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土壤和沉积物中天然有机质(NOM)稳定性问题受到关注,主要是因为NOM的稳定性直接影响到大气中CO2的平衡与全球气候变化。此外,天然有机质还影响着土壤和沉积物中矿物的表面反应性、污染物的环境行为与生物有效性。因此,本综述在详细介绍土壤和沉积物中NOM稳定性矿物学机制研究的理论与方法的同时,也简略介绍了NOM的组成结构与反应性,并着重强调NOM/矿物微界面过程作用机制的重要性。许多研究表明,土壤和沉积物中NOM稳定性的矿物学机制主要包括矿物表面吸附和物理包裹。本综述目的是,介绍矿物保护的稳定NOM的分离、特性及其分析测定方法与技术,并且强调NOM稳定性矿物学保护机制系统性研究的重要性,以搞清矿物学保护机制在土壤和沉积物中NOM稳定保持中的贡献与重要性以及矿物学保护机制对天然有机质稳定性的调控作用,从而提高对土壤和沉积物环境生态的地球化学、矿物学的认识水平。 相似文献
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采用BHTE 06型热电测量仪,选择磁铁矿、毒砂、黄铁矿、黄铜矿4种代表性天然半导体矿物进行了不同活化温度下热电势的测量。测试结果显示:几种矿物均有“热电势绝对值随活化温度增加而增加”的规律。根据半导体矿物热电特性的基本理论和天然矿物形成条件的分析,笔者认为:地壳内广泛存在天然半导体矿物,绝大多数半导体矿物具有热电特性。由于“孕震发震过程中存在同源电磁场和热场相互作用”,所以伴随孕震发震过程的热场变化可能激发半导体矿物产生热电效应,进而产生新的附加热电势场。这种附加热电势场可能是映震前兆信息源。这说明,广泛存在的天然半导体矿物极有可能是孕震发震过程大地电场异常变化的重要影响因素之一。因此,深入探讨天然半导体矿物的热电效应,对全面理解震前电场前兆异常变化的机理具有启示意义。 相似文献
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关键带中天然半导体矿物光电子的产生与作用 总被引：1，自引：0，他引：1
在地球上最不均匀和最复杂的区域——关键带这一极为复杂的开放系统中,矿物与微生物无时无刻不在发生着人们尚未充分认识到的自然作用。文中总结了作者十余年来在矿物与微生物交互作用研究领域,侧重在半导体矿物与微生物协同作用研究方向上所取得的研究成果,重点简述了自然界中半导体矿物特征、半导体矿物光电子特性、矿物光电子促进生命起源与演化、微生物利用矿物光电子——光电能微生物的发现以及土壤矿物光电子与微生物协同固碳作用等研究工作。矿物与微生物之间电子转移和能量流动是关键带中最为重要的动力机制之一,探讨关键带中大量存在的天然半导体矿物如何转化太阳能为化学能或者生物质能的微观作用,可为揭示关键带中多个圈层之间交互作用如何影响地球物质演化、生物进化与环境演变的宏观过程提供理论依据,充满着科学发现与理论突破的机遇。 相似文献
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矿物法--环境污染治理的第四类方法 总被引：26，自引：0，他引：26
总结介绍了近10年开展环境矿物材料研究所取得的较为系统的研究成果。新提出环境矿物材料基本性能,包括矿物表面效应、孔道效应、结构效应、离子交换效应、结晶效应、溶解效应、水合效应、氧化还原效应、半导体效应、纳米效应及矿物生物交互效应等。