品的实测资料，初步探讨本区雪层中离子淋溶作用的特征，影响因素及其对冰芯记录的干扰。研究发现淋溶作用能够对数周至数月时间尺度的雪层记录产生“平滑”作用，但不会影响冰芯记录的长期变化趋势。     

乌鲁木齐河源区水体和大气气溶胶化学成分研究

对天山乌鲁木齐河源区采集的大气气溶胶、大气降水、积雪和径流样品中的主要离子(Cl-, NO+-3, SO+2-4, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, NH++4, 其中降水中未测定NH++4)的测定结果进行分析和讨论. 结果表明, 所测阳离子当量浓度总和为所测阴离子当量浓度总和的2～8倍,认为缺失阴离子主要为HCO+-3,因此, HCO+-3, Ca2+是各种水体及气溶胶的主导阴、阳离子. 在采样时段各种水体中的离子浓度顺序为乌鲁木齐河源1号冰川径流>总控径流>空冰斗径流>降水>积雪, 积雪和降水样品的pH值接近中性,径流样品明显偏碱性. 通过比较不同水体中的离子浓度,了解到干、湿沉积、积雪淋溶对不同水体中离子浓度的改变及影响.     

气象要素影响下雪冰离子淋溶过程研究——以乌鲁木齐河源1号冰川为例

为了更好地理解化学离子在雪坑中的迁移和保存,进一步解释冰芯记录,基于乌鲁木齐河源1号冰川海拔4130 m处的雪冰化学资料,研究了气温和降水与离子淋溶过程的关系.结果表明：气温与离子浓度呈负相关关系,夏季的雪坑离子浓度波动剧烈,冬季的雪坑离子浓度相对稳定.离子浓度随正积温的升高呈指数衰减趋势,当正积温至0℃以上时,离子浓度急剧降低;当正积温升至60℃左右时,离子浓度呈缓慢降低.不同离子的淋溶过程对正积温的响应有所不同,随着正积温的增加,SO₄^2-,NO₃^-,Na⁺,Cl^-,NH₄⁺和Ca²⁺的衰减趋势非常显著,而Mg²⁺和K⁺则呈现无规律性的变化.淋溶因子指出,融水渗浸作用导致雪坑中大部分离子被淋溶;不同离子的淋溶因子也有明显差异,Mg²⁺淋溶因子最小（0.43）,SO₄^2-淋溶因子最大（0.84）,说明Mg²⁺最为稳定,而SO₄^2-最易淋溶.降水对雪坑离子浓度的影响较为微弱,主要通过增加表层雪离子浓度而提升整个雪坑的离子浓度.     

祁连山老虎沟12号冰川微粒在沉积后过程的变化特征

2008年10月和2009年10月在祁连山老虎沟12号冰川积累区采集了2个雪坑样品, 通过样品中δ¹⁸O、可溶性离子、不溶性微粒的变化特点划分了雪坑季节. 2008年雪坑季节变化信号明显, 而2009年雪坑不明显, 微粒浓度、Ca²⁺与Mg²⁺含量在春季较高. 离子平衡、pH值、电导率及同期气象记录观测资料均显示, 2009年雪坑受淋溶影响较大. 淋溶强烈时, 受融水造成的粉尘溶解及离子淋溶的影响, 雪坑中微粒与Ca²⁺、Mg²⁺变化趋势不甚一致; 与Ca²⁺相比, Mg²⁺变化能够较好表征微粒的变化; d>5 μm的微粒可能更易于溶解迁移. 通过分析室内雪冰样品在液态下的变化, 发现伴随静置过程微粒的质量浓度呈下降的趋势, 期间Ca²⁺、Mg²⁺却呈现增加的变化, 可能与碳酸盐矿物的溶解有关.     

