西藏当雄错盐湖碳酸盐沉积环境及其地质意义

西藏当雄错盐湖是一个碱性的富锂、硼资源盐湖,对其碳酸盐沉积物的研究有助于了解盐湖形成过程中沉积环境的变化以及锂、硼资源的富集过程。为此,本文从当雄错盐湖碳酸盐剖面自上而下采集了31件样品。对这些样品开展了铀系年龄、XRD、主-微量元素、碳-氧同位素测定以及介形类的鉴定分析。铀系年龄结果表明剖面沉积开始于(3788±120)a BP,结束于约2220 a BP。碳酸盐沉积的微量元素和稀土元素特征表明,其沉积水体为缺氧、还原环境下的咸水环境,沉积物形成于干旱、寒冷的气候环境,湖泊水体具有半开放-半封闭性质,但封闭程度较高。约3430 a BP时,当雄错水体盐度发生了较大改变。结合沉积物中介形类Candona gyrongensis的出现和沉积物的碳氧同位素特征,推测有地下淡水注入导致湖泊水体变淡和还原性减弱。当雄错水体的盐度在2220 a BP之前仍相对较低,湖水浓缩达到盐湖阶段的时间在2220 a BP以后。

西藏扎布耶盐湖锂矿开发的环境影响研究

扎布耶盐湖是世界上独一无二的自然结晶碳酸锂的盐湖,是西藏目前规模最大的运用太阳池技术工业生产碳酸锂的盐湖。开展锂矿开发对环境影响的综合研究有利于合理有序开发盐湖资源。利用野外实地调查与遥感卫星技术,对扎布耶盐湖开发的环境影响进行了系统研究。结果表明,环境影响方式主要表现为资源损毁、地质灾害和水土气等方面;影响范围主要分布在道路、生活办公区、盐田、太阳池、采土区、引、排卤渠等地方,影响面积约16 km^(2),仅占矿区面积的5.37%;扎布耶盐湖矿区对环境的破坏是局部的、可控的。提出利用本地植物进行土地复垦、采用土工膜防止渠道渗透和用黏土填补塌陷、修建墙壁隔绝土气的盐碱化、通过增加管道实现南北湖水的有效交换、建立长期监测预警等建议,为扎布耶盐湖的绿色可持续开发提供参考依据。

青藏高原盐湖硼、锂同位素变化规律及其对当雄错盐湖资源评价应用

近年,硼、锂同位素地球化学理论和分馏机理的深入,为盐湖体系硼、锂同位素示踪奠定了基础。基于现有大量研究数据,文章系统归纳盐湖体系硼、锂同位素分馏变化特征,总结盐湖演化过程硼、锂同位素组成的变化规律,建立它们的示踪方法。并以此为基础,对西藏典型富硼、锂盐湖−当雄错开展了硼同位素示踪,解决了当雄错与其物源硼同位素特征不符的难题,提出当雄错湖底蕴含大型硼、锂矿床的新认识,并预测了湖底的硼、锂资源量。根据盐湖体系硼、锂同位素地球化学特征,揭示了溶蚀湖的盐湖资源评价意义,为盐湖体系硼、锂同位素示踪和盐湖资源评价奠定理论基础。此外,借助硼同位素地球化学手段建立的当雄错“围岩−地热水−盐湖”的物源补给模式在西藏和全球具有普遍性。

