三种铁氧化物的磷吸附解吸特性以及与磷吸附饱和度的关系

采用三种人工合成铁氧化物(针铁矿、赤铁矿和水铁矿)比较了结晶态和无定形铁氧化物对磷的吸附—解吸特性以及与磷吸附饱和度的关系。结果表明,三种铁氧化物的磷吸附特性均可用Langumir方程来描述,相关系数均大于0.9,达到极显著水平。从磷最大吸附量(Qm)、吸附反应常数(K)和最大缓冲容量(MBC)三项吸附参数综合考虑,水铁矿(无定形)对磷的吸附无论在容量还是强度方面均比结晶态铁氧化物针铁矿和赤铁矿大得多。水铁矿吸附的磷比针铁矿和赤铁矿所吸附的磷更难解吸;水铁矿的大量活性表面并没有表现出增加磷释放的作用。磷吸附饱和度有望作为评价土壤或铁氧化物磷吸附—解吸的强度和容量因子的一个综合指标。

不同温压下柱状煤芯瓦斯吸附饱和度和进扩散时间的确定

为研究温度压力对吸附饱和度和进扩散时间的影响,以确定实验室内不同温压下原煤煤芯可接受的吸附饱和度和进扩散时间,建立了柱状煤芯瓦斯扩散模型,采用φ50mm×100mm的柱状煤芯开展了不同温压下的瓦斯扩散实验。经实验检验,模型能很好描述原煤柱状煤芯的瓦斯扩散过程。计算了不同温压下柱状原煤煤芯达到不同吸附饱和度所需的吸附进扩散时间和不同时间的瓦斯质量浓度分布。结果表明:温度越高,扩散系数越大,吸附平衡时间越短;压力越高,扩散系数越小,吸附平衡时间越长。考虑实验精度要求和可接受时间,在30~40℃,瓦斯压力0.5~3MPa的范围内,建议渗流实验吸附饱和度为80%,吸附时间为6~8 d;精度要求较高的扩散实验,吸附饱和度为90%,吸附时间为10~12 d。

不同有机肥对煤矿复垦土壤磷吸附解吸特性的影响

【目的】石灰性复垦土壤磷素含量极低且易被其他离子吸附固定,严重影响作物的吸收与利用。研究不同有机肥对石灰性复垦土壤磷吸附解吸特征的影响,为加速培肥煤矿复垦土壤提供技术和理论依据。【方法】在山西省孝义市采煤塌陷区进行了4年的定位培肥试验,共设置了6个处理:不施肥、施鸡粪、施猪粪、施牛粪和氮钾肥、施氮磷钾肥。采集各处理土壤样品进行吸附动力学试验,测定复垦土壤磷最大吸附量、最大缓冲容量、吸附饱和度、解吸率,并分析影响磷吸附解吸的关键因素。【结果】采用Langmuir等温吸附方程可以极好地拟合复垦土壤对磷的吸附(R^(2)=0.924~0.992)。复垦年限和施肥处理以及二者的交互作用均对复垦土壤磷吸附解吸产生显著影响。随复垦年限的增加,土壤磷最大吸附量显著降低,而土壤磷吸附饱和度和解吸率显著增加。与复垦第1年相比,复垦第4年各施肥处理的土壤磷最大吸附量降低了12%~26%,土壤磷吸附饱和度增加了218%~885%,土壤磷解吸率增加了86%~118%。与两个化肥处理相比,3种有机肥处理下土壤磷最大吸附量显著降低了30%,最大缓冲容量降低了31%,土壤磷吸附饱和度增加了34%,磷解吸率增加了16%~24%。而且不同有机肥处理间也存在显著差异,有机肥对磷吸附的影响表现为猪粪>鸡粪>牛粪,对磷解吸的影响表现为鸡粪>猪粪>牛粪。冗余分析(RDA)结果表明,全磷和有机质是影响磷吸附–解吸的主要因素,贡献率分别为74%和13%(P<0.01)。【结论】施肥可以降低采煤塌陷复垦土壤对磷的吸附,增加磷的解吸能力,同一磷水平下有机肥的影响效果显著好于化肥。土壤对磷的吸附–解吸主要受土壤全磷和有机质含量的影响。在增加土壤磷有效性方面,鸡粪的效果优于猪粪和牛粪。随着施肥年限的增加磷吸附饱和度逐渐增加,建议持续监测土壤磷吸附–解吸特性,以警惕有机肥长期施用引起的环境磷流失风险。

