Factors influencing in-situ leaching of uranium mining in a sandstone deposit in Shihongtan,Northwest China

The Shihongtan uranium deposit in northwest China is a sandstone-type deposit suitable for alkaline in-situ leaching exploitation of uranium. Alkaline leaching tends to result in CaCO3 precipitation there by affecting the porosity of the ore-bearing aquifer. CaCO3 deposits can also block pumping and injection holes if the formulation parameters of the leaching solution are not well controlled. However, controlling these parameters to operate the in-situ leaching process is challenging. Our study demonstrates that the dissolved uranium concentration in the leaching solution increases as HCO3－ concentration increases. Therefore, the most suitable HCO3－ concentration to use as leaching solution is defined by the boundary value of the HCO3－ concentration that controls CaCO3 dissolution-precipitation. That is, the dissolution and precipitation of calcite is closely related to pH, Ca2+ and HCO3－ concentration. The pH and Ca2+ concentration are the main factors limiting HCO3－ concentration in the leaching solution. The higher the pH and Ca2+ concentration, the lower the boundary value of HCO3－ concentration, and therefore the more unfavorable to in-situ leaching of uranium.     

小球藻对岩溶水体Ca2+、HCO3-利用效率实验研究

以来自广西上林县大龙洞岩溶水库中的小球藻为研究对象,探讨了封闭体系中小球藻在4.6 mmol·L-1、2.5 mmol·L-1和0.5 mmol·L-1三种不同HCO3-浓度的水体环境中,对Ca2+和HCO3-的利用效率。结果表明:（1）小球藻在4.6 mmol·L-1、2.5 mmol·L-1和0.5 mmol·L-1三种不同HCO3-浓度的水体中培养7天后生物量从0.04Abs分别增长到0.56Abs、0.50Abs和0.44Abs,在HCO3-和Ca2+浓度较高的环境中,A组28.26%的Ca2+和B组24.14%的Ca2+被小球藻吸收利用,A组54.95%的HCO3-和B组48.00%的HCO3-被小球藻吸收利用,生成有机碳固定下来,C组HCO3-浓度过低（0.5 mmol·L-1）,小球藻难以对其进行利用,表明岩溶水库中高浓度的HCO3-对小球藻生长起着“施肥作用”,这对岩溶碳汇的稳定性起着重要作用。（2）小球藻光合作用利用HCO3-从而引起Ca2+沉积的量大于小球藻光合作用吸收Ca2+的量;（3）小球藻光合作用使培养基中的δ13CDIC偏正,而呼吸作用使培养基中的δ13CDIC偏负。      

地下河水人工补给洞穴滴水、碳酸盐(钙)沉积特征及景观恢复探讨

岩溶旅游洞穴碳酸盐岩沉积物景观容易受到污染、风化,为了探讨受污损洞穴碳酸盐沉积物的修复方法以确保岩溶旅游洞穴的可持续发展,对广西桂林七星岩No.15支洞距洞口约150 m长洞段的滴水物化指标、现代碳酸盐岩沉积物进行了为期4年的监测分析。结果表明:（1）该洞段的滴水主要源于抽取地下河水的水柜渗漏及降水补给,地下河水和滴水的电导率、[Ca2＋] 、[HCO3-]在4个水文年中的变化趋势基本相同,雨季洞穴滴水电导率、[Ca2＋] 、[HCO3-]等显著降低,降雨稀释效应明显;（2）现代洞穴碳酸盐岩沉积具有明显的季节性变化,雨季洞穴滴水量/速率、碳酸钙沉积速率加快,最大沉积量达0.8 g／半月,洞穴入口约150 m长洞段快速滴水碳酸盐最大沉积量达2～4 g／半月,旱季碳酸盐沉积速率减少,最大沉积量仅为0.4 g／半月;（3）抽取岩溶地下水经由地表补给洞穴滴水可提高滴水的电导率、[Ca2＋] 、[HCO3-]及CaCO3饱和度,促使大量碳酸盐(CaCO3)快速沉积,实现对洞穴受风化、污染景观的修复,新沉积的碳酸钙(CaCO3)还可以将基岩裂隙和洞穴内破损、破裂的钟乳石重新“粘结”起来,利于洞穴的稳定性。      