1973—2017年西藏盐湖湖面动态变迁及对气候波动的响应

西藏是我国主要盐湖成盐区之一,蕴藏着丰富的矿产资源。应用遥感和地理信息系统技术,从5个时间段的Landsat遥感影像中提取了西藏面积大于20 km^(2)的93个盐湖(不包括干盐湖),影像成像时间分别为1973—1977年、1990年前后、2000年前后、2010年前后和2017年,建立了西藏盐湖空间数据库,并分析了其1973—2017年的变化趋势。结论为:(1)总体上盐湖总面积呈增加趋势,且2000年之后,盐湖扩张趋势加剧,至2017年,被研究盐湖总面积已增至1990年前后的1.68倍。(2)从20世纪70年代至90年代,西藏中北部盐湖呈萎缩趋势,其余地区扩张。(3)盐湖湖面变迁与气候波动密切相关,1971—1990年气温和降雨量波动不大,引起西藏中北部盐湖萎缩的主要原因为冰川和冰雪融水补给的减少;1991—2017年气温升高降雨量增加、蒸发量减少,导致西藏盐湖呈现全面扩张的趋势。(4)扎布耶盐湖湖面动态变迁遥感解译结果与扎布耶长期观测站水位观测数据基本一致。1973—2009年其水位整体上呈波动式上升的趋势,而从2009年开始有所下降。landsat8从2013年开始免费提供多时相的遥感影像,可做西藏盐湖动态变迁的持续观测。盐湖水深和成分应作为以后重点解决的问题。

利用盐生植物发展“盐湖农业”研究进展

由于人口增长和全球气候变暖,次生土壤盐碱化日趋严重,淡水资源缺乏,使得人类粮食和食品供给面临严峻挑战。“盐湖农业”为解决这一问题提供了一种新的思路。本文评述了盐生植物在农业上的应用国内外研究进展,重点综述了盐生植物作为食物、饲料、工业原料等方面的研究。盐生植物生长环境比较恶劣,一些盐生植物为应对逆境环境而合成出丰富的次生代谢物,这些代谢物对预防疾病和促进健康大有益处,因此近年来市场对盐生植物的需求显著增加。我国盐湖资源丰富,利用盐生植物发展盐湖农业有得天独厚的条件,具有广阔的应用前景,本文最后提出了在我国发展盐湖农业的几点建议。

盐湖卤水中硼酸盐化学形态及Raman光谱定量分析

我国青藏盐湖以富含硼锂而著称,卤水中硼化学赋存状态随湖水化学类型的不同而发生变化,其中以硫酸盐型盐湖卤水中硼酸盐的存在形式变化最为复杂,卤水蒸发过程一般不以固体盐形式结晶析出,而是以多硼物种形式富集于氯化镁饱和老卤中,表现出严重的过饱和性,对后续锂盐和镁盐的分离提取影响较大。开展盐湖卤水体系中硼酸盐化学形态、分布规律及离子间作用机制等溶液化学研究对盐湖资源高效开发具有重要的意义。相比常规拉曼光谱技术,拉曼积分球基于拉曼散射原理可极大地提高激发光的使用效率和拉曼散射信号,对硼酸盐溶液结构检测具有拉曼响应信号强、检出限低、信噪比高等优点,为盐卤复杂体系硼酸盐化学形态的定量分析奠定了基础。利用拉曼积分球开展了盐湖卤水硼酸盐化学形态研究,阐述了卤水蒸发过程多硼酸根离子的变化规律;同时借助响应曲面法进行实验设计与优化,建立了共存盐类干扰回归模型用于盐湖卤水中单硼物种B(OH)_(3)的准确测定。结果表明,盐湖卤水浓缩过程中硼不断聚合生成多聚度硼酸根离子如B_(3)O_(3)(OH)_(4)^(-)和B_(6)O_(7)(OH)_(7)^(2-)等,硼的化学形态变化规律与碱土金属如MgCl_(2)-MgO-2B_(2)O_(3)-H_(2)O体系中硼物种变化一致,但与碱金属溶液体系物种变化差别较大。回归模型对卤水中正硼酸B(OH)_(3)定量分析的相对误差小于5%,准确度较高;阐明了蒸发浓缩过程中B(OH)_(3)物种分布的变化规律,从定量视角初步阐述了卤水富集过程硼酸根离子间的聚合作用关系,可为后续开展盐卤体系多硼物种分布及作用机制研究提供新思路、新方法。

