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CO_(2)−水−煤地球化学作用对淮南煤田CO_(2)驱煤层气增产效果的影响 被引量:1
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作者 张贺龙 刘世奇 +5 位作者 田钰琛 王文楷 桑树勋 郑司建 李兵 陈永春 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期274-290,共17页
CO_(2)驱煤层气封存(CO_(2)-ECBM)是重要的CO_(2)地质利用与地质封存方式,有望破解以淮南煤田为代表的松软、低渗、难抽采煤层煤层气开发效果差、产量衰减快等难题,提高煤层气产量和采收率。CO_(2)注入煤层与煤中无机矿物的地球化学作... CO_(2)驱煤层气封存(CO_(2)-ECBM)是重要的CO_(2)地质利用与地质封存方式,有望破解以淮南煤田为代表的松软、低渗、难抽采煤层煤层气开发效果差、产量衰减快等难题,提高煤层气产量和采收率。CO_(2)注入煤层与煤中无机矿物的地球化学作用可导致煤层孔裂隙结构和渗透性的变化,对煤层CO_(2)封存能力和煤层气增产效果具有显著影响。为此,考虑有效应力、温度及地球化学效应影响下的CO_(2)与CH_(4)竞争吸附、扩散与渗流作用、CO_(2)−水−煤地球化学作用及其影响的煤层孔隙率与渗透率动态演化特征,建立了CO_(2)注入煤储层渗流场−应力场−温度场−化学场全耦合数学模型,开展了淮南煤田CO_(2)-ECBM工程数值模拟研究,分析了地球化学作用条件下,CO_(2)注入煤层增产CH_(4)效果,以及CO_(2)注入压力、初始渗透率和含水饱和度等对CH_(4)增产、CO_(2)封存的影响。结果表明:数学模型与试验结果吻合度较高,CH_(4)、CO_(2)混合气体体积分数及产出速率平均误差为1%~10%;相较于未考虑地球化学作用的情况,模拟周期内CH_(4)累计产量降低11%,CO_(2)累计封存量提升19.8%,表明忽略CO_(2)−水−煤地球化学作用会高估CH_(4)增产效果和低估CO_(2)封存量;注入压力和煤储层初始渗透率越大,CH_(4)增产效果越显著,CO_(2)封存量越大;而高含水饱和度对CH_(4)增产和CO_(2)封存产生不利影响,指示了CO_(2)驱煤层气封存应结合储层性质,优选目标层位,并通过合理设计注入工艺最大化CH_(4)增产和CO_(2)封存效果;CO_(2)−水−煤地球化学作用能够缓解CO_(2)注入导致的储层压力升高,降低裂隙中自由态CO_(2)含量,进而抑制应力−应变效应造成的煤储层渗透率下降,促进渗透率的回升,渗透率回升幅度达2.4%~3.3%,而渗透率回升进一步促进了储层压力传导和CO_(2)吸附、CH_(4)解吸与扩散,从而提升CH_(4)增产和CO_(2)封存效果。 展开更多
关键词 煤层气增产 地球化学作用 注入压力 渗透率 含水饱和度 CO_(2)地质封存
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CO_(2)-H_(2)循环地下生物甲烷化过程中生物地球化学作用模拟
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作者 吴林 侯正猛 +1 位作者 张烈辉 LÜDDEKE Truitt Christian 《石油勘探与开发》 北大核心 2025年第4期973-982,共10页
提出PHREEQC-MATLAB耦合模拟方法,研究CO_(2)-H_(2)循环地下生物甲烷化过程中生物地球化学相互作用下岩石孔隙度、储气能力、地层水矿化度及储层温度的动态变化规律,并定量分析上述参数演化对CH_(4)生成效率的影响。结果表明:(1)在CO_(2... 提出PHREEQC-MATLAB耦合模拟方法,研究CO_(2)-H_(2)循环地下生物甲烷化过程中生物地球化学相互作用下岩石孔隙度、储气能力、地层水矿化度及储层温度的动态变化规律,并定量分析上述参数演化对CH_(4)生成效率的影响。结果表明:(1)在CO_(2)-H_(2)循环地下生物甲烷化过程中,地层水呈酸-碱动态交替,导致矿物发生周期性溶解和沉淀,对岩石孔隙度影响不大;在不同矿物组成体系的各次循环中,最大CH_(4)生成速率均约为3.6×10^(-3)mol/(L·d)。(2)随着循环次数增加,高初始矿化度条件下产甲烷菌代谢生成的水可显著降低地层水矿化度,使CH_(4)生成速率逐渐增大并趋近于低初始矿化度环境的水平;此外,产水量增加会降低储层储气能力,CO_(2)-H_(2)初始压力越高储气能力下降越明显,CH_(4)生成速率增幅越大。(3)产甲烷菌代谢产热会引起储层温度上升,其增幅受热损失影响显著,忽略热损失时,5次循环(10年)后储层温升幅度达17.1℃;储层初始温度较高时,高温环境会降低CH_(4)生成效率。 展开更多
