层控矿床中还原态硫的形成机制

层控矿床中形成金属硫化物的还原态硫来自下列作用过程：①在沉积物理藏不深、温度小于90℃的条件下，细菌可将海水流好盐还原；②分散在沉积物中的有机质在热成熟过程中可释放出H2S;③硫酸盐在较高温度（＞100℃）的地下深处通过化学反应可形成非生物H2S。上述三种方式形成的还原态硫具有不同的同位素特征。     

用氢在蒙脱石中还原层间Ni~(2+)和Cu~(2+)

<正> 除了蛭石以外,在各种层状硅酸盐中进行的所有氧化-还原研究,是关于结构铁的氧化-还原作用;然而层间阳离子的还原特性尚无人问津。过渡金属交换的蛭石,其还原作用程度随着晶格电荷的减少而增加。因此,结构上类似的蒙脱石,还原反应可能在矿物层间空间进行。本文是在190—250℃之间,在蒙脱石层间空间交换的 Ni~(2+)和 Cu~(2+)离子的 H_2还原作用     

湖泊沉积物-水界面铁-锰循环研究新进展

通过云贵高原深水湖泊沉积物-水界面铁-锰循环研究，揭示了湖泊铁-锰循环不仅受氧化还原边界层化学界面的控制，而且受沉积物-水地质界面的制约；有机质生物氧化和流酸盐还原构成界面铁-锰循环的重要机制并产生亚扩散层屏蔽效应；铁-锰循环伴随有微量金属元素地球化学形态的改变，从而影响其迁移行为；气候剧烈变化所中断的铁-锰循环，形成铁-锰富集层的古环境记录。     

永寿大骨节病区硒的氧化还原电位及腐殖酸等的影响

以大骨节病病区土壤溶液环境为背景,研究了土壤溶液中E_H[Se(Ⅵ)/Se(Ⅳ)]—pH关系及天然环境中主要的氧化还原剂腐殖酸、MnO_2、Fe~(2+)等对硒氧化还原性质的影响。腐殖酸和Fe~(2+)可提高Se(Ⅵ)/Se(Ⅳ)体系的还原能力,MnO_2对Se(Ⅳ)有一定的氧化作用,而腐殖酸和Fe~(2+)只有在低pH条件下才对Se(Ⅵ)有弱的还原作用。几种含硫化合物还原Se(Ⅵ)的能力依次为:硫代乙醇酸>L-半胱氨酸>硫化物。     

大气汞均相和非均相化学反应过程研究进展

作为环境中汞传输的最重要通道,大气在汞的全球生物地球化学循环和传输扩散中起着极其关键的作用.大气环境成分复杂,汞在随大气环境传递过程中会经历复杂的化学反应,并导致不同形态之间相互转化,这也成为影响大气汞远距离传输尺度的关键因素.本文主要对大气汞在不同相界面之间的分配过程和主要影响因素(包括相界面的物理化学性质和外部环境条件等)进行了总结;对大气Hg0主要氧化反应过程(卤族元素氧化和O_3、OH·氧化)进行了阐述;对大气Hg~(2+)还原反应过程,尤其是光致还原反应等进行了梳理.如何综合运用野外监测分析和室内模拟等,利用微观分子表面分析等新技术明确大气汞均相、非均相反应过程,并将反应机理与大气汞传输过程模拟系统融合,将是未来大气汞研究的重要内容之一.     

固定化硫氧化菌对海水养殖生境中硫化物的控制效果研究

海水养殖生境中由于有机质积累以及缺氧条件导致硫化物大量产生,严重危及养殖环境健康。为此,创建海水养殖系统,以沸石为载体吸附固定化硫氧化菌株,通过定位布放固定化硫氧化菌袋,探究其对生境中硫化物控制效果及其影响因素。结果表明,固定化菌剂中活菌含量为1.9×107 CFU/g,对硫化物的控制效果受环境温度、pH、菌剂投加量的影响较大,对温度及pH变化有更好的耐受性;在温度为30℃、pH为7.0、150 r/min的实验条件下,对硫化物的最大去除速率为8.3 mg/（g·h·L）。在海水养殖环境中,将沸石固定化菌剂平铺于土工布袋内,将布袋平铺于养殖系统沉积物-水界面,覆盖率2.5%,固定化布袋菌剂能够显著抑制环境中硫化物的产生,在缺氧条件下7 d内对硫化物的控制率达到99%。本研究表明定点布放硫氧化菌袋能够很好的控制养殖水体中硫化物,为其在海水养殖系统中的应用提供了技术支撑。     

