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1.
作为表生土壤环境中易生成且分布广泛的氧化锰矿物,水锰矿(γ-MnOOH)能参与铁氧化物的生成过程,影响Fe_(2+)的迁移、转化和归趋。本文考察了pH值为3.0~7.0的模拟水溶液体系中水锰矿与Fe_(2+)的相互作用及其生成铁氧化物的过程,分析了Fe_(2+)浓度、pH值和空气(氧气)对Fe(Ⅲ)氧化物晶体结构类型、化学组成和反应速率的影响。研究结果表明,水锰矿氧化Fe_(2+)产物主要为针铁矿和纤铁矿;pH值为3.0~5.0时产物为针铁矿,而pH值为7.0时产物为针铁矿与纤铁矿的混合物,且高浓度Fe_(2+)会促使纤铁矿生成;引入空气利于针铁矿生成;反应速率随着pH值升高、氧气分压的增大而加快。本工作丰富了对铁氧化物在常见锰氧化物表面形成和转化过程的认识。 相似文献
2.
通过在滇池开展原位实验,研究探讨了湖泊沉积物中磷灰石制约水铁矿分解和转化的机制,以及二者共存时的环境效应。结果表明:将水铁矿放置到沉积物中1个月,矿物保持稳定;放置时间达到3个月时,添加磷灰石实验中水铁矿发生了显著物相转变。冬天(12—2月)实验中,转化产物随深度的变化趋势为针铁矿+磁(赤)铁矿→针铁矿+纤铁矿→针铁矿;夏天(6—9月)实验中,转化产物随深度的变化趋势为针铁矿+纤铁矿+磁(赤)铁矿→针铁矿+纤铁矿→未转化。透射电镜分析结果显示冬天实验中生成的磁性铁氧化物为纳米磁铁矿和磁赤铁矿,夏天实验中产生的则主要为纳米磁铁矿。X射线光电子能谱分析结果显示冬天表层实验样品具有较高P含量。分析表明的湖泊沉积物中磷灰石促进水铁矿转化的过程为:(1)微生物促进磷灰石溶解;(2)磷灰石溶解释放的P促进铁还原菌生长;(3)铁还原菌促进水铁矿还原;(4)水铁矿还原产生的溶解态Fe2+催化水铁矿向针铁矿、纤铁矿和磁铁矿转化。冬天及沉积氧化-还原界面最适宜磷灰石分解菌和铁还原菌生长,水铁矿的转化和P释放能力也更强,相应地内源磷释放的风险也更大。 相似文献
3.
甲烷(CH?)不仅是自然界产生的重要温室气体,也是人类已经推广利用的可再生能源之一.作为自然界广泛存在的矿物,铁氧化物同厌氧微生物的交互作用对产甲烷过程具有显著的影响.主要针对不同铁氧化物-厌氧微生物体系内的产甲烷效率,铁氧化物及微生物群落演化,铁氧化物的作用机制等进行总结分析.铁氧化物在微生物的作用下会发生溶解、还原并可能产生新的矿物.而铁氧化物的直接和间接影响微生物群组成,进而影响产甲烷过程,主要体现在4个方面:(1)铁氧化物溶解及生物还原产生的Fe~(3+)/Fe~(2+)影响微生物活性和体系氧化还原电位;(2)铁还原菌和产甲烷菌竞争产甲烷基质;(3)铁氧化物对产甲烷菌的直接抑制毒性;(4)具有导电性能的铁氧化物可以作为电子传递媒介促进铁还原菌或脂肪酸氧化菌与产甲烷菌之间的直接电子传递过程.最后,探讨了铁氧化物促进产甲烷过程尚需解决的主要问题及研究趋势,以期推动铁氧化物-厌氧微生物交互作用及其环境效应方面的研究工作. 相似文献
4.
