甲烷厌氧氧化作用和白云石形成的关系

我们研究了有机质降解、甲烷厌氧氧化(AMO)与硫酸盐亏损之间的关系，并探讨了这些过程影响和控制白云石化作用的机理。利用ODP175航次在西非大陆边缘若干个富集有机质的站位中的研究数据，我们确定了AMO发生的深度和反应速率与白云石形成之间的联系。本研究根据CH4和SO4^2-的在沉积物中的扩散通量计算了AMO的反应速率以及根据Mg离子的扩散通量计算了白云石形成速率。研究表明，白云石的形成速率相对比较稳定，不随其形成的深度而变化，这显示了Mg、Ca离子扩散通量不会受到深度的限制。根据计算的logIAP值，我们得出白云石的logKsp值在-16．1～-16．4这样一个狭窄的范围。白云石的形成部分受甲烷厌氧氧化作用(AMO)和甲烷生成作用相互竞争的控制，这两个作用控制着流体中溶解a32的种类。通过硫酸盐的还原作用，沉积物中AMO过程增加了环境中CO3^2-的浓度，有利于白云石的形成，而甲烷生成作用增加沉积物中孔隙水的CO2的活度，抑制了白云石的沉淀。甲烷生成作用和AMO作用一起控制着沉积环境中CO2和碱度，从而决定了富含有机质的海洋沉积物中白云石的形成。此外，我们建立了在AMO作用和白云石形成机理之间存在的关系模式，运用这种模式，可以计算现代海洋沉积物中白云石的稳定常数，并且可以预计白云石形成区域和深度。     

墨西哥湾气体水合物微生物群落结构特征：DNA与RNA源的克隆文库比较分析

为了更好的了解微生物活动在墨西哥湾水合物生态系统中的作用和贡献，我们对固态气水合物中的微生物，尤其在原位水合物环境下生理上比较活跃的微生物组合特征进行了研究。本次研究首先从含沉积物水合物层（SEH）和水合物层内部（IH）提取RNA和DNA，然后对RNA和DNA源的16SrRNA克隆文库进行系统发育学分析，从而确定细菌和古菌的群落组成。克隆分析所用的水合物样品是由水下载入深潜器上的Johnson Sea Link水合物取样器在墨西哥湾北部大陆坡一个有明显水合物活动特征的裸露的隆丘上获得的（水深：550m）。较早时的地球化学分析表明，微生物群落在SHE层中的新陈代谢能力要比在珊层中的新陈代谢能力强（B．N．Orcutt，A．Boetius，S．K．Lugo，I．R．Macdonald，V．A．Samarkin，and S．Joye，Chem．Geol．205：239—251）。RNA和DNA源的克隆文库系统发育学分析表明，SHE层的克隆文库的多样性要比在珊层中的大。从微生物群落新陈代谢活动部分所获得的克隆大多数与推测的硫酸盐还原细菌和厌氧氧化甲烷古菌密切相关。在RNA和DNA源的克隆文库中也发现一些先前未经人工隔离培养的新的细菌和古菌种群。本次研究是首次对赋存在墨西哥湾水合物丘的SHE层和珊层微生物群落新陈代谢活动进行分子系统发育学分析。     

