Recent Progress on Structure of Aqueous Polyborate Solutions

The crystal structure of metal borates has been extensively investigated by X-ray and neutron diffraction,but,the structure of aqueous polyborate solutions are still largely unknown.Over the last decade,our group has focused on studying the structure of complex aqueous polyborate solutions of Li,Na,K,Rb,Cs,and Mg using synchrotron radiation X-ray scattering(XRS),EXAFS,Raman,NMR,and DFT,as well as determining the density,conductivity and pH of such solutions.Polyborate species distributions were calculated using pH measurements,and the main species in the solution have been confirmed by NMR and Raman spectra.For alkali-metal metaborates,the dominant species is always B(OH)-₄in a wide range of concentration,while the presence of others species is negligible.For alkali metal tetraborates,when concentration is in the extreme low range,only B(OH)₃ and B(OH)-₄ are present in these solutions.As the total boron concentration increases,B(OH)₃ and B(OH)-₄ polycondensated to form more complex oligomers.Of them,while B₄O₅(OH)2-₄ in the tetraborate solutions is the main species,B(OH)₃,B(OH)-₄,and B₃O₃(OH)-₄ are minor species,and B₃O₃(OH)2-₅ and B₅O₆OH)-₄ are present only in negligible amounts.As solution continues to concentrate,B₄O₅(OH)2-₄ eventually becomes the dominant species,which is consistent with the congruent compound M₂B₄O₇·nH₂O(M=Li,Na,K,Rb,Cs) in the system M₂O-B₂O₃-H₂O(M=Li,Na,K,Rb,Cs).For alkali metal pentaborates,B(OH)₃ and B(OH)-₄ are the main species at low concentrations.The species distribution,Raman and NMR spectroscopy results verified that the dominant species in concentrated pentaborate solutions with Li and Na is pentaborate B₅O₆OH)-₄,but it is surprising that the main species with K,Rb,and Cs is always the triborate monoanion B₃O₃(OH)-₄.Although all M[B₅O₆OH)₄]·nH₂O(M=Li,Na,K,Rb,Cs) are all congruent compounds in the system M₂O-B₂O₃-H₂O(M=Li,Na,K,Rb,Cs) ,the main species in aqueous solutions are quite different because of various cation hydration distance(d),hydration number(CN),and configuration,especially charge(Z).For bivalent Mg²⁺,three borate minerals,namely,Inderite(2MgO·3B₂O₃·15H₂O),Hungchaoite(MgO·2B₂O₃·9H₂O),and Mcallisterite(MgO·3B₂O₃·7.5H₂O),exist in the system MgO-B₂O₃-H₂O at 298K.Inderite is a congruent compound,but Hungchaoite and Mcallisterite are incongruent compounds.The species distribution and Raman spectra demonstrat that the predominant species in all the solutions with magnesium borates is bivalent triborate B₃O₃(OH)2-₅,while the subordinate species are B(OH)-₄ at a low B₂O₃/MgO ratio and B(OH)₃at a high B₂O₃/MgO ratio,and the other anions are negligible,as the high Z of the borate anion must match that of Mg²⁺.The disappearance of divalent B₄O₅(OH)2-₄ is in agreement with its incongruent nature.The DFT and XRS results showed that tetrahedral Li(H₂O)⁺₄(d=0.20 nm,CN=4),octahedral Na(H₂O)₆⁺(d=0.236 nm,CN=6),and Mg(H₂O)²⁺₆(d=0.210 nm,CN=6) in the first hydration shell belong to Platonic polyhedra.However,K(H₂O)⁺₈(d=0.28 nm,CN=8,XRS and DFT),Rb(H₂O)⁺₈(d=0.293 nm,CN=7.7-8.2,EXAFS),and Cs(H₂O)⁺₈(d=0.320-0.326 nm,CN=7.6-7.9,EXAFS) are inclined Voronoi polyhedra.Therefore,the effects of cation Z and d on the structure of polyborates in aqueous solutions are deterministic,while the effect of hydrated-cation symmetry is secondary.Their hydrolysis order was:Mg＞Li＞Na＞K＞Rb＞Cs,in step with hydration power.Among them,Mg²⁺ and Li⁺have a strong tendency towards hydrolysis,but Na⁺ scarcely hydrolyzes,especially Rb⁺ and Cs⁺ have a little protonation.X-ray scattering of aqueous alkaline sodium borohydride solutions confirmed that dihydrogen bonds exist in an aqueous solution.The four distinct features of dihydrogen bonds in aqueous solution-unidirectionality,divaricativity,multicentricity,and multidentativity have been also described here in brief.     

