桂林西北郊光明山峰丛坡地土壤210Pb与226Ra分布与迁移规律研究     

唐伟  蓝高勇  殷建军  杨会  吴夏 《中国岩溶》2021,40(5):860-867

基于实验分析的乳房状石钟乳成因机理初步研究——以湖北阳新地心大峡谷洞穴沉积形态为例     

段武辉  周现金  潘洋  徐柯健  郭申祥  谭明 《中国岩溶》2021,40(6):907-913

土耳其棉花堡与中国黄龙和白水台钙华退化原因对比研究     

董发勤  代群威  赵玉连  陈木兰  饶瀚云  吕珍珍  宗美荣  李博文  CiftciEmin  SenerMehmet Furkan 《中国岩溶》2021,40(6):1069-1076

火山渣吸附地下水中大肠杆菌噬菌体特性研究     

张玉玲  尹斯琦  司超群  王茜  初文磊 《地学前缘》2021,28(5):167-174

为了分析火山渣吸附去除地下水中大肠杆菌噬菌体作用特性,通过室内实验,考察火山渣吸附地下水中vB_EcoM-ep3大肠杆菌噬菌体效果,同时用等量沸石与石英砂做对照,进一步分析地下水中水化学因素(Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}、 {\mathrm{NH}}_4^{+}、 {\mathrm{NO}}_3^{-}、 {\mathrm{NO}}_2^{-}、Ca²⁺、Mg²⁺、 {\mathrm{CO}}_3^{2-}、 {\mathrm{HCO}}_3^{-}和pH值)对其吸附效果影响;通过微观检测技术,分析大肠杆菌噬菌体生物学特性和火山渣吸附前后微观结构变化。研究结果表明:火山渣吸附效率优于沸石和石英砂,最大饱和吸附量达到2.245×10⁵ pfu/g;水化学因素对火山渣吸附效果影响存在差异性,其中Fe²⁺、Fe³⁺起到促进作用, {\mathrm{SO}}_4^{2-}、三氮和碱度起到抑制作用,低浓度Mn²⁺( C_{\mathrm{M}{\mathrm{n}}^{2+}}<10 mg/L)和Ca²⁺( C_{\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}}<100 mg/L)起到轻微促进作用,超过该浓度则表现为抑制作用;pH值对火山渣吸附效果影响较大,pH值越大,吸附效果越差。vB_EcoM-ep3大肠杆菌噬菌体头部为等边六角形,全身直径约为(53±2) nm,尾部长约为(107±3) nm,由尾管和尾丝组成,可伸缩。具有蜂窝状结构的火山渣吸附大肠杆菌噬菌体后表面孔隙大部分被填充。  相似文献   

高氯酸盐自然衰减的柱实验研究     

梁凯旋  刘菲  张莉 《地学前缘》2022,29(3):207-216

高氯酸盐( {\mathrm{ClO}}_4^{-})是一种小分子量、有毒的无机络阴离子,普遍存在于环境中。由于其分子大小与碘离子相似,会干扰人体甲状腺的正常功能,因此其环境污染问题引起了广泛的关注。本文选取污染场地的天然河沙为试验材料,主要通过柱实验对地下水中 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减过程进行研究,考察了铁氧化物、 {\mathrm{NO}}_3^{-}对 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减过程产生的影响。结果表明,高氯酸盐自然衰减过程主要由微生物驱动,天然河沙可去除2 mg/L的 {\mathrm{ClO}}_4^{-},但其过程缓慢且还原量有限,长期去除率不超过10%,其限制因素为缺乏电子供体;铁氧化物可以促进 {\mathrm{ClO}}_4^{-}自然衰减,但当溶解性铁的浓度低于5.5 mg/L时,衰减过程开始受到影响;地下水中的 {\mathrm{NO}}_3^{-}会抑制 {\mathrm{ClO}}_4^{-}的降解,当 {\mathrm{NO}}_3^{-}低至10 mg/L或以下时, {\mathrm{ClO}}_4^{-}才开始明显降解。  相似文献   

