喀斯特小流域地表水碳酸盐系统化学平衡对酸性矿山废水的缓冲作用

Revelle因子不仅能反映弱碱性水体对吸收大气CO_(2)的缓冲能力,还能体现水体酸化过程中CO_(2)去气对H^(+)的缓冲作用。本研究通过对多个缓冲因子的分析,探讨喀斯特中高硫煤矿区地表水碳酸盐系统对酸性矿山废水的缓冲作用,有助于进一步理解喀斯特地区流域水体中DIC循环过程和CO_(2)源汇关系特征。结果表明,地表水碳酸盐系统内车田河流域Revelle因子变化区间在1.00~51.96之间,能有效揭示地表水碳酸盐系统内CO_(2)去气对H^(+)的缓冲过程,其敏感区间为pH=7.0~8.38的弱碱性水体。γDIC、βDIC、ωDIC、γAlk、βAlk、ωAlk等缓冲因子是基于pH和DIC浓度的二元方程。这些因子进一步细化了CO_(2)(aq)、H^(+)和CO_(3)^(2-)等组分对DIC浓度和碱度的相对变化关系。在pH>7.0的DIC碳酸盐体系内,6个缓冲因子对水体酸化过程中碳酸盐组分的动态转化具有很好的响应。当pH<7.0以后,水−气界面和水−岩界面的碳传输过程增强,当CO_(2)去气过程占主导,则缓冲因子绝对值变大;当H^(+)对碳酸盐岩溶蚀过程占主导,则缓冲因子绝对值变小。

不同种类微生物及其碳酸酐酶对CO_2-H_2O-碳酸盐系统中碳酸盐岩的溶蚀作用

以从西南岩溶地区土壤中筛选出来的产碳酸酐酶(CA)的典型细菌、真菌和放线菌为材料,研究比较了不同种类微生物及其CA对CO2-H2O-碳酸盐系统中碳酸盐岩的溶蚀作用。结果表明,实验所用的3种典型微生物均对石灰岩和白云岩有明显溶蚀作用,真菌的溶蚀效果最显著,而且微生物CA对石灰岩具有明显的酶促溶蚀效果。微生物对石灰岩的溶蚀能力强于白云岩,加入石灰岩的真菌试验组中Ca2+浓度比加入白云岩的真菌试验组高8.0%,而且,真菌CA对白云岩的溶蚀能力明显强于石灰岩。上述结果为研究微生物及其CA在岩溶碳汇中的作用提供了科学依据。

改进型太阳能–干法碳酸盐系统的燃煤电站灵活性碳捕集方案分析

由于CO2排放对全球气候变化的显著影响导致燃煤电站的碳捕集问题受到广泛关注。采用干法碳酸盐(dry carbonate process,DCP)捕集低温烟气中CO2相比于传统钙循环方法(calcium cycle,CaL)具有诸多优势,且太阳能可用于提供吸附剂再生所需热量,从而取代汽轮机中低压抽汽。然而,现有研究并未改善DCP操作流程,传统的设备布置不仅增加热量损失,还增加了投资成本。研究以600MW燃煤电站尾部烟气为对象,通过去除DCP中再生器和再沸器,提出槽式太阳能集热器直接加热吸附剂的改进型方案,即吸附剂再生在集热管道中进行,不仅降低设备投资和运行成本,而且实现DCP工艺与燃煤电站解耦,消除DCP对电站蒸汽循环依赖,进一步提升系统操作的灵活性,显著增加集成系统的技术经济优势。选用EBSILON和Aspen plus构建燃煤电站与改进型方案模型,全面提升了改进型方案灵活运行过程的装置性能和年发电量,为系统的设备检修提供足够时间,缓解了瞬态气候条件的影响,研究结果将为改进型太阳能-DCP系统的应用提供有利指导。