Effects of separate and mutual application of Na and Si on drought resistance of Haloxylon ammodendron

We studied pot cultivated Haloxylon ammodendron’s growth, physiological changes and drought resistance under NaCl, H₂SiO₃, and NaCl+H₂SiO₃ treatments. Results show that 0.3 g/kg NaCl, 0.2 g/kg H₂SiO₃ or 0.3 g/kg NaCl+0.1 g/kg H₂SiO₃ treatments can effectively promote growth and improve the drought resistance of H. ammodendron. Compared with that without NaCl treatment, H. ammodendron’s height, crown diameter and fresh weight increased by 42%, 91% and 62% respectively under 0.3 g/kg NaCl treatment, and its main stem diameter, main root diameter and main root length increased by 40%, 39% and 23%, respectively. Compared with that without H₂SiO₃ treatments, H. ammodendron’s height, crown diameter and fresh weight increased by 36%, 45% and 27% respectively under 0.2 g/kg H₂SiO₃ treatment, and its main stem diameter, main root diameter and main root length increased by 23%, 23% and 20%, respectively. Compared with that under 0.3 g/kg NaCl treatment, H. ammodendron’s height, crown diameter and fresh weight and main root length increased by 9%, 10%, 17% and 12% respectively under 0.3 g/kg NaCl+0.1 g/kg H₂SiO₃ treatment. Compared with that under 0.1 g/kg H₂SiO₃ treatment, H. ammodendron’s height, crown diameter and fresh weight increased by 28%, 76% and 68% respectively under 0.3 g/kg NaCl+0.1 g/kg H₂SiO₃ treatment, and its main stem diameter, main root diameter and main root length increased by 30%, 32% and 27%, respectively. This suggests that moderate levels of NaCl+H₂SiO₃ interaction can effectively promote growth and improve drought resistance of H. ammodendron than separate applications of NaCl or H₂SiO₃.     

柴达木盆地尕斯库勒盐湖区盐生植物吸盐效应及其耐盐性评价<sub><sup> </sup></sub>

本项研究选取柴达木盆地尕斯库勒盐湖区作为研究区,筛选出了9种优势盐生植物,开展了盐生植物生长区土体颗粒、容重、含水量等物理性质指标,以及土体中HCO<sub>3</sub><sub><sup>-</sup></sub>、Cl<sub><sup>-</sup></sub>、SO<sub>4</sub><sub><sup>2-</sup></sub>、K<sub><sup>+</sup></sub>、Na<sub><sup>+</sup></sub>、Ca<sub><sup>2+</sup></sub>和Mg<sub><sup>2+ </sup></sub>7种易溶盐离子含量试验测试,分析了区内芦苇、海韭菜等9种盐生植物茎叶和根系部分HCO<sub>3</sub><sub><sup>-</sup></sub>、Cl<sub><sup>-</sup></sub>等7种易溶盐离子含量及其分布规律。在此基础上,探讨了区内9种盐生植物对易溶盐离子吸收作用及其差异性;采用盐生植物地上茎叶部分K<sub><sup>+</sup></sub>/Na<sub><sup>+</sup></sub>值结果,定量评价了区内9种盐生植物耐盐性及变化规律,结果表明,区内9种盐生植物茎叶部分K<sub><sup>+</sup></sub>/Na<sub><sup>+</sup></sub>比值,其由大至小依次为：小花棘豆0.84、羊齿天门冬0.58、白刺0.55、盐地风毛菊0.52、海韭菜0.50、无脉苔草0.47、洽草0.41、芦苇0.39和赖草0.34。本项研究结果,利用为尕斯库勒湖区及其周边地区,利用盐生植物有效改良土壤盐渍化方面提供理论支撑。     

