Hydrochemistry of the natural low pH groundwater in the coastal aquifers near Beihai,China

Natural weak acidic groundwater occurs in the unconfined and confined aquifers consisting of Quaternary and Neogene unconsolidated sediments near Beihai in southern Guangxi, China. Under natural conditions the groundwater has low TDS(less than 200 mg L-1) and low concentrations of trace elements(less than 100 μg L-1) with a deceasing tend in contents of the Lanthanides(rare earth elements, less than 1 μg L-1) towards higher atomic number. The groundwater ranges in p H from 3.33 to 7.0 with an average value of 5.12(even lower than that of local rainwater, 5.88). p H values in the groundwater are a bit higher in rainy seasons than those in dry seasons and do not show significant increasing or decreasing trend with time. The average p H value in groundwater in the confined aquifers is even a bit lower than that in the unconfined aquifer. Comprehensive analyses of the groundwater environment suggest that H+ in the groundwater may be derived from dissociation of H2CO3, release of the absorbed H3O+ in clay layers and the acidity of rainwater. The H2CO3 in the groundwater may be formed by dissolution of CO2(g). Minerals in the unconsolidated sediment are predominated by quartz with small amount of clay minerals. The sediments undergoing a long-term weathering contain low levels of soluble constitutes. Lack of alkaline substances in the groundwater system is also helpful in the accumulation of acidity of the groundwater.     

成矿环境中的高密度碳质流体:以阿尔泰南缘为例

碳质流体(CO2-CH4-N2体系流体)常见于地幔橄榄岩和下地壳麻粒岩中。近期研究表明,阿尔泰南缘晚古生代成矿环境中的碳质流体极为丰富,不仅在造山型金矿中赋存大量与成矿有关的碳质流体,而且在VMS型矿床中也存在同造山期的变质碳质流体。由共生的富CO2包裹体(LCO2-LH2O型)和H2O-CO2包裹体(LH2O-LCO2型)的均一温度推测,造山型金矿的碳质流体捕获温度大于254～394.5℃,压力大于150～320MPa;VMS矿床的变质碳质流体捕获温度大于209～430℃,压力大于180～300MPa,两者具相似的捕获温度压力条件。碳质流体的捕获温度压力条件与变质相带相平衡计算的变质温度、压力范围相当。碳质流体源于区域变质作用,并参与了与造山型金矿有关的构造-变质-流体-成矿作用和对VMS型矿床的变质改造作用。     

Role of Carbonic Anhydrase as an Activator in Carbonate Rock Dissolution and Its Implication for Atmospheric CO_2 Sink

The conversion of CO2 into H+ and is a relatively slow reaction. Hence, its kinetics may be rate determiningin carbonate rock dissolution. Carbonic anhydrase (CA), which is widespread in nature, was used to catalyze the CO2 conversion process in dissolution experiments of limestone and dolomite. It was found that the rate of dissolution increases by a factor of about 10 after the addition of CA at a high CO2 partial pressure (Pco2) for limestone and about 3 at low Pcoj for dolomite. This shows that reappraisal is necessary for the importance of chemical weathering (including carbonate rock dissolution and silicate weathering) in the atmospheric CO2 sink and the mysterious missing sink in carbon cycling. It is doubtless that previous studies of weathering underestimated weathering rates due to the ignorance of CA as an activator in weathering, thus the contribution of weathering to the atmospheric CO2 sink is also underestimated. This finding also shows the need to examine the situ distribution and activ     

集宁群和迁西群麻粒岩相变质流体的特征和成因

矿物中流体包裹体研究和脱水反应热力学计算结果表明，集宁群和迁西群麻粒岩相变质峰期流体均富碳质,x(CO2 CH4)一般为70%-80%，x(H2O)≈10%-20%，密度一般为1.0-1.1g/cm^3。集宁群中变质流体的成分和H2O活度在空间上分布不均匀，明显受岩性控制。富铝片麻岩、黑云紫苏片麻岩和基性麻粒岩中αH2O值分别为0.10-0.20、0.20-0.40和0.40-0.60，表明其非外源成因，未曾在岩石中均匀渗透，而可能与进变质过程原岩中普遍存在的有机质氧化和各种脱挥发分反应有关，其富碳质还与H2O相对易于逸散有关。迁西群变质峰期流体成分在空间上分布均匀，不受岩性控制，在玉平寨等地区上述3类岩石中αH2O值主要都在0.13-0.25之间，XH2O为0.1-0.2，反映流体似为外源成因，并确曾在岩石中均匀渗透。本区存在幔源基性岩浆底侵的地质条件，这种富碳质流体可能与它们结晶时析出的CO2流上升有关。     