不同时间尺度下气象-水文要素变化对察尔汗盐湖盐田蒸发作用的影响

目前对察尔汗盐湖蒸发量的研究主要集中在气象-水文因素与卤水蒸发量定量关系,缺乏在不同时间尺度下盐湖蒸发量的驱动因素动态变化研究。利用2020年11月5日—2023年5月1日察尔汗盐湖盐田的空气温度、露点温度、风速、相对湿度、总辐射日累计以及盐田的蒸发量、水温、水位等监测数据,结合获取的察尔汗盐湖补给河流格尔木河流量等水文资料,采用相关性分析、多元回归模型等方法探讨了不同时间尺度下盐田蒸发作用与气象-水文因素之间的关系。研究表明,不同盐田的水温、水位、淡水蒸发量变化保持一致,卤水蒸发量变化与盐田密度有关。随着时间尺度的增大,蒸发量与气象要素之间的相关性增强。察尔汗盐田蒸发量在逐小时与逐月尺度主要受到环境温度的影响,日尺度下主要受到太阳辐射的影响。在极端天气作用下河流水文与盐湖微气象因子呈同步变化,对蒸发量的影响具有滞后性。这一研究结果可为盐田生产工艺优化提供理论指导。

基于文献计量的盐湖研究进展及前沿态势分析

基于web of science和知网数据源,利用Derwent Data Analyzer,VOSvievwer和Incites对1960—2022年盐湖相关文献进行计量分析,以深入了解国际和国内盐湖研究进展和发展趋势。分析得出近60多年盐湖研究发文量整体上呈先稳定后增加的趋势;盐湖相关研究国际发文数量最高的期刊是International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology,国内发文量最高的期刊是《盐湖研究》。美国和中国是盐湖研究的核心力量,两者的总发文量、总引频次和高被引论文数均居前2位。盐湖研究领域发文量最高的机构是中国科学院,其隶属单位青海盐湖研究所发文量占比最高。国际文献作者前15位中8位来自中国。国际和国内研究热点演进分析得出今后盐湖资源的分离和提取将得到持续关注,高被引文章分析说明近年来盐湖研究关注最多的为盐湖资源的分离提取,尤其是锂资源。整体而言,有关盐湖研究还在不断拓展和延伸,未来我国应在文章质量、研究方向布局和影响力上继续提升,发挥国内盐湖研究的对外影响力。

溶析结晶用于盐湖卤水提钾和镁锂分离研究

采用溶析结晶法快速分离盐湖卤水中氯化钾并降低卤水中的镁锂比,解决青海盐湖盐田摊晒存在的生产周期长、需要修建大面积盐田等难题。以有机溶剂为溶析剂,考察了不同种类溶析剂加入量、溶析温度、溶析时间等对盐湖氯化钾收率及镁锂比的影响。实验结果表明,以无水乙醇为溶析剂与盐湖卤水体积比为2∶1,溶析温度为-15℃,时间为90 min时,氯化钾和氯化钠的收率分别达到93.15%和99.84%。溶析结晶后的母液经过过滤,在70~80℃,以0.5℃/min的降温速率进行动态降温,析出氯化镁晶体,镁锂质量比由原卤中的388.44降低至266.63,最终达到快速分离氯化钾的目的及为后续对镁锂进一步分离提供更有利的条件。

聚酰胺纳滤膜表面羧基密度调控及其抗污染性能

采用均苯三甲酰氯(TMC)、对苯二甲酰氯(IPC)与哌嗪进行界面聚合反应,制备了不同羧基密度的聚酰胺纳滤膜.研究了羧基密度对膜污染的影响,并对纳滤膜的镁-锂分离选择效果进行评估.结果表明,TMC纳滤膜的羧基密度是IPC纳滤膜的3倍,水通量分别为81.9 L/(m^(2)·h·MPa)和56.5 L/(m^(2)·h·MPa).TMC纳滤膜对硫酸镁、氯化钠的截留效果优于IPC纳滤膜,对卤水镁的截留率达82.66%,对锂的截留率为-27.82%,具有较好的镁-锂分离选择效果.膜污染结果显示,TMC纳滤膜的不可逆通量衰减指数是IPC纳滤膜的3倍,抗污染能力与膜面羧基密度成反比.结果证实了膜面羧基官能团在膜污染中的关键作用,为制备具备抗污染性和高镁-锂分离比的纳滤膜提供了新思路.

