Dissolution of lead- and lead-arsenic-jarosites at pH 2 and 8 and 20 °C: Insights from batch experiments

Lead- and Pb-As-jarosites are minerals common to acidic, sulphate-rich environments, including weathering zones of sulphide ore deposits and acid rock or acid mine drainage (ARD/AMD) sites, and often form on or near galena. The structures of these jarosites are based on linear tetrahedral-octahedral-tetrahedral (T-O-T) sheets, comprised of slightly distorted FeO₆ octahedra and SO₄²⁻ (-AsO₄³⁻ in Pb-As-jarosites) tetrahedra. To better understand the dissolution mechanisms and products of the break down of Pb- and Pb-As-jarosite, preliminary batch dissolution experiments were conducted on synthetic Pb- and Pb-As-jarosite at pH 2 and 20 °C, to mimic environments affected by ARD/AMD, and at pH 8 and 20 °C, to simulate ARD/AMD environments recently remediated with slaked lime (Ca(OH)₂). All four dissolutions are incongruent. Dissolution of Pb-jarosite at pH 2 yields aqueous Pb, Fe and SO₄²⁻. The pH 8 Pb-jarosite dissolution yields aqueous Pb, SO₄²⁻ and poorly crystalline Fe(OH)₃, which does not appear to resorb Pb or SO₄²⁻, possibly due to the low solution pH (3.44-3.54) at the end of the experiment. The pH 2 and 8 dissolutions of Pb-As-jarosite result in the formation of secondary compounds (poorly crystalline PbSO₄ for pH 2 dissolution; poorly crystalline PbSO₄ and Fe(OH)₃ for pH 8 dissolution), which may act as dissolution inhibitors after 250 to 300 h of dissolution. In the pH 2 dissolution, aqueous Fe, SO₄²⁻ and AsO₄³⁻ also form, and in the pH 8 dissolution, Fe(OH)₃ precipitates then subsequently resorbs aqueous AsO₄³⁻. The dissolutions probably proceed by preferred dissolution of the A- and T-sites, which contain Pb, and SO₄²⁻ and AsO₄³⁻, respectively, rather than Fe, which is sterically remote, within the T-O-T Pb- and Pb-As-jarosite structures. These data provide the foundation necessary for further, more detailed investigations into the dissolution of Pb- and Pb-As-jarosites.     

地面雨滴谱观测技术及特征研究进展

雨滴谱是反映降水微观物理过程和宏观动力结构的主要指标之一.通过分析雨色斑滴谱,可以深入了解降水的发展和演变过程,揭示降水机制.传统雨滴谱测量包括动力学法、滤纸色斑法、面粉团法、快速摄影法和浸润法等,但是普遍存在精度低、工作量大、实时性差、成本高及无法自动完成测量分类等缺点.以雨滴谱仪为代表的新型雨滴谱测量技术包括冲击雨滴谱仪、光学雨滴谱仪和声学雨滴谱仪以及雷达技术等克服了这些缺点,在降水粒子观测和降水物理研究中发挥了重要的作用.综合概述了描述雨滴谱的主要分布模型及其适用条件.归纳分析了不同降水云系(对流云、层状云和层积云降水)、不同降水类型(大陆云和海洋云降水)及不同高度处观测的降水的雨滴谱特征.从学科发展趋势和社会需求的角度,概述了有关雨滴谱研究中存在的主要问题和发展趋势.     

动能EOF分析和β中尺度雨团中的能量转换

本文针对2008年上海8月25日暴雨过程,利用WRF中尺度数值模式对其较好模拟的结果,应用EOF分析方法对其做了动能偏差场的统计动力诊断。探讨了该暴雨过程中各种尺度天气系统,特别是β中尺度雨 团,其有效位能向动能的转化机制。所得主要结论有:对该暴雨过程,动能偏差场EOF分析的第一、二、三模态可分别称为暴雨背景模态、暴雨系统模态和暴雨雨团模态。在该暴雨落区附近,低层各模态动能偏差场水平梯度的绝对值均较大,系统演变也较剧烈,且尤以暴雨雨团模态为甚;这表明低层暴雨雨团模态该处风场具有强烈的非地转性,有着强辐合,运动是非平衡的,其性质为重力惯性波(含涡旋—重力惯性混合波)。在某等压面上,有效位能的时间变化与位势偏差的时间变化相同,而前者的水平梯度则与后者的空间梯度大致相同,这样讨论某层前者的变化就归结于讨论该层后者的变化。暴雨来临前在该暴雨落区附近,前三个模态都有有效位能向动能的 转化,其表现为动能的增长和有效位能的下降,且以暴雨雨团模态表现更突出。暴雨雨团模态的尺度为β中尺 度,这表明该尺度的系统在有效位能向动能转换中起着关键作用,且扮演着有效位能与涡旋场动能之间转换的中介角色。     

铝分析中氟化物取代苦杏仁酸方法的改进

使用氟化物取代锌盐-EDTA滴定法,与电位滴定、光谱分析等手段在铝土矿、合金中铝含量测定,设备要求低,环境友好,分析方便易行,准确度和精密度上达到国家行业要求,有不可取代的优势。     