西安灞河流域现代岩溶作用与CO_2吸收量

本文探讨了灞河流域岩溶特征、ＣＯ２估算方法和ＣＯ２吸收量。观测资料表明,灞河流 域河水中ｐＨ值在冬春季高,夏秋季低,而ＨＣＯ３含量通常与ｐＨ相反。河水和黄土地下水中 ｐＨ值、ＨＣＯ３等化学成分含量与北方南部石灰岩区岩溶水基本相同,表明该区现代岩溶作用 明显,黄土地层也在不断吸收ＣＯ２,并对全球碳循环有重要影响。雨水富含ＣＯ２,其中约有 ８２％的ＣＯ２被岩溶过程吸收,１８％左右的随河水流失。根据一个流域ＣＯ２输入量和输出量,可 以计算岩溶过程中 ＣＯ２吸收量。计算表明,灞河流域现代岩溶过程中每年吸收的 ＣＯ２约为５６３２．８ｔ。     

碳酸酐酶对碳酸盐岩溶解的催化作用及其在大气CO2沉降中的意义

CO2向H^ 和HCO3^－的转换是一相对慢速过程。因此，其动力学可能决定碳酸盐岩的溶解速率。在灰岩和白云岩的溶解实验中，使用了自然界普遍存在的碳酸酐酶（CA）来催化这一CO2转换反应，结果发现，对灰岩而言，加入CA后，其溶解速率在高CO2分层时可增加10倍，而对白云岩，其溶解速率增加主要在低CO2分压时，可达3倍左右。这一发现表明，化学风化（包括碳酸盐岩溶解和硅酸盐风化）作用在大气CO2沉降和全球碳循环里的所谓丢失的汇中的重要性需要重新评价。毫无疑问，已往的研究由于未认识到CA在风化中的催化作用，因此低估了风化作用的速率，同时也低估了风化作用对大气CO2沉降的贡献。另一方面，也表明了研究自然界不同水体中CA分布及其活度和CA在自然界风化作用中的作用的必要性。     

海洋钙离子非保守行为及海洋钙问题

钙离子是海洋11种常量离子之一,与钠、钾等离子的保守性不同,钙离子在海洋中的分布表现出微小但系统的变化。钙离子的变化往往与海洋碳酸钙的形成和溶解过程有关,所以,钙离子可直接指示海洋碳酸钙通量（深层海洋碳通量的主要组成部分）。同时,碳酸钙沉淀或溶解又会改变总碱度和溶解无机碳,通过钙离子变化也能间接探讨海洋碳酸盐系统和海洋吸收CO2的能力。介绍了以碳酸钙溶解形成超额钙为主的海洋钙离子多种非保守行为及其控制过程,讨论这些过程对海水组成和海洋碳酸盐系统的影响,探讨未来海洋酸化条件下钙离子可能的变化及其潜在的效应,最后展望在南海开展钙离子精细行为的研究意义。      

流域不同地质生态环境中水体碳酸酐酶活性特征——以桂江流域为例

在对桂江流域进行考察时,选取了流域地质类型不同、人类活动程度不一的6条支流以及干流的水体为研究对象,研究比较了流域不同生态环境下水体中的碳酸酐酶(CA)活性、游离CO2浓度和HCO3-浓度,并对比了流域内部分区域的归一化植被指数(NDVI)数据,获得如下结果:(1)证实水体中具有CA活性,且其活性与游离CO2浓度呈负相关,与HCO3-浓度呈正相关;(2)大量的人类活动加剧流域生态环境恶化,造成植被覆盖率降低,使河流水体中的CA活性降低,HCO3-浓度降低,表明CA对岩溶作用具有不可忽视的影响;(3)流域地质类型会影响水体中CA活性,在人类活动程度相似的情况下,岩溶区水体中的CA活性高于非岩溶区。总之,在进行流域碳汇潜力调查研究时,必须综合考虑人类活动、生态环境和地质类型等因素的影响,进行科学分段调查研究与计算。CA所引起的生物岩溶作用不容忽视,其对流域碳汇的潜在贡献值得深入研究。      

