华北地区城市地下水中主要离子含量升高机理分析——以洛阳市为例

本文以洛阳市为例，讨论了华北地区地下水中主要离子的背景浓度及其形成作用。在此基础上，重点阐述了地下水中Ｃａ＾２＋，Ｍｇ＾２＋浓度升高的若干机理，并对污染源各不相同的三个水源地地下水Ｃａ＾２＋，Ｍｇ＾２＋浓度升高机理进行了定量分析，比较了Ｃａ＾２＋，Ｍｇ＾２＋浓度与其它主要离子浓度的相关特征，研究表明：该区两类地下水主要形成了钙长石和镁榄石的风化作用，地下水中ＣＯ２分压升高，可促进Ｃａ，Ｍｇ硅酸盐，     

硅酸钙和生物腐殖肥复配对葱生长和镉吸收的影响

蔬菜的安全生产是切断镉通过食物链进入人体的关键环节.为研究硅酸钙和生物腐殖肥复配对葱生长和吸收镉的影响,在实际镉污染蔬菜地设计4种不同处理(T1:0.5%硅酸钙+0.5%生物腐殖肥、T2:0.5%硅酸钙+1.0%生物腐殖肥、T3:1.0%硅酸钙+0.5%生物腐殖肥、T4:1.0%硅酸钙+1.0%生物腐殖肥)及空白对照(CK),并分析不同条件下土壤pH、DTPA有效态镉、葱生物量和葱内镉含量随时间的变化.结果表明,4种处理均能提高土壤pH,降低土壤DTPA有效态镉含量,其中T3效果最明显,14、28、42和56 d时土壤DTPA有效态镉含量相对CK降幅分别为60.71%、49.54%、44.63%和58.94%;复配处理提高了葱地上部分生物量,其中T3和T4促进作用更显著,56 d时生物量增幅分别为107.19%和107.99%.不同处理对葱吸收镉的影响不同,56 d时,T4葱地上部分镉含量相对CK减少43.80%,有效减少植物对镉的累积,同时提高葱地上部分生物量,T4处理是较好的复配改良剂配比.     

硅基多孔材料的表征及其对SO2的吸附性能

为增强火山灰反应的强度,提高对SO₂的脱除性能,以粉煤灰为原料采用两步水热合成法制备硅基多孔材料,并对制备的材料进行表征.结果表明:硅基多孔材料整体呈无序形态,主要成分为水化硅酸钙和CaCO₃,属于无定型的非晶相物质;由C、O、Si、Na、Ca等元素构成,主要以SiO₃2-、CO₃2-的形式存在;呈蜂窝和玻璃纤维的网状结构,内部空隙发达,比表面积较大,且存在有大量的吸附水和结合水.利用固定床反应器测定了硅基多孔材料对SO₂的吸附性能,在入口ρ（SO₂）为1 200 mg/m3、吸附温度为50℃、SO₂含氧量为9%、粒度为200目（0.075 mm）的条件下,SO₂的吸附量可达24.87 mg/g,脱硫率可达100%,与钙基吸附剂相比吸附量提高了74%;将吸附SO₂后的硅基多孔材料在700℃下焙烧3 h,可以继续吸附SO₂,重复使用率可达72.24%.由于SO₂在脱除过程中存在一定的化学反应,含氧量的增加能够提高其对SO₂的吸附量.研究显示,硅基多孔材料脱除SO₂的过程是由物理吸附和化学反应相结合的结果,其中由于制备的硅基多孔材料具有较大的比表面积和较为丰富的孔结构,有利于物理吸附;同时,在两步法制备硅基多孔材料的过程中使火山灰反应得到增强也同样提高了SO₂与硅基多孔材料的化学反应,进而增强了化学吸附的效果.      