展示环境矿物材料开发应用方面的崭新成就,包括利用天然铁的硫化物矿物强还原性,发明一步法还原Cr(Ⅵ)与沉淀Cr(Ⅲ)废水处理新工艺;利用天然锰的氧化物矿物强氧化性,发明处理高浓度与强污染的印染和酚类废水新方法;利用天然钛的氧化物矿物日光催化性,发明光催化降解卤代有机污染物新方法;利用天然蛭石高温脱水膨胀热效应,发明能大幅度提高型煤固硫率与除尘新方法;利用天然钙基蒙脱石低成本制备出同时防止水体与无机和有机污染物渗漏的自愈性强的填埋场衬层建造用新型防渗材料,发明生活垃圾尤其是危险废物填埋场衬层建造新工艺;发现凝灰岩与花岗岩中长石类矿物发育有良好的孔道结构,核素进入可发生固定化作用,成为有效阻滞核素迁移的天然屏障;利用天然纳米管状纤蛇纹石成功制备二氧化硅纳米管,接枝有机物可由亲水性变为疏水性;利用黄钾铁矾的胶体特征作为多金属矿山废石堆隔离防渗层,防止金属硫化物矿物氧化分解与矿山酸性废水污染等。着重指出今后环境矿物? 相似文献
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天然有机质与矿物间的吸附及其环境效应的研究进展 总被引：18，自引：0，他引：18
本文综述了天然有机质与矿物间吸附行为的研究进展.具体介绍了天然有机质与矿物间的吸附机理,包括配位交换、范德华力、静电引力、疏水作用、离子交换及阳离子桥;阐述了不同分子大小及亲疏水性组分的天然有机质在矿物上的吸附行为;讨论了影响吸附行为的环境条件（pH,离子强度）及天然有机-矿物体系对全球碳循环、重金属和有机污染物产生的环境效应,并提出了研究展望. 相似文献
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金属硫化物半导体矿物在地壳中分布广泛,其中一些禁带宽度较窄的硫化物矿物,如黄铁矿、黄铜矿和斑铜矿等,在地热梯度下产生的天然热电势可将地球内部热能转化为电能。本文选取黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、斑铜矿以及斑铜矿-赤铁矿-辉铜矿集合体等天然硫化物矿物样品,研究了其热电特性。研究结果表明,300～700K下,除磁黄铁矿具有低塞贝克系数和超高电导率而表现出金属导体的电输运行为外,黄铁矿和黄铜矿为n型半导体,斑铜矿和斑铜矿-赤铁矿-辉铜矿集合体为p型半导体,具有150～500μV/K的显著塞贝克系数和5～95 S/cm的电导率,说明样品在地热梯度下具有产生显著热电效应的能力。根据激光闪射法测得的热扩散率以及样品的理论比热、密度计算热导率,斑铜矿及硫化物矿物集合体样品表现出小于1 W/(m·K)的低热导率,说明样品在局部热源影响下可形成较大温差。根据热电基本理论和地热梯度构建天然热电效应模型,对硫化物半导体矿物集合体产生的天然热电势、额外地表电流密度及热电转换效率进行了模拟计算得出经验公式,发现硫化物半导体矿物在300～650 K条件下能产生100 m V左右的天然热电势,产生的最大热电转化率可达4‰,且可以通过偶极电流源模型计算矿物体产生的额外地表电流密度。研究认为硫化物半导体矿物可能作为天然热电转换介质深刻影响地球内部能量的转化与传递过程。 相似文献
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矿物光电子能量及矿物与微生物协同作用 总被引：1，自引：0，他引：1
本文总结了天然半导体矿物光电子能量及矿物与微生物协同作用的最新研究成果,特别强调地表微生物、矿物和太阳光多元复杂体系中金属氧化物和金属硫化物半导体矿物的可见光激发光电子特征,阐述了矿物光电子能量利于地球早期生命起源与演化、促进化能自养和化能异养微生物生长代谢、调控矿物与微生物协同作用实现固碳作用。进而提出矿物光电子能有效地将二氧化碳还原为有机物质,可为生命起源提供有机物质基础的认识。 相似文献