太湖表层沉积物磷的吸附容量及其释放风险评估

利用沉积物磷吸附指数(PSI)和磷吸附饱和度(DPS)等指标来表征太湖表层沉积物的磷吸附容量,并探讨了太湖沉积物磷吸附容量的空间变化。研究发现:草酸铵提取的磷以及活性铁、铝氧化物含量在梅梁湾东北部至五里湖一带的沉积物中较高,而在太湖南部湖区相对较低,这主要是与附近城市污水的实际贡献有着密切关系;太湖沉积物的磷吸附指数大体上有着北高南低、西高东低的分布特征,而磷吸附饱和度分布与PSI恰有相反的特征;沉积物中磷的吸附容量可能主要受到无定形的铁和铝的氧化物控制,也受沉积物有机质含量的影响。初步确定了用磷吸附指数和磷吸附饱和度来表征的湖泊沉积物磷释放风险指数概念,并应用于对太湖沉积物磷诱发的富营养化风险的评估。

小兴凯湖表层底泥磷吸附容量及潜在释放风险

利用沉积物磷吸附指数（PSI）和磷吸附饱和度（DPS）研究了小兴凯湖表层沉积物的磷吸附容量,分析了沉积物中磷的吸附饱和度（DPS）与其他指标的相关关系,并讨论了不同采样点湖泊沉积物中磷的潜在释放风险.结果表明：13个采样点的表层沉积物的PSI为9.78∽197.53（mg·L）/（100g·μmol）,平均值为59.77（mg·L）/（100g·μmol）;DPS为9.95%∽24.47%,平均值为15.41%.PSI与草酸铵提取的磷（Pox）极显著正相关,与草酸铵提取的铁、铝（Feox,Alox）显著正相关,草酸铵提取的铁是影响PSI的主导因素;DPS主要受沉积物中原有吸附态磷的影响.此外,磷释放风险指数（ERI）8.99%∽129.94%的计算结果表明：小兴凯湖表层沉积物中磷释放诱发富营养化的风险处于高度风险范围,其中,受农业面源污染影响较大的北岸区域相比其他区域发生富营养化的风险更高.

北京六湖泊表层底泥磷吸附容量及潜在释放风险

利用沉积物磷吸附指数（PSI）和磷吸附饱和度（DPS）研究了北京前海（QH）、青年湖（QNH）、昆明湖（KMH）、紫竹院湖（ZZYH）、陶然亭湖（TRTH）、红领巾湖（HEm）表层沉积物的磷吸附容量，分析了沉积物中磷的吸附饱和度（DPS）与其他指标的相关关系，并讨论了不同城市湖泊沉积物中磷的潜在释放风险．结果表明：6湖沉积物的PSI为14．9-83．3（mg·L）／（100g·umol），平均值为34．6（mg·L），（100g·umul）；DPS为7．97％-50．5％，平均值28．9％，PSI与DPS显著负相关．PSI与草酸铵提取的磷、铝（Pox,Alox）含量均为显著负相关，草酸铵提取的铁（Fe ox）是影响PSI的主导因素．DPS与沉积物中草酸铵提取的磷（Pox）含量显著正相关，主要受沉积物中原有吸附态磷的影响．此外，磷释放风险指数（ERI）计算结果表明QH、QNH、ZZYH、TRTH中的表层沉积物磷潜在释放诱发富营养化的风险均为高度风险．