土壤盐分特征对内陆盐沼盐生植物群落的影响

为研究内陆盐沼植物群落的分布对土壤盐分的响应特征,选取鄂尔多斯盐湖盐沼区作为研究区,筛选了肉质耐盐植物群落,苔草植物群落和禾草植物群落3类典型植物群落,开展了土壤含水量、pH、电导率以及Na_⁺,K_⁺,Mg2_⁺,Ca_{^{2 +}},Cl_^-、SO_4^2-、CO_3^2-和HCO_3^-的测定,分析了区内典型植物群落对土壤水盐因子的响应规律。探讨了3类植物群落之间土壤因子含量的差异性;采用相关性分析和CCA分析,评价了3类植物群落多样性及物种分布随土壤因子的变化规律。结果表明,区内3类植物群落中,土壤盐分含量表现为肉质耐盐植物群落最高,苔草植物群落最低,禾草植物群落居中;植物多样性与土壤中含量最高的Na_⁺和SO_4^2-的相关性最显著;植物分布同时受到土壤盐分、水分和pH的显著影响。研究结果可为鄂尔多斯盐湖区土壤盐渍化改良和植被恢复提供理论支撑。     

基于距离与规模的中国城市体系规模结构

城市规模结构是城市体系研究的重要内容。经济基础理论相关的研究忽视了城市体系中某一城市规模往往受到其他城市规模、距离的影响。本文以第五次人口普查的"市人口"作为城市人口规模标度指标,以铁路运行距离为两城市间距离的标度指标,证明了距离要素对解释中国城市体系结节结构的有效性。讨论了全国城市体系、北方城市、南方城市体系中城市i的规模P_i与最近距离城市n的规模P_n、城市体系首位城市s的规模P_s、区域中心城市c的规模P_c,及与相应城市间距离D_in、D_is、D_ic的定量关系,以及D_in及其位序的定量关系。研究发现:(1)全国城市体系中,P_i可以用P_n、D_in、D_ic来说明,其中,P_n、D_in为正向影响,D_ic为负向影响,P_n影响最大,D_in次之,D_ic再次之。(2)北方城市体系中,P_n、D_in、P_c均对P_i有正向影响,D_in影响力最大,P_n次之,P_c再次之。(3)南方城市体系中P_i的解释因素及各因素的重要性与全国城市体系相同。南方城市体系与北方城市体系中P_i的解释因素的差异性源自南方城市体系中D_ic、P_c/P_i较小。(4)D_in与其位序R间存在与城市位序-规模律相同的内在定量关系。     

碳化对加填料氯氧镁胶凝材料力学性能的影响

以添加不同掺量填料的氯氧镁水泥(MOC) 试件为基体,在空气和碳化箱中分别养护至规定龄期,研究碳化对掺加填料MOC力学性能的影响,并与空气环境进行对比,运用XRD和SEM分析碳化后水化产物和微观结构的变化规律。结果表明,28d龄期内,随着填料掺量的增加MOC试件碳化后的抗折强度均有所增加,碳化后的抗压强度均有提升,碳化过程反应生成了MgCO<sub>3</sub>,不同碳化龄期的主要物相均为5Mg(OH)<sub>2</sub>.MgCl<sub>2</sub>.8H<sub>2</sub>O(5.1.8),而掺加填料不影响MOC的水化产物的组成。     

水资源约束下西北干旱区河西走廊城市化发展模式

西北干旱区城市化进程受到水资源短缺及其用水结构不合理的双重约束。本文以甘肃河西走廊为例 ,针对河西走廊未来 30年总需水量阈值、经济总量阈值、总人口阈值和城市化水平阈值 ,认为最经济、最节水的城市化发展方针为禁止发展特大城市 ,有选择地培育一个大城市 ,积极发展中小城市 ,科学发展小城镇。据此提出了与水资源约束相适应的西北干旱区河西走廊城市化发展的 6种模式。即 :推行“产业移人”和“环境移民”为主、“人移产业”为辅的城市扩展模式 ;推行“分步到位”为主 ,“一步到位”为辅的城市生态移民模式 ;推行“退一进二”、“退乡进城”的城市用水转换模式 ;推行“节水量城”为主 ,“借水养市”为辅的节水型城市化模式 ;推行“稳粮兴草” ,“稳农强工” ,“活商旺城”的城市产业转换模式 ;推行“一核四极” ,“一轴三带”、“乡镇同兴”的“卅”字型城市空间推进模式     

