霞石正长岩烧结反应的热力学分析与实验

霞石正长岩是一种富含K₂O、Al₂O₃、SiO₂的矿产资源。在综合分析云南个旧白云山霞石正长岩物相组成的基础上,对以Na₂CO₃为助剂中温分解霞石正长岩中的铝硅酸盐矿物,提取碳酸钾和氧化铝的技术路线进行了研究。根据热力学理论计算以Na₂CO₃为助剂,主要烧结产物为NaAlSiO₄、KAlSiO₄、Na₂SiO₃时的反应温度,结果表明理论上反应在800 K(527 ℃)左右开始发生。通过烧结反应实验,得到优化反应温度为800～850 ℃,霞石正长岩的分解率达95%以上。X射线衍射分析结果表明,烧结产物的主要物相为NaAlSiO₄、KAlSiO₄和Na₂SiO₃,与热力学计算结果一致。烧结产物的硫酸酸浸实验表明,硅铝分离效果良好,SiO₂、Al₂O₃、K₂O三者的提取率分别高达91.4%、92.2%、92.5%。与前苏联的石灰石烧结法相比,本工艺具有低能耗、低物耗和生产过程清洁高效等优点。     

秋、夏季珠江口、南海北部陆坡溶解态铝的分布及其影响因素

于2014年10月和2015年6月对珠江口、南海北部陆坡区域溶解态铝的分布进行观测,探讨影响其分布及季节差异的主要因素,并以其作为示踪因子探讨潜在的陆源物质跨陆架输送途径。研究结果显示,夏、秋季珠江口盐度为0时溶解态铝的浓度分别为690.0 nmol/L和360.0 nmol/L,在淡咸水混合初期溶解态铝迅速自水体清除,夏季的清除率(55.8%)大于秋季(29.7%)。在南海北部陆坡区域,夏季表层溶解态铝浓度表现为沿纬线方向西高东低的分布特点,秋季则相反;夏、秋季底层溶解态铝浓度均呈现出随着离岸距离增加逐渐降低的分布趋势。秋季溶解态铝浓度的分布与盐度呈现显著的负相关关系,表明其行为近乎保守,陆架混合水及黑潮次表层水等水团混合是影响南海北部陆坡区域溶解态铝分布的主要因素。并且以溶解态铝作为示踪因子发现,在21.6～22.2 kg/m³密度面区间存在自陆架向陆坡方向的跨陆架输送。而夏季陆坡中部受到珠江冲淡水的影响出现低盐水舌,但溶解态铝的浓度相对较低,表现出明显的不保守行为。浮游植物的清除作用是导致夏季陆坡区域溶解态铝分布异常的重要因素。     

骆驼山煤矿不同含水层水中荧光性DOM分布特征

结合骆驼山煤矿不同含水层水文地质条件,通过检测分析各含水层水中天然有机质三维荧光光谱、总有机碳TOC和无机阴离子,研究了荧光性溶解有机物(Dissolved Organic Matter,DOM)的分布特征,结果表明:TOC和有机物在254 mm波长紫外光下的吸光度UV₂₅₄整体上随着含水层层位加深而减少,奥灰水中TOC和UV₂₅₄比其他水体分别低2~3.3倍和2.4~4.7倍;有机物芳香度也逐渐降低,紫外吸光度SUVA值在地表水、第四系水、砂岩水和奥灰水中分别为3.28、2.27、2.24和1.96。地表水和第四系水的三维荧光光谱(3DEEM)图存在5个指纹区域,随着地层层位的加深,水中有机物总体上呈递减趋势,最深层的奥灰水中没有酪氨酸、疏水性有机酸和海洋性腐植酸,而色氨酸的荧光强度比其他水体都高,表明地下水中有机物会反应生成色氨酸类有机物。奥灰水中TOC随着地下水流向逐渐减少(从0.27 mg/L减少至0.22 mg/L);有机物反应生成色氨酸,导致色氨酸FI随着水流而逐渐增加;根据3DEEM光谱图,骆驼山煤矿区奥灰水中有机物比较稳定,能够明显区分出其作为突水水源的特征离子。     

