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伟晶岩结晶动力学和热力学及稀有金属超常富集成矿机制

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地质学报 2024年第5期98卷 1489-1506页

作者：左达昇杨可魏海珍王勤蒋少涌林和丰环淳许志琴南京大学地球科学与工程学院内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室江苏南京210023 南京大学地球科学与工程学院大陆动力学研究院江苏南京210023 中国地质大学(武汉)紧缺战略矿产资源协同创新中心地质过程与矿产资源国家重点实验室资源学院湖北武汉430074

本文综述了伟晶岩结晶动力学、热力学和伟晶岩熔体稀有金属元素实现超常富集成矿的机制。结晶动力学涉及成核动力学和晶体生长动力学两个方面。低成核速率和高晶体生长速率是伟晶岩结晶动力学的重要特征,在结晶过程受到水、助溶剂以及... 详细信息

本文综述了伟晶岩结晶动力学、热力学和伟晶岩熔体稀有金属元素实现超常富集成矿的机制。结晶动力学涉及成核动力学和晶体生长动力学两个方面。低成核速率和高晶体生长速率是伟晶岩结晶动力学的重要特征,在结晶过程受到水、助溶剂以及过冷条件三个因素共同制约。伟晶岩熔体的相态(超临界态)可能在伟晶岩形成和稀有金属元素超常富集中扮演重要角色。花岗伟晶岩稀有金属超常富集程度受到岩浆源区成分、岩浆结晶分异过程与熔体化学成分等因素的控制。花岗质岩浆高度分异结晶或者变质沉积岩部分熔融直接形成的成矿伟晶岩熔体均需要源岩中稀有金属元素预富集。深熔作用产生的低程度、小体积的伟晶岩熔体具有更高的稀有金属元素成矿潜力。在岩浆分异演化过程中,稀有金属元素的超常富集主要通过超临界熔体/流体、岩浆熔体作用、过冷作用实现。超临界熔体/流体发生熔体-流体不混溶作用使稀有金属元素在熔体相和流体相间再分配和富集;岩浆熔离作用使稀有金属元素选择性分配到富挥发分的熔体中,导致稀有金属元素再次富集;过冷作用降低稀有金属矿物结晶的饱和浓度,促进稀有金属矿物结晶。熔体的化学成分(如挥发分)直接影响熔体的物理、化学性质。例如,挥发分的富集能够降低熔体黏度,促进岩浆分异结晶过程。挥发分和稀有金属元素的亲和性也控制稀有金属元素在不同相熔体中的分配和富集,显著增加稀有金属元素的溶解度和迁移富集能力,有助于伟晶岩中稀有金属超常富集和成矿。

关键词：伟晶岩结晶动力学结晶热力学稀有金属元素超常富集成矿

三维裂隙网络中典型重金属污染物反应运移数值模拟

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地球科学 2024年第8期49卷 2879-2890页

作者：黄鸿蓝宋健杨蕴吴剑锋刘媛媛吴吉春南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023 河海大学地球科学与工程学院江苏南京211100

自然界中裂隙介质的具体结构往往控制着其中的水流流动和溶质运移过程.由于真实裂隙网络的复杂性,常据不同裂隙参数(形状、位置、大小、密度、走向等)概化并使用特定数学分布来刻画和产生离散裂隙网络,但这种离散裂隙网络介质因其高度... 详细信息

自然界中裂隙介质的具体结构往往控制着其中的水流流动和溶质运移过程.由于真实裂隙网络的复杂性,常据不同裂隙参数(形状、位置、大小、密度、走向等)概化并使用特定数学分布来刻画和产生离散裂隙网络,但这种离散裂隙网络介质因其高度非均质性和各向异性导致传统基于多孔介质理论的数值方法难于模拟裂隙水流和溶质运移过程.利用三维离散裂隙网络模型生成场地裂隙介质不连续体,并基于裂隙空间参数将离散裂隙网络模型映射为等效多孔介质模型,由此进一步耦合地下水流与多组分反应性溶质运移开源代码PFLOTRAN,以实现三维裂隙网络中重金属污染物反应运移过程的数值模拟与污染物通量的定量评估.算例研究表明,随着裂隙密度的增大,裂隙网络表征逐渐趋近于多孔介质;裂隙发育的密度和方向均影响着裂隙网络的连通性,进而影响裂隙水流中不同组分的迁移规律和通量评估,其中保守性组分与不同反应性组分的迁移行为有明显差异.同时,研究表明,裂隙粗糙度对刻画裂隙网络中的污染组分迁移过程和通量评估具有重要影响.本文方法可为场地裂隙介质中地下水流和污染物的反应运移提供有效模拟手段和定量评估工具.