压力对淤泥中C-N-S-Fe-H2O体系的影响     

彭子琪  马腾  刘妍君  陈娟  邱文凯  刘锐 《地学前缘》2021,28(5):79-89

C、N、S、Fe是地下水中控制氧化-还原反应的主要元素,淤泥是黏土的演化初期,淤泥演化为黏土过程中会影响含水层水量水质,可能会造成地下水污染;其中的水岩相互作用可以概化为C-N-S-Fe-H₂O体系的相互作用。淤泥演化过程的实质是淤泥在压力的作用下孔隙度不断变小,逐渐固结成岩;淤泥内部不断发生生物地球化学反应,C-N-S-Fe-H₂O体系驱动各种物质的形态结构不断发生改变,其中加压速率和加压模式会影响淤泥里的C、N、S、Fe重要组分固液相的转化。本研究运用自主研发设计的增压装置,探究在3种加压速率(0.04 MPa/12 h、0.04 MPa/24 h、0.04 MPa/36 h)和加压模式(0.040.02 MPa/12 h、0.04 MPa/12 h、0.040.06 MPa/12 h)的情况下,固体介质中C、N、S、Fe向孔隙水释放的规律。结果表明:(1)匀速加压速率越慢,加压初期溶解性有机碳(DOC)、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}释放速率越快, {\mathrm{NO}}_3^{-}和Fe²⁺浓度变化增大;DOC、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}、 {\mathrm{NO}}_3^{-}、Fe²⁺释放总量越多。(2)不同的加压模式,加速加压(0.040.06 MPa/12 h)下 {\mathrm{NO}}_3^{-}、Fe²⁺的浓度波动较大;DOC、 {\mathrm{NO}}_3^{-}、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}和Fe²⁺的总释放量为加速加压(0.040.06 MPa/12 h)大于匀速加压(0.04 MPa/12 h)。(3)加压过程中,DOC和 {\mathrm{SO}}_4^{2-}呈显著正相关,改变加压速率会改变DOC, {\mathrm{NO}}_3^{-}、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}和Fe²⁺的相关性。本研究表明改变加压速率和加压模式会对DOC、 {\mathrm{NO}}_3^{-}、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}和Fe²⁺的释放速率、释放总量和C、N、S、Fe的转化造成影响,其本质为氧化-还原反应和水岩相互作用的强弱发生了变化;本研究为地质演化过程中压力导致的主要元素变化提供了新的认识,认识到了隔水层会影响含水层的水质和水量,为原生劣质地下水的成因和地下水污染防治提供了新思路。  相似文献   

氧同位素示踪夏季北冰洋（62.3°~74.7° N）大气硝酸盐形成途径的研究     

贺鹏真  谢周清 《冰川冻土》2021,43(5):1344-1353

大气硝酸盐（包括颗粒态硝酸盐和气态硝酸）是一种重要的含氮物质,在北冰洋氮的生物地球化学循环中起着重要作用。然而,目前关于北冰洋上大气硝酸盐形成机制的研究较少,限制了对该地区氮氧化物（NO_X）到硝酸盐相关大气化学过程的理解。作为2012年夏季中国第五次北极科学考察的内容之一,本研究采集了科考航线上的大气气溶胶样品,并对北冰洋航段（62.3°~74.7° N）上样品中硝酸盐的氮氧同位素（δ¹⁵N,δ¹⁷O和δ¹⁸O）进行了分析以研究该区域大气硝酸盐的形成过程。观测到的Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）变化范围为21.7‰~28.8‰,均值为（25.4±2.7）‰;δ¹⁵N（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）变化范为是-7.5‰~0.8‰,均值为（-4.2±3.0）‰。整体上,Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）与采样纬度呈现相反的变化趋势,与夜间时长和O₃浓度呈现相似的变化趋势;δ¹⁵N（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）与气温呈现相反的变化趋势。基于化学动力学的分析表明,Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）的变化可能主要反映的是NO₂+OH、N₂O₅+H₂O（aq）、NO₃+HC/DMS、NO₃+H₂O（aq）、XNO₃+H₂O（aq）（X=Br、Cl、I）等硝酸盐生成途径的变化。基于Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）的计算表明：低Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）样品［Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）=21.7‰~24.5‰,66.2°~74.7° N］的主导反应为NO₂+OH,其对硝酸盐的可能平均贡献是68%~81%;对于高Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）样品［Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）=27.5‰~28.8‰,62.3°~69.9° N］,NO₃+HC/DMS、NO₃+H₂O（aq）和XNO₃+H₂O（aq）三者一起的贡献最高,可达35%~50%。结合BrO柱浓度的分析表明,XNO₃+H₂O（aq）反应对高Δ¹⁷O（NO{}_{\mathrm{3}}^{–}）样品的作用可能不可忽略,该作用有待结合大气化学模型进一步探索。  相似文献   