沂源地区不同类型岩土淋溶水与浸泡水的化学特征分析

为研究降水补给地下水过程中包气带岩土对水化学的影响,在沂源地区采集了不同地表岩土样品开展淋溶和浸泡试验。淋溶结果显示:易溶的Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、NO_2~-、NO_3~-等阴离子率先溶解进入淋溶水中,之后K~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Fe等含量逐渐增加,且淋溶初期p H值呈碱性,之后向中性过渡。浸泡结果显示:不同类型岩土样经过浸泡5min后,其水化学组分发生了显著变化;随浸泡时间增加,K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-及含盐量均出现不同程度增加,但Cl~-、SO_4~(2-)在不同类型岩土中含量变化则是不同的。由此推测,降水转入地下水过程中,透过地表浅层包气带时就已经淋溶了大量物质,水化学性质发生了重大变化。     

淋溶条件下石英砂柱中铁锰氧化物的形成特点

用不同浓度铁锰离子混合溶液对石英砂柱进行40次淋溶实验,研究砂柱中铁锰氧化物的形成状况.结果表明,淋出液中铁锰离子浓度与其pH值随着淋溶次数的增加呈现先降低后升高的趋势;各处理所形成的铁锰氧化物含量之间存在极显著差异,淋溶液中铁锰离子浓度越大,形成的铁锰氧化物含量越高,当淋溶液中铁锰摩尔浓度比即c(Fe2+)/c(Mn2+)为2∶1时最有利于铁锰氧化物的形成;随着淋溶次数的增加,铁锰氧化物含量的增长逐渐减慢;不同层次铁锰氧化物含量差异显著,下层(20～30 cm)含量明显高于其它层次;各阶段(每淋溶10次为一阶段)不同形态(非晶形态、晶形态)铁锰氧化物含量间的相关性存在差异,铁锰氧化物尤其是非晶形态的相对比例(Fe/Mn)随着淋溶次数的增加逐渐增大.     

乌鲁木齐河源1号冰川气象要素与冰芯记录形成过程及其分辨率的关系研究

基于乌鲁木齐河源1号冰川4 130 m处的雪冰化学资料,探究了气温和降水与冰芯记录形成过程及其分辨率的关系,并通过建立温度参数的淋溶模型,探讨了夏季消融期雪坑离子浓度与正积温的关系。结果表明：乌鲁木齐河源1号冰川Mg²⁺离子以1年为分辨率形成冰芯记录,其浓度仅保存了初始值的30%。春季,化学离子浓度峰值受到离子来源和降水的影响而增大,这种增大趋势随着深度的增加明显弱化。淋溶模式显示,雪坑离子浓度是关于消融量与离子损失率的指数函数,随正积温的增大表现出指数衰减的规律。该模式基本能反映不同离子的淋溶过程。     

黄土醋酸淋溶实验及其碳酸盐组分的地球化学特征

选择性的化学淋溶实验 ,广泛用于沉积物的地球化学研究中。通过对比 1mol/L的盐酸和醋酸两种溶剂对黄土和古土壤的淋溶效果 ,发现 1mol/L的醋酸能选择性淋溶黄土和古土壤中碳酸盐组分 ,对硅酸盐、铁的氧化物等影响很小。在确定溶剂后 ,以 1mol/L醋酸溶液选择性淋溶了洛川剖面 4 3个黄土和古土壤样品 ,通过分析淋溶液的组成 ,得出黄土和古土壤中碳酸盐组分的平均成分 (wB)为 :MgO 1.71% ,MnO 670× 10 - 6 ,Sr 4 90× 10 - 6 。淋溶结果较好地反映了黄土-古土壤剖面的风化成壤程度 ,其中醋酸淋溶液中MnO含量能更好地反映当时的古气候信息。     

化学元素淋溶性质的定量表示

化学元素淋溶性质的研究对于土壤学和风成沉积地球化学的研究具有重要的意义,然而目前的研究还局限在定性描述的水平,同时很多表示的方法和代用参数存在误区。文章主要分析了元素发生化学淋溶的微观过程,通过对兰州市周边地区土壤浸泡、离心分液和离子色谱分析的验证实验,认为大气降水淋岀液中元素的数量与大气降水的量成对数关系,并且给出了确切的函数关系。另外我们得到利用淋溶系数η或λ定量表示元素淋溶性质的方法,该方法可以应用于土壤肥力保持能力的评估和风成沉积地球化学的研究。     

