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灰岩和白云岩溶解速率控制机理的比较被引量：40: 2006年; 碳酸盐岩溶解的速率控制过程包括:(1)岩石表面上的非均相化学反应;(2)离子从岩石表面通过扩散向溶液中的传输;(3)CO2向H+和HCO-3的转换.通常是这3个过程中的最慢过程决定着碳酸盐岩的溶解速率.然而,实验和理论分析发现,在条件相似的情况下,白云岩的初始溶解速率不仅只有灰岩的1/3～1/60,而且灰岩和白云岩的溶解呈现出不同的速率控制机理.如对灰岩而言,在实验中加入能催化CO2转换反应的生物碳酸酐酶(CA)后,其溶解速率增加出现在CO2分压>100Pa的区域,最高可达10倍;而对白云岩,其溶解速率增加出现在CO2分压<10000Pa的区域,且增加仅3倍左右.此外,虽然2类岩石的溶解也均受水动力条件(旋速或流速)的控制,且主要出现在CO2分压<1000Pa的区域,但灰岩的溶解对水动力条件的变化比白云岩溶解更敏感.这些发现在解释和揭示自然界白云岩和灰岩岩溶发育及其相关资源环境问题的差异方面具有重要意义.; 刘再华W.Dreybrodt李华举; 关键词：碳酸酐酶水动力条件

四川黄龙沟天然水中的深源CO_2与大规模的钙华沉积被引量：19: 2005年; 在有大规模钙华沉积的四川黄龙沟中,使用化学成分数据以及碳氧稳定同位素组成对其水文地球化学特征进行了分析研究。研究区钙华沉积的地表溪流水质基本上受到两种水混合的制约,即断层泉水和山区的融雪(冰)水。泉水中含有高浓度的经由断层提供的CO2,结果高浓度的溶解CO2使得其溶解的碳酸盐岩比普通的岩溶泉溶解的碳酸盐岩高得多,同时也导致硅酸盐岩的溶解。黄龙沟中上游的泉水相对于方解石接近于平衡。溶解无机碳(DIC)的浓度和它们的δ13C值是大约由c=0.02mol·L1δ13C=-3‰的CO2(aq)与含有δ13C=+3‰的碳酸盐岩在封闭系统条件下反应的结果。估计这些CO2中约有70%来自上地幔。所有泉水的水化学数据均落在高岭石稳定域内,但对Na长石和Ca长石具有侵蚀性。由于这些长石矿物的溶解速率太慢,所以水中的化学成分远离长石稳定域。地表溪流的DIC种类之间达到同位素平衡,在不同观测点发现的δ13CDIC变化主要是由于从水中释放出的CO2的程度不同引起的。水样的δ18O值与其采集点的海拔高度之间存在线性关系;研究区的地表溪流的氧同位素组成受到蒸发的制约。在流经钙华沉积物的地表溪流中白天和夜晚的水化学及pH的日变化表明生物作用促进了碳酸盐的沉积,尽管作用不显著。据估计研究区碳酸钙的日沉积速率是4778kg·km2,即约1mm·a1。; 刘再华K YoshimuraY InokuraM Noto曹云; 关键词：天然水深源同位素平衡硅酸盐岩化学数据长石矿物

长安区不同性质土层CO2释放规律研究被引量：3: 2008年; 通过对长安双竹村夏、秋季不同性质土层CO2释放量的测定,本文研究了不同性质土层CO2释放规律及其差异。资料表明,从当日早晨到次日早晨,不同性质土层土壤CO2释放量均呈现由低到高再到低的变化规律;土壤CO2释放量与土层性质有密切关系,马兰黄土土层CO2释放量最高,其次是黏性土,释放量最低的是含砾石中细砂土;土层CO2释放量变化与气温的变化呈现负相关。; 李瑜琴赵景波; 关键词：马兰黄土黏性土砂土土壤CO2 释放量

不同植物群落对灰岩试块溶蚀速率的影响被引量：6: 2007年; 用澳大利亚产的微侵蚀计,对湖南郴州礼家洞3个植物群落土壤和泉水中的灰岩溶蚀速率进行了精确测定。对取得的1 650个数据,用SPSS应用软件进行处理,发现乔木群落泉水和土壤中灰岩的平均溶蚀速率最高,分别为3.17 mm/a和0.63 mm/a。在测定灰岩溶蚀速率的同时,对泉水的水化学特征和土壤中的TOC进行了分析,发现乔木群落样地的泉水有更强的溶蚀力(较低的方解石饱和指数和较高的CO2分压)。乔木群落土壤中的TOC比灌丛、草丛的多。与灌丛、草丛相比,乔木群落对CO2汇的贡献最大。; 吴孔运蒋忠诚叶晔; 关键词：植物群落溶蚀速率灰岩 TOC