淮南阜东矿区二叠系砂岩高盐地下水低硫酸盐特征及成因机制

矿区地下水水文地球化学研究对矿井水防治和水资源综合利用具有重要意义。针对安徽淮南煤田阜东矿区二叠系砂岩水低硫酸盐问题,通过水样采集测试,采用多元统计方法,结合水文地质条件分析和硫氧同位素技术,研究砂岩水水化学特征、水-岩作用以及低硫酸盐成因。结果表明：研究区二叠系砂岩水呈弱碱性,TDS平均值为1 842.35 mg/L,属于微咸水,水化学类型主要为Cl-Na型、HCO₃-Na型和Cl·HCO₃-Na型。SO₄^2-平均质量浓度为37.48 mg/L,明显低于淮南煤田东部潘谢矿区和淮北煤田二叠系砂岩水。主要水-岩作用为蒸发岩(氯盐岩和硫酸盐岩)和硅酸盐岩矿物溶解,存在阳离子交替吸附作用。由于边界阻水断层切割,二叠系砂岩含水层四周均为相对隔水边界,且埋藏较深,富水性弱,水动力条件较差,形成了一个封闭–半封闭的水文地质单元,具有较强的硫酸盐还原环境,有利于硫酸盐细菌还原,脱硫酸作用明显,导致δ³⁴S升高,砂岩水硫酸盐含量偏低。研究成果可为类似条件矿区涌突水水源识别提供依据。     

~(35)SO_4~(2-)示踪法测定九龙江河口沉积中硫酸盐还原速率

在2011年7月利用35SO2-4培养示踪法测定九龙江河口两个站位(A站位位于咸淡混合区,盐度3~5;B站位位于海相区,盐度20~25)沉积柱中硫酸盐还原速率的垂直分布。结果显示A站位沉积柱中硫酸盐还原速率变化范围为54~2 345nmol/(cm3·d),从表层到底部先增大后减小,最大值出现在20cm深度附近;B站位硫酸盐还原速率在24~987nmol/(cm3·d)之间,分别在10cm和78cm深度附近出现两个峰值,分别为876nmol/(cm3·d)和987nmol/(cm3·d)。综合分析两个站位孔隙水中SO2-4、甲烷浓度和沉积物中总有机碳、温度和氧化还原电位的垂直变化趋势与其硫酸盐还原速率的分布规律,表明A站位沉积物中硫酸盐还原以有机矿化为主;B站位受到有机质矿化和甲烷厌氧氧化的共同作用;两个站位硫酸盐还原速率及垂直分布趋势受孔隙水中SO2-4浓度、有机质活性和温度的共同影响;根据各个层位硫酸盐还原速率估算两个站位硫酸盐还原通量(以硫计)分别为527.9mmol/(m2·d)和357.1mmol/(m2·d),表明硫酸盐还原是九龙江河口有机质厌氧矿化的重要路径。     

利用过硫酸盐阴极型微生物燃料电池降解蒽醌燃料活性艳蓝的研究

本研究构建了以二价铁/过硫酸盐体系(Fe2+/PDS)为阴极液,以蒽醌染料活性艳蓝KN-R作为目标污染物的双室微生物燃料电池(MFC),研究了初始Fe2+投加量,初始PDS浓度和pH值对KN-R脱色率和MFC产电性能的影响。结果表明,当初始pH为3,Fe2+的初始浓度为1mmol·L-1,PDS的初始浓度为2mmol·L-1,温度为(30±1)℃时Fe2+/PDS-MFC体系达到最佳状态,此时KN-R的脱色率为96.90%,MFC的最大功率密度为294.07mW·m-2。动力学分析表明KN-R的脱色降解符合二级反应动力学,最佳条件下KN-R降解的反应速率常速为0.001 7mmol·L-1·min-1。紫外-可见光谱分析表明,Fe2+/PDS-MFC体系能够有效的脱色降解KN-R及其中间产物。     