Na+,K+,Rb+,Cs+//SO2-4-H2O体系固液相平衡热力学模拟

锂云母、铯榴石等矿物的硫酸盐焙烧浸出,是从中提取锂铷铯钾等碱金属元素的重要步骤,所得硫酸盐浸出液可近似看作Li⁺,Na⁺,K⁺,Rb⁺,Cs+ // SO₄2--H₂O六元水盐体系;其在浓缩过程呈现复杂的成盐特征,增加了各碱金属元素分离提取的难度,研究其相关水盐体系相图和相平衡性质对理解浸出液中碱金属的分离具有重要的理论指导意义。本文采用Pitzer-Simonson-Clegg超额Gibbs自由能方程和具有内在热力学一致性的CALPHAD方法,构建了Na⁺,K⁺,Rb⁺,Cs⁺//SO₄2--H₂O五元体系的多温固液相平衡热力学模型。借助该模型:1)实现了对Na₂SO₄₊Rb₂SO₄₊H₂O、Na₂SO₄₊Cs₂SO₄₊H₂O和K₂SO₄₊Cs₂SO₄₊H₂O三元体系的多温溶解度等温线的准确描述,并进一步构建了这些体系在240.15~380.15 K温度范围内的多温相图;2)实现了对K₂SO₄+Rb₂SO₄₊H₂O和Rb₂SO₄₊Cs₂SO₄₊H₂O体系中存在的固溶体相—水溶液平衡关系的准确描述,确认了(K,Rb)₂SO₄连续固溶体、以及(Rb,Cs)₂SO₄(α)和(Rb,Cs)₂SO₄(β)间断固溶体存在的合理性;3)预测了上述五元体系中所包含的全部4个四元子体系(Na₂SO₄₊ K₂SO₄₊ Rb₂SO₄+H₂O、Na₂SO₄ + K₂SO₄₊Cs₂SO₄₊ H₂O、Na₂SO₄₊ Rb₂SO₄₊Cs₂SO₄ + H₂O和K₂SO₄₊Rb₂SO₄₊Cs₂SO₄₊ H₂O)的相图,明确了四元相图中固溶体的类型及形成区域。然而,模型预测结果与现有四元体系实验数据间存在普遍的不一致性,尤其是固溶体形成区域,但模型预测结果从非实验角度给出了重要参考,对现有实验提出了挑战,未来对这些体系开展更为精细的实验研究非常必要。     

巴丹吉林最高沙山区CO2浓度与昼夜变化规律

为查明沙漠区CO₂浓度和对大气CO₂的影响以及在全球碳循环中的作用,利用红外CO₂监测仪,在2009年5月对全球最高大的巴丹吉林诺尔图东大沙山等进行了17个钻孔CO₂浓度的昼夜观测。结果表明,巴丹吉林大沙山不同观测点CO₂浓度差异较大,各观测点CO₂浓度变化在0.01%~0.075％之间;夜间沙层CO₂浓度低,白天CO₂浓度高;CO₂浓度昼夜变化明显,从早7时到次日7时1~5m各深度CO₂浓度均呈现由低到高再到低的变化规律;在24h内,沙层CO₂浓度变化存在4个转折点,分别出现在凌晨5时、11时、18时和21时左右。在沙层水分一定的条件下,昼夜温度变化是造成沙层CO₂浓度昼夜规律变化的主要原因,两者呈正相关关系;含水量较高的沙层CO₂浓度明显高于含水量较低的沙层;5m深度以上沙层CO₂浓度均高于地表空气CO₂浓度,表明极端干旱的高大沙山区是CO₂的来源区,也指示环境恶劣的裸露高大沙山区微生物活动产生的沙层CO₂浓度仍然超过了大气CO₂浓度。     

松嫩平原西部盐沼湿地水环境化学特征

松嫩平原西部盐沼湿地水环境碱化程度高,水中的pH值普遍高于8.0,多数为苏打钠型水。在对本区盐沼基本水环境化学特征阐述的基础上,通过对水化学的基本变量CO₃^2-、HCO₃^2-、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、Na⁺和派生变量(Cl^-+SO₄^2-)/HCO₃^2-及Na⁺/(Ca²⁺ Mg²⁺)等的相关分析,得出各水化学变量之间的相关关系,并以pH值为分类基础得到了判别函数和判别区域图,对区域盐沼湿地水环境化学特征的研究方法作出了有意义的尝试。     