智控型化探样品预处理系统及其在海洋天然气水合物勘查中的应用

酸解烃、水溶烃、热释烃等地球化学勘探方法中,样品预处理工作是必不可缺的环节,但是目前我国化探样品预处理装备技术仍然停留在30年前建立的手工化学处理阶段,与当前高精度分析仪器普遍应用的现状极不匹配。笔者基于自主研发的智控型化探样品预处理系统,分别介绍了工作原理、控制结构、实现技术、性能指标及测试检验结果,并将该技术应用于国际大洋钻探ODP(Ocean Drilling Program)204航次岩芯样品酸解烃测试和我国南海北部海水水溶烃指标测试,验证了其在天然气水合物地球化学勘探中的效果。实践证明,该系统具有自动快速、精密安全、便携简洁的特点,促进了化探样品预处理技术装备的进步,在我国化探样品实验室预处理和野外现场工作中具有广泛的应用前景。     

人为活动对乌江中上游段岩溶地下水δ13CDIC及碳汇效应的影响

定量评价人为活动对岩溶碳汇效应的影响有助于提高岩石风化碳汇通量估算精度,对当前全球气候变化研究意义重大。本文选取乌江中上游段岩溶区为研究对象,在雨季和旱季对研究区68个岩溶地下水（雨季42个,旱季26个）的水化学、溶解无机碳（DIC）同位素组成（δ13CDIC）进行了测试,利用化学计量法计算了H2SO4和HNO3对流域岩溶碳汇效应的影响程度。结果表明：1）雨季和旱季岩溶地下水中阴离子均以HCO3-和SO42-为主,两者占总阴离子的85%以上;阳离子以Ca2+和Mg2+为主,两者占总阳离子的55%以上。Ca2++Mg2+相对于HCO3-过量,过量的Ca2++Mg2+与SO42-+NO3-相平衡。2）雨季和旱季岩溶地下水的δ13CDIC值分别介于-14.19‰~-8.27‰和-12.98‰~-9.09‰之间。总体上,雨季的δ13CDIC更为偏负,且变化范围较大,均与[SO42-+NO3-]/[HCO3-]呈正相关性,证实H2SO4和HNO3参与了流域碳酸盐岩的溶蚀并使δ13CDIC值增加。3）由于H2SO4和HNO3参与,雨季碳酸盐岩溶蚀消耗的CO2（CO2ATM-SOIL）占水中HCO3-的比例（CO2ATM-SOIL/total HCO3-）平均值为33.83%,旱季平均值为35.84%,与H2CO3溶蚀碳酸盐岩的CO2ATM-SOIL/total HCO3-理论值（50%）相比,分别减少16.17%和14.16%。因此,雨季岩溶碳汇效应将减少32.34%,旱季将减少28.32%。     

云南程海和阳宗海季节性分层及其消退对冬季水华的潜在影响

基于2014年10月2016年7月在云南程海和阳宗海开展了4个季度(秋季,10月;冬季,1月;春季,4月;夏季,7月)的调查,研究了两个湖泊的水体分层特征,探讨了热力分层及其变化与其他环境因子对浮游植物生物量的潜在影响,结果显示:程海和阳宗海水体分层的特征均为冬季混合、春季形成分层、夏秋季分层稳定,两湖均属暖单次混合型湖泊;程海分层期温跃层的平均深度(顶界)、厚度和强度分别为17.70±3.89 m、5.54±4.44 m和0.67±0.43℃/m,阳宗海的分别为12.53±3.35 m、8.25±4.85 m和0.53±0.43℃/m.在热力分层稳定期,两湖底层达到缺氧甚至厌氧状态,底层的电导率总体较表层高.调查期间,两个湖泊水柱表层浮游植物生物量(以叶绿素a浓度表征)均在冬季出现峰值,程海和阳宗海的分别为19.22±11.08和45.82±9.41μg/L;进一步分析发现,热力分层的消退可能是导致水体表层无机营养盐升高(底层供给)的重要原因,加之适宜的光热条件可诱导两湖冬季水华的发生;在其他季节转化期间,浮游植物生物量变化的主要影响因子亦具有一定的共性及湖泊与季节异质性.     