天津平原区加油站地下水石油烃污染特征及其生物降解机理研究     

刘学娜  李海明  李梦娣  章卫华  肖瀚 《地学前缘》2022,29(3):227-238

加油站地下水中石油烃污染是较为普遍的现象,本文对研究区位于不同水文地质条件的加油站地下水进行取样分析,分析加油站地下水中石油烃的污染特征和地下水化学类型特征,并运用因子分析、相关性分析和多元回归分析揭示加油站地下水中石油烃潜在的生物降解机制。研究结果表明,地下水化学类型主要可划分为Cl-Na型、HCO₃-Na型、HCO₃-Ca型和SO₄-Na型4类。加油站地下水中石油烃的检出率为85.71%,检出浓度为0.020.35 mg/L。因子分析结果表明影响地下水化学组成的因素主要以水-岩相互作用和石油烃的生物降解为主。TPH与地下水化学指标间的相关关系表明:TPH与K⁺、Na⁺、Cl^-、Mn、Mg²⁺、 {\mathrm{SO}}_4^{2-}呈现负相关的关系,与pH值、 {\mathrm{HCO}}_3^{-}、 {\mathrm{NO}}_3^{-}、 {\mathrm{NO}}_2^{-}、Ca²⁺、Fe不存在显著的相关关系。加油站地下水环境中可能存在嗜盐或耐盐微生物,导致随着盐度的升高,总石油烃(total petroleum hydrocarbon,TPH)生物降解率加快,TPH浓度呈现出降低的趋势。微生物利用电子受体( {\mathrm{SO}}_4^{2-}、Mn、 {\mathrm{NO}}_3^{-}、Fe)降解TPH的过程中,电子受体的贡献率为:铁还原(64.88%)>锰还原(24.86%)>硫酸根还原(5.78%)>硝酸盐还原(4.46%),即加油站地下水中铁锰还原菌的石油烃生物降解为优势反应。  相似文献   

不同因素对砂岩含水层介质吸附铀的影响     

惠淑君  杨冰  郭华明  连国玺  孙娟 《地学前缘》2021,28(5):68-78

铀矿开采过程中及井场退役后,含铀浸出液的扩散会对地下水造成一定影响,该影响范围和程度决定了铀的天然衰减特征。本文以北方某地浸铀矿区砂岩含水介质为研究对象,研究了溶液化学特征和黄铁矿含量对砂岩吸附和转化铀的影响。结果表明,砂岩颗粒对U(VI)的吸附基本在12 h可达平衡。线性等温吸附模型可以很好地描述吸附特征;砂岩颗粒对U(VI)的吸附率总体随着粒径增大而减小,当岩石粒径增大到0.200.25 mm时,吸附率趋于稳定。溶液pH值是影响吸附的主要因素,通过控制溶液中U(VI)的络合形态和岩石颗粒表面带电荷情况,在库仑力的作用下促进或者抑制吸附,在pH=6时,达到最佳吸附状态。共存离子对U(VI)吸附的抑制程度是: {\mathrm{HCO}}_3^{-}>Ca²⁺>Mg²⁺> {\mathrm{SO}}_4^{2-}。 {\mathrm{HCO}}_3^{-}主要通过与 {\mathrm{UO}}_2^{2+}络合形成带负电荷的络合阴离子抑制U(VI)吸附。近中性pH值试验条件下,黄铁矿含量的增加对U的去除起到显著的促进作用,这种促进作用体现在吸附和还原作用,被吸附的Fe²⁺在吸附剂表面通过电子转移还原吸附态的U(VI),还原产物是UO_2+x,吸附和还原是个相互促进的过程;在弱碱性pH值试验条件下,黄铁矿对U(VI)去除的影响不明显,水解沉淀作用和较低的吸附率抑制了还原反应的发生。  相似文献   