KNO3溶液结构:密度泛函理论和分子动力学研究

基于密度泛函理论,采用ωB97XD方法和6-311++G(d,p)基组,系统研究了[K(H₂O)_n]⁺,[NO₃(H₂O)_n]-和KNO₃(H₂O)_n水合团簇的结构和性质;并结合经典分子动力学、OPLS-AA全原子力场以及SPC/E水模型模拟了不同水盐比(WSR) KNO₃溶液,目的在于深入理解KNO₃溶液中K⁺和 NO-₃的微观水合结构,以及K⁺-NO-₃离子间缔合作用特征。研究发现,对于KNO₃(H₂O)_n (n=6,8,10和12)水合团簇,K⁺第一水合层稳定结构为四、五和六水合结构,其中五水合结构最稳定。K⁺和NO-₃主要以溶剂共享离子对形式存在。随着团簇尺寸减小,直接接触离子对(CIP)物种出现。同时,分子动力学模拟证实KNO₃溶液中形成了直接接触K⁺-NO-₃离子对,且随着溶液浓度增加,CIP物种形成需越过更大能垒。以上结果表明在KNO₃稀溶液中主要存在物种为水合K⁺和NO-₃,随浓度增大,单齿直接接触离子对(MCIP)逐渐出现。在高浓溶液或过饱和溶液中,K⁺-NO-₃离子缔合主要以单齿CIP和少量双齿CIP结构存在。     

基于氢氧同位素与水化学的潮白河流域地下水水循环特征

为了研究变化环境下潮白河流域地下水水循环规律,通过现场调查,结合环境同位素及水化学应用,对潮白河流域浅层和深层地下水采样,测定其氢、氧环境同位素及水化学成分,通过分析其变化特征判明地下水的补给来源以及各含水层的相互联系。降水和地下水中的环境同位素δD和δ¹⁸O组成分析表明,降水是山前地下水的主要补给源,山区浅层地下水受蒸发影响非常强烈。水化学研究结果表明,山区地下水水质以 Ca²⁺和 HCO^-₃为主,属Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃型地下水。山前地下水类型为Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃、 Na⁺-K⁺-HCO^-₃、Mg²⁺-Ca²⁺-HCO^-₃和 Ca²⁺-Mg²⁺-Cl^--SO^2-₄。平原区地下水为Mg²⁺, Na⁺和HCO^-₃。滨海冲积海积平原为Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃型和Ca²⁺-Mg²⁺-Cl^--SO^2-₄型地下水。水化学分析证实了越流补给的存在。Ca²⁺ 和 HCO^-₃离子均呈山区高、山前和平原低、而滨海增高的趋势。沿潮白河流向地下水类型变化为:Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃ Na⁺＝K⁺-HCO^-₃ Ca²⁺-Mg²⁺-HCO^-₃。     

崇明东滩湿地CO2 、CH4和N2O 排放的时空差异

通过静态暗箱—气相色谱法研究了长江口崇明东滩四类典型湿地(围垦湿地、高潮滩、中潮滩和低潮滩)CO₂、CH₄和N₂O排放特征及影响因素。结果表明,在生长季尺度下,CO₂、CH₄和N₂O均以排放为主;在昼夜尺度下,CO₂和CH₄在夜间排放量大于白昼排放量,而N₂O的排放高峰出现在下午;在潮水退去、潮滩暴露初期,CH₄和N₂O有大量排放,CO₂正好相反。崇明东滩温室气体排放通量自岸向海有明显的梯度变化,总体趋势是越近岸通量值越大。观测与实验表明,温度、潮汐、土壤理化性质、植物和土地利用变化都对温室气体排放通量有明显的影响,其中滨海潮滩湿地特有环境因子潮汐以"淹没—暴露"光滩沉积物的方式控制温室气体的排放。     