该研究通过批次和动态实验，考查含锰褐铁矿和合成针铁矿对Ce(Ⅲ)的氧化和固定作用，并在此基础上探讨共存铁和锰氧化物氧化和固定Ce的机制及地质意义。批次实验结果显示，含锰褐铁矿对Ce的氧化和固定有重要促进作用，在初始Ce浓度为6000μg/L，含锰褐铁矿添加量为1 g/L时，可在48 h实现对Ce的完全固定；初始Ce(Ⅲ)浓度在300～4500μg/L时，含锰褐铁矿对Ce(Ⅲ)氧化和沉淀的促进作用与Mn含量正相关，而合成针铁矿相对于无矿体系体现出抑制效应。动态实验结果显示，对高锰褐铁矿固定的Ce，其分布不受锰氧化物的制约，与铁氧化物的分布一致。对结果的分析表明Ce氧化和沉淀的过程为：吸附—氧化—CeO2沉淀生成—CeO2自催化氧化Ce(Ⅲ)；锰和铁氧化物共存时，对Ce氧化和固定的贡献分别是：前者促进Ce氧化，后者通过静电吸附作用促进CeO2的固定。研究对于解释“锰氧化物氧化Ce(Ⅲ)的能力强于铁氧化物，但二者共存时铁氧化物更易于固定Ce”这一地质现象有一定启示意义。 相似文献
5.
《吉林大学学报(地球科学版)》2015,(Z1)
随着工业和人类社会的发展造成化石燃料的日益枯竭,可再生能源尤其是生物能源日益受到重视。蓝藻富含蛋白质和碳水化合物,厌氧消化是利用蓝藻生物质资源的一种简单、有效的方法。然而反应启动时间长、甲烷产量低已经成为蓝藻厌氧消化研究亟需解决的问题。前人研究表明,投加适量的铁离子可以提高生物质厌氧产甲烷量和产气速率,加速生物质的降解过程。因此,本研究以蓝藻为厌氧发酵底物,投加一定浓度的合成针铁矿,采用搅拌釜式反应器连续培养的实验方法,研究了针铁矿对蓝藻厌氧发酵产甲烷过程的影响。实验接种污泥取自安徽阜阳某酒厂,蓝藻取自巢湖近合肥北岸地区。连续搅拌釜式反应器体积为3.5 L,实际反应体积2 L,连续培养实验设定水力停留时间为20 d。污泥接种浓度为2.0 g VS/L,进料中蓝藻浓度为10.0 g VS/L,同时投加2.0 g/L的Na2CO3保持反应器碱度,调节初始p H至7±0.1,鼓氩气排净反应器内空气,密封后通过外部加热控制在35±1℃条件下培养。发酵过程中通过对气体产量、组分、沼液中挥发性固体、蛋白质、多糖、有机酸的分析,同时结合克隆文结果,探讨了针铁矿作用下蓝藻厌氧发酵效果及微生物群落的变化。研究结果表明:1)在连续培养条件下针铁矿可以显著提高蓝藻厌氧产气量,同对照组相比沼气产量和甲烷产量分别提高了16.14%和24.14%。2)针铁矿促进蓝藻厌氧消化产酸、产甲烷过程,而对水解过程作用并不显著。3)微生物群落分析表明,针铁矿的添加显著影响了反应体系中微生物种群构成,脂肪酸氧化菌Clostrium和产甲烷菌Methanosatea成为针铁矿反应器中的优势种属。 相似文献
6.
几种铁（氢）氧化物对溶液中磷的吸附作用对比研究 总被引：2，自引：0，他引：2
铁(氢)氧化物不仅是土壤中广泛存在的矿物,也是重要的矿物资源。表生地质作用形成的针铁矿、赤铁矿和无定形氢氧化铁都具有纳米尺度,具有很高的表面积,表现出对磷的专性吸附,是低浓度磷的潜在吸附材料。本文通过铁(氢)氧化物对水溶液中磷酸根的等温吸附实验,初步对比研究了针铁矿、合成氧化铁黄、赤铁矿和无定形氢氧化铁对水中低浓度磷的吸附作用。结果表明,无定形氢氧化铁对水溶液中磷酸根的吸附能力最强(对低浓度磷的吸附达到5.5mg/g),其次是氧化铁黄和针铁矿,赤铁矿的吸附能力最差。几种铁(氢)氧化物对磷吸附容量的差别主要受比表面积控制。无定形氢氧化铁、合成氧化铁黄、针铁矿、赤铁矿对磷的吸附符合Freundlich等温方程。针铁矿和赤铁矿对磷的吸附动力学符合双常数速率方程。 相似文献
7.