关键词 地下生物甲烷化 生物地球化学相互作用 碳循环利用 储气能力 CH_(4)生成效率
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地下水中稳定铬同位素的生物地球化学作用 被引量:7
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作者 徐芬 马腾 +3 位作者 Andre Ellis 刘存富 高永娟 李理 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期183-193,共11页
铬是地下水中常见的一种变价重金属污染物,在自然界中广泛分布且应用广泛。将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)是地下水铬污染防治中的主要策略。在Cr(Ⅵ)的非生物还原过程中存在铬同位素分馏现象,通过地下水中铬同位素组成的变化情况可以定量地指示... 铬是地下水中常见的一种变价重金属污染物,在自然界中广泛分布且应用广泛。将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)是地下水铬污染防治中的主要策略。在Cr(Ⅵ)的非生物还原过程中存在铬同位素分馏现象,通过地下水中铬同位素组成的变化情况可以定量地指示Cr(Ⅵ)的还原程度和速率。这被认为是一个重要发现,在地下水铬污染防治中有着广阔的应用前景。文中对铬与铬的来源、地下水中铬同位素的测定方法、铬同位素的生物地球化学作用、铬同位素在地下水污染防治中的应用等进行了系统综述。研究认为:微生物广泛参与地下水中铬的氧化与还原作用,并有可能产生显著的铬同位素分馏。地下水中被还原的Cr(Ⅵ)在微生物作用下有可能被活化,用非生物还原条件下的铬同位素分馏规律指示地下水中Cr(Ⅵ)还原程度可能会产生较大的误差。开展地下水中铬同位素的生物地球化学作用研究,特别是生物氧化Cr(Ⅲ)过程中的铬同位素分馏规律研究,对于更全面地认识铬同位素的指示作用具有重要意义。 展开更多
关键词 铬稳定同位素 53Cr/52Cr比值 地下水 生物地球化学作用
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地质微生物地球化学作用的意义与展望 被引量:4
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作者 张胜 张翠云 +2 位作者 张云 李政红 张明 《地质通报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1027-1031,共5页
概要论述了地质微生物学、地下水微生态学、微生物地球化学作用的基本概念、研究内容、研究现状、科学意义、关键问题、发展前景和在地下水环境保护中的作用。该研究领域不仅拓宽了整个地质科学的研究范畴,而且推动了地质科学的发展,具... 概要论述了地质微生物学、地下水微生态学、微生物地球化学作用的基本概念、研究内容、研究现状、科学意义、关键问题、发展前景和在地下水环境保护中的作用。该研究领域不仅拓宽了整个地质科学的研究范畴,而且推动了地质科学的发展,具有一定的创新性。 展开更多
关键词 地球科学 地质微生物 微生物地球化学作用 地下水微生态
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地下淡水驱替咸水过程中水文地球化学作用的试验研究 被引量:3
5
作者 邢立亭 王立艳 +1 位作者 李常锁 徐旻天 《华东师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期132-143,共12页