蔬菜种植年限对土壤磷素吸附解吸特性的影响

为揭示不同种植年限土壤磷的固定和释放机制,通过土壤磷的等温吸附、解吸试验研究种植年限分别为3～5年、15～20年、25～30年的黄棕壤0～5cm和5～20cm土层磷的吸附、解吸特性。结果表明:土壤磷的等温吸附曲线、吸附量-解吸量曲线分别与Langmuir方程(R2为0.8728～0.8436)、二次函数方程拟合良好(R2为0.9545～0.9970);随蔬菜种植年限延长,表层土壤磷最大吸附量(Qm)、磷最大缓冲容量(MBC)明显降低,而土壤磷吸附饱和度(DPS)和解吸率明显提高;种植年限15～20年、25～30年土壤磷的解吸率明显高于3～5年土壤。对表征土壤磷素吸附、解吸特性的主要因子如MBC及DPS等作相关分析发现,无定形铁铝含量的变化是影响土壤磷吸附解吸特性的主要因素。

东平湖表层沉积物中磷的吸附容量及潜在释放风险分析

利用沉积物磷吸附指数(PSI)和磷吸附饱和度(DPS)研究了东平湖表层沉积物的磷吸附容量,并讨论了沉积物中磷的潜在释放风险。结果表明,表层沉积物的磷吸附指数变化范围为30.3～45.2[mgP·(100g)-1]·(μmol·L-1)-1,表现出从湖心、湖东向湖北、湖南逐渐增大的扇形特征;而磷吸附饱和度变化范围为6.5%～24.1%,与磷吸附指数变化趋势恰好相反。磷吸附指数与沉积物中草酸铵提取的铁(FeOX)含量呈极显著正相关,与草酸铵提取的铁铝总量呈显著正相关,磷吸附饱和度与沉积物中草酸铵提取的磷(POX)含量呈显著正相关。此外,磷释放风险指数(ERI)变化范围为14.9%～67.5%,表明东平湖表层沉积物中磷释放诱发富营养化的风险处于高度风险范围。

多因素对煤样吸附瓦斯影响试验研究

为研究粒径、含水量、温度、挥发分等因素对煤样吸附瓦斯特性的影响,选取4个典型矿井煤样,进行不同影响因素下的等温吸附试验,探讨各因素对煤样吸附瓦斯的敏感程度及影响规律。结果表明:在粒径、含水量、温度、挥发分等因素影响下,煤样吸附瓦斯过程仍可用Langmuir方程表征;挥发分、温度、粒径分别对吸附常数a,b及吸附饱和度X的影响程度最大;吸附常数a随粒径、含水量、温度、挥发分的增大而减小,吸附常数b及吸附饱和度X随粒径、含水量的增大而减小,随温度、挥发分的增大而增大;吸附常数a,b及吸附饱和度X受以上4个因素的影响程度不同,与其均呈一定的函数关系,据此可构建综合计算模型。

海州湾表层沉积物磷的吸附容量及潜在释放风险

利用磷吸附指数(PSI)、磷吸附饱和度(DPS)和磷释放风险指数(ERI)研究了2016年10月和2017年5月海州湾表层沉积物的磷吸附容量及潜在释放风险.结果显示,2016年秋季PSI变化范围为99.58～199.39[mgP/(100g)]/[μmol/L],DPS变化范围为23.118%～34.289%;2017年夏季PSI变化范围是130.29～198.57[mgP/(100g)]/[μmol/L],DPS变化范围为25.545%～42.135%,两次调查中PSI和DPS均表现出相反的平面分布趋势.PSI和Al_(ox)、Fe_(ox)呈显著正相关,说明Fe_(ox)和Al_(ox)是影响海州湾表层沉积物吸附磷的主要因素,且Fe_(ox)占主导作用;DPS与Al_(ox)和Fe_(ox)分别表现出了显著负相关性和极显著负相关性,说明Al_(ox)和Fe_(ox)含量的增大会降低表层沉积物的磷吸附饱和度.2016年10月磷释放风险指数(ERI)的变化范围为11.59%～34.18%,2017年5月磷释放风险指数(ERI)的变化范围为12.86%～32.34%,从2次调查结果整体来看,海州湾表层沉积物的磷释放风险为中度风险.