以合成雪硅钙石为晶种回收废水中的磷

以合成雪硅钙石为晶种,探索了用结晶法以磷酸钙形式回收废水中磷的适宜条件。结果表明,在实验水质条件下,模拟废水pH=8、n(Ca)/n(P)=2、晶种用量大于1.6g/L、振荡24h后溶液中残留磷可达到国家污水综合排放标准一级(0.5mg/L)以下;在优化条件下证实了合成雪硅钙石的供碱能力,循环利用18次,回收磷的效果仍然很好。运用XRD、FTIR、SEM和EDS等测试手段对在实验条件下重复使用18次的雪硅钙石进行了表征,证明回收的磷主要以结晶度不高的羟基磷灰石形态存在。     

温度对水中碳酸平衡的影响浅析

本文通过理论分析和计算探讨了0～100℃范围内不同温度下的碳酸平衡问题,分析了H2CO3*、HCO3-和CO32-三种碳酸在不同温度和pH条件下的水中所占比例及分布规律。认为0～100℃范围内pH0在8.60～8.22之间变化,变化范围较小;三种碳酸在不同温度下随pH变化过程中所占比例存在差异,但差异也不大;在0～100℃范围内不管温度高低,均表现出酸性水中H2CO3*占优势,碱性水中CO32-占优势,偏酸、偏碱及中性水中HCO3-占优势;在较低pH下由于水中CO32-含量很少,因此用常规方法一般是难以检测到的。      

彭州通济地区水文地球化学特征及成因分析

彭州地区是＂5.12＂地震灾区,其震后的水文地球化学特征还未有相关研究,本文利用以热力学为基础的水文地球化学平衡理论与方法对彭州通济地区震后浅层地下水化学特征及其形成进行了分析,为研究地震对浅层地下水的影响提供基础信息。分析表明：研究区水化学场受到地形地貌的控制,水化学类型以HCO3--Ca型为主;HCO3-、Ca2＋普遍含量较高,CO2分压控制碳酸盐的溶解度及水中的pH值;其浅层地下水相对于石英处于过饱和状态,相对于非晶质SiO2处于未饱和状态,CO2气体参与硅酸盐矿物水解,产生可溶SiO2;矿物溶解及与水中化学组分平衡的非硅铝酸盐矿物主要为方解石,硅铝酸盐矿物主要为长石,其次是高岭石、蒙脱石。水化学平衡理论与方法可以较好的用于研究地下水所处的水文地球化学环境以及判断SiO2的来源和矿物溶解过程。     

水—岩反应与稀土元素行为

大量研究表明，水－岩反应过程中REE表现为不同程度的活动性。富含各种络合剂的流体与岩石反应时可活化REE；水－岩反应过程中既可出身HREE优先活化，亦可出现LREE优先活化，这取决于流体的化学成分、Eh、pH以及REE的寄主相及其赋存状态；水－岩反应过程中的可出现Eu的正异常、负异常和无异常。其主要影响因素是流体的氧化－还原状态；单矿物组合的REE行为受制于矿物的晶体化学性质，而多矿物组合则取决于体系的Eh、pH、水／岩值和络合剂浓度等，目前亟待开发实验工作有：①流体的化学组成及其性质，尤其是各种络合剂的活度及其对REE的活性的影响；②REE在热液矿物与流体相之间的分异机制及控制因素；③T、P、pH、Eh和水／岩比如何影响REE的活动性和分异行为。     

The Impact of Human Activities on CO2 Intake by Carbonate Weathering: A Case Study of Conglin Karst Ridge-trough at Fuling Town,Chongqing, China