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以江汉平原四湖地区果园、旱地、水旱轮作、水田等利用方式下的土壤为研究材料,通过分析有机质质量分数、粘土矿物与铁铝氧化物的组成特点,探讨了该区土壤有机质与粘粒矿物之间的交互作用。结果表明各土地利用方式下表层土壤的粘土矿物均以2∶1型矿物为主,约占70%~80%;不同土地利用方式下表层土壤有机质质量分数、非晶质铁铝氧化物及铁的活化度大小顺序均为:水田水旱轮作旱田果园;土壤非晶质氧化铁(Feo)质量分数和粘土矿物中高岭石的质量分数分别与土壤有机质质量分数呈极显著正相关和显著正相关,且Feo与高岭石质量分数呈显著正相关。江汉平原四湖地区不同土地利用方式下,表层土壤中的Feo与高岭石强烈作用,利于土壤对有机碳的固定。研究结果有助于理解人为干扰下区域土壤的固碳机制。 相似文献
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土壤矿物学特征在华南赤红壤有机质稳定中的调控作用研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以广州市从化的赤红壤剖面为研究对象,系统测定了土壤的pH值和机械组成,土壤剖面中有机质含量、氧化铁矿物和粘土矿物的含量及分布特征,并进行了相关性分析。研究结果表明,赤红壤剖面的总有机质、稳定有机质含量、矿物稳定有机质含量和生化稳定有机质含量的变化趋势在整体上是一致的,均随深度的增加而降低。其中,矿物稳定有机质主要存在于土壤剖面的中间层,氧化铁矿物则大都集中在土壤剖面的中上层;赤红壤剖面各层位中高岭石含量都占绝对优势,为58.7%~84%,蒙脱石的含量次之,为8.5%~16.8%,除此之外,还含有较多的三水铝石。蒙脱石的含量随深度增加而降低,高岭石和三水铝石的含量随深度增加而升高。土壤有机质与氧化铁矿物的相关性较之与粘土矿物、三水铝石要大得多,有机质含量与无定形铁含量的相关系数均高于0.90,与蒙脱石、高岭石、三水铝石的相关系数分别为0.697 1、-0.681 2、-0.049 8,可见无定形铁在土壤有机质稳定中起着重要作用,提醒应更加关注土壤中有机质碳库稳定锁定中的矿物学机制及其影响因素。 相似文献
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《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
<正>泥质沉积物(岩)在现代及古代地层都广泛发育,且富集有机质,因而,开展有机-无机相互作用研究对于认识泥质沉积物(岩)沉积过程、有机质富集过程和演化以及油气的勘探开发都具有重要的意义。泥质沉积物(岩)由无机矿物和有机质组成。无机矿物包括碎屑(石英和长石等)、黏土矿物(蒙脱石和伊利石等)、非黏土矿物(氧化物及方解石和白云石等);碎屑颗粒具有较强的惰性,而黏土矿物和氧化物等都含有电荷及较强的化学活性,不同类型矿物的性质差异较大,具有较完善的演化系列。有机质来自于生物 相似文献
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本文揭示了自然界中可能存在的一种新的矿物和微生物交互作用形式,即微生物通过生物电化学作用参与到半导体
矿物的日光催化作用过程中。模拟日光光源下“产电”微生物与天然半导体矿物金红石交互实验结果显示,金红石的光催
化作用促进了矿物端元的反应速率,提高了电子在微生物和矿物之间的转移效率,使微生物电子传递链末端电子能量得到
提升。二者协同作用可提高微生物或半导体矿物单独作用时对污染物如Cr(Ⅵ)的还原处理效果。该研究为环境污染治理提
供了一种矿物与微生物协同作用新理念。 相似文献
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包气带土壤组成对三氯乙烯的吸附影响研究 总被引：1，自引：0，他引：1