选取鲁北地区浅层粉土、浅层地下咸水及大气降水为供试材料,进行室内淡水驱替咸水试验,分析地下淡水驱替咸水过程中水化学成分形成、演化过程,探讨内陆浅层咸水区地下淡水驱替咸水过程中发生的水文地球化学过程.试验结果表明:1驱替过程... 选取鲁北地区浅层粉土、浅层地下咸水及大气降水为供试材料,进行室内淡水驱替咸水试验,分析地下淡水驱替咸水过程中水化学成分形成、演化过程,探讨内陆浅层咸水区地下淡水驱替咸水过程中发生的水文地球化学过程.试验结果表明:1驱替过程中,含水介质粘土矿物含量高,电导率≤0.83 ms/cm,粘土矿物"膜效应"使离子组分发生浓缩现象.2驱替过程中,白云石处于沉淀状态,岩盐处于溶解状态;电导率〉1.00 ms/cm,方解石处于沉淀状态;电导率≥6.22 ms/cm,石膏处于平衡状态.临界离子强度为0.20~0.25 mol/L,Mg/Ca-Na阳离子交换作用显著.电导率〉12.00 ms/cm,离子交换吸附作用显著.研究表明,内陆浅层咸水区淡水驱替咸水过程中发生复杂的水化学作用,主要包括吸附作用、离子交换作用、溶滤作用、脱白云岩化作用及混合作用. 展开更多
关键词 浅层咸水 化学特征 水文地球化学作用 驱替试验 内陆地区
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地球化学作用下饱和-非饱和介质水力-传质-传热耦合模型
6
作者 姜利国 梁冰 《吉林大学学报(地球科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1529-1534,共6页
地球化学作用是影响岩土类多孔介质中流体流动、传质、传热的重要因素之一。基于Fredlund所提出的非饱和土四相理论,将地球化学作用所产生的溶解/沉淀视为一个独立相,在一定的假设基础上,利用溶质浓度对介质孔隙度、含水率进行修正,从... 地球化学作用是影响岩土类多孔介质中流体流动、传质、传热的重要因素之一。基于Fredlund所提出的非饱和土四相理论,将地球化学作用所产生的溶解/沉淀视为一个独立相,在一定的假设基础上,利用溶质浓度对介质孔隙度、含水率进行修正,从而建立起传质过程与介质水力性质之间的关系,改进了传统模型中传质过程与流体密度、黏度之间单一的耦合关系;并以此为基础建立了考虑地球化学作用下饱和-非饱和介质中多组分、多相流体渗流场-浓度场-温度场耦合的数学模型。通过在实验室内对反应性煤矸石进行渗透实验的结果对笔者所建模型进行了验证,结果表明:综合考虑溶解作用时所测点处渗流速度与未考虑耦合作用的结果相比增大0.58倍;单独考虑溶解/沉淀相时,所测点处渗流速度与未考虑密度耦合作用时的结果相比增大0.44倍。水流的实际渗透速度与在使用考虑溶解/沉淀相计算模型时的结果吻合较好。 展开更多
关键词 地球化学作用 饱和-非饱和介质 溶解/沉淀 耦合模型
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陕西省略阳县杨家坝多金属矿区成矿作用地球化学示踪 被引量:10
7
作者 赵甫峰 刘显凡 +4 位作者 朱赖民 楚亚婷 李春辉 蔡永文 蔡飞跃 《岩石学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1465-1478,共14页
本文以陕西省略阳县杨家坝多金属矿区为例,通过对该矿区岩(矿)石和各类脉体的岩相学、稀土和微量元素及流体包裹体地球化学示踪发现,多金属中重晶石的形成及硅化、碳酸盐化、滑石化、纤闪石化、绢云母化和绿泥石化和透闪石岩的含氟浅闪... 本文以陕西省略阳县杨家坝多金属矿区为例,通过对该矿区岩(矿)石和各类脉体的岩相学、稀土和微量元素及流体包裹体地球化学示踪发现,多金属中重晶石的形成及硅化、碳酸盐化、滑石化、纤闪石化、绢云母化和绿泥石化和透闪石岩的含氟浅闪石及隐晶硅质玻璃和微晶硅质,这表明与成矿蚀变有关的热液流体是一种不同于一般地壳流体的富硅、钛、铁、碱质和挥发份,并具备熔体性质的成矿流体。各类样品的稀土元素配分模式明显富集LREE,在Ce、Eu、Yb异常的组合上也各具特征。LREE富集是地幔流体作用的显著特征之一;矿石和脉体的负Ce、正Eu和负Yb异常以及流体包裹体中H2O-C6H6成分,是高温还原地幔流体的重要标志;正Ce和负Eu异常的出现,以及Ce、Eu、Yb异常的减弱和消失则是壳幔混染叠加改造的显示。综合研究表明:矿区成矿过程可能统一受制于秦岭地区碰撞造山背景下具高温还原性质的地幔流体作用,且由此引发壳幔强烈混染的叠加改造作用在成矿过程中发挥了重要作用。 展开更多
关键词 岩相学特征 微量元素特征 壳幔混染叠加改造 成矿作用地球化学 陕西略阳杨家坝
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淮北煤田太原组灰岩水水文地球化学形成作用及反向模拟研究 被引量:21