The chemical weathering can consume atmosphere/soil CO2. Human activities such as pollution, fertilization and acid precipitation have exerted a large impact on CO2 intake by carbonate weathering. Thus, based on the analysis on chemical component change of the karst groundwater in the karst ridge watershed of Conglin Village, Fuling District of Chongqing City, the influence of human activities such as fertilization, sewage discharges from mustard tuber processing, breeding industry and acid rain precipitation on carbonate weathering and CO2 intake in 1980, 2003 and 2006 was studied. The results showed that CO2 intake by carbonate rock declined with year. Because H+ derived from acid sewage discharge, fertilization and acid precipitation reacted with carbonate rock when mustard tuber production and swine breeding were developed fleetly after 2000 as well as the burning amount of high-sulfur coal augmented persistently, which led to the increase of (Ca2++Mg2+)/HCO3-. The difference on charge between Ca2++Mg2+ and HCO3- was balanced by NO3-+SO42-. The control on pollution and acid rain, especially the pre-neutralization of acid waste water, would rejuvenate the atmospheric CO2 intake strength of carbonate weathering besides the protection of water and soil environment     

泌阳凹陷下第三系湖相白云岩形成条件

中国中、新生代大多数湖盆湖相碳酸盐岩以灰岩沉积为主,但部分湖盆像南-襄盆地泌阳凹陷则主要沉积白云岩,其累计厚度达 90 0余米,而白云岩层系的厚度 (包括白云质、灰质泥岩,白云质粉、细砂岩等夹层 )可达 2 2 0 0m,并成为良好的生油岩系,形成小而肥的南阳油田。本文着重探讨如此巨厚的白云岩形成的古气候、古水体的物理化学性质和古环境条件。在目前湖相碳酸盐岩研究仍处于湖泊沉积学研究的极薄弱领域,湖相白云岩形成条件更是涉及较少的情况下,愿本文的研究能起到抛砖引玉的作用.     

石膏在有机物厌氧分解中的固碳效应

本文以牛肉膏蛋白胨为厌氧微生物的营养源,研究了石膏对厌氧微生物生化系统中甲烷释放量和有机物矿化的影响.根据溶液中总有机碳(TOC)、总无机碳(TIC)、硫酸根、硫化物、pH值以及气体中CO2,CH4和H2S的释放量的观测,以及固体产物的扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)分析结果,探讨了石膏对抑制...     

芙蓉洞次生碳酸盐沉积特征及与降水的关系研究

通过对重庆市芙蓉洞内两处滴水和两处池水长期定点观测,现场测试pH、温度和HCO-3浓度等指标,并采集适量水样带回实验室利用ICP—OES和离子色谱仪测试主要离子的浓度,计算CO2分压(PCO2)和方解石饱和指数(SIc),探讨了芙蓉洞内次生碳酸盐的沉积情况及与当地降水的关系。结果显示:四个观测点洞穴水在大部分时间相对于方解石为过饱和水,且正在沉积碳酸盐,可见芙蓉洞地区大部分时间具有洞穴碳酸盐沉积的温度和降水条件;不饱和出现在较大降水量之后的1~2个月内,是降水对岩溶水的稀释作用导致的。因此,降水量的变化是洞穴水呈现过饱和与不饱和交替的出现主要原因,最终导致碳酸盐沉积的季节变化,降水量过大时不利于碳酸盐的沉积。     

用水化学动力学方法分析评价苏锡常地区孔隙Ⅱ承压水超采状态下补给条件的意义

基于孔隙承压水属性,研究了苏锡常地区孔隙Ⅱ承压水超采状态下最大水位埋深期（1994年、1998年）地下水动态（水位、水质）监测资料与水文地质条件。论述水位动态虽能直观反映开采状态下水资源衰竭与水位变化特征,但对补给条件及水动力机制不清楚,则会给超采状态下水文地质条件认识及评价带来视觉上的偏颇。采用水化学动力参数则能很好地反映不同水源补给空间的变化规律,用其常量水化学组分（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO-3、CO2-3、SO2-4）计算的离子强度（I）、主要离子活度（aHCO-3、aNa+     