有机质和矿物质是包气带土壤中的主要吸附介质,其吸附特性直接影响有机污染物在环境中的迁移、转化等过程。分别采用分析纯石英砂和典型粘土矿物高岭石模拟土壤的原生矿物和粘土矿物,利用批实验的方法研究土壤中各组成部分对三氯乙烯(TCE)的吸附行为。土壤有机质的吸附行为通过全土样和矿物质的对比得出。结果表明,粘土矿物是吸附氯代烃的主要矿物质,原生矿物对氯代烃的吸附量很小;土壤有机质含量和土壤吸附量之间有很好的正相关性;土壤有机碳含量与土壤粘土矿物含量的比值是影响吸附行为的另一重要因素,比值越小,Koc值越大,土壤对TCE的亲和力就越强。由于自然界中的土壤有机质大都与矿物质形成有机质-粘土矿物结合体,据此推测有机质-矿物质结合体会影响有机质的组成和形态,从而对其吸附行为有重要作用。 相似文献
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化能自养型微生物利用太阳能途径的实验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
针对自然界中天然半导体矿物和化能自养微生物之间的能量交换途径进行了详细的实验研究.半导体光电化学实验结果显示,天然半导体矿物在光照情况下产生的光生电子可将Fe3+还原为Fe2+,其中金红石光催化还原Fe3+的效率为12.5%,闪锌矿为7.86%,该过程通过天然半导体矿物的日光催化作用实现了太阳光能→电能→化学能的转化;控制电势的微生物电化学反应实验结果显示,化能自养型微生物A.f.菌的细胞增加量与外界电子传入而生成的Fe2+的量呈线性关系,且有外来电子传入实验组的A.f.生长量是无电子传入组的441%,该过程通过菌的生长代谢作用实现了化学能→生物质能的转化.进一步的光电化学和微生物电化学耦合实验结果证明,在太阳光和天然半导体矿物共同作用下,A.f.菌的对数生长期由无光时的36 h延长到72 h,同时细菌的生长在该能量转化过程中得到了明显促进.在天然闪锌矿催化条件下,有光条件的A.f.菌数量增加到无光条件的1.90倍;而在金红石催化条件下,有光条件的A.f.菌数量增加到无光条件的1.69倍.实验结果说明,在以天然半导体矿物为媒介的情况下,化能自养微生物可间接利用太阳能来获得自身的生长繁殖所需的能量,这一过程也实现了太阳光能→电能→化学能→生物质能的能量转化途径. 相似文献
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纳米技术的快速发展以及纳米材料的广泛应用,使得以纳米颗粒形式存在的天然矿物及人工纳米颗粒归趋于土壤环境并在土壤中大量累积。其中无机纳米颗粒进入土壤生态系统后会改变土壤孔隙度及渗透系数,并可能与有机质等结合或相互作用从而影响土壤理化性质。无机纳米颗粒还可直接或间接作用于土壤动物及微生物,其中抑制效应为主,利用其尺寸效应和高反应性与微生物细胞以及信号转导小分子作用影响其生物活性或营养成分等,对微生物产生毒性或改变群落结构。同时,纳米颗粒特性、土壤理化参数(pH值、离子强度、含水量和矿物质、有机质含量等)及微生物群落等因素同样会影响无机纳米颗粒在土壤中的环境效应。本文系统阐述了无机纳米颗粒进入土壤生态系统后产生的环境效应,归纳无机纳米颗粒在土壤中生态效应的影响因素,并对纳米颗粒的生态效应研究提出了问题与展望。 相似文献
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试论天然半导体矿物的热电特性及其在地震预测中应用的可能性 总被引：1，自引：1，他引：0
本文基于半导体矿物热电特性的基本理论,通过大量科学研究成果之间客观联系的分析,论证了天然半导体矿物热电特性与地震预测的关系.结果表明,地壳内广泛存在天然半导体矿物,且绝大多数天然半导体矿物具有热电特性.孕震过程产生梯度热场时,会激发周围热电介质产生热电势,热电势的积累对孕震区电场具有一定的干扰效应,这种干扰效应可作为地震预测的信息源之一.另外,从成矿带和地震带之间的空间关系分析,可以认为天然半导体矿物的集中分布与地震活动带相一致.上述结论对深刻理解地震地电异常机理有重要的意义. 相似文献