TiO2复合催化剂弱光催化降解模拟海水中苯酚及其催化活性的影响

为了获得适用于海水中有机污染物光降解催化剂,分别选用纳米SiO_2粒子和氧化石墨烯GO为载体,利用吸附相反应技术并结合热处理过程制备了基于TiO_2的复合催化剂,研究了弱光(光强小于1mW·cm~(-3))激发下复合催化剂光催化降解模拟海水中苯酚.结果表明,吸附相反应技术结合焙烧得到的La~(3+)掺杂TiO_2-SiO_2,表面亲水性较强和对苯酚吸附能力较弱,难以克服盐离子的干扰并有效降解模拟海水中高浓度苯酚.而吸附相反应技术结合醇溶剂热还原处理后,La~(3+)掺杂TiO_2-SiO_2催化剂表面亲水性显著减弱,但该催化剂在模拟海水中不能形成稳定的悬浮体系.吸附相反应技术得到的TiO_2-GO和La~(3+)掺杂TiO_2-GO中,TiO_2粒子粒径小于10nm且均匀负载于GO的表面.醇溶剂热还原处理可使TiO_2形成晶型结构,从而提高其催化活性,同时还能将GO表面的含氧基团还原,降低催化剂表面亲水性.从而提升催化剂对苯酚的吸附能力和对盐离子的抗干扰能力.另外,还原GO与小粒径TiO_2粒子紧密结合,使光生电子能很快转移至还原GO表面,增大光生电荷分离率,进一步提升催化剂的光降解性能.     

阿巴拉契亚盆地泥盆纪页岩中碳与硫的相互关系可作为判别沉积环境的标志(摘要)

<正> 本文用美国阿巴拉契亚盆地泥盆纪海相页岩中有机碳和硫之间的相互关系来判别沉积环境。判别的依据是岩心样中有机碳和硫化物硫之间的协方差。这一协方差是有机质分解代谢和同时硫酸盐还原细菌使硫酸盐还原(形成可与铁反应的含水硫化物)的结果。在有机碳-硫的相关图上,直线的斜率(截距为零时)与沉积速度或有机质的新陈代谢作用有关。以现代黑海为模式,     

沉积物电缆细菌的生长特征及其对物质循环影响的研究进展

沉积物-水界面物质循环主要受铁锰化合物和微生物氧化还原过程的影响. 微生物氧化还原通常发生在细胞周质空间和外膜表层,或通过微生物纳米导线、细胞被膜等机制发生在细胞间. 近年来,电缆细菌介导的长距离电子传递机制的发现,使得微生物氧化还原反应的发生距离从纳米级扩展到厘米级. 本文重点综述了电缆细菌的生理特性及其对沉积物-水界面物质循环的影响,总结了电缆细菌的环境效应及未来的研究方向. 电缆细菌主要栖息于高硫化物含量、高电导率和低生物扰动的咸水沉积物中,在淡水沉积物中较少见. 电缆细菌对硫化物的氧化是一种反向硫酸盐还原过程,使得表层沉积物处于偏碱性的环境中,并利用多种电子受体来实现硫氧化,从而在与其他微生物的竞争中获得优势. 电缆细菌通常以O₂为电子受体将H₂S和FeS氧化为硫酸盐,并在沉积物-水界面处形成一层铁氧化物保护层,在吸附间隙水中磷的同时也阻止了其他物质的释放. 电缆细菌能够通过溶解FeS间接地促进硝酸盐异化还原作用,进而影响沉积物氮循环. 未来有必要加强微尺度电缆细菌对物质循环的影响和电缆细菌与其他细菌的协作关系研究,建议创新电缆细菌的纯化培育条件并开展其在硫污染沉积物修复中的应用,从而为水生态环境保护工作的开展提供技术支持.      

墨西哥奇瓦瓦州谢拉佩尼亚布兰卡矿区火山成因铀矿化:三种成因模式

谢拉佩尼亚布兰卡矿区是与火山岩有关的铀矿床的良好实例,在这里火山岩既被认为是铀的源岩,又被看成是铀沉淀的主岩。矿化主要产在新生代火山岩堆的下部单元,即上覆于中生代钙质基底的诺帕尔流纹岩和埃斯库阿德拉流纹岩中。现已划分出三种矿化成因类型:(1)热液型,如诺帕尔1号矿床。岩石的原生矿化(观察到沥青铀矿-黄铁矿组合的残迹)及与其伴生的高岭石化,均与热液流体在角砾岩和断层系内的循环有关。现代矿化主要由U~(+6)矿物(硅钙铀矿,水硅钾铀矿等)所组成,这些矿物是在氧化条件下晚期形成的;(2)浅生-喷气混合型,如拉斯玛格丽塔斯矿床。U-Mo矿物的沉淀是由于富U的氧化地下水在构造谷中与富含H_2S的还原流体混合造成的;(3)浅成型,如普埃托3号矿床。U~(6+)矿化(硅钙铀矿)位于两个不透水的岩层之间,呈卷状。U~(6+)硅酸盐以及高岭石和石英的沉淀,是由于低温下溶液中SiO_2的富集所造成的。     