NH4Cl水溶液的微观结构和宏观物性研究

通过拉曼光谱、同步辐射X射线散射和密度泛函理论(DFT)模拟,研究了质量分数为1.0 %-28.0 %的NH₄Cl水溶液的微观结构变化。同时在室温下测量了粘度、接触角和电导率。由拉曼光谱和密度泛函理论模拟结果可知,当溶质浓度升高至10.0 %时,在2900 cm_-1^和3100 cm_-1^{附近出现了明显的}N-H作用峰,且随着质量分数的升高,NH₄Cl水溶液中的氢键类型发生了转变。X射线散射结果表明,当NH₄Cl水溶液质量分数升高至10.0 %时,差值对分布函数G(r)在2.98 ?附近出现明显双峰,表明在该浓度下溶液中NH₄₊^-Cl_-^{接触离子对开始成为主要微观作用形式。对}NH₄Cl水溶液的宏观物性研究表明,粘度、接触角和电导率均随着NH₄Cl水溶液质量分数的增加而增大。作者推断,NH₄Cl水溶液中氢键类型的转变、O-H...N键占比增多以及逐渐增加的NH₄₊^-Cl_-^{接触离子对},是粘度和接触角随溶质浓度增加而增加的微观本质因素;电导率的增加与溶液中有效导电离子数量增加有关。     

五元体系NaCl+KCl+MgCl2+SrCl2+H2O(NaCl饱和)在288 K时相平衡研究

合理开发利用四川盆地地下卤水资源,对卤水体系开展多温相平衡与相图的研究具有重要意义。本文通过等温溶解平衡法对在288 K时五元体系NaCl+KCl+MgCl₂₊SrCl₂₊H₂O(NaCl饱和)进行了相平衡实验研究,运用化学分析法以及X-ray粉晶衍射法分别确定了在288 K温度条件下该体系的平衡液相和平衡固相组成。通过固液相平衡实验数据,绘制了该五元体系以NaCl为饱和区域的干盐相图、水含量图以及氯化钠含量变化图。研究结果表明在288 K且NaCl饱和条件下,该五元体系干盐相图含有2个五元共饱和点、5条等温溶解度曲线和4个固相结晶区(KCl、MgCl₂·6H₂O、KCl·MgCl₂·6H₂O和SrCl₂·6H₂O)。固相结晶区KCl在该干盐相图中面积最大,其次是SrCl₂·6H₂O,而MgCl₂·6H₂O的结晶区面积最小,说明KCl在饱和溶液中的溶解度较小,易析出而得到分离,而MgCl₂的溶解度最大,难以从饱和溶液中结晶析出,且MgCl₂·6H₂O对KCl和SrCl₂·6H₂O有强烈盐析作用。通过对本体系热力学相平衡实验研究和多温相平衡的对比讨论,揭示了钾锶镁等含氯化物卤水体系在多温相平衡与相图条件下的结晶析盐规律,为液态矿产资源开发利用提供理论指导。     

Pitzer模型对盐湖卤水体系Li+-K+-Mg2+-SO2-4-H2O273.15 K时溶解度的预测

利用文献报道的单盐溶液水的渗透系数,结合Pitzer方程,进行了Li₂SO₄-K₂SO₄-MgSO₄-H₂O体系的参数化工作,得到了273.15 K和298.15 K Li₂SO₄、K₂SO₄、MgSO₄的单盐参数以及二离子和三离子相互作用参数。利用已获得的参数对Li₂SO₄-MgSO₄-H₂O体系、Li₂SO₄-K₂SO₄-H₂O体系、K₂SO₄-MgSO₄-H₂O体系273.15 K的溶解度进行了预测,并与已有的实验数据进行了比较,获得了比较满意的结果。首次利用Pitzer模型对Li₂SO₄-K₂SO₄-MgSO₄-H₂O体系273.15 K的溶解度进行了预测,可靠的理论预测结果减少了繁重的实验测定工作。     

内蒙古西部地区盐湖水化学特征

2008年9~10月和2009年9月对内蒙古西部地区14个盐湖进行了考察、采样和分析。研究发现,本区盐湖卤水主要离子含量顺序为Na⁺>Cl->SO2-₄>Mg²⁺>K⁺,次要离子为Ca²⁺ >HCO-₃>CO2-₃,微量元素为B₂O₃>Br->Li⁺。Na⁺的分布特征为东部高,北部中等,西南部偏低;而Cl-为东高西低;K⁺大致为南高北低;Mg²⁺为中部高,西部低,北部与南部中等。SO2-₄、 Ca²⁺和CO2-₃的区域分布特征均不明显;微量元素Li⁺ 、Br-、B₂O₃含量虽局部(两大沙漠连接带)有所富集,但绝对含量不高。对天然盐湖和人工采盐池的卤水进行了对比。采盐池中卤水因为蒸发强烈,离子浓度显著高于天然盐湖。分析天然盐湖与采盐池卤水离子浓度的变化规律发现,卤水蒸发初期Na⁺、Cl-、SO2-₄离子浓度随矿化度的升高而增大,Ca²⁺离子浓度明显下降,卤水蒸发后期Mg²⁺、K⁺大量富集,整个卤水蒸发过程中微量元素Li⁺与B₂O₃浓度一直随矿化度的升高而增大。这些结果对内蒙古西部盐湖的研究与开发都具有积极意义。     