造粒的氮掺杂碳纳米管基吸附剂对卤水中硼的吸附行为与机理

盐湖卤水中硼资源丰富,存在形式复杂多样,分离和回收硼的意义重大。基于N掺杂强静电与多羟基协同作用能够有效提高硼阴离子的分离机制,设计以水合肼为N源,多羟基的一维纳米材料碳纳米管(CNTs)为多羟基络合基,采用简单的一锅水热法合成了N掺杂的碳纳米管硼吸附材料(N-CNTs)。此外,以改性的聚丙烯腈为造粒剂,经造粒后,最大硼吸附容量为20.45 mg/g,特别在低浓度硼的分离中表现出优异的性能,这使N-CNTs成为硼的高效吸附材料。吸附机理为一维碳纳米管和改性聚丙烯腈的高比表面积上多羟基与N掺杂位置发生强静电协同增强络合吸附。硼吸附过程符合朗格缪尔吸附等温模型和准二阶动力学模型,在高浓盐多离子溶液中表现出优异的选择性硼吸附性能。该吸附剂在东台吉乃尔盐湖卤水中硼的吸附容量达18.92±1 mg/g,该技术在盐湖卤水及水处理行业具有较高的应用潜力。

应用型高校材料概论课程教学改革初探

本文以青海大学应用化学专业《材料概论》课程为例,阐述了在新形势下《材料概论》的教学改革尝试,在“打造世界级盐湖产业基地”的背景下,应用型高校如何构建和完善材料概论的知识体系以满足专业的需求,成为材料概论课程教学改革的重点。本文围绕突出应用型高校专业特色,理论联系实际,以赛促教、以赛促学等措施对该课程进行初步改革尝试。

中国式现代化在青海茶卡盐湖的空间实践研究

现代化并非一种模式或一个标准,现代性是开放、流动、多种可能性和多样化发展的包容性理念,中国式现代化是有别于西方现代化的一种新的人类文明形态。青藏高原茶卡盐湖空间生产是基于我国独特社会历史条件、文化传统以及发展目标而实践出的适合当地资源禀赋的有效路径,蕴含了因民族交往交流交融而产生的地名演变、民俗文化在旅游空间的现代延续、工业盐湖在地理空间的生产实践、旅游新业态在流通空间的升级更新、旅游社区参与推动的共同富裕及旅游区块空间扩展等系统性社会文化网络。茶卡盐湖的空间生产承载着人、物、思想的流动,其科旅融合的生态思想是中国式现代化在青藏高原的具体实践,其逻辑表明各国、各地区和族群应基于自身历史文化传统和实践经验为不确定的世界提供多样化的现代性个案,应以满意度、幸福感和生态平衡来确定现代性的普遍意义。

盐湖化工领域产教融合育人机制研究与实践

产教融合育人是培养创新型工程人才的新举措,对行业特色高校构建应用型人才培养新生态、有效构建校企命运共同体具有重要意义。以北京化工大学盐湖化工领域产教融合育人为例,对校企协同育人的实践措施与机制探索进行了剖析,为行业特色高校健全产教融合育人机制提供了有益的借鉴。从特色课程、学科方向、联合研究中心、人才培养计划、实践培训基地等多层次解析了产教融合协同育人的实践路径与实施措施,为行业高质量发展亟需的创新型工程人才培养提供了有价值的参考。