砂岩含水介质中铀的吸附和迁移行为研究     

崔迪  杨冰  郭华明  连国玺  孙娟 《地学前缘》2022,29(3):217-226

地浸铀矿山退役后,含水层中残留的含铀浸出液随着地下水的运动向下游迁移扩散,存在对周边地下水污染的风险。本文设计了若干组批实验和柱实验,研究铀在北方某地浸铀矿山砂岩含水介质中的吸附和迁移行为。实验结果表明,砂岩对铀的吸附在12 h以内达到平衡,铀初始浓度越高,砂岩的铀吸附容量越大;砂岩对铀的吸附为吸热反应,温度升高有利于吸附反应的进行。溶液pH值和共存 {\mathrm{HCO}}_3^{-}浓度会对铀的吸附作用产生强烈的影响:pH值在7左右时,铀的吸附量最高; {\mathrm{HCO}}_3^{-}浓度越高,铀的吸附量越低。这些影响是通过改变溶液中铀的络合形态和砂岩矿物表面的电荷性质实现的。柱实验表明,pH值、铀浓度、流速和 {\mathrm{HCO}}_3^{-}浓度是影响铀在饱和砂岩含水介质中迁移的重要因素。pH值≤7时,pH值越高,砂岩柱越不易被铀穿透;而铀浓度、流速、 {\mathrm{HCO}}_3^{-}浓度越高,砂岩柱越易被铀穿透。两点非平衡模型可以很好地拟合不同条件下铀在砂岩柱中的迁移过程。批实验获得的分配系数是柱实验的1.16.6倍。通过对比实验条件、含水层特性和地下水化学特征,确定分配系数为48.1 mL/g时,较适合描述研究区内砂岩含水层中的铀迁移。上述认识为地浸铀矿山地下水铀的反应运移过程和天然自净化机理提供了理论依据。  相似文献   

混合岩溶流域碳酸盐岩溶蚀速率与岩溶碳汇——以漓江流域上游为例     

孙平安  肖琼  郭永丽  苗迎  王奇岗  章程 《中国岩溶》2021,40(5):825-834

漓江源头大溶江流域土壤理化性质     

肖琼  赵丽芳  陆来谋  孙平安  张陶  郭永丽 《中国岩溶》2021,40(5):815-824

Review of the Study on the Stable Isotopes of Nitrogen and Oxygen in Atmospheric Nitrate     