盐碱荒地开垦年限对表层土壤盐分的影响

 以典型荒漠区原生盐碱荒地及开垦农田为研究对象,通过对比研究,以阐明原生盐碱荒地开垦后不同管理措施下土壤可溶盐总量的变化规律,开垦后土壤剖面中可溶盐总量的垂直分布和季节变化规律。结果表明：开垦显著降低了0～50 cm土壤的可溶性盐含量,开垦达100 a以上老耕地的可溶性盐含量（2.31 g/kg）仅为原生盐碱荒地（26.62 g/kg）的11%;长期的耕作改变了土壤可溶性盐分在土层中的分布,原生荒漠土壤盐分具有鲜明的表聚特征,0～30 cm土层的盐分含量占整个土壤剖面的79%,开垦50 a后,土壤中的盐分分布趋于均匀,各离子浓度的垂直分布不再明显;开垦使土壤中的盐分离子组成也发生了变化,Cl^-、K⁺、Na⁺离子浓度降低,而SO₄^2-、Mg²⁺、Ca²⁺离子浓度增加,耕作层土壤由SO₄^-2-Cl^-1盐土转变为Cl^-1-SO₄^-2盐土;盐碱荒地土壤可溶盐浓度伴随着降水变化具有显著的季节变化特征,而季节对开垦耕地没有显著影响。总体而言,盐碱荒地经过多年开垦利用后,土壤可溶性盐分和pH值均显著降低。     

补水溶矿过程中达布逊湖北岸地下卤水水化学变化特征初步研究

以察尔汗盐湖达布逊区段补水溶采区为研究区,靠近补水渠的D01、D03以及D05水文观测孔地下卤水为研究对象,通过水化学、相图等分析方法,研究了地下卤水在固液转化过程中水化学的时空变化特征及其影响因素。研究结果表明,储卤层中卤水化学特性在空间上具有明显差异性。在纵向上,随深度增加Na⁺、SO₄2-浓度、pH值降低,而Mg²⁺、Cl-、HCO₃-、Li⁺、B³⁺浓度、TDS和比重升高;在横向上,D01孔中卤水具有较高的Na⁺、SO₄2-、HCO₃-、Li⁺浓度、pH值以及较低的TDS和比重;D03孔中卤水具有较高的K⁺、B³⁺浓度;D05孔中具有较高的TDS、比重、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl-以及Sr²⁺浓度。揭示了卤水在盐层中的滞留时间、盐层渗透性差异、矿物组合与分布及温度变化是影响地下卤水水化学分布特征的主要因素,并初步研究认为补水溶矿具有局限性,D01孔受补水影响最大,D03孔次之,D05孔受补水影响较弱。     

三江平原湿地CH4、N2O的地-气交换特征

利用暗箱-气相色谱法对三江平原3种具有代表性的湿地类型（常年积水的毛果苔草沼泽、季节性积水的小叶章湿草甸和灌丛湿地）进行了为期两年的CH⁴和N²O现场同步观测。结果表明,湿地全年CH⁴和N²O通量有明显的季节和年际变化,与温度和土壤水分条件密切相关。在发生季节性干旱的年份,生长季（5月¹0月）CH⁴排放通量峰值出现在6月和8月,呈双峰型;而在降水充沛的年份,CH⁴排放通量峰值出现在6、7月份,呈单峰型。冰冻期（11月到次年4月）CH⁴排放通量十分的微弱,其中灌丛湿地表现为负排放。3种类型湿地N²O通量一般在非冰冻期表现为排放,呈双峰型,5月份融化期为第一个高峰期,7、8月为第二个高峰期,冰雪覆盖期表现为吸收。湿地CH⁴和N²O通量在春季的融冻期,存在此消彼长的现象。