硅在海洋浮游植物群落演替过程中的作用

海洋浮游植物的群落演替是一处自然规律。每一局部水域，由于受各种特殊环境条件的调控和制约。具有其独特的浮游植物生礅类型。本文着重讨论了硅盐在浮游植物群落演替机制中手作用。并以大量的研究事例论证了这一理论的确立。     

高浓度聚硅氯化铝(PASC)中铝的水解-聚合特性研究

以铝酸钠为碱化剂,采用缓慢滴碱法合成了高浓度(2.0mol.L-1左右)具有不同Si/Al摩尔比的聚硅氯化铝复合混凝剂(PASC).采用Al-Ferron逐时络合比色法、碱式滴定法和红外光谱分析,研究了铝的形态分布、水解-聚合历程及铝硅间的相互作用.实验结果表明,Al-Ferron络合动力学符合At=A0+A1[1-exp(-kb1t]+A2[-exp(-kb2t)];在PASC中,硅酸钠和铝的水解产物间存在着相互作用,这种作用对铝的水解-聚合历程和形态分布有不同程度的影响.用铝酸钠制备PASC时有利于Al的形态由低聚物向中、高聚物转化,且随着PASC中Si/Al比的增加生成多核羟铝配合物的能力逐渐增强.     

渤海中部营养盐季节变化及限制统计分析

根据2013年7月（夏季）,11月（秋季）和2014年5月（春季）渤海中部海域营养盐数据以及温盐等数据,以浮游植物对营养盐的吸收阈值和化学计量关系为判断标准,对研究海域营养盐分布、限制状况以及季节变化特征进行分析,结果表明：调查海域内各营养盐组分变化均呈现明显季节性特征,表现为夏季低秋季上升春季下降的趋势.夏季受冲淡水影响,海水存在层化现象,溶解无机氮（DIN）、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量分别为（10.33±7.75）、（0.05±0.03）和（3.94±3.19）μmol/L,DIN/P较高,Si/DIN远低于1,其中表层和10m层存在P和Si限制站位分别达93%、93%和40%、20%,限制状况严重.秋季受底层沉积物扰动再悬浮及营养盐矿化释放等因素影响,各种营养盐含量迅速上升,DIN、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量为（16.44±6.51）、（0.54±0.20）和（16.94±6.37）μmol/L,分别升高了1.6、10.8和4.3倍,垂向分布差异较小,且仅存在P潜在限制现象.春季由于陆源输入相对较少,同时受浮游植物吸收等因素影响,各营养盐含量急剧下降,DIN、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量分别为（9.04±8.06）、（0.06±0.04）和（2.47±1.90）μmol/L,分别降低了45%、89%和85%,其中部分站位PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量低于阈值,在表层和10m层海水中存在P和Si限制站位分别达70%、65%和55%、50%,对海域内硅藻作为优势种的浮游植物生长和初级生产力产生影响.     

铝硅镁4004钎料对冷板与硅酸盐体系乙二醇冷却液腐蚀相容性的影响研究

目的研究不同钎料对冷板与硅酸盐体系乙二醇冷却液的腐蚀相容性影响。方法以铝合金3A21为基材,以不同铝硅镁箔4004为钎料,采用真空焊接的方法制备不同的铝合金冷板,将乙二醇冷却液加注在冷板中,在40℃开展压力测试。利用金相分析、扫描电子显微镜对冷板内部微观形貌和结构进行研究。结果铝硅镁箔4004中硅元素质量分数为13.29%时,焊接的冷板在3个月时间范围压力升高800 kPa;而硅元素质量分数为10.99%时,冷板在同样的条件下压力未见明显改变。两种冷板在焊接部位和翅片部位显示出截然不同的硅偏析现象。结论这种硅偏析现象可能导致了冷板在乙二醇冷却液不同的产气现象。     