黄土岩溶泉岩溶发育特征综合研究被引量：3: 2006年; 为进一步查明黄土地下水岩溶作用的强弱与变化规律，我们于2004年6月到2005年6月对长安县杨万村黄土岩溶泉进行了每月2次的观测，实验结果显示：杨万村岩溶泉pH值变化在6．89～7．38之间，年均值为7．12，具弱碱性特点；电导率变化在634．36～758．27μs·cm^-1之间，年均值为681．61μs·cm^-1。从当年6月到次年6月，黄土岩溶泉pH值在总体上呈现降低-升高降低的变化规律，电导率呈现降低-升高的变化规律，pH值波动性较大。岩溶泉水的pH值和电导率受降水量、水温和CO2含量高低控制。水温、降水量和CO2含量高的夏、秋季，pH值小、电导率大；水温、降水和CO2含量低的冬、春季，pH值大、电导率小。由岩溶泉水的pH值和电导率大小变化得知，夏、秋季该泉岩溶作用强，冬、春季岩溶作用弱。与镇安渔洞河灰岩岩溶泉相比，黄土岩溶泉流量稳定、pH值低、电导率高，且pH值、电导率日变化显著。存在差异的主要原因为两地岩溶水的补给方式不同，黄土岩溶泉水具有典型地下水的特征，以薄膜水缓慢补给为主，而渔洞河岩溶泉以管道和重力水快速补给为主。; 肖军赵景波; 关键词：岩溶作用发育特征

长安地区人工林地土层含水量研究被引量：13: 2005年; 根据长安区引镇梧桐林地、韦曲镇南杨树林地与西安市南郊麦地土壤含水量的测定,研究了0～600cm土壤含水量的变化和土壤干层特点与分布.结果表明,长安地区在正常降雨年份人工林地土壤含水量从地表向地下呈现由高到低再到高的变化;17龄梧桐林、13龄和10龄杨树林地200～400cm深度范围内土壤含水量平均为9.13%、9.23%和9.50%,发育了明显的土壤干层;麦地土层含水量比梧桐林和杨树林地明显高,无土壤干化的显示;在丰水年该地区人工林土层含水量与正常降雨年份林地土壤含水量显著不同,17龄梧桐林、13龄和10龄杨树林地200～400cm深度范围内土壤含水量平均为22.55%、21.20%和21.15%,土壤干层消失.这表明在降水量增加的条件下,土壤干层中的水分完全有可能恢复.土壤干层的发育会影响植物的正常生长、植被类型、植树造林和生态环境恢复,因此土壤干层水分恢复具有重要意义.; 李瑜琴赵景波; 关键词：土壤干层杨树土壤含水量人工林地树林土壤干化

西安南郊曲江丰水年苹果林地土壤干层恢复被引量：6: 2005年; 通过对西安南郊曲江丰水年秋季15龄苹果林地土壤含水量的测定,以及与正常年份该地土壤含水量的对比,研究了该区苹果林地0～6 m之间土壤含水量的变化与土壤干层的恢复问题.研究结果显示,正常年份西安南郊曲江苹果林地2～4 m土层含水量介于8%和10%之间,表明该地有弱的干层发育;丰水年苹果林地2～4 m的土壤含水量在23%以上,远远高于正常年份同一层位的土壤含水量,这说明该地区的土壤干层已经消失.分析得出,在降水丰富的年份发育较弱的土壤干层不仅可以得到恢复,而且恢复的深度可达5 m,其恢复的速度也很快.; 李瑜琴赵景波; 关键词：苹果林地含水量