天山乌鲁木齐河源冰川积雪化学特征及其季节变化

高海拔雪冰可以记录源自于地球表面的各种化学物质信号.从2002年9月到2005年10月3年的时段内,在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区采集积雪样品,运用比较法、相关分析法等方法,对其中主要离子、不溶粉尘、痕量金属和δ18O等特征及其季节变化进行了分析研究.分析结果表明,积雪离子浓度大小顺序依次为:Ca2+＞SO₄2-＞NO₃-＞Cl-＞NH₄+＞Mg2+＞Na+＞K+,其中Ca2+是主要的阳离子,SO₄2-是主要的阴离子.离子相关性分析表明,除NO₃-之外,其他离子浓度之间均存在较好的正相关.积雪中δ18O值随时间变化表现出与大气温度变化相反的规律.积雪中不溶粉尘和主要化学离子浓度具有明显的季节变化特征,春季期间浓度明显高于其他季节,表明沙尘活动对冰川区化学物质输入有较大贡献;此外,痕量金属(Cd、Pb、Zn、Al、Fe)季节变化特征表明,人类活动的污染物对于研究区雪冰中的化学特征亦有重要影响.      

天山乌鲁木齐河源1号冰川雪坑中pH值和电导率的季节变化及淋溶过程

自2002年9月14日至2004年9月28日,在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区雪坑中连续观测取样,频率为1次/周。对表层雪样品和粒雪坑样品的pH值和电导率进行了分析。结果表明,表层雪的pH值和电导率具有明显的季节变化趋势,与本区域的主导山谷风风向NE和ENE密切相关。在春季,由于尘暴发生频率的增加,表层雪的pH值呈现较强碱性,电导率达到最大值;在冬季,由于原生气溶胶向次生气溶胶的转化,pH值呈现较弱碱性,电导率达到最小值。在后沉积过程中（2003年10月4日至2004年9月8日）,雪坑中不同时期的pH值和电导率呈现不同的季节变化特征和淋溶过程。电导率的峰值P1进入粒雪冰的时间比与它相对应的大粒径（直径>10 μm）微粒的浓度峰值提前40天左右;在有的雪坑中,pH值和电导率的峰值出现在污化层附近,与污化层的位置有较好的一致性,说明污化层对可溶性离子的淋溶作用可能有一定的影响。相关分析表明,Ca2+是影响表层雪中pH值和电导率变化的最主要离子。     

模拟酸雨及施磷对水稻土中铅的淋溶特性影响

采用pH=3.0、pH=4.5与对照pH=5.6的3种模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究酸雨及含磷酸雨淋溶下合肥市郊水稻土中铅的释放特征与规律。结果表明:经过相当于1 980 mm降水量的淋溶后,铅释放量总体上表现为随着酸雨强度增加累积淋溶量也增加的现象。酸雨作用下,施磷量越多土壤中铅的淋失总量越大。在酸雨及施磷条件下,大兴地区黄褐土中Pb较义城地区水稻土中易于淋失。     

寒区灌丛与积雪关系研究进展

在气候变化的背景下, 寒区灌丛与积雪的相互关系成为寒区水文循环研究的重要环节. 综述近几十年来寒区灌丛-积雪相互关系的国内外研究现状, 并对未来研究提出了展望. 寒区灌丛过去几十年来覆盖面积和生物量等呈现增加趋势, 灌丛的增加可截留积雪, 改变积雪重分布, 影响积雪消融过程; 积雪可增加灌丛区地温, 制约灌丛区融雪时空变化过程, 影响寒区灌丛的生理生态过程. 灌丛与积雪同为寒区自然生态系统和环境的重要组成部分, 二者相互作用使地面太阳辐射和地表水分分配过程复杂化, 从而间接地影响寒区冻土环境变化. 最后, 指出了未来研究需要重点关注的几个问题: 寒区灌丛区积雪分布的精确估计; 灌丛-积雪-冻土连续体的研究; 耦合灌丛-积雪作用的寒区水文模型的构建.     