砷是土壤中重要的(类)重金属污染物,其毒性主要取决于在环境中的形态及氧化还原状态。游离态Fe(Ⅱ)(Fe(Ⅱ)_(aq))驱动铁(氢)氧化物晶相重组过程是土壤铁循环的重要组成,对土壤中重金属的吸附、固定、钝化等环境行为有重要影响。本研究采用~(57)Fe稳定同位素示踪方法研究厌氧条件下Fe(Ⅱ)_(aq)驱动针铁矿晶相重组过程中砷的氧化还原及形态变化过程。结果显示,在只有针铁矿存在的对照处理中,针铁矿本身对As(Ⅲ)没有氧化作用,但83%的As(Ⅲ)被吸附到针铁矿表面。在Fe(Ⅱ)_(aq)和针铁矿共存体系中,Fe(Ⅱ)_(aq)可与针铁矿中结构态Fe(Ⅲ)发生铁原子交换,As(Ⅲ)的存在降低了铁原子交换速率。同时,在Fe(Ⅱ)_(aq)驱动针铁矿晶相转化过程中,77%的As(Ⅲ)被氧化成As(Ⅴ),As活性降低。另外,部分吸附在针铁矿表面的As(Ⅲ)和氧化转化后的As(Ⅴ)通过针铁矿的晶格单元包裹或取代Fe结构位的形式被针铁矿结构化固定,从而进一步降低了As的活性。 相似文献
8.
铁细菌培养过程中低分子有机酸钠盐对含硫酸根铁矿物形成的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
普遍存在环境中的低分子有机酸盐对氧化亚铁硫杆菌的矿化产物(施氏矿和黄钾铁矾等铁矿物)会产生影响,从而导致环境中有毒重金属迁移转化发生变化。本文探讨了低分子有机酸钠盐对铁细菌HX3成长过程中代谢产物铁矿物的影响,并利用XRD、FTIR、FESEM和EDS对形成的铁矿物进行了表征与分析。研究结果表明,低浓度低分子有机酸钠盐的加入对细菌氧化Fe~(2+)的影响不明显,但可加速黄钾铁矾的形成;苹果酸钠的加入较柠檬酸钠和草酸钠更利于施氏矿向黄钾铁矾转变。高浓度低分子有机酸钠盐(苹果酸钠、柠檬酸钠和草酸钠依次为20、40和40mmol/L)的加入对细菌培养过程中Fe~(2+)的氧化有抑制作用;抑制影响从大到小的顺序为:苹果酸钠柠檬酸钠草酸钠。该研究结果可为含氧化亚铁硫杆菌等铁细菌的酸性矿山废水中铁矿物的形成转化和生物矿化机理提供理论参考。 相似文献
9.
《矿物岩石地球化学通报》2016,(1)
利用X射线粉末衍射仪、X射线荧光光谱仪、热分析仪、场发射扫描电镜表征手段研究了铜陵褐铁矿的矿物组成及其形貌形态特征,通过热处理方式获得褐铁矿纳米结构化相变零价铁作为动态柱填料并探究其除磷性能。结果表明,铜陵褐铁矿主要由针铁矿(90%)和石英组成,针铁矿晶体呈针状和片状,具纳米尺寸,集合体呈笋状和球状;热处理促使针铁矿进一步纳米结构化相变形成零价铁,具多孔结构、高比表面积特征;零价铁作为动态柱填料净化模拟含磷(5mg/L)废水可运行1年以上,磷去除效率超过99%,出水磷浓度达到城镇污水一级A排放标准(0.5mg/L)。研究结果可促进褐铁矿资源在保护环境中的应用,也为深度处理含磷废水提供一种新材料。 相似文献
10.