地质流体自然类型与成矿流体类型

水是地球上特征的地质流体 ,大部分矿床是在水热流体参与下形成的 ,但并不是所有流体都参与成矿。根据水的主要存在环境把水分为地质流体和成矿流体类型。各种环境广泛存在的水所构成的地质流体 ,又可细分为大气降水、盆地建造水、海水、岩浆水和变质水各种类型。研究认为成矿流体的形成主要与地质作用有关 ,是地质流体在特定环境特定演化阶段形成的特征产物。成矿流体则可划分为高温硅钾卤水、中温碳酸盐卤水及低温硫酸盐卤水。高温硅钾卤水中硅钾组分含量与温度、盐度成正相关关系 ,并且其中富含F-、B2 O3组分。这些特征与成矿作用中的高温钾化、硅化、萤石化及电气石化蚀变及热水沉积特征是一致的 ,高温成矿流体在演化过程中依次可以演变为中温或低温成矿流体。中温成矿流体以碳酸盐型流体为主 ,以富含Mn2 +,Fe2 +,Mg2 +的碳酸盐化合物为特征。低温成矿流体一般为硫酸盐型卤水 ,主要是Ba2 +,Sr2 +,Ca2 +的硫酸盐化合物 ,在海陆相各环境中广泛存在。大洋底部成矿流体是特殊环境下的地质流体类型 ,具有更广泛的温度区间 ,可以是从高温到中低温的系列流体类型 ,并且具有特殊地球化学组成。一般形成高温硅钾卤水与岩浆作用或变质作用有关 ,由于充分的水岩交代作用 ,可以获得较高的温度及足够的溶质组分 ;     

硫酸盐直接辐射强迫的在线与固定转化率模拟方法的对比研究

以2000年1、4、7、10月为例，利用区域气候模式，比较了模拟硫酸盐气溶胶分布和直接辐射强迫的在线模拟方法与固定SO2到硫酸盐转化率方法，并与全球模式的结果进行了对比检验。结果表明：在线模拟得到的主要结果与全球平均结果符合得很好，但固定转化率方法存在明显偏差；两种方法硫酸盐柱含量的差异在-4-12mg／m^2范围内，占在线模拟柱含量的42％以上，7月份差异最显著，1月份差异最小；大气顶辐射强迫差异在-1.8-0．4W／m^2之间，此差别占在线辐射强迫的26％以上；采用36．7％的固定转化率对冬季过大、夏季偏小，只有春秋季的江南部分地区适合。由于固定转化率方法不能反映温度、辐射、水汽、云水等气象要素的季节性变化对硫酸盐生成率的影响，因而对硫酸盐含量和分布的季节变化模拟存在偏差，这是导致上述差异的重要原因。     

Pretreatment of diosgenin wastewaters using polyferric sulfate as a main coagulant

Diosgenin is produced from Dioscrea L, mainly using D.zingiberensis as the raw material. During the process, particularly in the process of acidic hydrolysis, large quantities of high-strength wastewaters are discharged. The waste liquids are characteristic of strong acidity, usually with pH value less than 1, and high concentrations of organic matter with average CODcr （chemical organic demand） in the range of 20000-3000 mg/L. Without proper treatment, their free disposal would pose serious threat to natural ecosystem and cause considerable environmental problems. Since diosgenin wastewaters contain high load organics and acidity, appropriate pretreatment is needed before they are biologically degraded. Coagulation is a common method for eliminating colloid particles and/or high molecule organic chemicals from wastewaters. Poly-ferric sulfate is found to be most effective in removing organic matter. The objective of this study is to investigate the effectiveness and feasibility of poly-ferric sulfate to reduce CODcr and turbidity from diosgenin wastewaters. Due to its high acidic nature, the pH value of diosgenin wastewater was neutralized with Ca（OH）2 solution before being coagulated. Various factors that influence the coagulation process, such as pH value, the dosage of poly-ferric sulfate, polyelectrolyte aids and mixing conditions were examined in the experiments.     

向平流层注入硫化物有利于地球降温

NCAR的Tom Wigley发表在2006年9月14日Science杂志上的文章指出,采用双管齐下方式———减少温室气体排放和向平流层注入降温剂(硫化物)来稳定气候效果更为明显。Wigley在模式中每4年1次以相当于1991年Pintabuto火上爆发喷放的量向平流层注入硫酸盐粒子或气溶胶,并计算其造成的     

热水系统成矿的物理化学特征

本文对成矿热水系统研究中的成矿热液基础成分,物理化学状态作了总结,分析了沉积岩中含金属热液的系统的物理化学效应,综合了卤水系统硫化物沉积的各种他热水沉积后的化学变化等,对近代热液矿床理论提出一些新认识。