喀斯特山区溪流上覆水—孔隙水—沉积物中不同形态氮的赋存特征及其迁移——以麦西河为例

选取贵州百花湖入湖支流麦西河为对象,研究了上覆水—孔隙水—沉积物体系氮的形态差异,结果表明:麦西河上覆水中,以硝态氮(NO-3-N)为主,氨态氮(NH+4-N)次之,亚硝态氮(NO-2-N)最低;孔隙水中,溶解无机氮中以NH+4-N为主, NO-3-N次之, NO-2-N最低;沉积物中,总氮(TN)的含量为1110.67～4413.16mg/kg;固定态铵含量为34.56～170.05mg/kg,占TN的1.47%～6.25%;可交换态氮以NH+4-N为主, NO-3-N次之, NO-2-N最低。孔隙水NH+4-N是上覆水NH+4-N的2.65～19.51倍,上覆水NO-3-N是孔隙水NO-3-N的7.14～20.43倍。沉积物TN与孔隙溶解水无机氮(DIN)、孔隙水NH+4-N、沉积物可交换态氮和沉积物可交换性NH+4-N呈显著正相关;在沉积物中,可交换性NO-3-N与可交换性NH+4-N及可交换态氮呈显著正相关,可交换性NH+4-N与可交换态氮呈极显著正相关;孔隙水溶解无机氮与孔隙水NH+4-N呈极显著正相关。麦西河不同介质中氮的迁移关系则表现为:由于浓度梯度,上覆水中的NO-3-N扩散到孔隙水中,进而累积到沉积物中;沉积物的可交换性NH+4-N,进入孔隙水,最终扩散到上覆水中。      

隐伏金属矿床上升气流微粒特征、形成及迁移

结合地球化学和纳米科学技术的理论和研究方法,研究隐伏金属矿床有关微粒的形成、迁移和特征。对十多个金属矿床的研究表明,隐伏金属矿体地表沉积物中上升气流微粒样品有单个微粒和微粒聚合体,单个微粒形态有球状、近球状、不规则状、规则多边形、长柱状,微粒有晶质、非晶质和部分晶质。聚合体形态一般是不规则状、球状和近球状。它们的矿物成分主要有自然Au、自然Cu、氯化物、氧化物、硫酸盐、氢氧化物等。成矿元素Au、Cu可以自然金属或自然合金形式存在,Cu、Pb、Zn等成矿元素可以氧化物或硫酸盐等形式存在,也可以存在于氧化物、氢氧化物、氯化物、硫酸盐等微粒中作为杂质元素,这些是隐伏金属矿体的指示微粒。成矿期后,与隐伏金属矿体有关微粒主要形成于断层作用、氧化作用和生物作用。在上升气流中,微粒呈“布朗运动”。     

多组分离子交换吸附反应-运移的土柱试验及模拟

利用室内一维饱和垂直土柱对保守性溶质运移和反应性溶质运移分别进行了试验,并用水文地球化学模拟软件PHREEQC模拟了保守性溶质Cl-的运移以及K+、Ca2+、Na+、Mg2+4种主要阳离子的反应运移过程,分析了土壤中发生的离子交换吸附和盐分运移过程,进一步模拟分析了不同入流溶液种类、次序以及有无置换反应情况下出流溶液的差别。结果表明:这些条件的不同均会对出流溶液的种类和浓度产生明显影响,表明水文地球化学反应对地下水中污染物的迁移会产生很大影响,在相关领域的研究中不宜忽略。     

某铅锌尾矿库对地下水环境影响及防治措施

铅锌尾矿的浸出液中含有重金属等对地下水环境有重要影响的污染因子。利用地下水数值模拟专业软件GMS,结合研究区水文地质条件,对不同工况下地下水环境的影响程度及范围进行模拟计算。结果表明,达到Ⅱ类工业固体废弃物处置场规定的防渗要求条件下,尾矿库运行浸出液下渗量有限(2.8 m3/d),并不会使区域地下水超出《地下水质量标准》Ⅲ类标准,而防渗层仅出现10%破损时,浸出液下渗量为(97.22 m3/d),使地下水下游方向50 m内地下水中Pb超出Ⅲ类标准,超标范围约0.0375 km2。反映出该类处置场中的防渗措施是对地下水环境保护的重要保证。     