盐湖大气环境下316 L仪表管点蚀深度预测研究

为提高316 L仪表管在盐湖大气环境下点蚀深度的预测精度,采用变阶平均弱化缓冲算子、积分背景值和新陈代谢对分数阶累加灰色模型FGM(1,1,r)进行改进,首先通过改进Tent混沌映射、莱维飞行和区间自适应反向学习策略提高黏菌算法(SMA)的寻优能力和收敛速度,随后利用改进黏菌算法(ISMA)对FGM(1,1,r,ρ)中的参数r和ρ进行寻优,最后构建仪表管ISMA-FGM(1,1,r,ρ)点蚀深度预测模型。研究结果表明:经优化的新模型比原模型误差更小、拟合度更高,在仪表管点蚀深度预测方面具有更好的性能。研究结果可为仪表管道系统的完整性评价和风险预警提供参考。

内蒙古典型旱区盐湖盆地浅层地下水污染风险评价

为明晰内蒙古阿拉善盟吉兰泰盐湖盆地浅层地下水污染特征及评估地下水饮水安全风险等级,采集了盐湖盆地研究区土壤表层(0—10 cm)样品56个,地下水样品127个,检测分析土壤中重金属元素Cu、As、Pb含量及水样中Cr、Hg、As、F^(-)、NO_(2)^(-)、NO_(3)^(-)含量.运用地下水风险评价概念模型,将地下水脆弱性、地下水污染物容量及土壤毒性污染物潜在生态危害评价有机结合,对地下水污染风险展开评价.借助ArcGIS软件进行克里格插值绘图,探析盐湖盆地浅层地下水风险的空间分布特征.结果表明:盐湖盆地地下水脆弱性指数范围为4.80—5.30属于中等脆弱性,吉兰泰盐湖东南部和吉兰泰镇西北部脆弱性高于其他区域;地下水样品中重金属Hg的含量在《地下水质量标准》中Ⅲ类水水质标准范围内,其他元素均有超标现象,其中F^(-)超标率最高,为62.20%,Cr、As、F^(-)、NO_(2)^(-)、NO_(3)^(-)变异系数分别为125.40%、183.50%、178.70%、248.70%、280.70%,属于强变异性,受外界因素干扰较为明显,研究区地下水特征污染物分布较为集中,主要分布在盐湖盆地的东南部;土壤中重金属Cr、Hg、As的平均含量分别为26.32、0.17、11.77 mg·kg^(-1),与内蒙古当地土壤背景值相比较,Cr的平均值在背景值范围内,而Hg、As的平均值分别超出背景值4.25、1.57倍,土壤综合潜在生态危害指数为188.32,属于中等潜在生态危害,在盐湖盆地中有41.07%的样品点属于中等、强、很强潜在生态危害;盐湖盆地地下水污染风险等级分布不同与含水层脆弱性指数、特征污染物容量指数及潜在生态危害指数有关,较高污染风险区和高风险区分布在锡林高勒镇西部,较高风险以上的面积占研究区面积的25.77%,古拉本敖包镇、贺兰山的东南部在中风险范围内,中风险区面积占研究区面积的11.49%.

青藏高原盐湖铷铯资源现状、富集规律与提取技术

铷、铯是重要矿产资源,在航天、通讯、能源、医药、化学和电子设备等领域有着广泛用途。青藏高原盐湖铷铯资源主要分布于柴达木盆地和羌塘地块、拉萨地块的盆地,盐湖的铷铯资源主要来自于泉水和河水的补给。羌塘地块、拉萨地块的铷铯主要来自印度板块。笔者等收集了85个青藏高原盐湖铷铯含量和资源量数据,铷含量较高的盐湖有扎布耶和麻米错等,铯含量较高的盐湖有聂尔错和扎西错等。青藏高原盐湖氧化铷资源量共47.50 kt,为大型铷矿床规模的23.73倍;达到详查程度的资源量共37.40 kt。盐湖氧化铯资源量共28.53 kt,为大型铯矿床规模的14.265倍;达到详查程度的资源量共27.10 kt。85个盐湖中氧化铷的资源量达到大型矿床要求的盐湖有5个,达到中型矿床要求的盐湖有4个。氧化铯资源量达到大型矿床要求的盐湖有2个,达到中型矿床要求的盐湖有2个。盐湖铷铯在蒸发过程中基本处于浓缩阶段,残卤中铷铯浓度很高,扎布耶盐湖湖水蒸发残卤中铷、铯质量分数最高为0.496‰和0.372‰,拉果错残卤中铷、铯最高为0.84‰和1.76‰,麻米错残卤中铷、铯最高为0.224‰和0.297‰,这有利于铷铯的开发利用。目前,从盐湖卤水中提取铷、铯的方法以溶剂萃取法方法最具有应用前景。

