GROUNDWATER GEOCHEMISTRY IN THE SEMINOLE WELL FIELD,CEDAR RAPIDS,IOWA1

The City of Cedar Rapids obtains its municipal water supply from four well fields in an alluvial aquifer along the Cedar River in east-central Iowa. Since 1992, the City and the U.S. Geological Survey have cooperatively studied the groundwater-flow system and water chemistry near the well fields. The geochemistry in the alluvial aquifer near the Seminole Well Field was assessed to identify potentially reactive minerals and possible chemical reactions that produce observed changes in water chemistry. Calcite, dolomite, ferrihydrite, quartz, rhodochrosite, and siderite were identified as potentially reactive minerals by calculating saturation indexes. Aluminosiicate minerals including albite, Ca-montmorillonite, gibbsite, illite, K-feldspar, and kaolinite were identified as potentially reactive minerals using hypothetical saturation indexes calculated with an assumed dissolved aluminum concentration of 1 microgram per liter. Balanced chemical equations derived from inverse-modeling techniques were used to assess chemical reactions as precipitation percolates to the water table. Calcite dissolution was predominate, but aluminosilicate weathering, cation exchange, and redox reactions also likely occurred. Microbial-catalyzed redox reactions altered the chemical composition of water infiltrating from the Cedar River into the alluvial aquifer by consuming dissolved oxygen, reducing nitrate, and increasing dissolved iron and manganese concentrations. Nitrate reduction only occurred in relatively shallow (3 to 7 meters below land surface) groundwater near the Cedar River and did not occur in water infiltrating to deeper zones of the alluvial aquifer.     

土壤中不同粘粒矿物在高温下释放氟污染物的研究

研究了蒙脱石、高岭石、水铝英石、蛭石和针铁矿在高温下释放氟污染物的特征.结果表明:高温下氟化物从这些矿物中的逸出率不仅随矿物种类而变化,而且与烧成温度、比表面积、矿物结构水含量的变化以及高温加热时间密切相关.蒙脱石的晶格瓦解温度比高岭石的滞后,可能是不同高温下蒙脱石氟化物逸出比高岭石滞后的原因之一.含钙化合物能降低氟从蒙脱石中的逸出率.以CaCO₃处理蒙脱石为例,800℃时,氟化物逸出率比对照降低了59.6%,800℃时,5种含钙物质的固氟能力的大小顺序为:CaCO₃＞CaO＞Ca₃(PO₄)₂＞Ca(OH)₂＞CaSO₄.     

REGIONAL CHARACTERISTICS OF THE TOTAL DISSOLVED MINERALS IN STREAM WATERS OF ILLINOIS1

ABSTRACT Using water analyses from 67 gaging stations, discharge-frequency-weighted mean concentrations (QFC) and average annual yield (AAY) per unit area were determined for the total dissolved mineral content of Illinois streams. The resultant data indicates that total dissolved mineral contents are controlled by regional rather than local factors. In most cases plausible explanation for the magnitudes can be found in regional patterns of natural and demographic conditions. Although the data suggest that total dissolved minerals are increasing, the relative contributions of natural versus anthropogenic phenomena are difficult to delimit at this level of investigation.     

镁离子对氧化亚铁硫杆菌生物合成次生铁矿物的影响

通过摇瓶实验,在Mg2+分别为48,4.8mg/L,其他元素组成与9K液体培养基一致的体系中,采用氧化亚铁硫杆菌A. ferrooxidans催化合成次生铁矿物.考察了Mg2+含量对生物合成次生铁矿物体系pH值、氧化还原电位(ORP)、Fe2+氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相及矿物晶体尺寸的影响.结果表明,经过48h培养,Mg2+浓度为48,4.8mg/L生物成矿体系pH值分别从原来的2.50降低至2.30,2.19,ORP分别从初始259mV增加至269mV,276mV.两体系Fe2+氧化率培养至第48h均达到100%,然而两体系总Fe沉淀率及矿物形态及却不尽相同.Mg2+浓度为48mg/L生物成矿体系,总Fe沉淀率为23.7%,次生矿物紧密粘附于三角瓶底部.而Mg2+浓度为4.8mg/L生物成矿体系,总Fe沉淀率达到32.2%,次生矿物却均匀分散于溶液中.两体系合成次生铁矿物均为黄铁矾与施氏矿物共存的混合物,Mg2+含量4.8mg/L体系合成黄铁矾单个晶体长度(~1.60μm)约为Mg2+含量48mg/L体系的1.2倍.     

污染场地卤代烃非生物自然衰减研究进展

传统的卤代烃自然衰减研究主要关注生物降解过程,然而近年有研究发现卤代烃可以被地层中的活性矿物还原降解.对天然活性矿物介导下卤代烃非生物自然衰减的研究进展总结显示,可以还原降解卤代烃的天然矿物主要包括铁硫矿物、铁氧矿物和含铁黏土矿物等,其中铁硫矿物在含水层中分布最为广泛.常见的反应机制包括还原消除、氢解、自由基加成、自由基偶联、脱卤化氢、水解,其中还原消除和氢解是其中最重要的两种反应机制,常见于卤代烷烃和卤代烯烃的非生物降解.卤代烃的非生物降解产物主要取决于还原降解途径和母体卤代烃.不同矿物对卤代烃的降解活性大致表现为马基诺矿?黄铁矿>黑云母>蛭石≈绿锈>磁铁矿≈蒙脱石.卤代烃的降解速率除受矿物种类影响外,还受到卤代烃种类、pH、硫化物浓度、共存金属离子、天然有机物、矿物形态等因素的影响.现有的研究已经确证活性矿物的还原降解是卤代烃自然衰减的重要机制,但该领域中仍然有一些重要知识点有待进一步研究.关于活性铁矿物Fe（Ⅱ）类型和反应能力之间的关系、还原卤代烃过程中Fe（Ⅱ）的结构变化以及结构态Fe（Ⅱ）向卤代烃的电子转移方式等仍然不清楚,建议进行更深入的研究;现有研究大都基于实验室小试装置,实际场地的研究不多,建议今后进一步探究实验室发现的规律是否符合场地中的实际情况;地下水位波动导致活性矿物间歇性暴露在溶解氧中,可能产生羟自由基（·OH）实现并导致卤代烃的氧化降解,这方面的研究目前尚存在不足,建议给予更多关注.      