基于二苯乙醇酸体系快速测定区域地质矿产调查样品中的钨钼

本文建立了一种快速分析区域地质矿产调查样品中钨钼的方法。试样经高温焙烧、碱熔分解,钨、钼与其它杂质元素所形成的氢氧化物沉淀分离;在二苯乙醇酸体系(0.25mol/L硫酸-0.04g/L二苯乙醇酸-0.10g/L二苯胍-20g/L氯酸钠)中,钼、钨分别于约-0.25V、-0.85V产生灵敏的平行催化波,根据极限扩散电流的大小同时测定这两种元素。该方法的测定下限(X0+3S)<0.10×10-6;准确度(|Δlog|)≤0.05;精密度(RSD)≤7.72%。国家标准物质测定值与标准值相符;实际样品测定值优于电感耦合等离子体发射质谱法。方法扩大了催化极谱法的适应性,提高了实际应用价值。     

Hydrogeochemical characteristics of acid mine drainage and water pollution at Makum Coalfield,India

Acid mine drainage (AMD) is one of the severe environmental problems that coal mines are facing. Generation of AMD in the northeastern part of India due to the coal mining activities has long been reported. However detailed geochemical characterization of AMD and its impact on water quality of various creeks, river and groundwater in the area has never been reported. Coal and coal measure rocks in the study area show finely disseminated pyrite crystals. Secondary solid phases, resulted due to oxidation of pyrite, occur on the surface of coal, and are mainly consisting of hydrated sulphate complexes of Fe and Mg (copiapite group of minerals). The direct mine discharges are highly acidic (up to pH 2.3) to alkaline (up to pH 7.6) in nature with high concentration of SO₄²⁻. Acidic discharges are highly enriched with Fe, Al, Mn, Ni, Pb and Cd, while Cr, Cu, Zn and Co are below their maximum permissible limit in most mine discharges. Creeks that carrying the direct mine discharges are highly contaminated; whereas major rivers are not much impacted by AMD. Ground water close to the collieries and AMD affected creeks are highly contaminated by Mn, Fe and Pb. Through geochemical modeling, it is inferred that jarosite is stable at pH less than 2.5, schwertmannite at pH less than 4.5, ferrihydrite above 5.8 and goethite is stable over wide range of pH, from highly acidic to alkaline condition.     

基于分形理论的粉砂质泥岩酸雨崩解特征研究

黏土岩的崩解过程易受环境条件(如崩解液特征)影响,酸雨作用对其影响显著,但其酸雨崩解特征有待研究。目前对黏土岩崩解特征的评价多采用耐崩解性指数,仅考虑崩解后大于2mm的残留颗粒质量,未反映崩解后的整体粒径分布特征。本文以典型酸雨区攀枝花机场滑坡为依托,选取滑带粉砂质泥岩,开展不同pH值条件下的岩石崩解试验;引入分形理论,建立分形维数与酸雨历时、降雨酸度间的相关关系,定量刻画粉砂质泥岩酸雨崩解特征及影响因素;采用电感耦合等离子体发射光谱法分析不同酸度崩解溶液的离子成分差异,以探索降雨酸度造成岩石崩解特征差异的本质原因。结果表明:采用分形理论可以较好地反映粉砂质泥岩酸雨崩解特征,分形维数越大,粉砂质泥岩崩解程度越大;分形维数与酸雨历时、降雨酸度之间皆存在明显对数正相关关系;不同降雨酸度粉砂质泥岩崩解特征存在差异的原因在于白云石、方解石溶蚀程度不同。研究成果可为酸雨地区黏土岩的工程性质评价提供参考。     

利用2004年北京雨滴谱资料分析降水强度和雷达反射率因子的关系

在北京2004年的45次降水过程中,基于DISDROMETER仪器测量的雨滴谱资料计算每次降水的强度R和雷达反射率因子Z.结果表明,不同降水过程中,雷达反射率因子Z与降水强度R的幂指数关系中的指数b和系数a是不同的,这与不同降水过程的雨滴谱分布不同密切相关.综合分析这45次降水过程中的指数b和系数a,得到指数b和系数a呈正相关.接着,分别就指数b和系数a与平均降水强度、平均雷达反射率因子、平均特征直径和雨滴平均数密度之间关系做了详细的讨论.另外,基于这一年的降水雨滴谱资料,讨论了Z-R幂指数关系中指数b和系数a的月变化特征.分析结果表明,从4月到12月系数a和指数b呈现逐月递减的年变化特征.最后,文章就12个个例的特征直径Dm的特征进行了分析.结果显示,当特征直径Dm随时间保持不变时,降水强度R和雷达反射率因子Z之间存在线性相关的关系,即当特征直径Dm为常数时,Z-R关系的指数b为1.     

湖北省2007年酸雨特征及其与气象污染条件的关系

利用湖北省32个气象酸雨监测站的酸雨监测资料及相关气象资料对2007年湖北省酸雨特征及其与气象污染条件的关系进行了分析。结果表明：2007年湖北省年均降水pH值为4．47,年酸雨发生频率为71．5％,各酸雨监测站年均降水K值（电导率）在19．3-106．1μs／cm之间,降水强度、逆温及大气中酸性气体的浓度对酸雨强度及发生频率有明显的影响。此外,根据湖北省大气污染的实际情况提出了酸雨防治的相关对策。