天山乌鲁木齐河源径流水文化学空间差异及其控制因素

天山乌鲁木齐河源暖季径流水文化学特征受大气降水、冰川作用、积雪消融、冻土活动层状况以及水岩相互作用等因素综合影响, 普遍存在的水岩相互作用和冰碛物岩矿离子组分的化学剥蚀作用导致径流中各项离子浓度远远高于大气降水中相应值的规律, 其中黄铁矿氧化反应、钾长石水解和方解石水解反应为控制流域径流偏碱性的主要化学作用. 冰川磨蚀对于岩矿溶解的增强作用和相对更强的积雪消融导致天山乌鲁木齐河源1号冰川径流的Ca2+、 Mg2+、 SO2 -4和K+离子浓度和离子脉冲峰值远高于空冰斗和总控水文点. 空冰斗融水径流受大气降水、季节性冻土活动层融水混入以及融雪水与土壤相互作用影响更大, 表现出更显著的Cl-、 Na+和NO-3离子峰值现象. 总控水文点则大体上反映上述二水文点的混合作用, 变化相对平缓, 离子浓度峰值介于二者之间.     

碳酸盐岩风化壳岩-土界面风化作用机制——淋溶模拟实验的初步研究

碳酸盐岩风化壳通常呈现出清晰突变的岩-土界面,成为直接利用野外地质剖面的发育特征探索碳酸盐岩风化作用过程的障碍。本文选择贵州中部及湘西的4条典型碳酸盐岩原位风化壳的岩-土界面作为研究对象,模拟干热风化条件(即气候温暖或炎热、排水条件良好的风化状态),在24～29.5℃的环境温度下,利用饱和CO2水对各剖面岩粉层样柱开展了系统的淋溶实验研究(淋溶终点以碳酸盐完全溶蚀为标志)。通过对淋出液中主要造岩元素和淋溶残余物的动态取样分析,初步揭示了碳酸盐岩风化壳岩-土界面的风化作用机制。结果表明:①碳酸盐岩风化壳岩-土界面风化过程中,碳酸盐的溶蚀和酸不溶物的分解是同步进行的,在碳酸盐淋溶伊始,酸不溶物已表现出明显的风化倾向;②排水条件良好的风化环境下,由硅酸盐等酸不溶物组分分解溶出的盐基离子及Si等元素更易随风化溶液淋失,使得在风化残余物中难以形成蒙脱石、伊利石、高岭石等自生粘土矿物。酸不溶物相的其他造岩元素中,Ti和Al为惰性元素,Fe为弱迁移元素,Mn和P表现出明显的活性;③碳酸盐岩岩粉层的水-岩作用过程中,当碳酸盐含量对水-岩反应而言过量时,碳酸盐的溶蚀强度主要受岩粉层质地的制约。粒度粗,渗透性强,水-岩作用时间短,碳酸盐的溶蚀量低,反之亦然。而酸不溶物组分对于水-岩反应而言,在整个淋溶周期内都是不足的,其含量成为制约水-岩反应强度的主要因素。     

模拟不同气候条件下碳酸盐岩风化作用的淋溶实验研究

通过模拟干热、湿热与干冷3种气候条件,以饱和CO2水作为淋溶液,对黔中岩溶区3条碳酸盐岩风化壳岩-土界面的岩粉层试样进行了淋溶实验(其中干热、湿热条件下淋溶到残余酸不溶物阶段),对淋出液的pH值以及主要造岩元素的浓度进行了动态分析。结果表明,碳酸盐岩风化壳岩-土界面由岩到土的转变过程中,伴随碳酸盐的溶蚀,酸不溶物已表现出明显的风化倾向。碳酸盐的溶蚀强度表现为干冷>干热>湿热的变化趋势。温度低,碳酸盐的溶解速率大;排水条件好,碳酸盐溶解释放的Ca、Mg易随风化流体排出体系。对于酸不溶物组分,淋溶实验中有:(1)K、Na、Mg、Si、P的载体矿物风化强度在干热条件下最大(至于Ca,由于方解石与白云石均是其主要的载体矿物,酸不溶物相中的Ca难以在淋出液中有效识别)。在干冷与湿热之间,K、Na、Mg等盐基离子的溶出能力大多表现为湿热>干冷,指示了温度对盐基离子释放强度的重要制约作用;而Si和P未表现出一致的变化趋势,可能源于淋溶体系微环境的差异。(2)Fe与Mn表现出弱迁移性。其中,Fe在干冷环境下淋出强度最弱,说明温度是制约含Fe矿物分解速率的重要因素。而Fe在干热与湿热之间,以及Mn在3种淋溶条件下,未呈现出一致的变化趋势。(3)Al和Ti在碳酸盐岩风化过程中表现出强烈的惰性。      