8
作者 陈陆望 任星星 +2 位作者 张杰 陈逸飞 郑忻 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期3999-4009,共11页
随着浅部煤炭资源开采殆尽,华北型隐伏煤田的煤炭开采正逐步向深部发展,破坏了地下水系统原有平衡,以致水文地质条件复杂化,从而使深部地下水动力条件和水化学特征发生改变。通过对淮北煤田石炭系太原组灰岩(简称"太灰")含水... 随着浅部煤炭资源开采殆尽,华北型隐伏煤田的煤炭开采正逐步向深部发展,破坏了地下水系统原有平衡,以致水文地质条件复杂化,从而使深部地下水动力条件和水化学特征发生改变。通过对淮北煤田石炭系太原组灰岩(简称"太灰")含水层地下水化学常规组分进行离子比例分析和主成分分析,探讨该含水层地下水水文地球化学形成作用及其控制因素,并选取淮北煤田南部的临涣矿区太灰含水层为研究示范,应用PHREEQC软件对其进行了反向水文地球化学模拟。研究结果表明:淮北煤田太灰含水层主要水文地球化学形成作用类型为溶滤溶解(包括方解石、白云石、石膏溶滤溶解和黄铁矿氧化)和阳离子交替吸附作用;反向水文地球化学模拟定量分析与离子比例以及主成分定性分析结果基本一致。随时间的延续,采动后淮北煤田南部太灰含水层溶滤溶解作用逐渐减弱,阳离子交替吸附作用逐渐增强,而北部太灰含水层因地层埋藏普遍较浅表现出与之相反的现象。淮北煤田南部太灰含水层水文地球化学形成作用受构造影响表现出较为明显的空间差异;而北部太灰含水层水文地球化学形成作用程度受其径流影响,表现出由东向西逐渐增强的特征。淮北煤田南部的临涣矿区太灰含水层反向水文地球化学模拟验证了水文地球化学形成作用及其空间差异性。 展开更多
关键词 淮北煤田 太灰含水层 水文地球化学形成作用 主成分分析 水文地球化学模拟
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关于成矿作用地球化学研究的几个问题 被引量:21
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作者 张德会 《地质通报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第10期885-891,共7页
成矿作用地球化学是矿床地球化学的基础理论分支,属于应用基础类学科,以地球化学原理和方法研究造成元素沉淀富集形成矿床的地球化学作用的原因和机理。本文讨论了热液矿床成矿作用的几个问题。指出花岗岩与矿床类型之间是否存在相关性... 成矿作用地球化学是矿床地球化学的基础理论分支,属于应用基础类学科,以地球化学原理和方法研究造成元素沉淀富集形成矿床的地球化学作用的原因和机理。本文讨论了热液矿床成矿作用的几个问题。指出花岗岩与矿床类型之间是否存在相关性,即花岗岩是否具有成矿专属性仍然存在争论,需要继续探索。花岗岩类具有成矿潜力不等于这些花岗岩最终都能成矿。决定岩浆发生成矿作用的因素很多,其中岩浆分异作用过程和流体释放时间及其机制可能是决定成矿发生和矿床类型的关键,岩浆熔体中挥发组分及其行为可能是岩浆能否发生成矿作用的决定性要素,聚焦流体流动是成矿作用能否发生的关键环节,而自组织临界性和反馈作用决定了成矿效率和矿床的规模。 展开更多
关键词 成矿作用地球化学 应用地球化学 问题讨论
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构造地球化学和构造物理化学的研究发展
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作者 吕古贤 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期540-540,共1页
关键词 构造物理化学 构造地球化学 动力成岩成矿 研究思路 构造动力 物理作用 研究发展 地球化学过程 构造作用 地球化学作用
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水文地球化学和环境同位素方法在地下水咸化中的研究与应用进展 被引量:11
11
作者 祁惠惠 马传明 +1 位作者 和泽康 胡孝景 《安全与环境工程》 CAS 北大核心 2018年第4期97-105,共9页