中国东北与俄罗斯远东富CO_2矿泉水化学对比

中国东北与俄罗斯远东富CO2矿泉是宝贵的饮用、医用矿水资源。五大连池、长白山天池、俄罗斯远东Primorye地区各泉水水化学特征对比显示,中国东北五大连池与俄罗斯远东Primorye地区出露泉水为低温、微酸、HCO3型、富含Si、Fe、Sr和CO2气体的综合优质饮用矿泉水;长白山天池出露泉水为高温、中性-微碱、HCO3型、富含Si和CO2气体的优质热矿泉水。五大连池和俄罗斯远东富CO2冷矿泉与长白山天池富CO2热矿泉具有相似而不同的形成过程,CO2气体对水化学的形成起了决定性的作用,广泛发育的花岗岩提供了富CO2热泉的物质来源,断层破碎带增加了CO2气体-地下水-花岗岩之间的反应程度,温度仅对可溶性Si有影响。     

岩溶生物地球化学研究的进展与问题

在CO2-水-碳酸盐岩活跃的代谢体系中,由于参与岩溶作用过程的二氧化碳来源复杂,因而研究碳酸盐岩环境中二氧化碳在生物介导下所耦联的物质循环过程及其与全球变化的关系成为岩溶生物地球化学学科的主要内容,并使其成为现代岩溶学的重要分支。在分析国内外岩溶学、地球化学、生物学等交叉学科研究成果的基础上,本文简要评述了基于岩溶生物地球化学特性的水土流失与石漠化过程,碳酸盐岩矿物在生物作用下的化学风化、元素释放规律以及控制元素循环的界面过程,碳酸盐岩区土壤－大气界面下的气体循环及其控制因素和过程,碳酸盐岩区有机污染物在环境中的来源、分布规律与降解,微型生物在岩溶水体碳循环过程中的作用等主题的主要研究进展和存在的科学问题。因此,需要以CO2为核心把岩溶环境中不同尺度上生物有机体参与的地球化学过程联系起来,但人们对生物有机体是如何通过协同作用而改变岩溶环境的,还了解得很少。如果能查明碳酸盐岩一土壤一水一生物相互作用产生的功能,岩溶生物地球化学将进一步拓展CO2-水-碳酸盐岩相耦合的岩溶作用过程,并在岩溶资源领域和全球变化领域有广阔的应用前景。因此,岩溶生物地球化学需要多学科的协同研究,特别是加强生物过程与岩溶过程的耦合研究,方能解决岩溶领域存在的生态环境问题。      

湖南宏厦桥花岗岩的水文地球化学特征和成因过程

以湖南宏厦桥花岗岩体作为研究区,对地下水化学分析资料进行了研究,发现区内地下水系超淡、极软的、弱-中性的重碳酸型水,其化学组成以Ca2 、Mg2 、K 、Na 、HCO3-为主。与株洲地区的地下水相比,可溶性S iO2、K 、Na 和游离CO2明显偏高,而且,在水中M g2 、K 、Na 、HCO3-所占比重更大,m eq%平均比值分别是株洲地区地下水的2.23、1.27、1.16倍,表现出典型的花岗岩地区地下水相应的化学组成。研究还发现,区内地下水化学的分布具有较强的水平分带性。研究认为:区内地下水化学的形成和迁移受岩性、大气降水及影响水交替强度的地形、地貌、地表水系、断裂构造的控制,同时受其他气候要素及植被、人类活动等生物作用的影响;区内地下水化学成分的形成以硅酸盐矿物的分解和水解等化学风化作用为主,风化过程中CO2的积极参与起作关键性的促进作用。同时水中CO2的减少和阴离子以HCO3-离子占绝对优势地位,进一步说明花岗岩的化学风化过程是一个净碳汇的过程。     

内蒙古合同察汗淖碱湖成碱过程中的生物地球化学作用

本文介绍了内蒙古合同察汗淖碱湖的自然环境、地质演变过程和碱湖卤水的形成演化机理。指出补给碱湖的初始淡水中2(Ca~(2+)+Mg~(2+))/HCO_3~-的摩尔比值接近于1(0.96),不利于向碱性卤水的演化。然而,在从淡潜水向高浓度碱性卤水演变过程中存在着明显的碱质富集现象。这种现象与当地的生态环境和生物地球化学作用密切相关。以富集钠元素为特征的干旱耐盐碱植被为湖水富集碱质作出了重要贡献。