苏鲁造山带池庄超高压榴辉岩中变质脉:大陆俯冲带超临界流体活动的证据

高压-超高压变质岩中的变质脉能够反映俯冲带变质流体的组成和演化。为了探究大陆俯冲带超临界流体活动及伴随的元素迁移,本文系统地研究了苏鲁造山带南部江苏东海池庄地区的超高压榴辉岩及变质脉。变质脉主要是由石英、石榴石、绿辉石、多硅白云母、蓝晶石、黝帘石、金红石和锆石等矿物组成,与寄主榴辉岩的矿物组成类似。相比于榴辉岩,脉体中的石榴石更加富集重稀土元素(HREE);黝帘石强烈富集轻稀土元素(LREE)。变质脉和榴辉岩中各主要矿物的氧同位素组成在误差范围内一致(石英的δ18O分别为2.42‰和2.79‰;石榴石为-0.30‰和0.010‰;绿辉石为0.25‰和0.071‰),说明变质脉的形成与榴辉岩释放的内部流体有关。综合已有的研究,发现大别-苏鲁造山带不同地区的变质脉和榴辉岩具有极不均一的氧同位素组成,说明在陆壳深俯冲和折返过程中,流体活动有限。利用矿物温压计得到变质脉的峰期变质温压条件为692±65℃和3.6±0.3GPa,脉体中锆石U-Pb定年结果表明锆石的形成时代为218±2.4Ma,指示变质脉形成于深俯冲陆壳折返初期的超高压变质阶段。变质脉中矿物组合和矿物的主微量元素特征说明成脉流体富集Si、Al、Ca、K、LILE、REE和HFSE等元素,表明成脉流体可能是溶解能力极强的超临界流体。     

新疆青河县库布苏破碎蚀变岩型金矿元素迁移特征与规律研究

本文以新疆库布苏金矿北矿带为研究对象,讨论了库布苏金矿床北矿带元素活动特征,成矿及伴生元素、主量元素、微量元素、稀土元素的质量迁移规律;根据稀土元素的质量迁移、地球化学特征,初步探讨了成矿流体的环境条件和来源问题;并依据元素迁移地球化学图研究了库布苏北矿带105勘探线剖面的元素质量迁移程度和范围。研究结果表明,赋矿闪长玢岩脉及围岩的元素发生明显的带入带出作用,元素迁移活动规律明显,成矿阶段发生明显带入有Au、As、Bi、Ag、Sb、K2O、Si O2,说明引起闪长玢岩脉和接触带围岩蚀变的流体中富含Au、As、K2O、Si O2等,导致这些带入元素向矿体迁移富集;发生明显带出的有Ba、Sr、Cu、Mg O、Na2O、Fe2O3、Ca O,说明Ba、Sr、Mg O、Na2O等受热液蚀变作用随流体迁出。矿区岩脉的稀土元素质量变化显著,发生明显的带入带出,岩脉交代蚀变前后的轻重稀土分馏均明显,蚀变后的岩脉轻重稀土分馏程度有减小趋势。赋矿闪长玢岩脉稀土元素配分曲线右倾,轻稀土富集,轻重稀土分馏明显,Eu强烈负异常,Ce弱负异常,说明库布苏金矿成矿流体条件应为较高温度和还原环境。从围岩与脉岩中元素的迁移程度和迁移范围可见,带入的成矿指示元素有As、W、Sb、Bi,带出的成矿指示元素有Mg、Na。     

水源热泵井回灌堵塞颗粒迁移模型的建立

以地下水源热泵井回灌中的物理堵塞问题作为研究背景,建立基于质量平衡方程来模拟多孔介质中颗粒的迁移方程和颗粒的沉积造成孔隙损伤的数学模型。该模型充分考虑了颗粒流动速度修正系数、孔隙率修正系数以及颗粒在孔隙里发生捕获率3个因素;模型的建立考虑孔隙率变化的情况,在物质的迁移和堵塞的过程中,孔隙率的变化往往也是个动态的变化过程;与传统的过滤模型相比,考虑了速度折减系数和流量折减系数后新建模型更加系统、全面。该模型为解决回灌井物理堵塞的室内外试验研究提供理论依据。     

持久、迁移性有机污染物的水污染现状、分析检测方法和去除技术

持久、迁移性有机污染物(PMOC)具有高极性、化学性质稳定的特点,故难被土壤以及沉积物吸附。该类化学物质的环境释放可导致其在地下水以及饮用水中富集。目前,由于缺乏有效的分析技术手段,水体中大量未知的PMOC仍待进一步分析和识别。本次研究将从定义、特性和判别标准等方面系统介绍该类污染物,同时,对欧洲国家的PMOC管控现状和政策法规进行总结和归纳。此外,以全氟烷基酸为例,对比、讨论了我国和欧洲地表水和地下水中PMOC的污染现状,并针对不同种类的PMOC详细介绍了相关的分析方法和水处理技术。最后,对PMOC的未来研究趋势进行前瞻,以期为我国化学品风险管理以及饮用水资源保护提供参考依据。     

黏土岩温度-渗流-应力耦合特性试验与本构模型研究进展

高放废物处置库、垃圾填埋场等工程中常常涉及到温度场（T）、渗流场（H）和应力场（M）的耦合作用的问题。从试验和理论模型两个角度综述国内外黏土岩温度-渗流-应力耦合特性的研究进展,主要包括其传热特性、温度影响下的渗流特性、变形、强度、蠕变特性。在此基础上,重点分析了黏土岩水-热迁移模型以及热-力耦合本构模型的适应性。基于上述认识,通过试验研究了比利时Boom clay在温度作用下的强度、渗透性、蠕变性等特征。结果表明：随着温度升高,Boom clay的强度有所降低,渗透性显著增强,蠕变速率明显加快。提出了适用于Boom clay的THM耦合弹塑性损伤模型,计算结果验证了模型能合理反映温度的影响。最后,探讨了黏土岩THM耦合机理研究的不足和今后的研究方向。