黄土剖面中赤铁矿和针铁矿的定量分析与气候干湿变化研究 总被引：2，自引：6，他引：2
为了了解黄土剖面中赤铁矿和针铁矿的分布特征,文章采用对铁氧化物矿物灵敏的漫反射光谱法(DRS),开展了赤铁矿和针铁矿的鉴定和测定研究,提出了定量分析赤铁矿和针铁矿含量的DRS新方法.选择天然典型黄土和古土壤样品,首先采用柠檬酸盐-重碳酸盐-连二亚硫酸盐(CBD)方法去除其中成壤成因的铁氧化物矿物,以其为基体配制含不同赤铁矿和针铁矿的系列标样,然后进行DRS测试和多元逐步回归分析,分别建立测定赤铁矿和针铁矿含量的校准方程并加以检验.利用DRS方法,分析了多个黄土剖面的赤铁矿和针铁矿含量,发现黄土-古土壤剖面的赤铁矿/针铁矿比值可作为东亚季风干/湿变化的敏感指标.该比值较高时反映了干燥土壤环境,而较低时指示了潮湿土壤环境.对灵台和洛川剖面中赤铁矿/针铁矿比值的分析,初步揭示了2.6Ma年以来黄土高原东亚季风阶段性变强的特征. 相似文献
11.
基于漫反射光谱(DRS)的铁氧化物定量分析已用于北方黄土的研究,而在南方黄土中的适用性尚不清楚。本文选取江西九江黄土为研究对象,采用柠檬酸钠-重碳酸钠-连二亚硫酸钠(CBD)方法去除其中的游离铁,以此为基体分别加入不同比例的赤铁矿和针铁矿,通过多元线性回归方法建立了标样的铁氧化物含量与光谱反射率之间的校准方程。经检验,校准方程应用于未经CBD处理的剖面天然样品时,获得的赤铁矿含量较准,而针铁矿含量不准。原因可能在于:(1)混合体系中,赤铁矿与针铁矿互为基体,赤铁矿对针铁矿的干扰远大于针铁矿对赤铁矿的影响,这种差异在南方地区尤为明显;(2)CBD处理不能完全清除南方黄土中的针铁矿,可能与样品中含有部分结晶较好、粒度较粗的针铁矿有关,这也增加了针铁矿定量分析的不准确性;(3)铝的同晶替代现象对南方黄土影响更为显著,其中受晶格结构等影响,针铁矿的铝替代量比赤铁矿更大,可能对定量分析结果的准确性影响也更大。因而在南方黄土中,基于DRS的铁氧化物定量分析方法对于赤铁矿是适用和有效的,对于针铁矿的应用则需要慎重。 相似文献
12.
含水层沉积物中含铁矿物的特征与活性会影响砷的迁移转化行为。通过内蒙古含水层沉积物含铁矿物的溶解、还原动力学实验,研究了沉积物含铁矿物特征和活性及其与砷运移的关系。结果表明,沉积物中具还原活性的铁氧化物总量(m0)与岩性有关,细砂为52 μmol/g,黏土为45 μmol/g。初始还原速率k′均在10-5 s-1的数量级。表征活性均匀度的参数γ值介于合成铁氧化物矿物和表层沉积物之间。沉积物中Fe(Ⅲ)氧化物的还原活性主要介于人造纤铁矿与针铁矿的活性水平范围内。沉积物中可能存在两类活性水平不同的Fe(Ⅲ)氧化物。As更倾向于吸附在活性较强的Fe(Ⅲ)氧化物上。还原环境中,活性较强的Fe(Ⅲ)氧化物的还原性溶解,促进了沉积物中砷的释放。 相似文献
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针铁矿和菱苦土强化养殖粪污厌氧发酵液中氮、磷固定的研究 总被引：1，自引：0，他引：1
对比研究了养殖粪污厌氧发酵体系中添加针铁矿和/或菱苦土对N、P固定的作用。实验过程中对溶液pH进行监控,厌氧发酵44 d后,对发酵液中氨氮和磷浓度进行了分析,对固体产物进行了XRD和SEM分析。结果表明：单独或同时添加针铁矿、菱苦土的厌氧发酵罐中,发酵液中N、P浓度均降低,其中N浓度降幅小于P,添加菱苦土厌氧发酵罐中P浓度降幅较大,达90%以上。单独添加针铁矿的厌氧发酵罐中,针铁矿发生还原分解,转化为铁白云石;添加菱苦土的厌氧发酵罐中,形成了大量鸟粪石。研究认为在养殖粪污厌氧发酵体系中,由于碱金属离子的影响,针铁矿和菱苦土对N的固定作用不明显;针铁矿对P的固定效果一般,菱苦土对P固定效果显著,固P产物鸟粪石可作为优质缓释肥使用。 相似文献
14.