西藏盐湖卤水钾含量时空分布特征与影响因素分析

钾盐是我国战略性矿产资源之一,西藏盐湖卤水蕴藏丰富的钾盐资源,急需开展调查评价,而卤水中钾含量是重要内容。本文通过构建多时段西藏盐湖卤水钾含量数据集,对时空分布特征进行了细致分析,并深入探讨其影响因素。研究表明,①在时间上,1980年到2000年,西藏盐湖卤水钾含量升高,主要是冰雪融水补给变少引起的;2000年到2020年,钾含量降低,降雨量增加是主要因素。②空间上,西藏盐湖卤水钾含量呈现出明显的地域差异,高值区集中于东经82°~85°、北纬31.5°~34°范围,表现为西高东低、南高北低分布格局,物源、气候差异、汇水面积是空间分布差异的主因。③不同水化学类型卤水钾含量:硫酸钠亚型>氯化物型>硫酸镁亚型>碳酸盐型。本研究将为西藏盐湖卤水钾含量变化规律研究和钾盐资源评价提供重要的基础数据。

富锂硫酸盐型盐湖卤水蒸发实验研究进展

随着“双碳”目标的提出,锂在新能源材料领域中的应用受到高度关注,锂的需求呈现爆发式增长。世界锂资源以矿石锂和盐湖锂为主,盐湖锂因其储量大成为未来锂资源开发的重点,因而占比最大的硫酸盐型盐湖成为焦点。因盐湖卤水组成差异较大,叠加硫酸盐型盐湖特殊属性,使得锂在盐田蒸发阶段存在多种结晶形式而造成损失,增加了锂的有效富集难度。总结了前人针对富锂硫酸盐型盐湖的蒸发实验研究结果,结合相图分析总结富锂硫酸盐型盐湖蒸发结晶析盐规律,重点关注锂的浓缩状态及析盐结晶形式,为硫酸盐型盐湖锂资源开发提供参考。

基于工业CT的青海察尔汗盐湖固体钾矿孔隙度与给水度研究

钾盐是我国战略性关键矿产资源,察尔汗盐湖是我国最大钾盐生产基地,钾盐原料主要来自固体钾矿的固液转化,而孔隙度、给水度是固体钾矿固液转化评价的关键指标。本研究首次利用工业CT技术获得察尔汗盐湖固体钾矿准确的孔隙度和给水度,并结合前人资料,对其动态变化及原因进行了初步研究。主要结论如下:(1)工业CT可高效、直观、非破坏性地测量固体钾矿的孔隙度和给水度。(2)察尔汗盐湖固体钾矿孔隙度均值为16.49%,给水度均值为10.21%。孔隙度由第一层向第三层逐渐减小,第四层稍有回升但仍呈减小趋势;给水度的平均值也由第一层向第四层逐渐减小。在特定采区,孔隙度和给水度的最大值和最小值位于不同孔深处,主要是岩性的不均一性引起。(3)别勒滩矿区的孔隙度(17.12%)较2007年的孔隙度(20.64%)减小,而给水度(10.58%)较2007年的给水度(9.56%)增大,表明地层持水度降低,储藏卤水能力减弱,这可能与干旱气候及固液转化有关。本研究可为察尔汗固体钾矿资源承载力评价提供科学依据,更为地质条件类似的盐类矿床评价提供可借鉴的方法和思路。