地下水是十分宝贵的水资源,而过度开采地下水引起的地下水咸化已成为一个世界性环境问题。水文地球化学和环境同位素等分析方法已经广泛应用于此类问题的研究。地下水咸化成因有很多,不同地区的咸化过程也不尽相同,其中沿海地区由海水... 地下水是十分宝贵的水资源,而过度开采地下水引起的地下水咸化已成为一个世界性环境问题。水文地球化学和环境同位素等分析方法已经广泛应用于此类问题的研究。地下水咸化成因有很多,不同地区的咸化过程也不尽相同,其中沿海地区由海水入侵引起的地下水咸化问题得到广泛关注。总结了沿海地区地下水咸化的研究进展,在了解地下水咸化过程中主要的水文地球化学作用的基础上,梳理了水文地球化学和环境同位素方法在研究地下水咸化成因与演化等方面的研究成果,并展望了水文地球化学和环境同位素方法在地下水咸化问题中的应用前景,认为该方法可以为地下水盐分来源和咸化特征研究提供重要支撑。 展开更多
关键词 地下水咸化 海水入侵 水文地球化学作用 环境同位素 沿海地区
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顾北煤矿煤系砂岩裂隙水水文地球化学特征及其成因分析 被引量:8
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作者 苏悦 许光泉 +2 位作者 魏健 杨婷婷 丁永俊 《矿业安全与环保》 北大核心 2020年第2期16-24,共9页
采用水化学测试、统计分析、水文地球化学分析等方法,对顾北煤矿4个主采煤层顶板的76组砂岩水样进行系统研究,查明了各煤层顶板水的水化学作用类型,并对其成因进行了详细分析。研究结果表明:在顾北煤矿煤层埋藏条件和水化学环境控制下,1... 采用水化学测试、统计分析、水文地球化学分析等方法,对顾北煤矿4个主采煤层顶板的76组砂岩水样进行系统研究,查明了各煤层顶板水的水化学作用类型,并对其成因进行了详细分析。研究结果表明:在顾北煤矿煤层埋藏条件和水化学环境控制下,13-1煤层为Cl-Na型,以溶滤和阳离子交替吸附作用为主;11-2煤层为HCO3·Cl-Na型,以溶滤作用为主;6-2煤层为SO4·HCO3-Na型,以脱硫酸和阳离子交替吸附作用为主;1煤层为HCO3·Cl·SO4-Na型,以溶滤溶解作用为主。研究成果可为查清含水层富水性和地下水径流特征提供指导,进而为制订矿山防治水决策提供重要依据。 展开更多
关键词 矿井水害 顶板砂岩裂隙水 成因分析 水文地球化学作用 化学组分 埋藏条件
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地球化学动力学体系 被引量:5
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作者 於崇文 《现代地质》 CAS CSCD 1989年第3期267-289,共23页
本文以地球化学作用与其时-空结构的统一性为指导思想,将地质区域和各种地质体视为动力学体系,应用耗散结构理论,通过对云南个旧钖、多金属成矿区的研究,讨论地球化学动力学体系的建立。 作者应用马尔科夫过程理论揭示了沉积过程的地球... 本文以地球化学作用与其时-空结构的统一性为指导思想,将地质区域和各种地质体视为动力学体系,应用耗散结构理论,通过对云南个旧钖、多金属成矿区的研究,讨论地球化学动力学体系的建立。 作者应用马尔科夫过程理论揭示了沉积过程的地球化学旋回性,并用动力学体系分析阐明每一旋回的时间结构。花岗岩浆的分离结晶作用与对流驱动的热重力扩散作用相结合导致了岩体内痕量元素的化学分带。岩浆期后体系系由具有非线性动力学机制的复杂的反应-输运网络所构成,其拓朴结构使体系产生异常的动力学行为。通过各种物理化学参数的实验测定建立了成岩、成矿作用的动力学模型,并用计算机模拟了典型矿田内热液流体的流速场与温度场。 地球化学全过程的时间结构可以归结为热力学分枝的分支在时间上的展开或多阶耗散结构的阶梯。地球化学场的空间结构产生于耗散结构的局域化和化学波的成生与传播。成矿区域是囿于有界介质内的局域化耗散结构。不同反应前锋的差速前进从而产生不同物种的分异沉淀使成矿区域出现化学分带。成矿源区起因于某种化学反应核心或特殊的物理边界所产生的局域不均一性。 对地球化学动力学体系作进一步的研究可以揭示金属矿源学、历史地球化学与区域地球化学之间的内在联系。 展开更多
关键词 地球化学作用 地球化学过程 地球化学 时-空结构 地球化学动力学体系 耗散结构 化学 化学分带
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富碱侵入岩成岩过程中流体聚集的地球化学研究
14