非金属矿物和工业岩石在肥料中的应用与发展

非金属矿物和工业岩石在农用肥料中应用效果显著,它不仅可以提高农作物产量,改善农作物产品品质,还可以起到改良土壤、保水保肥和防止土地结块作用。随着试验、研究工作的不断深入,这一新型矿质肥料的开发应用正表现出许多新的发展趋势,研究其增产机理并结合农业地质背景的分析来应用这一新型矿质肥料则前景更为广阔。     

托木尔峰青冰滩72号冰川径流水化学特征初步研究

利用2008年8月采集的样品,分析了托木尔峰青冰滩72号冰川径流水化学特征.结果表明,72号冰川水化学类型为HCO3--Ca2+型,其离子浓度顺序为:HCO3->SO24->Ca2+>Cl->Na+>NO3->Mg2+>K+>NH4+.主要离子浓度的变化趋势基本相同,影响河水离子浓度变化的原因主要是冰川表碛覆盖区和冰川侧脊区受到降水等引起的水岩相互作用使可溶性离子融入径流,而温度条件也是影响河流离子浓度的重要因素.此外,流量和离子浓度呈负相关关系.河水中离子的来源为3种类型,第一类为局地源的离子,包括Cl-、Na+、K+、Mg2+、HCO3-和SO24-;第二类为来源比较特殊,基本不受其它离子影响的NO3-;第三类为来源多样的Ca2+.岩石及土壤风化作用是控制河水离子变化的主要因素.     

几种天然多孔矿物对钾肥的吸附及缓释效果

以KCl为钾源、斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土3种天然多孔矿物为缓释载体,进行矿物对钾肥的吸附性能和缓释效果研究。探讨了吸附时间、K+初始浓度与吸附量的关系,确定出K+吸附量最大时的K+初始浓度。用pH=5的HCl溶液和(Ca2++Mg2+)浓度为1.6、3.2、6.4、12.8、19.2、25.6 mmol/L的混合溶液对各矿物缓释肥进行解吸。结果表明:各矿物对K+的吸附在30 min内达到平衡。斜发沸石、膨润土和凹凸棒石粘土对K+的饱和吸附量分别为44.53 mg/g、21.38 mg/g和13.97 mg/g。斜发沸石和膨润土对K+的吸附曲线符合Langmuir吸附等温式,凹凸棒石粘土对K+的吸附曲线总体符合Freundlich等温式。pH=5的HCl溶液对K+的解吸量最小,随解吸溶液中(Ca2++Mg2+)浓度增加,解吸量增大,解吸速率远小于吸附速率。斜发沸石的固钾能力最强,凹凸棒石粘土次之,膨润土相对最弱。     

第四纪洞庭盆地临澧凹陷构造-环境演化的水系和重矿物约束

临澧凹陷为第四纪洞庭盆地西部的一个南北向次级构造单元,居于武陵隆起和太阳山隆起之间。前人已通过地貌、沉积和构造特征重塑了凹陷第四纪地质演化过程。本文研究探讨了临澧凹陷水系特征以及凹陷北部ZK 257孔重矿物特征的构造-环境成因,从而进一步为第四纪地质演化过程提供了轮廓。中更新世中期和中后期临澧凹陷处于断陷阶段,凹陷北段为相对封闭的南北向小湖盆,两侧山麓形成EW向水系;南段为相对开放的河流环境,凹陷东、西两侧分别形成NE向和NW向水系,河水向中央入渐水后再向南汇入沅水。中更新世晚期临澧凹陷整体抬升并遭受剥蚀,雷公庙以北降水向北汇入澧水,凹陷西侧形成总体NE走向的次级水系;雷公庙以南继续形成NW向次级水系(渐水西侧)。构造抬升的同时产生向东的倾斜,导致凹陷西侧水系远较东侧发育。ZK 257孔内中更新世洞庭湖组中的重矿物均来源于凹陷及周缘沉积岩而未受沅水影响,表明沅水古河道未经过临澧凹陷。周缘侵蚀作用随临澧凹陷扩张而向两侧扩展,使物源岩性发生变化,从而导致洞庭湖组上部(晚期)重矿物含量高于下部(早期)。     

桂西北峰丛洼地泉水和溪流在降雨过程中的水化学动态变化特征

通过对中国科学院环江喀斯特农业生态系统观测研究站所在区域的泉水和溪流在降雨时的连续采集,发现二者的水化学特征对降雨的响应较快,但变化却不同。降雨时泉水的pH值在降雨时降低,电导率和主要离子浓度升高,SI降低,pCO2升高,而溪流的电导率和主要离子浓度降低,碳酸盐矿物饱和指数(SI)降低,水中二氧化碳分压(pCO2)降低。降雨时泉水和溪流的溶质输移速率明显增加,但没有表现出在连续降雨中因为降雨强度大输移速率就高的现象,从而推断,除了雨水的稀释作用和"土壤CO2效应"外,土壤包气带的"前水"以及土壤中可交换态离子也影响了降雨时峰丛洼地水体中溶质的运移。