黄土区典型小流域矿物化学风化及碳汇效应

黄土中蕴含了巨大的碳库,黄土中碳的转移对区域乃至全球碳循环具有重要影响。本文选择山西省临县一典型黄土小流域青凉寺沟流域进行调查分析,研究黄土水的化学特征及离子来源,分析黄土矿物的溶蚀过程及碳汇效应,并利用正演模型和水化学方法估算不同矿物的离子贡献比例及流域碳汇通量。结果发现,研究区黄土化学成分的含量由高到低依次为SiO_2、Al_2O_3、CaO、Fe_2O_3、MgO、K_2O、Na_2O,表现出贫SiO_2、Fe_2O_3,富CaO、MgO的特点;黄土水的pH呈中性偏碱,阴离子主要以HCO_3~-为主,阳离子以Na~+为主,水化学类型为重碳酸-钠型(HCO_3~--Na~+),水化学组成与黄土的化学组成相对应;流域内不同端元离子来源贡献计算结果表明,大气沉降、人类输入、蒸发盐矿物、硅酸盐矿物和碳酸盐矿物化学风化贡献的溶解物质分别占总溶解物质的1. 66%、6. 32%、10. 38%、62. 23%、19. 31%;黄土区长时间的水-矿物作用是硅酸盐矿物溶解贡献占主导的主要原因,阳离子置换反应、土壤-盐分浸出与蒸发以及人类输入对硅酸盐矿物溶解也有一定的贡献;受黄土区相对低温少雨的影响,黄土矿物的平均化学风化速率较低,为9. 31 t/(km~2·a),低于全球岩石的化学风化速率平均值36 t/(km~2·a),但是其消耗大气CO_2的速率较高,约为6. 34 t CO_2/(km2·a),明显高于同纬度三川河岩溶流域的碳汇速率(5. 28 t CO_2/(km~2·a));利用水化学径流法计算的青凉寺沟黄土小流域的矿物化学风化的大气CO_2消耗量为0. 18×10~4t/a,为中国黄土区大气CO_2消耗量的估算提供基础数据。     

From illite/smectite clay to mesoporous silicate adsorbent for efficient removal of chlortetracycline from water

A series of mesoporous silicate adsorbents with superior adsorption performance for hazardous chlortetracycline(CTC) were sucessfully prepared via a facile one-pot hydrothermal reaction using low-cost illite/smectite(IS) clay,sodium silicate and magnesium sulfate as the starting materials.In this process,IS clay was "teared up" and then "rebuilt" as new porous silicate adsorbent with high specific surface area of 363.52 m~2/g(about 8.7 folds higher than that of IS clay) and very negative Zeta potential(- 34.5 mV).The inert Si- O- Si(Mg,Al) bonds in crystal framework of IS were broken to form Si(Al)- O~- groups with good adsorption activity,which greatly increased the adsorption sites served for holding much CTC molecules.Systematic evaluation on adsorption properties reveals the optimal silicate adsorbent can adsorb 408.81 mg/g of CTC(only 159.7 mg/g for raw IS clay) and remove 99.3%(only 46.5%for raw IS clay) of CTC from 100 mg/L initial solution(pH 3.51;adsorption temperature 30℃;adsorbent dosage,3 g/L).The adsorption behaviors of CTC onto the adsorbent follows the Langmuir isotherm model,Temkin equation and pseudo second-order kinetic model.The mesopore adsorption,electrostatic attraction and chemical association mainly contribute to the enhanced adsorption properties.As a whole,the high-efficient silicate adsorbent could be candidates to remove CTC from the wastewater with high amounts of CTC.     

二氧化钛对地下水中砷硅的吸附及再生回用

二氧化钛(TiO_2)材料作为性能优异的吸附材料被广泛应用于地下水砷(As)的去除中.结果表明,地下水中共存硅离子(Si)会占据TiO_2的吸附位点,从而影响As的吸附及TiO_2材料的再生回用.本文通过同步辐射扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)研究了Si对As微观吸附机制的影响,表明Si的存在不会影响As在TiO_2上的吸附构型.衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)原位研究表明Si在TiO_2表面形成Si单体、低聚体和多聚体,从而竞争As的吸附位点,同时增加TiO_2再生的难度.为了实现TiO_2材料的高效再生,本研究进一步考察了氟化钠(NaF)对TiO_2表面Si的脱附效果,发现NaF可以有效地洗脱Si,再生后的TiO_2吸附性能稳定.ATR-FTIR光谱原位分析发现,NaF的加入可有效脱附TiO_2表面的Si单体和多聚体.当利用NaF和Na OH共同洗脱TiO_2表面的As和Si时,3次循环中As的脱附率为86.8%~100.3%,Si的脱附率为67.9%~82.0%.本研究为地下水砷硅共吸附材料的再生提供了一种有效方法.