碳酸盐岩化学溶蚀效应

本文根据大量模拟试验成果和野外观察资料,重点讨论了碳酸溶蚀效应、硫酸溶蚀效应以及几种混合液包括碳酸或硫酸加NaCl,MgCl₂及CaCl₂等对碳酸盐岩的混合溶蚀作用,并根据硫酸水溶蚀叠加于碳酸水溶蚀作用的研究,首次提出了碳酸盐岩叠加溶蚀效应的概念,指出由于叠加溶蚀效应的存在,使硫酸溶蚀明显较碳酸溶蚀强烈。     

盐藻的一种盐诱导碳酸酐酶基因转录起始点的确定及表达载体的构建

采用5′RACE和巢式PCR的方法确定盐藻(Dunaliella salina)一种盐诱导碳酸酐酶基因的转录起始位点,通过序列分析得出转录起始位点为A,从而确定核心启动子及上游调控区的位置。应用巢式PCR技术分别扩增盐藻这种碳酸酐酶基因上游调控区的2个片段,长度大约分别为0．8和1．2kb,序列经测定无误后分别与带β-葡糖苷酸酶(GUS)报告基因的载体相连接,经酶切鉴定这两种表达载体构建正确。用基因枪法将这两个载体导入盐藻细胞中,经染色检测,GUS基因在转化藻株中得到瞬时表达。     

不同土地利用类型下土壤碳酸酐酶剖面分异特征研究

利用pH计法来研究西南岩溶区4类土地利用类型11个样地20cm、40cm和60cm土层碳酸酐酶(Carbonic Anhydrase,CA)的剖面分异特征,并与非岩溶样地进行对比。结果表明:西南岩溶区不同土地利用类型不同土层的CA活性存在较大差异。在林地中,40cm和60cm土层的CA活性明显高于20cm土层;而在乔灌丛、灌丛和耕地中,土壤CA活性表现出60cm土层处最高,20cm土层处最低,并与弃耕地不同土壤层CA活性变化趋势截然相反,这是因为弃耕地受人类活动干扰导致土壤CA活性出现逆转。进一步分析还可以看出林地、乔灌丛、灌丛和耕地4种土地利用类型下土壤CA活性总体呈现出随植物根系深度增加而增加的变化趋势,从而说明土地利用类型是导致土壤碳酸酐酶剖面产生分异的主要因素,并为进一步研究土壤CA在自然界碳酸盐岩风化过程中的作用提供了科学依据。     

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。      

硅藻碳酸酐酶对石灰岩岩溶的作用及其生态意义

碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA)是一种广泛存在的金属酶,催化CO2的水合反应。硅藻分泌的碳酸酐酶能促进石灰岩的溶蚀。对硅藻碳酸酐酶在石灰岩岩溶中的作用进行了探讨。结果表明,硅藻碳酸酐酶在生物岩溶中具有重要的作用和地位,同时为深入研究生物对石灰岩的溶蚀作用提供了一定的科学依据。     

长江流域不同地质生态环境土壤碳酸酐酶活性、有机碳含量及其相关性

为了探讨流域岩溶生态系统土壤碳酸酐酶(CA)活性、有机碳含量及CA固碳之间的潜在关系,选取长江流域干流及支流沿岸不同地质生态环境下的10个样地,比较长江流域不同地质生态环境下表层土壤(0~20cm)中的碳酸酐酶(CA)活性与土壤有机碳(SOC)含量,并分析二者之间的关系。结果表明:(1)长江流域岩溶区的表层土壤CA活性要高于非岩溶区(P0.01),土壤CA活性的差异与样地的地质类型及植被类型不同有关;(2)位于岩溶区高场(GC)样地的年平均SOC含量最高(1.09%),而位于非岩溶区外洲(WZ)样地的年平均SOC含量最低(0.29%),而且总体比较而言,长江流域冬季表层土壤的平均SOC含量显著高于夏季(P0.01);(3)相关性分析结果显示,不同季节长江流域岩溶区表层土壤CA活性与SOC含量呈一定的正相关。研究结果为进一步研究流域岩溶生态系统土壤CA与土壤固碳能力之间的关系奠定了基础。