南海西北部海域夏季碳酸盐系统动态变化特征及调控机制:沿岸上升流、河流冲淡水及地下水输入的共同作用

基于2009年和2012年夏季在南海西北部海域获取的现场观测数据,探究了水体碳酸盐系统各参数在沿岸上升流、河流冲淡水和地下水等多因素共同影响下的分布特征及生物地球化学调控.2009年,海南岛东北部近岸海域受沿岸上升流影响显著,表层水呈现低温、高盐特征,而河流冲淡水则主要影响海南岛东北部的内陆架区(30m水深以内),表层水体呈现高温、低盐特征.2012年,海南岛东北部海域表层被低盐水覆盖,未观测到上升流信号,而海南岛东部近岸海域则受上升流影响显著.在河流冲淡水的影响下,海南岛东北部海域表层水体存在两个低盐水团,其中,近岸河流冲淡水主要影响内陆架区,影响位置较2009年更偏西,而珠江冲淡水则影响距离珠江口~250km处的离岸中陆架区.基于端元混合模型的定量分析表明,2009年夏季河流冲淡水区的溶解无机碳(DIC)和总碱度(TA)都存在添加过程.其中,地下水输入对两者的添加量分别为38.9(±20.5)和42.5(±22.3)μmolkg^(-1),两者比值为0.92,但对海表二氧化碳分压(pCO_(2))、pH和文石饱和度指数(Ω_(arag))的影响较小.此外,较强的生物光合作用吸收了10.0(±10.4)μmolkg^(-1)的DIC,但对TA影响微小,因此该过程使海表pCO_(2)显著降低,并使pH和Ω_(arag)升高.在上升流区,地下水输入和有机物矿化共同调控碳酸盐系统各参数的动态变化.其中,地下水输入使DIC和TA浓度升高,但对pCO_(2)、pH和Ω_(arag)的影响较小;有机物矿化使DIC浓度升高23.8(±8.4)μmolkg^(-1),导致水体呈现高pCO_(2)、低pH和低Ω_(arag)的特征.2012年夏季,近岸河流冲淡水区几乎不受地下水输入的影响,但较强的光合作用吸收了大量DIC(104.2μmolkg^(-1)),使得表层水体呈现低pCO_(2)、高pH和高Ω_(arag)特征;在珠江冲淡水区,从大气吸收CO_(2)导致的DIC添加量高于生物光合作用所消耗的DIC,两者净效应使水体DIC浓度升高,pCO_(2)升高,而pH和Ω_(arag)降低.本研究表明,在沿岸上升流、河流冲淡水和地下水输入的共同调控下,南海西北部海域碳酸盐系统呈现显著不同的空间格局和年际差异.综合考虑大气CO_(2)浓度持续上升和全球变暖的情景,到本世纪末南海西北部近岸海域存在较高的海洋酸化风险,且在河流冲淡水、地下水输入和有机物矿化等因素的协同作用下,海洋酸化进程将会进一步加剧.

碳酸盐体系中pH对Cu^(2+)诱导结晶过程的影响

在流化床中,以含Cu2+废水为处理对象,考察了碳酸盐体系中p H的改变对Cu2+诱导结晶过程的影响.结果表明:当进水ρ(Cu2+)为200 mg/L、沉淀剂p H为10.2时,经回流系统拦截,微晶产率可降低0.5%~1.0%,Cu2+的去除率可达99.0%以上.经XRD(X射线衍射)分析表明,结晶产物以碱式碳酸铜为主,晶型呈短杆状,尺寸较为均一;当沉淀剂p H升至12.2时,Cu2+的去除率降至95.0%,系统出水结晶产物晶型特征不明显,尺寸不均,XRD结果显示为氢氧化铜、碱式碳酸铜、碳酸钙等混合结晶产物,晶体衍射峰多存在宽化现象,表明高p H下结晶产物晶化程度较低.

哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩储层地质建模

本文通过对哈拉哈塘地区典型井储层特征、成像测井和地震储层研究成果、试油试采成果等资料的综合分析,认为哈拉哈塘地区暗河溶洞系统中未塌陷溶洞、塌陷型洞穴-洞顶缝系统是该地区最主要的油气储集空间类型。建立哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩储层概念模型,为哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩缝洞型储层的油气勘探开发快速推进、储量产量快速增长提供基础地质保证。

MCFC/燃气轮机联合发电系统的最小二乘支持向量机方法建模

分析了影响熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)/燃气轮机(GT)联合发电系统工作温度的重要因素,在多个变量中选择了燃料气和空气流量作为MCFC工作温度的控制量;选择燃料气利用率和燃烧室附加燃料流量作为燃气轮机透平初温的控制量.在此基础上,推导了最小二乘支持向量机(LS-SVM)用于函数估计的算法,并将该算法用于建立联合发电系统的工作温度控制模型.实验结果表明,LS-SVM建模方法具有建模精度高、计算速度快的优点,适合于实时控制的情况.

海洋酸化对颗石藻的影响

工业革命以来人类活动产生了大量二氧化碳气体(CO2)并释放到大气中。CO2溶于海水,造成海水pH值降低,改变海洋碳酸系统的平衡。海洋酸化对海洋生态系统特别是钙化生物构成威胁。颗石藻作为主要的钙化浮游生物,在海洋碳循环过程中起着重要的作用。大多数培养实验表明CO2浓度上升会促进颗石藻光合作用。而海洋酸化对不同种或不同品系颗石藻钙化作用产生不同的影响。