欠饱和页岩气藏物质平衡方程及储量计算方法

针对页岩气藏特殊的储层特征及赋存状态,基于吸附气解吸原理,运用物质平衡理论、Bangham变形理论及Langmuir吸附模型,推导了欠饱和页岩气藏的物质平衡方程,并对物质平衡方程线性化,从而获得基于物质平衡方程的页岩气动态储量计算方法。研究表明:临界解吸压力对页岩气动态储量预测影响较大,考虑临界解吸压力页岩气动态储量比不考虑解吸压力动态储量低2%左右;临界解吸压力越小,储层欠饱和程度越高,吸附气含量越低,气藏动态储量越低;溶解气对动态储量影响相对较小,约占总储量的0.06%。

集约化蔬菜地土壤磷素累积特征及流失风险

以南京市郊集约化蔬菜长期种植基地为对象，采集蔬菜种植年限分别为3～5、15～20、25～30a的土壤，测定土壤全磷（TP）、速效磷（Olsen—P）、水溶性磷（CaCl2-P）、生物有效磷（NaOH—P）的含量，并对O—20cm土层磷素吸附特性进行分析，通过研究土壤磷吸附饱和度（DPS）、最大缓冲容量（MBC）来对土壤磷素流失风险进行评估。结果表明，在0-20cm土层，除NaOH—P外，其余各形态磷（TP、Olsen—P、CaCl2-P）都随种植年限延长呈增加趋势。不同种植年限土壤TP、Olsen—P、CaCl2-P、NaOH—P主要积累在0-20cm土层，且随着土层深度的增加土壤磷的累积量逐渐降低。DPS随种植年限延长而升高，种植年限25～30a的菜地0—5cm土层DPS超过土壤磷素流失环境敏感指标临界值（25％），其MBC也最低，表明随着蔬菜种植年限的延长土壤磷素流失风险加剧，且流失风险主要体现在0-5cm土层。

杭州西湖沉积物磷分析及释放风险

本研究以杭州西湖的茅家埠、小南湖以及乌龟潭等3个子湖中的沉积物为研究对象,研究其中沉积物磷赋存形态,通过对沉积物磷吸附指数(phosphorus sorption index, PSI)与磷吸附饱和度(phosphorus saturation, DPS)进行测定与计算并根据两者对西湖沉积物磷的释放风险进行了客观评估.对沉积物风险分析表明:杭州西湖沉积物呈还原态,表现出强氧化性;沉水植物的生长会对沉积物的氧化还原电位产生影响,沉水植物盖度越大,沉积物氧化还原电位越高,氧化性越强;沉积物磷污染状况严重,沉积物中磷的吸附容量主要与其中活性铁铝氧化物的含量有关;杭州西湖不同区域的沉积物磷的吸附指数有较大的不同,主要与区域的生态化逆境相关;受各种相关因素影响,杭州西湖沉积物磷的释放处于中度偏轻的风险状态.

太湖不同营养类型湖区沉积物磷的形态与吸附行为的比较

选择太湖不同营养类型的湖区开展了沉积物磷形态与磷吸附行为的研究,结果表明,位于藻型湖区梅梁湾的T1点表层沉积物中的总磷（TP）含量高于位于草型湖区T2点的相应值,且沉积物吸附能（K）值与TP含量显著负相关（p〈0.05）,即沉积物自身的高磷含量可加速磷向水柱释放的风险。有机质与磷吸附饱和度（DPS）显著正相关（p〈0.05）,同时DPS与K值显著负相关（p〈0.05）,总之,有机质通过沉积物磷吸附饱和度间接的影响沉积物磷吸附行为。T2点沉积物吸附解吸平衡浓度（EPC0）值随深度递增,大型水生植物的存在促使表层沉积物维持磷汇的功能,T1点沉积物距表层10~15cm处EPC0值最低,故相应疏浚深度宜为10~15cm,这一结果为富营养化湖泊的修复提供了理论依据与技术参数。