作者 毕献武 胡瑞忠 +3 位作者 彭建堂 吴开兴 李鸿莉 双燕 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 2006年第z1期188-189,共2页
  钙碱性岩类实验岩石学、热力学和流体包裹体地球化学以及与钙碱性岩类有着密切时空关系的矿床之成矿机理的大量研究成果均揭示出,钙碱性岩浆在由深部侵位到地壳浅部的成岩过程中能够分异出岩浆流体.近30年来,对这一问题认识的不断...   钙碱性岩类实验岩石学、热力学和流体包裹体地球化学以及与钙碱性岩类有着密切时空关系的矿床之成矿机理的大量研究成果均揭示出,钙碱性岩浆在由深部侵位到地壳浅部的成岩过程中能够分异出岩浆流体.近30年来,对这一问题认识的不断深化极大地丰富了钙碱性岩类岩石成因和岩浆岩与成矿关系的理论,也推动了在钙碱性岩浆岩中的找矿工作.…… 展开更多
关键词 富碱侵入岩 流体作用地球化学
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滨海水库沉积物-水界面扩散边界层水化学特征及成因机制
15
作者 尹晓燕 李海明 +2 位作者 苏思慧 李梦娣 张翠霞 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1160-1172,共13页
为解决滨海水库在建成并投入使用后的水质咸化问题,选取天津市北大港水库为研究区域,采用实地取样与室内模拟试验相结合的方式,探究滨海咸化水体扩散边界层位置的水化学演变规律及成因机制。结果表明:水体蓄存过程中总溶解性固体(TDS)... 为解决滨海水库在建成并投入使用后的水质咸化问题,选取天津市北大港水库为研究区域,采用实地取样与室内模拟试验相结合的方式,探究滨海咸化水体扩散边界层位置的水化学演变规律及成因机制。结果表明:水体蓄存过程中总溶解性固体(TDS)与溶解氧(DO)在水体中均存在扩散边界层,扩散边界层内是TDS高含量区与DO低含量区,试验初期扩散边界层内的耗氧反应与盐分释放现象最明显;扩散边界层上边界(diffusion boundary layer,DBL)与下边界(sediment water interface,SWI)的水化学成分占比呈现明显的集群性,且分层现象明显的Na^(+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(2-)的相对含量随时间的变化表现出一致性;岩盐、碳酸盐与硫酸盐类矿物的溶解作用是决定扩散边界层内水化学成分变化的主要因素,水体扩散边界层下边界处水文地球化学作用更复杂,受硫酸盐、硅酸盐溶解作用更加显著。 展开更多
关键词 滨海水库咸化 溶解氧 扩散边界层 化学类型 水文地球化学作用
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煤矿井下不同环境区域水体微生物群落特征及其环境响应
16
作者 张海涛 许光泉 +5 位作者 陈晓晴 李旭 李子璇 张延喜 张刚 贺江辉 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1276-1293,共18页
为探究煤矿井下不同环境区域的微生物群落特征及其对环境因子的响应,以安徽淮南谢桥煤矿为研究对象,在涉及矿井水来源、形成和汇集全过程的8个井下区域(井筒、岩巷、煤巷、采煤工作面、采空区、水仓、砂岩水出水点和灰岩水疏放点)中采集... 为探究煤矿井下不同环境区域的微生物群落特征及其对环境因子的响应,以安徽淮南谢桥煤矿为研究对象,在涉及矿井水来源、形成和汇集全过程的8个井下区域(井筒、岩巷、煤巷、采煤工作面、采空区、水仓、砂岩水出水点和灰岩水疏放点)中采集了24份水样,进行水化学成分和微生物16S rRNA基因高通量测序检测,并利用多元统计等方法进行序列数据处理。结果表明:①井筒水的水化学类型为Cl-Na·Ca型,砂岩水和采空区为HCO_(3)·Cl-Na型,其余区域均为Cl-Na型。在不同环境区域水体中,Na^(+)、Cl^(−)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)、NO_(2)^(-)、NO_(3)^(-)和Fe含量存在显著变化。②井下水仓水中微生物的丰富度和多样性最高,而岩巷水中最低。24个样本共检测到55个菌门和621个菌属,其中Pseudomonadota、Bacteroidota和Nitrospinota为优势菌门,Hydrogenophaga和Pseudomonas为优势菌属。