Rui Qin  Guitao Shi  Zhenlou Chen 《地球科学进展》2019,34(2):124-139

Due to the emissions from intensive human activities and rapid development of industry and agriculture, atmospheric nitrate (NO {}_3^{-} ) contamination is becoming more serious and now is a worldwide environmental problem. The isotopic compositions of NO {}_3^{-} (δ¹⁵N, δ¹⁸O and Δ¹⁷O) can deliver more information than the concentration alone, i.e., the nitrogen and oxygen isotopes can suggest the sources of NO {}_3^{-} and oxidation capability of the atmosphere, providing a powerful tool for investigating atmospheric nitrogen cycling and atmospheric NO {}_3^{-} pollution control. The δ¹⁵N of different sourced NO {}_3^{-} in the atmosphere, as well as the seasonal variation of δ¹⁵N (NO {}_3^{-} ) and the associated mechanisms were reviewed. In addition, the oxygen isotopes of various oxidants and NO {}_3^{-} (δ¹⁸O and Δ¹⁷O) in the atmosphere were summarized, and the global distribution patterns of the oxygen isotopes of NO {}_3^{-} were discussed. Lastly, the available analysis techniques of isotopic compositions of NO {}_3^{-} were reviewed. Based on the research progress of NO {}_3^{-} isotopes in the atmosphere, it was suggested that further investigations should focus on measuring the isotopic compositions of oxidants and NOx from different sources, characterizing the production mechanisms of NO {}_3^{-} , as well as investigating chemical recycling between NOx and NO {}_3^{-} with the aid of atmospheric chemical models.  相似文献   

鄂尔多斯盆地陇东地区长8致密砂岩油藏地层水化学特征成因及其油气指示意义     

斯扬  张文选  罗安湘  孙勃  朱玉双 《现代地质》2019,33(5):1106-1117

国内对地层水与油藏的关系研究多集中在断块坳陷内,在岩性油藏中此类研究相对较少。基于鄂尔多斯盆地陇东地区长8致密砂岩油藏大量的地层水化学分析及薄片和扫描电镜资料,对长8地层水化学特征及其成因进行了分析,并结合油藏地质条件,探讨其油气指示意义。长8致密砂岩岩性油藏地层水矿化度平均为33.6 g/L,地层水类型以Ca Cl2型为主,整体为封闭的水文地质环境,有利于油气保存。长8地层水中的离子特征与砂岩成岩具有良好的对应关系。Mg2+亏损、Na+轻微亏损及富集主要与绿泥石化、斜长石的钠长石化及溶解作用有关;Ca2+富集不仅与斜长石的钠长石化及溶解作用有关,还与泥岩中火山灰大量释放的Ca2+有关;SO42-与HCO3-含量则主要受脱硫酸作用和碳酸盐胶结作用控制。此外,由于长8砂岩成岩作用受烃类充注影响较大,研究区西部与中部及东部地层水化学特征存在差异,西部地层水中的钠氯系数整体小于中部及东部,SO42-平均含量及脱硫系数平均值大于中部和东部等特征都与长8油藏在平面上充注条件差异有着很大联系。  相似文献   

拉萨地区地下水水化学特征及形成机制研究     

林聪业  孙占学  高柏  华恩祥  张海阳  杨芬  高杨  蒋文波  姜心月 《地学前缘》2021,28(5):49-58

西藏是我国重要的生态安全屏障,拉萨地区地下水化学特征及形成机制研究,对揭示青藏高原现代表生过程变化机理具有重要作用,对服务国家生态安全建设具有重要意义。本文通过拉萨地区地下水调查、水样采集与分析,综合运用Gibbs模型模拟、水化学分析方法分析了地下水化学特征及水岩作用机理。结果表明:地下水电导率介于38.801 193.00 μS/cm,平均值为123.99 μS/cm,总溶解性固体(total dissolved solids,TDS)含量介于44.051 050.55 mg/L,平均值为150.75 mg/L,pH值大于7,属弱碱性水,地下水化学类型为HCO₃-Ca型和Cl-Na型,其中Cl-Na型水为地下温泉水。地下水形成过程主要是碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解、阳离子交换等作用下的结果,且受到一定程度的人为因素影响;地下水中的Na⁺、K⁺和Cl^-主要来自盐岩矿物的风化溶解,过量的Na⁺、K⁺来源于钠长石和钾长石等硅酸盐矿物的溶解, {\mathrm{HCO}}_3^{-}、Ca²⁺、Mg²⁺和 {\mathrm{SO}}_4^{2-}主要来自方解石、白云石、石膏以及其他含钙镁矿物的溶解。  相似文献   