中煤阶煤层气高饱和—超饱和带的成藏模式和勘探方向

中国低、中、高煤阶煤层气的资源量各占总资源量的1/3,中煤阶煤层气的勘探开发取得了一定的进展。在解剖分析鄂尔多斯盆地东缘保德区块、临兴区块和准噶尔盆地白杨河矿区、白家海凸起等地区的煤层气分布深度、成因以及高饱和—超饱和带分布特征的基础上,总结出煤层气高饱和—超饱和带的成藏模式。研究表明:(1)在中国中—西部盆地中,中煤阶煤层存在的深度和深度区间很大,这为中煤阶煤层气的开发提供了巨大的埋深空间,此外,中煤阶煤层气以热成因气为主,个别区块的浅层有一定程度的次生生物气补给;(2)针对中国煤储层渗透率低的现实,寻找高含气饱和—超含气饱和带是高效开发煤层气的关键,其中,煤层气的高饱和—超饱和带包括次生生物气补充型、二次热生烃补充型和深层型3种;(3)次生生物气补充型高饱和—超饱和带出现在浅层淡水入渗的影响范围内,二次热生烃补充型高饱和—超饱和带出现的深度与岩浆侵入影响的深度有关,这2种成藏模式出现在局部地区,深层高饱和—超饱和带从机理上来看较普遍,且已得到勘探实践的证实;(4)在积极探索次生生物气补充型和二次热生烃补充型高饱和—超饱和带的同时,寻找深层超饱和煤层气的"甜点区",这可能成为中国煤层气未来勘探开发的重要发展方向;(5)利用常规油气井对深层煤层气进行探索可能是深层高饱和—超饱和带煤层气开发最有效的方式,而对于新钻的穿过深层煤层的常规油气井,应注意煤层取样和煤储层评价工作,以尽快发现更多的深层超饱和煤层气。

环渤海芦苇湿地磷的吸附容量及释放风险评估

滨海湿地地处陆海交汇的关键带,是磷的"汇"、"源"和"转化器",在全球磷循环过程中扮演着十分重要的角色,其对水体磷素的截留能力日益受到关注.本文以环渤海地区芦苇湿地沉积物为研究对象,利用批处理实验研究了湿地磷的吸附容量和释放风险.结果表明,湿地沉积物磷的最大吸附容量(Qmax)为693.7~2117.2 mg·kg^-1,平均值为1468.6 mg·kg^-1,Qmax的大小顺序为七里海湿地>北大港湿地>南大港湿地>辽河三角洲湿地>寿光滨海湿地>黄河三角洲湿地.环渤海湿地沉积物磷吸附主要受Ca、Mg和TOC含量的影响.环渤海湿地磷吸附饱和度(DPS)和释放风险指数(ERI)分别为0.28%~4.50%和0.53%~10.10%,结果表明除寿光滨海湿地磷释放风险为中度风险外,其它湿地磷释放风险较低.总之,环渤海地区芦苇湿地沉积物具有较强磷吸附能力,沉积物为水体磷的"汇",沉积物释磷风险较低.建议在环渤海污染治理过程中充分发挥滨海湿地对磷的净化拦截作用,以降低陆源污染对近海水环境的影响.