沉积物中生物硅的测定及其古气候意义

生物硅是湖泊沉积物中的重要组分,多数来源于硅藻壳的沉积,其丰度跟湖泊物理化学特征息息相关。生物硅是湖泊生产率变化的重要指标之一。在古气候、古环境变化研究中,生物硅是反映古湖泊生产率的重要指标。评述了生物硅含量提取及测定中存在的一些问题,对非生源硅的校正进行了讨论,并对生物硅在古气候变化研究中的局限性做了阐述。最后,提出了生物硅含量测定及应用需注意的问题。     

台湾产绢云母取代传统材料对彩色喷墨用纸印刷适性的研究

采用绢云母逐步取代进口硅土,由五组涂料配方,从0%到20%比例进行,并使用这些涂料与原纸以涂布机完成新型数字影像输出用纸。最后由喷墨打印机输出,利用分光光谱仪进行色彩数据量测。     

喀斯特关键带溶解性碳的迁移转化过程及其对降雨事件的响应

喀斯特地区良好的水文连通性和丰富的碳酸盐岩使喀斯特关键带碳循环过程十分活跃,并对全球气候变化具有快速响应。为解析流量-溶解性碳浓度-碳同位素(Q-C-I)之间的动态关系以及喀斯特关键带重要的碳生物地球化学过程,本研究在降雨过程中对中国西南典型喀斯特流域——陈旗流域内的雨水、穿林雨、山坡径流、地表水和泉水进行了同步高频采集。结果表明,雨水中的溶解性无机碳(DIC)浓度很低,对地表水和泉水的整体贡献小。地表水和泉水中的DIC浓度随流量增加均表现出"溶质恒定(chemostatic)"行为,生物降解来源的CO2是主要调控因素,其相对贡献比在采样期间随流量增加而上升,而碳酸盐岩以及大气CO2的贡献相对较低且在水文变化时波动较小。流量相同时泉水中的DIC浓度及其单位时间的输出量均高于地表水。相比而言,雨水中的溶解性有机碳(DOC)浓度在穿过植被冠层后能上升1倍左右,在随径流从山坡运输到流域洼地的过程中也有上升趋势。地表水和泉水中的DOC浓度均随流量增加而增加,具有积聚效应,在运输过程中主要靠陆源补给,其输出量受控于与降雨情况有关的运输限制。因此,不同赋存形态碳在水文变化中的响应具有差异性,相互之间的转化也可能会改变流域的碳归趋行为。整体而言,流域内强烈的碳酸盐岩风化和农业活动对碳循环、气候以及水环境都会产生潜在影响。未来需要深入研究溶解性碳相互转换的时间尺度和控制机制及其在地表-地下运移过程中与喀斯特关键带结构的相互作用机理。     

流域源区弱酸性径流溶解无机碳含量测量方法探讨——以广东肇庆鼎湖山林区为例

流域源区水-土界面联系密切,源区径流对碳的输送构成全球碳循环的重要环节。但现有研究对源区径流的水化学特征和碳的生物地球化学循环认识不足。本研究以广东肇庆鼎湖山森林源区为研究区域,分析了干季土壤水、地下水和地表水的化学组成;用顶空平衡法测量了地下水和地表水中游离CO₂的含量,并与自动酸化法和滴定法测量的游离CO₂含量对比,结合近年来文献中有关源区低阶河流游离CO₂含量的测量数据,探讨了各种测量方法在源区溪流溶解无机碳（DIC）或游离CO₂含量分析中的适用性。结果表明,研究区域受土壤自然酸化和酸沉降影响,径流水体总体为弱酸性（pH均值5.37±1.23）,Ca²⁺和NO₃^-为水体主要的阳离子和阴离子。自然保护区地下水游离CO₂含量（13.18±6.89 mg C/L）较高,向下游其含量先降低后略为升高。东、西沟上游河段水体游离CO₂主要来源于地下水的注入,下游受河流水体有机质的分解和水生生物的呼吸作用影响较大。自动酸化法和滴定法低估了弱酸性、低碱度源区溪流水体DIC含量;顶空平衡法、水气分离法可直接测量水中游离CO₂含量且精度较高;酸化顶空法是近年来直接测量源区溪流DIC含量最常用的方法。顶空平衡法、水气分离法和酸化顶空法都能够有效避免CO₂逃逸对测量结果的影响。