Pseudomonadota在岩巷水中丰度最高,在灰岩水中丰度最低;Bacteroidota在水仓水中丰度最高,在岩巷水中丰度最低;Nitrospinota在灰岩水中丰度最高,在岩巷水中丰度最低。Hydrogenophaga在各区域水体中的丰度均较高,Pseudomonas主要分布在岩巷水中。③该煤矿井下微生物群落结构和分布受pH影响最强,其次还与营养元素(如C、N和S)、Temp、DO、ORP、Fe、Mn和Sb等氧化还原敏感物质有关。④FAPROTAX分析显示,该煤矿井下微生物群落普遍具有化学异养和需氧化学异养的功能。不同环境区域水体中的微生物群落表现出多样的生态功能,涵盖了从基本的代谢活动(如物质循环和能量转换)到复杂的环境修复过程(如污染物降解和水质改善)。这些功能不仅维持了煤矿井下水体的生态平衡,还在生态系统的调节和修复中发挥了重要作用。 展开更多
关键词 煤矿井下 微生物群落 化学成分 环境响应 生物地球化学作用
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河南省某大型水源地岩溶水水化学及同位素特征 被引量:6
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作者 蔡月梅 蔡五田 +5 位作者 刘金巍 边超 吕永高 刘江涛 曹月婷 李敬杰 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期41-47,共7页
河南省某岩溶水源地是该市大型供水水源地,近年来,在水源地岩溶水周边水井中检出了微量重金属,引起有关部门和水文地质工作者的高度关注。查明水源地岩溶水的补给来源、补给途径及其与上覆第四系含水层的关系,识别重金属污染风险,成为... 河南省某岩溶水源地是该市大型供水水源地,近年来,在水源地岩溶水周边水井中检出了微量重金属,引起有关部门和水文地质工作者的高度关注。查明水源地岩溶水的补给来源、补给途径及其与上覆第四系含水层的关系,识别重金属污染风险,成为保护该水源地的重要任务。根据水源地开采井水化学及同位素取样分析结果,对水源地地下水化学组分的水文地球化学过程及补给来源进行了初步研究。研究表明,水源地岩溶水中的宏量阳离子组分主要来自碳酸盐岩中文石、方解石、白云石的溶解;水源地岩溶水的主要补给来源是北部山区的大气降水;不同水井之间水化学及同位素存在较大差异,主要是由于水井开采深度和补给过程差异造成的;水源地某些水井中Cl-离子和NO-3离子浓度较高,表明可能受到了上部第四系含水层或地表人类活动的影响,应引起有关部门的重视。 展开更多
关键词 水源地 岩溶水 同位素 补给来源 水文地球化学作用
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鄂尔多斯典型煤矿不同功能区水化学与微生物群落特征及环境响应 被引量:10
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作者 张莉 徐智敏 +4 位作者 孙亚军 朱璐璐 陈歌 高雅婷 赵先鸣 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期180-196,共17页
为探究煤矿井下不同功能区的微生物群落分布及其对水文地球化学特征的响应,以鄂尔多斯某矿为研究对象,在涉及矿井水的来源、形成、汇集和排放全过程的6个功能区中采集了24份水样,进行水化学组分检测和微生物16S rRNA基因高通量测序,并... 为探究煤矿井下不同功能区的微生物群落分布及其对水文地球化学特征的响应,以鄂尔多斯某矿为研究对象,在涉及矿井水的来源、形成、汇集和排放全过程的6个功能区中采集了24份水样,进行水化学组分检测和微生物16S rRNA基因高通量测序,并采用多元统计方法进行序列数据处理。研究结果表明:矿井水的水化学类型继承了其直接充水水源,均为高矿化度的SO_(4)Na型,而特征污染物SO_(4)^(2-)在煤巷和地表水池中浓度最高。不同功能区的微生物群落组成差异明显:属水平上检出的优势菌属包括能氧化硫化物的发硫菌属和硫氧化菌属,以及可降解有机物的新鞘氨醇杆菌属和短波单胞菌属等在煤巷、采空区中分布较高;好氧的Uliginosibacterium和具有极强吸附力且能降解有机物的不动杆菌属在岩巷中丰度最高;与氮循环有关的噬氢菌属和红细菌属在水仓和地表水中分布较高。