湿润亚热带典型白云岩流域的岩溶无机碳汇强度     

曾成  何春  肖时珍  刘再华  陈旺光  何江湖 《地学前缘》2022,29(3):179-188

岩溶作用积极参与全球碳循环过程,进一步弄清岩溶碳汇机制对于精确评估碳循环过程意义重大。中国碳酸盐岩分布面积广大,尤以西南地区最为广泛与集中,虽然本区已开展了较多以石灰岩为主流域的岩溶碳汇研究,但是与白云岩流域相关的研究较为薄弱,这不利于精确评价中国岩溶碳汇潜力和服务于国家碳中和战略。为此,本文以中国西南岩溶区内具代表性的贵州施秉黄洲河白云岩流域作为研究区,对湿润亚热带典型白云岩小流域的水-岩-气相互作用及其无机岩溶碳汇进行了为期1年(2018年5月至2019年5月)的水文水化学自动监测研究。获得了黄洲河白云岩流域的降雨量、流量、水温、电导率、pH值等高时间分辨率的连续监测数据,并采用化学热力学模型计算了方解石与白云石饱和指数及河水中CO₂分压等水化学指标。结果显示:(1)该白云岩流域属典型的山区雨源型河流,洪水流量过程虽然呈现显著的暴涨暴落特征,但是流域出口河水的化学动态仍受水化学稳态行为的控制;(2)流域上游高原面上浅切割地表河两侧发育溶隙型含水介质,中下游排水系统为地表河,由于地表河水中CO₂的释放,使该流域出口河水的方解石饱和指数较高,并伴有河床钙华沉积;(3)采用白云石开放系统化学热力学模型,结合不同土地利用类型的土壤CO₂数据,计算出泄流于地表河的岩溶地下水 {\mathrm{HCO}}_3^{-}浓度为5.1 mmol/L,该值要高于黄洲河出口河水 {\mathrm{HCO}}_3^{-}平均浓度16%,表明该岩溶流域内的地表河因受紊流脱气和水生生物光合作用的影响,水中的溶解无机碳有所降低;(4)由水化学-径流法准确计算了该白云岩流域的岩溶碳汇通量(以CO₂计),为36.43 t/(km²·a),该值并未显著高于中国南方其他碳酸盐岩流域的岩溶碳汇通量,表明白云岩流域覆被中CO₂浓度仍与流域径流量呈反比关系,这两个主控因子的共同作用,使湿润亚热带岩溶流域的岩溶碳汇通量不至于发生较大变化。  相似文献   

基于"层级阶梯评价方法"的地下水质量与污染评价:以铜川市为例     

解飞  张玉玺  刘景涛  周冰  向小平 《地学前缘》2021,28(5):15-25

掌握区域地下水质量及污染状况,对于地下水污染防治、地下水资源保护与管理具有重要作用,尤其是对西部内陆干旱区地下水资源尤为重要。本研究针对陕西铜川市地下水进行了系统采样,通过分析常规指标、无机毒理指标、微量有机指标,利用“层级阶梯评价方法”进行了地下水质量与污染评价。水质评价表明,2011年铜川市浅层水水质相对较差,可作为饮用水源或经适当处理后可做饮用水源的样品占样品总数的60%,不宜作为生活饮用水源的样品占40%。浅层水质量受天然背景和人类活动的共同影响,主要影响指标为总硬度、 {\mathrm{NO}}_3^{-}、TDS、Mg²⁺、 {\mathrm{SO}}_4^{2-};深层水水质相对较好,所有采样点均可作为饮用水源。深层水主要受天然背景影响,主要影响指标为Fe。污染评价表明,浅层水污染等级为1级、2级、3级、4级的样品分别占样品总数的44%、16%、32%、8%,污染主要分布在金锁关以南至川口以北的漆水河河谷地带;而深层水污染等级全部为1级,尚未受到人类污染影响。相比其他评价方法,层级阶梯评价法在区分天然背景和污染对地下水水质影响方面具有明显优势,结合区域背景分析和现场调查认识,能够成为科学掌握地下水水质及污染状况的有效手段。  相似文献