天鹅湖潟湖表层沉积物磷的吸附容量及潜在释磷风险

研究了天鹅湖潟湖表层沉积物对磷的吸附容量,分析了沉积物磷吸附指数（PSI）、磷吸附饱和度（DPS）及由这两个指标构成的磷释放风险指数（ERI）,预测了不同区域沉积物磷的潜在释放风险。结果表明,沉积物的PSI变化范围为7.44~28.53 mg L/100 gμmol,湖北部和中部沉积物的PSI值较高;DPS与PSI的变化趋势相反,变幅为0.85%~4.99%,表现为湖南部和中部沉积物的DPS高于北部。沉积物的PSI与磷的理论吸附容量（Qmax）呈极显著正相关（P〈0.01）,而DPS与沉积物各理化参数间的相关性较差。有机质（OM）、活性铝（Alox）和粘粒是表层沉积物对磷持留的主要影响因素。此外,天鹅湖潟湖表层沉积物的ERI变化范围为2.93%~44.70%,磷释放诱发富营养化的风险处于中度范围,其中东南部发生富营养化的风险较高，

不同温度和压力条件下煤样对瓦斯的吸附特性研究

基于注热增产煤层瓦斯的研究背景,为了探索不同温压环境下柱状煤芯甲烷吸附特征,在实验室开展了温度为20℃,40℃,60℃,初始吸附压力为2.0MPa和4.0MPa的柱状煤芯甲烷吸附实验,对比分析了温度对吸附量、吸附速度、吸附饱和度、进扩散系数的影响。结果表明:甲烷吸附量随温度的增高呈递减趋势,温度升高煤基质对甲烷的吸附能力减弱;初始阶段甲烷吸附速度较高,前12h甲烷吸附速度呈急剧减小趋势,平均衰减幅度达到93.4%,后期吸附速度缓慢;吸附饱和度随温度的增高而减低,柱状煤芯甲烷吸附过程后期呈现出吸附速度慢,耗费时间长的特征。采用柱状煤芯瓦斯扩散模型计算了进扩散系数D值,D值随着实验环境温度的增大而减小。

不同水源补给情形的溪流沟渠沉积物磷形态及释放风险分析

2015年5～12月,在合肥地区3条分别以城市污水厂尾水、食品加工废水和农业排水-地下水渗流为主要补给水源的溪流沟渠上,按季节采集表层沉积物样,分析沉积物磷赋存形态;通过磷吸附指数（PSI）、磷吸附饱和度（DPS）和磷释放风险指数（ERI）计算,评估溪流沟渠沉积物的磷潜在释放风险,并以非参数检验方法,对3条溪流沟渠开展差异性分析.结果表明：1关镇河支渠和陶冲小溪流水体磷素污染严重,3条溪流沟渠磷污染程度排序为：关镇河支渠〉陶冲小溪流〉磨店小溪流,其中关镇河支渠沉积物TP平均含量为1 376.95 mg·kg^-1,分别是磨店小溪流和陶冲小溪流的2.94和1.91倍;2 3条溪流沟渠沉积物中各形态磷含量差异显著,且在含量高低排序方面存在一定差异性;3 3条溪流沉积物的PSI值季节性变化特征明显,而且每条溪流沟渠所有采样点变化规律基本一致,即总体上都表现出秋季最高,冬季次之,春、夏季基本相当且相对最低的变化特征;4由PSI、DPS及ERI评估得到的磷释放风险特征基本一致,相应的磷释放风险高低排序为：关镇河支渠〉陶冲小溪流〉磨店小溪流;5差异性分析表明,3条溪流沟渠几乎在所有指标上存在显著的差异性.

页岩含气量定量计算方法探讨——以吐哈盆地温吉桑地区中下侏罗统为例

页岩气原地资源量定量计算对后续可动油气研究、经济性评价等起关键作用。通过对吐哈温吉桑地区中下侏罗统页岩含气性的研究,得到页岩现场解析总含气量为0.92~1.53m^3/t;计算含气量平均为1.33m^3/t,其中游离气约占47%、吸附气占49%、溶解气(包括水溶气及油溶气)占4%。研究认为,对应现场解析损失气的恢复,当损失时间较大时,直线恢复值比实际值小,多项式恢复值比实际值大,故使用直线、多项式恢复值的均方根值为损失量更合理。为了计算吸附气,引入吸附气饱和度(ε)概念,可以帮助理解吸附气在地质条件下的不饱和现象,使吸附气含量计算更符合地下实际。