关键词：离散裂隙网络等效多孔介质连通性反应运移模型通量评估水文地质

低磷富硅淡水系统磷酸盐氧同位素测试的前处理方法改进

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高校地质学报 2024年第5期30卷 526-540页

作者：吴可迪魏海珍阮晓红表生地球化学教育部重点实验室南京大学地球科学与工程学院南京210023

磷是大多数淡水生境营养状态的限制元素,其来源识别是水体磷污染控制及其富营养化防治的关键。磷酸盐氧同位素比值(δ^(18)OP)示踪法可有效甄别磷来源,然而淡水生境的磷含量低且水质成分复杂,如硅酸盐岩分布区水体常具有低磷富硅特征,... 详细信息

磷是大多数淡水生境营养状态的限制元素,其来源识别是水体磷污染控制及其富营养化防治的关键。磷酸盐氧同位素比值(δ^(18)OP)示踪法可有效甄别磷来源,然而淡水生境的磷含量低且水质成分复杂,如硅酸盐岩分布区水体常具有低磷富硅特征,由于无定形硅易析出并吸附PO_(4)^(3-),通过现有的前处理步骤难以获得有效的δ^(18)OP测试数据。文章针对淡水低磷富硅、沉积物及土壤贫磷砂质特征,基于广泛使用的Mclaughlin前处理方法做出了如下改进:对低磷富硅水体,(1)降低PO_(4)^(3-)富集步骤投加试剂比例;(2)CePO_(4)沉淀前分级调节pH;(3)多步细孔过滤降低硅含量;(4)树脂柱动态交换去除阳离子。对贫磷砂质沉积物及土壤,则增大样品用量和提取液浓度,结合淡水样品的纯化方法,获取足量纯净Ag_(3)PO_(4)用于δ^(18)OP测定。改进优化后的δ^(18)OP前处理方法,沉淀及离子交换的关键步骤回收率均高于80%,重复测量精度为±0.6‰(n=6),通过对比加标回收与KH_(2)PO_(4)试剂直接生成Ag_(3)PO_(4)的δ^(18)OP,验证了改进流程分析的准确性。该前处理方法成功应用于丹江口水库汇流区的水体、沉积物及土壤的δ^(18)OP测定,为其磷的溯源提供了技术支撑。

关键词：磷酸盐氧同位素比值(δ^(18)OP) 前处理方法低磷富硅生境磷溯源

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不同硒水平地区居民硒暴露及健康风险评估

中国环境科学 2024年第8期44卷 4683-4689页

作者：黄蕾杨沁怡李晨秦立强史可欣彭祥雯王张民南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室江苏南京210023 南京大学医学院江苏南京210093 南京大学(苏州)高新技术研究院江苏苏州215123 苏州大学苏州医学院公共卫生学院江苏苏州215123 苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009 江苏省硒生物工程技术研究中心江苏苏州215123

为明晰来自不同硒水平地区人群的硒营养状况,在温汤镇招募到本地居民76名(暴露人群)、苏州、无锡、常州及上海的外地游客116名(对照人群)参与问卷调查,收集基本信息、生活习惯、膳食频率等,采集温汤镇和临湖镇土壤、水、大气颗粒物以及... 详细信息

为明晰来自不同硒水平地区人群的硒营养状况,在温汤镇招募到本地居民76名(暴露人群)、苏州、无锡、常州及上海的外地游客116名(对照人群)参与问卷调查,收集基本信息、生活习惯、膳食频率等,采集温汤镇和临湖镇土壤、水、大气颗粒物以及温汤镇食物样品检测硒含量,并依据美国环境保护署的经典健康风险评估“四步法”分析两地居民硒外暴露水平、主要暴露途径以及健康风险.温汤本地居民的日均饮食硒摄入量显著高于外地游客,两地居民饮食硒摄入贡献最高的均是蛋类和畜禽肉类.本地居民的平均总硒暴露量也显著高于外地游客,其中饮食是主要暴露途径.本研究中生活在温汤的居民日均硒摄入量基本达到标准,且不存在因硒摄入过量产生的非致癌风险,而88.76%的外地游客硒摄入量不足,这提示生活在非富硒地区的居民需要通过调整饮食结构和饮食来源来提高硒摄入量.