铁氧化物(以磁铁矿和赤铁矿最为常见)是铁矿床中最主要的含铁矿物,其氧同位素地球化学对于铁矿的成因研究具有重要意义。本文在总结了铁氧化物氧同位素分馏理论、不同成因类型铁矿形成过程的基础上,对世界主要类型铁矿铁氧化物的氧同位素组成特征和分馏规律进行了总结,并以新疆智博、查岗诺尔、备战海相火山岩型铁矿为例,开展了磁铁矿氧同位素地球化学研究。结果发现,这些铁矿中磁铁矿氧同位素组成δ18OSMOW集中在1‰～3‰之间,表明其形成于岩浆作用主导的高温岩浆/岩浆-热液环境,后期低温热液作用对铁的成矿作用影响有限。 相似文献
15.
铁(氢)氧化物矿物对有机污染物的光催化氧化作用 总被引：22，自引：3，他引：19
对水溶液中(氢)氧化铁的光催化氧化反应的发展与机理研究进行了总结,着重对近十年来应用针铁矿／过氧化氢进行光催化氧化环境中有机物的研究进展及其环境矿物学意义作了概述和探讨。采用天然生物矿化的纳米针铁矿／过氧化氢以偶氮染料甲基橙为光解模型物进行了光催化氧化的初步研究,结果表明铁细菌形成的针铁矿具有降解生物难降解的有机污染物的能力。在甲基橙溶液初始浓度为30mg／L,铁细菌矿化的针铁矿用量2．5g／L,反应体系H2O2的初始浓度97mmol／L,pH值为6．92,15W紫外灯照射2h后,甲基橙浓度可降低33％。 相似文献
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硫在铁和砷的生物地球化学循环中发挥着重要作用,但地下水系统中硫循环的中间产物S(0)对细菌转化铁和砷的影响尚不清楚.采用室内模拟实验,研究硫参与下细菌D2201对液相和载砷针铁矿中Fe(III)和As(V)的还原作用.结果表明:细菌D2201具有很强的铁还原能力,可以将液相中74%的Fe(III)还原;加入硫后,细菌还原S(0)产生的S(-II)使铁还原率提高到94%.但是,硫没有明显影响细菌对砷的还原.在实验初期,细菌明显加速了载砷针铁矿的还原,最终还原释放到液相中的Fe(II)浓度为32.12 μmol/L;硫的加入增强了细菌对载砷针铁矿的还原,还原溶解的Fe(II)增加至284.13 μmol/L,同时,砷的释放量也增加了1.6倍.这些结果表明硫显著促进了细菌对针铁矿的还原溶解并加速砷的释放.XRD和SEM-EDS结果显示,细菌还原针铁矿但不改变其矿相,而硫的加入也仅使矿物发生一定程度的团聚,并没有使其转变为其他矿物,也未导致砷的再吸附. 相似文献
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硫酸盐还原菌是厌氧环境中参与砷形态转化的重要微生物种群,其介导的生物地球化学循环过程对铁氧化物表面吸附态砷迁移转化的影响亟待深入研究.选取江汉平原典型高砷含水层原位沉积物分离纯化出一株严格厌氧硫酸盐还原菌Desulfovibrio JH-S1,对其进行砷和铁还原能力鉴定,并通过模拟培养实验探究硫酸盐还原菌参与下的铁矿物相转化对吸附态砷迁移的影响.Desulfovibrio JH-S1具有Fe(III)还原能力,无硫和有硫体系中Fe(III)均能被还原,但在硫酸盐充足条件下铁还原量显著增加;该菌株不具备As(V)还原能力,但添加硫酸盐的培养体系中As(V)去除率可达96%以上.Desulfovibrio JH-S1能够还原硫酸盐从而促进载砷的水铁矿还原转化为纤铁矿,并导致吸附的砷释放.江汉平原高砷含水层土著硫酸盐还原菌兼具硫酸盐/铁还原功能,参与了高砷含水层系统中砷-铁-硫耦合循环,对高砷地下水的形成具有重要作用. 相似文献