氧化还原循环过程中沉积物磷的形态及迁移转化规律

为研究沉积物在氧化还原循环过程中磷循环迁移转化机制,通过控制实验模拟分析氧化还原条件下,上覆水理化性质变化特征、沉积物各形态磷变化及机制研究,并量化沉积物中磷的重新分配和沉积物磷酸盐的释放通量影响。结果表明,(1)氧化还原电位Eh和pH体系、硫体系、碳体系以及与磷相关性密切的铁体系变化规律具有周期性,并对解释沉积物-水两相界面磷的迁移转化机制有重要作用;(2)在氧化还原循环过程中,各形态磷含量随着氧化还原条件和时间变化,根据水-沉积物磷素变化量化分析可得,可还原态磷(BD-P)和铁铝结合态磷(NaOH-rP)是可逆地重新分配到弱吸附态磷(NH4Cl-P)、聚磷/有机磷(NaOH-nrP)、残渣态磷(Rest-P)和间隙水溶解性活性磷(SRP)中,且沉积物中变化量93.7%的磷在还原反应时不会释放到水体中;(3)上覆水总磷(TP)浓度变化的92%为上覆水的SRP,表明水-沉积物在该循环过程中以水溶性磷交换为主;(4)根据Fick第一定律得,还原阶段磷扩散通量最大值为0.58mg·(m2·d)-1,而氧化阶段第7d扩散通量约为0.16~0.22mg·(m2·d)-1;氧化反应阶段,扩散通量随时间逐渐降低,还原阶段的变化趋势相反,表明还原状态会加速沉积物磷的扩散程度,而曝氧降低了沉积物磷扩散通量。     

珠江口桂山岛沉积物中重金属生物毒性评价和同步萃取金属形态特征

采用冷扩散法和连续萃取方法对珠江口桂山岛附近7个位点表层沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)、同步萃取重金属(SEM)和沉积物中重金属形态进行了研究.研究结果表明,表层沉积物中AVS含量较低,沉积物中重金属主要以残留态和硫化物结合态存在,其次为还原态、有机质结合态和少量弱酸提取态.Pearson相关分析表明,沉积物中SEM与Ca(r=0.677)、Al(r=0.668)和Fe(r=0.787)有显著正相关关系,而与有机碳(r=-0.908)有显著负相关关系,沉积物组分影响着重金属的生物毒性,SEM/AVS预测可能会过高估计重金属生态毒性.由150μmol.g-1(∑SEM-AVS)/fOC340μmo.lg-1,表层沉积物中重金属对底栖生物有潜在或慢性毒性作用.对沉积物样品中SEM结合特征研究表明,SEM-Cu主要为Cu弱酸提取态、还原态和硫化物结合态,另有部分有机质结合态和少量残留态;SEM-Pb和SEM-Ni主要为Pb和Ni残留态,同时还包括Pb和Ni全部弱酸提取态、还原态、有机质结合态和硫化物结合态;SEM-Zn主要为Zn弱酸提取态、还原态和硫化物结合态,另有少量的有机质结合态.     

富硫沉积生境中微生物群落的垂直分布特征

为探讨富硫沉积环境中特定微生物类群对硫循环的贡献,人工建立富含硫酸盐的模型,对模型中各种环境化学参数进行监测,并采用不依赖于培养的微生物分子生态学技术对微生物群落垂向分布特征进行解析.结果表明,以沉积物-水界面为分界线,上层水相为好氧环境,硫化物浓度较底;而沉积物相中硫化物浓度较高,为厌氧生境.微生物群落分布与环境特征具有很好的吻合性,沉积物相中微生物群落相似性较高,多样性相对较低,而水相中微生物多样性较高,且与沉积物中微生物分离距离较大.在水-沉积物垂向剖面中,细菌域中的变形菌门(Protebacteria)(丰度为7.6%~32.8%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(13.6%~22.3%)以及古菌域中的广古菌门(Euryarchaeota)(19.3%~29.2%)是微生物群落中的绝对优势类群.在该生境中,存在微生物主导的硫循环过程,在厌氧沉积物表层,δ变形菌纲(Deltaprotebacteria)中的硫酸盐还原细菌还原硫酸盐产生硫化物,同时降解有机质.硫化物向上层扩散时,被Thiobacillus、Acidithiobacillus和Halothiobacillus等属的硫氧化微生物氧化为单质硫,并进一步氧化为硫酸盐,在硫循环过程中有机质被逐渐降解.特定微生物种群的富集需要在不同的环境因素,多种微生物共同参与硫循环过程,完成有机质降解.     