关键词：硒暴露评估暴露途径健康风险评估

长江上游重庆段某二级支流新污染物的分布特征及风险评价

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环境科学 2024年

作者：袁胜刘姜艳范例王学兵张勇宾灯辉杨槟榕韦斯李庆武重庆市生态环境科学研究院中国环境科学研究院西南分院南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室中机中联工程有限公司

为了解长江流域支流地表水、地下水和沉积物中新污染物的含量特征和生态风险，采集了长江上游某二级支流流域内的地表水、地下水和沉积物样本，利用超高效液相色谱串联飞行时间质谱仪识别到44 种新污染物，并对其分布特征和风险进行分... 详细信息

为了解长江流域支流地表水、地下水和沉积物中新污染物的含量特征和生态风险，采集了长江上游某二级支流流域内的地表水、地下水和沉积物样本，利用超高效液相色谱串联飞行时间质谱仪识别到44 种新污染物，并对其分布特征和风险进行分析研究。结果表明，新污染物在该流域内不同环境介质中普遍存在，44 种新污染物检出率在10% ～ 100%，化合物在地表水、地下水和沉积物中的含量平均值范围分别为0.04 ～ 1427.21 ng·L-1、0 ～ 1014.81 ng·L-1和0 ～ 65.56 ng·g-1。地表水中浓度最高的为三氯蔗糖（SCL），L-焦古氨酸（L-PA）和邻苯二甲酸单乙基己基脂（MEHP）在地表水、地下水和沉积物中均有较高含量；流域内新污染物的赋存情况与农业活动、工业生产相关。风险评估结果显示，4-羟基苯甲醛（4-HB）、1H-苯并三唑（BTA）、HAT和MEHP对藻类、蚤类和鱼类具有较高或者潜在风险，藻类对新污染物污染的敏感程度高于蚤类和鱼类。通过综合评价法在地表水共中筛选出的5 种 Ⅰ 类优先特征污染物，分别为MEHP、HAT、罗红霉素（ROM）、BTA和双氢睾酮（DDET），建议后续的工作中加强对相关化合物的监测和管理，同时重视化合物的来源、环境归趋和降解转化机制。

关键词：新污染物长江流域污染分布风险评估综合评分法

H_(2)O_(2)辅助污泥水热过程水DOM的光化学行为研究

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3179-3188页

作者：张闯王冰玉谢慧芳冯彦房曲虹霞南京理工大学环境与生物工程学院化工污染控制与资源化江苏省高校重点实验室江苏南京210094 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室江苏南京210014 南京理工大学化学与化工学院江苏南京210094

采用水热炭化和添加4%H_(2)O_(2)辅助水热炭化两种工艺处理脱水污泥,在测定两种过程水DOM基本理化性质的基础上,重点比较了两种DOM的光漂白行为和光生活性物种的产生情况.结果表明,与水热炭化工艺相比,H_(2)O_(2)辅助水热炭化工艺中伴... 详细信息

采用水热炭化和添加4%H_(2)O_(2)辅助水热炭化两种工艺处理脱水污泥,在测定两种过程水DOM基本理化性质的基础上,重点比较了两种DOM的光漂白行为和光生活性物种的产生情况.结果表明,与水热炭化工艺相比,H_(2)O_(2)辅助水热炭化工艺中伴生的过程水DOM的pH值较低,电导率、TOC、腐殖质类物质含量、芳香性官能团、分子量及腐殖化程度均较高,并表现出更强的光敏感性.在模拟自然光照射条件下,其芳香性和腐殖化程度随光照时间延长而降低,荧光组分含量显著下降,其中腐殖质类组分降低最为明显.光照过程中产生更多的单线态氧(1O2)和三重激发态(^(3)DOM^(*)),可显著促进四环素的光降解(93.22%),且^(3)DOM^(*)起主导作用.本研究明确了H_(2)O_(2)辅助水热炭化过程水DOM的光化学行为,可为水热炭化处理污泥产生的过程水的进一步处理及利用提供理论依据.

关键词：辅助水热炭化溶解性有机质(DOM) 光漂白光降解四环素

脱卤杆菌介导的厌氧微生物富集菌群对1,2,4-三氯苯的降解特性

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地学前缘 2024年第2期31卷 472-480页

作者：吕良华乔文静张晗叶淑君吴吉春王水蒋建东江苏省环境科学研究院江苏省环境工程重点实验室江苏南京210036 江苏省土壤与地下水污染防控工程研究中心江苏南京210036 南京农业大学生命科学学院农业农村部农业环境微生物重点实验室江苏南京210095 南京大学地球科学与工程学院表生地球化学教育部重点实验室江苏南京210023

1,2,4-三氯苯是我国工业污染场地土壤和地下水中典型的有机污染物,具有持久性、生物蓄积性和高毒性特点,对生态环境和人体健康危害巨大。1,2,4-三氯苯密度比水大,容易迁移至深部厌氧区域,因此,开展1,2,4-三氯苯厌氧微生物降解与修复研... 详细信息