碳酸钙沉积溪流中地球化学指标的空间分布和日变化特征:以云南白水台为例被引量：22: 2004年; 目前,国内外利用碳酸钙沉积物进行古环境和古气候重建的研究,空间上主要涉及到地球化学指标的区域分布差异,时间上则将分辨率提高到了年,甚至季节尺度,但对于地球化学指标在同一区域的空间分布和日变化特征则注意不多。采用仪器自动记录、现场滴定和样品室内测试相结合的方法,对正在发生碳酸钙(钙华)沉积的云南白水台溪流和引渠中的地球化学指标的空间和日变化特征进行了研究。结果发现,在碳酸钙大量快速沉积前(方解石饱和指数SIc小于1.0),向下游方向,水的CO2分压降低,pH值和SIc升高。但当SIc大于1.0后,碳酸钙沉积开始快速产生,此后向下游方向,水的CO2分压趋于稳定,甚至略有升高;同时,水的pH值和SIc也不再升高,而呈现下降现象。与此有关,在溪流下游观测点,由于白天碳酸钙的快速沉积,水的pH值和SIc是下降的,而其CO2分压则升高。这一现象很可能是白天碳酸钙大量快速沉积时产生的CO2在水中聚集,来不及向大气释放的结果;此外,流速对碳酸钙沉积具有显著的控制作用,表现在流速快的地形陡坎部位,Ca2+和HCO-3降低更快,因而沉积速率也更大。研究还发现,富含轻碳稳定同位素12C的CO2向大气的释放是向下游方向钙华碳稳定同位素组成(δ13C)和中午水中溶解无机碳δ13C增加的主要原因,增加幅度分别可达1‰/100m和0.6‰?; 刘再华张美良游省易李强李强孙海龙汪进良; 关键词：钙华水化学碳稳定同位素日变化

非岩溶流水中碳酸盐岩试块的侵蚀速率及其控制因素:以湖南郴州礼家洞为例被引量：14: 2006年; 2004年2月、9月、12月和2005年3月,利用澳大利亚产的微侵蚀计(M EM,M icroe-rosion m eter)对湖南郴州礼家洞观测点非岩溶流水中的碳酸盐岩(包括石灰岩和白云岩)试块进行了侵蚀速率的精确测定,共取得数据1550个。用SPSS应用软件对数据进行了处理,发现礼家洞非岩溶流水中的碳酸盐岩的侵蚀速率异常的高,最大的达到了13.6mm/a。在每次测量碳酸盐岩侵蚀速率的同时,使用德国WTW公司生产的MultilineP3多参数自动记录仪,对每个碳酸盐岩试块放置点的水温、pH值、电导率进行了现场监测,并取回水样分析了其中的主要阴阳离子浓度。通过对这些水化学资料的分析,发现礼家洞非岩溶流水的侵蚀能力很强,表现在水的CO2分压很高(可达到12882Pa),而方解石和白云石的饱和指数很低(分别达到-4.78和-10.35)。对比发现,非岩溶流水中碳酸盐岩的侵蚀速率与其方解石和白云石的饱和指数呈负相关关系,即水中方解石和白云石的饱和指数愈低,碳酸盐岩的侵蚀速率就愈高。此外,观察发现,碳酸盐岩试块本身的结构特别是本试验中白云岩的粗晶结构对其侵蚀速率有巨大的影响,反映了机械侵蚀(流水的物理搬运)对侵蚀速率的贡献(可达90%以上),这与传统的将碳酸盐岩试片放入土壤中测得的主要是化学溶蚀速率不同。; 刘再华吴孔运汪进良李强孙海龙韩军; 关键词：侵蚀速率石灰岩白云岩

CaCO_3-CO_2-H_2O岩溶系统的平衡化学及其分析被引量：77: 2005年; 在介绍了CaCO3-CO2-H2O岩溶系统平衡化学的原理后,对平衡化学的控制因素,包括温度、CO2分压、体系的开放程度、离子强度效应、同离子效应、酸效应、碱效应、离子对效应进行了分析,并与CaMg(CO3)2-CO2-H2O岩溶系统平衡化学作了对比。结果显示,天然开放的岩溶系统的平衡pH值范围为6.80～8.40,在此pH值范围内,水中的碳组分主要以HCO-3形式存在;与开放系统相比,在其它条件相同情况下,封闭系统的平衡pH值较高,而平衡[Ca2+]和平衡[HCO-3]较低,特别是在低CO2分压时,两者的差异更明显;在封闭系统条件下,两种不同的纯CaCO3-CO2-H2O饱和溶液相混合,将导致溶液对CaCO3重新具有侵蚀性;离子强度效应、酸效应和离子对效应使方解石的溶解度增加,而同离子效应和碱效应使方解石的溶解度降低;与方解石溶解平衡相比,其它条件相同时,白云石溶解平衡pH较高,在温度<70℃时溶解度较大,但在温度>70℃时溶解度较小。; 刘再华W.Dreybrodt韩军李华举; 关键词：分压

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国家自然科学基金(40372117)

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