祁连山老虎沟12号冰川积雪化学特征及环境意义

2012年6月在祁连山老虎沟12号冰川采集雪坑和表层雪样品, 结合相关分析法、 海盐示踪法、 气团轨迹法等方法, 对冰川积雪的主要化学离子特征、 来源及环境意义进行分析研究.结果表明, 积雪中平均离子浓度Ca²⁺>SO₄^2->NH₄⁺>NO₃^->Cl^->Na⁺>Mg²⁺>K⁺. 雪坑中Ca²⁺是主要的阳离子, SO₄^2-是主要的阴离子; 各种离子在雪坑中的平均浓度要远大于表层雪, 而且雪坑中的化学离子浓度峰值与污化层有着很好的对应性.同时, 与青藏高原、 中亚天山、 阿尔泰山以及北半球其他区域高海拔雪冰化学特征进行比较, 发现祁连山老虎沟12号冰川区积雪化学特征受亚洲粉尘源区陆源矿物影响较大.然而, 雪坑中的离子(尤其是Na⁺和Cl^-)除了陆源矿物粉尘之外, 部分还来源于海洋源.结合NOAA Hysplit模型对冰川区积雪化学离子来源进行了后向轨迹反演验证.     

淋溶时间对红黏土物理力学特性的影响

以湖北省鄂州市庙岭镇的红黏土为研究对象,以化学选择溶解法结合淋溶作用为处理手段,将原状土样中的游离氧化铁按梯度去除,获得连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)溶液淋溶时间与除铁率的关系,并分析了不同淋溶时间对红黏土物理力学特性及微观孔隙结构的影响。试验结果表明,DCB溶液淋溶时间与除铁率相关性较强,除铁率与时间呈先快速增长后逐渐稳定的关系。由于游离氧化铁在土颗粒间主要起胶结作用,故淋溶时间对红黏土的物理力学特性有较大影响。随着淋溶时间的增长,黏粒与胶粒含量逐渐增大,耐热性小幅提升,无侧限抗压强度显著减小,且无侧限抗压强度变化整体趋势为前期急剧降低至后期趋于平稳。核磁共振、差热分析和电镜扫描的结果表明,随着淋溶时间的增大,庙岭红黏土内部孔隙增大,自由水减少,结合水增多,微观形态上团粒结构遭到破坏,胶结物质明显减少,结构形式从紧凑的粒团堆叠结构逐渐转化为聚集体-松散颗粒状结构。     

淋溶时间对红黏土物理力学特性的影响

以湖北省鄂州市庙岭镇的红黏土为研究对象,以化学选择溶解法结合淋溶作用为处理手段,将原状土样中的游离氧化铁按梯度去除,获得连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)溶液淋溶时间与除铁率的关系,并分析了不同淋溶时间对红黏土物理力学特性及微观孔隙结构的影响。试验结果表明,DCB溶液淋溶时间与除铁率相关性较强,除铁率与时间呈先快速增长后逐渐稳定的关系。由于游离氧化铁在土颗粒间主要起胶结作用,故淋溶时间对红黏土的物理力学特性有较大影响。随着淋溶时间的增长,黏粒与胶粒含量逐渐增大,耐热性小幅提升,无侧限抗压强度显著减小,且无侧限抗压强度变化整体趋势为前期急剧降低至后期趋于平稳。核磁共振、差热分析和电镜扫描的结果表明,随着淋溶时间的增大,庙岭红黏土内部孔隙增大,自由水减少,结合水增多,微观形态上团粒结构遭到破坏,胶结物质明显减少,结构形式从紧凑的粒团堆叠结构逐渐转化为聚集体-松散颗粒状结构。