| 海水蒸发时的硼同位素分馏 |
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| 引用本文： | 肖应凯,李世珍,魏海珍,孙爱德,刘卫国,周卫建,George H. Swihart.海水蒸发时的硼同位素分馏[J].地球学报,2005,26(Z1):1-2. |
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| 作者姓名： | 肖应凯 李世珍 魏海珍 孙爱德 刘卫国 周卫建 George H. Swihart |
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| 作者单位： | 中国科学院青海盐湖研究所，青海 西宁，810008；中国科学院地球环境研究所 黄土与第四纪地址国家重点实验室，陕西 西安，710075;中国科学院青海盐湖研究所，青海 西宁，810008;中国科学院青海盐湖研究所，青海 西宁，810008;中国科学院青海盐湖研究所，青海 西宁，810008;中国科学院地球环境研究所 黄土与第四纪地址国家重点实验室，陕西 西安，710075;中国科学院地球环境研究所 黄土与第四纪地址国家重点实验室，陕西 西安，710075;Department of Earth Sciences,University of Memphis, Memphis TN 38152, USA |
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| 摘 要： | 采用立式亚沸石英蒸馏器，在非流动条件下进行了海水蒸发实验，以研究海水一空气界面硼同位素的行为。将具有不同pH值的天然海水在不同温度下平静地蒸发，采用冷水收集海水蒸汽，实现了无流动空气的真实的蒸发过程，共进行了3种类型的实验。 实验1 将不同pH值（(7.71-8.49)的海水在27℃，33℃和40℃下蒸发，蒸发时连续地补充高纯水以维持蒸发液体的体积恒定。收集海水蒸汽，进行蒸汽的硼同位素组成、硼和氯浓度的测定。 实验2将天然海水在33℃下蒸发，蒸发时不补加高纯水．搏派承药蒸干。分捌收集海水蒸汽和蒸干后的固体盐，进行蒸汽和固体盐的硼同位素组成测定。并同时测定不同蒸发阶段海水的pH值。 实验3 将加人不同硼量的天然海水在40℃下蒸发.蒸发时连续地补充高纯水以维持蒸发液体的体积恒定，收集海水蒸汽，进行硼同位素和硼浓度的测定。 硼浓度的结果表明：①在实验1中，蒸汽的硼浓度变化范围是1.51-10.7 μg/L，平均值为5.16 μg/L，随海水pH值升高而降低，但与蒸发温度无关；②在实验2和3中蒸汽硼的浓度要远远高于实验1，而且蒸汽硼浓度与海水硼浓度具有线性的正相关关系；③蒸汽相的Cl/B比（摩尔比值：平均23.4)远远低于海水的Cl/B比（摩尔比值：1485)，这表明蒸发时没有将海水喷雾的细珠引人蒸汽中。 硼同位素结果表明： (1)在实验1中，蒸汽的δ11B值除一个以外均低于海水B(OH)3的δ11B值，而高于海水B(OH)4-的δ11B值，而且都比海水的δ11B值高，蒸汽与海水间的平均硼同位素分馏系数为1.0019，这表明在海水蒸发时，11B富集在蒸汽相中。此结果与以前所进行的硼溶液蒸发实验结果一致，但与以前所进行的海水蒸发实验结果完全相反。以前的海水蒸发实验结果表明，10B在蒸汽相富集。这种截然相反的结果要归结于蒸发条件的差异，以前蒸发的海水蒸汽是由流动空气带出，此时非平衡的动力因素将起到重要作用，造成质量轻的10B优先进人蒸汽相。而本次实验在非空气流动条件下进行，B(OH)3和B(OH)-4间的同位素平衡将起主导作用。显然，燕汽的δ11B值与海水的pH值没有明显的关系。 (2)在实验2中，蒸汽与海水间的硼同位素分馏系数要远远高于实验1，特别当海水蒸干前的500 mL蒸汽，分馏系数高达1.0182。而蒸干后的固体盐的δ11B值明显低于原始海水，分馏系数为0.9973。这充分表明，在海水蒸发时，11B优先被蒸发而进人燕汽相。海水蒸发时蒸汽相的δ11B值随蒸发程度呈平方指数形式增加，这与蒸发时残留海水的δ11B值急剧升高有关。 (3）实验3中，蒸汽的δ11B值随海水硼浓度的增加而升高，当硼浓度为19.7 μg/mL和63.5 μg/mL时，硼同位素分馏系数分别为1.0072和1.0107。 海水蒸发时的硼同位素分馏可用于对大气降雨硼来源的研究。在不同时期采集的西宁雨水的δ11B值为12.1‰和9.0‰，受风向的影响甚微，表明西宁地区的大气环境受海洋影响较小，大气中的硼主要来源于陆地。但南海西江石油平台大气降雨的δ11B值明显受风向所控制，高δ11B值（33.2‰）表明其海洋来源，而低δ11B值（8.4‰）表明其陆地来源。以往文献所报道的陆地及其沿海大气降雨的δ11B值变化范围很宽(0.8‰~35‰)，但是它们都低于海水的δ11B值，这表明陆地及其沿海大气中的硼主要来源于陆地。 海水中的硼将因洋壳低温蚀变、沉积物吸附以及生物碳酸盐共沉淀从海洋中迁出，这些过程均造成海水10B的贫化。惟独海水蒸发时会造成海水10B的富集，但由于此时硼同位素分馏小，而且与其他因素相比，被海水蒸汽迁出的硼量低，根据计算，海水燕发对古海洋硼同位素组成的影响完全可以忽略不计。
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| 关 键 词： | 硼同位素 同位素分馏 蒸发 海水 |
Boron Isotopic Fractionation During the Evaporation of Seawater |
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| XIAO Yingkai,LI Shizhen,WEI Haizhen,SUN Aide,LIU Weiguo,ZHOU Weijian and George H. Swihart.Boron Isotopic Fractionation During the Evaporation of Seawater[J].Acta Geoscientia Sinica,2005,26(Z1):1-2. |
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| Authors: | XIAO Yingkai LI Shizhen WEI Haizhen SUN Aide LIU Weiguo ZHOU Weijian and George H Swihart |
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| Institution: | Qinghai Institute of Salt Lakes, Chinese Academy of Science, Xining, Qinghai, 810008;State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology, Institute of Earth Environment, Chinese Academy of sciences, Xi'an, Shaanxi, 710075;;Qinghai Institute of Salt Lakes, Chinese Academy of Science, Xining, Qinghai, 810008;;Qinghai Institute of Salt Lakes, Chinese Academy of Science, Xining, Qinghai, 810008;;Qinghai Institute of Salt Lakes, Chinese Academy of Science, Xining, Qinghai, 810008;;State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology, Institute of Earth Environment, Chinese Academy of sciences, Xi'an, Shaanxi, 710075;;State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology, Institute of Earth Environment, Chinese Academy of sciences, Xi'an, Shaanxi, 710075;;Department of Earth Sciences, University of Memphis, Memphis TN 38152, USA |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | boron isotope isotopic fractionation evaporation seawater |
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