1,2,4-三氯苯是我国工业污染场地土壤和地下水中典型的有机污染物,具有持久性、生物蓄积性和高毒性特点,对生态环境和人体健康危害巨大。1,2,4-三氯苯密度比水大,容易迁移至深部厌氧区域,因此,开展1,2,4-三氯苯厌氧微生物降解与修复研究具有重要实际应用价值。本文通过长期富集培养,获得一份可以稳定地将1,2,4-三氯苯还原脱氯至1,4-二氯苯,再进一步还原脱氯至氯苯的厌氧菌液。通过16S rRNA基因扩增子测序及引物特异性的定量PCR实验,证明厚壁菌门的脱卤杆菌属细菌(Dehalobacter species)是1,2,4-三氯苯和1,4-二氯苯厌氧还原脱卤的功能菌株,其生长率为(1.68±0.8)×10^(6)copies·μmol^(-1)(释放的氯离子)。通过PCR扩增,获得Dehalobacter菌株的16S rRNA基因序列,构建了系统发育树。本研究可为1,2,4-三氯苯污染场地开展原位厌氧微生物修复提供菌株资源和理论指导。

关键词： 1,2,4-三氯苯地下水污染生物修复脱卤杆菌属还原脱卤

MoS_(2)/Fh复合材料的制备及高盐条件下EDTA-Pb(Ⅱ)的去除研究

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水处理技术 2024年第5期50卷 30-34,40页

作者：陆静宇孙晓蕾胡雅孙秀云南京理工大学环境与生物工程学院化工污染控制与资源化江苏省高校重点实验室江苏南京210094

水铁矿(Fh)因其比表面积大、吸附能力强等优点,对络合态重金属表现出良好的吸附能力,但是盐离子的存在会阻碍Fh对络合态重金属的去除。本研究引入了二硫化钼(MoS_(2)),利用其优异的阻盐能力弥补Fh去除性能被抑制的情况。考察了溶液pH、... 详细信息

水铁矿(Fh)因其比表面积大、吸附能力强等优点,对络合态重金属表现出良好的吸附能力,但是盐离子的存在会阻碍Fh对络合态重金属的去除。本研究引入了二硫化钼(MoS_(2)),利用其优异的阻盐能力弥补Fh去除性能被抑制的情况。考察了溶液pH、盐度等不同因素对MoS_(2)/Fh复合材料吸附性能的影响,在15 g/L NaCl的背景盐度、pH=4条件下,1 g/L MoS_(2)/Fh复合材料对20 mg/L EDTA-Pb(Ⅱ)的去除率仍能达到96.72%,较相同条件下Fh的去除率显著提高。通过对吸附机理的探究发现EDTA-Pb(Ⅱ)主要以静电吸附方式被去除。

关键词： MoS_(2)/Fh复合材料 EDTA-Pb(Ⅱ) 高盐度

扬州城市规划区地下水应急供水方案可行性研究

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地球学报 2024年第3期45卷 423-432页

作者：朱明君党磊谢月清李明月江苏省地质调查研究院江苏南京210049 自然资源部地裂缝地质灾害重点实验室江苏南京210049 南京大学地球科学与工程学院表生地球化学教育部重点实验室江苏南京210023

突发事件会引起大范围的地表水污染,对城市供水水源的安全形成挑战,严重威胁人民生命安全,危害生态环境和经济社会稳定。地下水与地表环境联系较弱,利用地下水作为应急水源是最安全的水资源保障措施。本研究以扬州城市规划区为例,确定... 详细信息

突发事件会引起大范围的地表水污染,对城市供水水源的安全形成挑战,严重威胁人民生命安全,危害生态环境和经济社会稳定。地下水与地表环境联系较弱,利用地下水作为应急水源是最安全的水资源保障措施。本研究以扬州城市规划区为例,确定了规划区应急需水量为17.2万m^(3)/d,应急时长为15d,主要开采的第Ⅱ、Ⅲ承压含水层限采红线水位埋深分别为20m、30m,根据研究区应急供水需求制定了4种应急供水方案。方案1和2为水源地集中供水,方案3为分散式供水,方案4为分散与集中式联合供水。依据工作区水文地质条件和地下水位监测数据,基于HydroGeoSphere构建并校正了研究区三维地下水-地表水耦合数值模型,利用数值模型分析了不同供水方案应急抽水引起的地下水位降落趋势及其与地下水开采红线的关系。研究表明,分散与集中式联合供水方案可以明显减小工作区内的水位波动,减缓水源地的供水压力,降低地面沉降风险,对现有管网的利用也较为充分,可作为应急供水的首选方案。

关键词：地下水水位红线应急供水数值模拟 HydroGeoSphere 扬州

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