云贵高原湖泊沉积物一水界面铁、锰、硫体系的研究进展

通过对云贵高原湖泊沉积物一水界面铁、锰、硫体系的研究 ,揭示了湖泊铁、锰循环受氧化还原边界层、沉积物一水界面等多重界面的控制 ;湖水中硫酸盐的浓度制约着其扩散的物理过程 ,进而影响着硫酸盐还原作用 ;硫酸盐还原对铁、锰循环产生亚扩散层屏蔽效应 ;铁、锰循环伴随有微量金属元素的沉积后再迁移现象 ;沉积物一水界面为认识湖泊污染问题、有效地解决湖泊铁、锰的季节性污染等提供了科学依据。     

我国南方桉树人工林区水库沉积物污染物的分布特征及迁移规律

桉树人工林区水库水体大面积泛黑引发的水质安全问题是目前关注的热点问题之一,我国南方地区尤其是广西南宁市90%以上的饮用水源水库周边都大量种植桉树,且很多都出现不同程度的水体泛黑现象.已有研究表明水库沉积物对上覆水Fe~(2+)、Mn~(2+)、S~(2-)和DOC的迁移转化过程起着重要作用,探究水体污染物在沉积物-水界面附近的分布特征与迁移规律对揭示库区泛黑机制具有重要意义.本研究利用柱状泥样分层分析方法和高分辨率原位被动采样技术,于2018年7～12月在我国南方典型泛黑水库天雹水库开展3次实验,分析沉积物中铁、锰、硫化物和有机质的分布特征及季节性变化规律,并重点研究泛黑期沉积物间隙水Fe~(2+)、Mn~(2+)、S~(2-)和DOC的剖面分布规律及迁移方向.结果表明:①桉树人工林区水库沉积物中铁和锰含量丰富,远超过全国土壤背景值.表层沉积物中铁、锰和TOC含量随季节同步增加,主要来源于水库周边桉树林区物质(残落物、腐解液和土壤颗粒)的输入与沉降;②桉树人工林区水库泛黑期沉积物间隙水中Fe~(2+)(16.99 mg·L~(-1))和DOC(36.80%)含量显著高于湖泛体系沉积物(12.15 mg·L~(-1)和10.78%),Fe~(2+)/S~(2-)与Mn~(2+)/S~(2-)比值均大于300,缺氧条件下沉积物中以铁锰氧化物的还原反应为主;③桉树人工林区水库沉积物中Fe~(2+)扩散通量[27.4～33.5 mg·(m~2·d)~(-1)]分别是太湖、阿哈水库和红枫湖的32.6、 4.9和30.8倍,具有更强的Fe~(2+)内源释放能力,且间隙水中Fe~(2+)与DOC(r0.904,P0.01)显著正相关,沉积物中铁还原产物与有机质的络合反应是水库突发性泛黑的重要成因之一.     

皇天畈试验场地下水的砷、铁污染及自净作用

研究了中国水稻研究所皇天畈试验场被砷、铁污染的地下深井水的自净作用。结果表明,其自净机制是地下深井水抽出地面后,由于体系的氧化还原势瞬时提高,Fe~(2+)氧化成Fe~(3+),As~(3+)氧化成As~(5+)。Fe~(3+)水解后,形成Fe(OH)_3,并聚合,水中的As~(5+)被氢氧化铁吸附后,形成共沉淀,沉降在底部。实验证明,若提高深井水的氧化势,则能加速自净的进程。     