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岩溶地质高背景区土壤中普遍存在的铁锰结核对重金属的赋存状态和有效性有重要影响。选择广西贵港覃塘岩溶地质高背景区富含铁锰结核的表层土壤(0~20 cm)为研究对象,筛分出不同粒径的铁锰结核(10~120目)和细粒径土壤(<120目)样品进行化学分析,针对以下三个方面开展研究:(1)重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)在铁锰结核和细粒径土壤中的分布分配规律和铁氧化物矿物的组成;(2)铁氧化物矿物对富含铁锰结核的土壤中Cd等重金属富集的影响;(3)重金属在富含铁锰结核的土壤中的赋存机制。研究发现,铁锰结核中的Fe和Mn以及Cd等重金属含量随着粒径的增大而不断增加,说明Cd等重金属元素更倾向于在大粒径铁锰结核中富集;土壤中Cd等重金属总量的约90%赋存在结核中,表明研究区土壤中重金属主要以结核形式赋存;富含铁锰结核的土壤中赤铁矿和针铁矿的平均含量分别为0.61%和4.94%,且结核粒径越大,针铁矿和赤铁矿含量越高;除Hg外,Cd等重金属含量与针铁矿和赤铁矿的含量均呈现极显著正相关,与赤铁矿的相关性稍优于针铁矿,表明铁氧化物矿物与富含铁锰结核土壤中的Cd等重金属元素富集密切相关。铁锰结核的存在既能促进Cd等重金属在土壤中的富集,又能降低土壤中重金属的生物有效性,研究结果为解释岩溶地质高背景区土壤Cd等重金属元素高含量、低生物有效性提供了理论依据。 相似文献
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稀土开采本质上是利用离子交换作用将稀土元素从矿物(黏土矿物、铁(氢)氧化物)表面解吸下来的过程,厘清不同类型矿物对稀土元素浸出的影响,对于提高开采效率至关重要。(NH4)2SO4溶液是稀土元素浸矿时的常用提取剂,SO42-可以通过与稀土元素络合、改变矿物表面电荷性质以及键桥作用等影响稀土元素在矿物表面的吸附/解吸行为,进而影响浸出效率。本研究以高岭石和水铁矿分别作为黏土矿物和铁(氢)氧化物的代表,通过向离子吸附型稀土原矿中添加不同含量(0、5%和10%)的高岭石或水铁矿,结合批量实验、X射线衍射分析(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)及原位红外光谱(in situ ATR-FTIR)等分析表征手段,模拟不同浸取剂体系(NH4Cl和(NH4)2SO4)下,矿物类型对稀土元素浸取的影响。结果表明,在空白对照组中(未添加高岭石和水铁矿),NH4Cl浸出稀土... 相似文献
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针铁矿-四方纤铁矿-水体系氧同位素分馏的实验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
针铁矿是非常重要的三价铁氧化物之一,其氧同位素组成对于古环境再造具有很大的价值。以4种不同的铁化合物作为Fe3+离子的源物质,于30～120℃范围内,采用强迫水解方法,在不同同位素组成的水中分别实验合成针铁矿和四方纤铁矿。结果表明,以Fe(NO3)3·9H2O、NH4Fe(SO4)2·12H2O、Fe(SO4)3·7H2O为Fe3+源物质合成的是纯针铁矿,而以FeCl3·6H2O为Fe3+源物质合成的是四方纤铁矿。氧同位素分析显示,在30～120℃范围内实验测定的针铁矿-水体系和四方纤铁矿-水体系氧同位素分馏几乎不可区分,并且满足下列分馏关系:103lnα针铁矿-水=9.59×103/T-26.39103lnα四方纤铁矿-水=8.85×103/T-24.44实验测定的针铁矿-水体系氧同位素分馏不仅与前人实验结果一致,而且与增量方法理论计算相近。由于实验采用不同反应途径得到了一致的分馏结果,因此所测定的针铁矿-水体系氧同位素分馏代表了热力学平衡。 相似文献