微生物群落与水化学过程响应灵敏且关系密切;井工煤矿微生物群落分布不仅与C、N、Ca、Mg等营养元素相关,还与Fe、COD和SO_(4)^(2-)等氧化还原敏感物质密切相关。煤巷和采空区是地下水污染防控的关键区域;开采扰动后,煤中伴生的低价硫化物在化学氧化和硫氧化菌的催化氧化作用下生成大量SO_(4)^(2-);然而,当工作面停采半年到3年后,在物理或化学吸附、沉淀作用(前期占主导),以及硫酸盐还原菌的还原作用下(后期占主导),SO_(4)^(2-)降低了15%~34%,这说明采空区具有一定的自净能力。综上所述,研究成果可为矿井水污染防控的工程应用提供以下理论支撑:一方面可通过通氮气保持工作面的厌氧条件,从源头上减少SO_(4)^(2-)的生成;另一方面可以筛选、培养硫酸盐还原菌和有机物降解菌,制作成生物材料投加到井下进行原位地下水污染修复。 展开更多
关键词 煤矿开采 微生物群落 化学特征 生物地球化学作用 矿井水
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奎屯河流域地下水及沉积物化学组分特征对氟释放的影响 被引量:2
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作者 刘亚楠 李巧 +2 位作者 宿彦鹏 陶洪飞 马合木江·艾合买提 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第10期59-65,共7页
新疆奎屯河流域是典型的原生高氟区。运用数理统计、定性与定量分析结合的研究方法,研究奎屯河流域沉积物化学组分相关性、地下水及沉积物化学组分特征及水-土系统中氟的释放机理。结果表明:奎屯河流域沉积物F含量与沉积物Mg、Ca、Mn、F... 新疆奎屯河流域是典型的原生高氟区。运用数理统计、定性与定量分析结合的研究方法,研究奎屯河流域沉积物化学组分相关性、地下水及沉积物化学组分特征及水-土系统中氟的释放机理。结果表明:奎屯河流域沉积物F含量与沉积物Mg、Ca、Mn、Fe、Cu、As含量呈正相关关系;水-土系统中氟离子经过矿物溶解-沉淀、络合-解离等水文地球化学作用,不断改变赋存状态;相同深度下,氟含量受到水文地球化学作用、土壤腐殖质等的影响,改变赋存环境,地下水氟含量随沉积物氟含量的增大呈先增大后减小趋势。 展开更多
关键词 地下水化学组分 沉积物化学组分 水-土系统 氟的释放机理 数理统计 水文地球化学作用 奎屯河流域
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滨海水库沉积物盐分释放水化学特征变化 被引量:4
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作者 武建茹 李海明 +1 位作者 李梦娣 肖瀚 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期301-312,共12页
以北大港水库为研究区,通过野外实地采样和批试验相结合的方法,对滨海水库库水和沉积物混合后盐分和各主要离子指标的变化规律进行分析,探究库水和沉积物之间的水文地球化学作用,揭示水库咸化机理。结果表明:库水和沉积物在混合条件下,... 以北大港水库为研究区,通过野外实地采样和批试验相结合的方法,对滨海水库库水和沉积物混合后盐分和各主要离子指标的变化规律进行分析,探究库水和沉积物之间的水文地球化学作用,揭示水库咸化机理。结果表明:库水和沉积物在混合条件下,沉积物中的盐分会释放到库水中,各水化学指标能够快速地达到平衡;各采样点溶解性总固体(TDS)均先快速增加,而后盐分释放达到平衡,平衡后TDS释放量整体呈现出水库下游采样点>水库上游采样点的规律;Na+和Cl-是库水和沉积物水文地球化学作用过程中发生变化的主要离子,Na^(+)、Cl^(-)最大释放量分别为7597.25 mg/kg和11097.00 mg/kg。在库水和沉积物相互作用中各采样点的Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)和SO_(4)^(2-)发生着不同程度的增加或减少,Cl^(-)均有所升高,HCO_(3)^(-)略有降低;除HCO_(3)^(-)和Ca^(2+)外,其他离子的变化均呈现水库下游采样点>水库上游采样点的规律。 展开更多
关键词 北大港水库 沉积物 盐分释放 水质咸化 水文地球化学作用
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