氧化还原循环过程中沉积物磷的形态及迁移转化规律

为研究沉积物在氧化还原循环过程中磷循环迁移转化机制,通过控制实验模拟分析氧化还原条件下,上覆水理化性质变化特征、沉积物各形态磷变化及机制研究,并量化沉积物中磷的重新分配和沉积物磷酸盐的释放通量影响.结果表明:(1)氧化还原电位Eh和p H体系、硫体系、碳体系以及与磷相关性密切的铁体系变化规律具有周期性,并对解释沉积物-水两相界面磷的迁移转化机制有重要作用;(2)在氧化还原循环过程中,各形态磷含量随着氧化还原条件和时间变化,根据水-沉积物磷素变化量化分析可得,可还原态磷(BD-P)和铁铝结合态磷(Na OH-rP)是可逆地重新分配到弱吸附态磷(NH4Cl-P)、聚磷/有机磷(Na OH-nrP)、残渣态磷(Rest-P)和间隙水溶解性活性磷(SRP)中,且沉积物中变化量93. 7%的磷在还原反应时不会释放到水体中;(3)上覆水总磷(TP)浓度变化的92%为上覆水的SRP,表明水-沉积物在该循环过程中以水溶性磷交换为主;(4)根据Fick第一定律得,还原阶段磷扩散通量最大值为0. 58 mg·(m~2·d)-1,而氧化阶段第7 d扩散通量约为0. 16～0. 22 mg·(m~2·d)-1;氧化反应阶段,扩散通量随时间逐渐降低,还原阶段的变化趋势相反,表明还原状态会加速沉积物磷的扩散程度,而曝氧降低了沉积物磷扩散通量.     

危险废物填埋场复合衬层渗漏分析与污染物运移预测

以我国危险废物填埋场次防渗层采用1 mm高密度聚乙烯(HDPE)土工膜和0.5 m压实粘土衬垫(CCL)组成的复合衬层为研究对象,采用经验公式以及解析方法计算了不同缺陷条件下复合衬层的渗漏率.在此基础上,采用一维污染物对流扩散运移方程对重金属Cd~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)击穿复合衬层的时间进行了计算和分析.结果表明:复合衬层渗漏率主要受到复合衬垫界面接触条件,渗滤液水位以及缺陷类型的影响;当复合衬层的漏洞密度为20个·hm~(-2)时,半径为5.64 mm的圆孔型缺陷其最大渗漏率为22.7 m~3·a~(-1)·hm~(-2);当单位面积裂缝长度为200m·hm~(-2)时,宽度为2 mm长度为1 m的裂缝型缺陷其最大渗漏率为42.5 m~3·a~(-1)·hm~(-2);Cd~(2+)可作为重金属污染物击穿复合衬层的指示性污染物,其击穿时间最长为2.74 a,最短为1.38 a;通过改变土工膜下伏土壤衬层的性能或增加土壤衬层厚度可延缓污染物击穿时间.     

自制硫系稳定剂对重金属六价铬污染土壤的稳定化效果及长期稳定性研究

为验证自制硫系稳定剂(KTWDJ-1)修复Cr~(6+)污染土壤的可应用性,以某铬盐厂污染场地为依托进行了稳定化试验,同时与多硫化钙(CPS)、硫化钠(Na_2S)进行对比。总结了硫系稳定剂对Cr~(6+)污染土壤的化学还原稳定化修复效果。结果表明:KTWDJ-1对Cr~(6+)还原效果最佳,当KTWDJ-1的投加比例为3%时,Cr~(6+)浸出浓度从128.5mg/L减少至0.05mg/L,还原效率高达99.96%,然而相同条件下,CPS和Na_2S对Cr~(6+)的还原效率分别为99.04%和85.52%。随着硫化物添加比例的增加,浸出Cr~(6+)浓度持续下降。硫化物稳定化后的土壤中Cr的铁锰氧化态显著增加,可交换态含量的变化是Cr浸出浓度变化的主要原因。此外,三种硫系稳定剂,KTWDJ-1显示了相对较好的长期稳定性,经过酸性水反复沥滤状态下仍能保持稳定的浸出浓度。最后,探究KTWDJ-1的工程最优参数,稳定化过程中,土壤含水率需控制在30%左右,土壤pH调节至9左右,养护时间保证5d以上,污染土壤Cr~(6+)的稳定化效果能达到最佳。     

北海-临高海底光缆路由区海底土中几种腐蚀因子的调查

研究了北海-临高海底光缆路由区表层和1.5 m层海底土中的泥温、pH值、Eh值、硫化物和硫酸盐还原菌等几种腐蚀因子.结果发现,泥温和pH值表层与1.5 m层海底土中差别不大,对海缆的安全性不会造成威胁;路由区除北端粗砂区表层海底土为强氧化环境外,其余无论是表层还是1.5 m层都属于还原环境和过渡环境区域;硫化物含量的分布特征是1.5 m层明显高于表层,且对海缆外护层可能有轻微的腐蚀作用;硫酸盐还原菌的含量分布规律则是表层高于1.5 m 层,在光缆的埋设深度上微生物腐蚀作用轻微.