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云南白水台钙华景区的水化学和碳氧同位素特征及其在古环境重建研究中的意义被引量：34: 2002年; 采用水化学仪器自动记录、现场滴定和样品碳氧稳定同位素测试相结合等方法 ,对云南中甸白水台钙华景区的水化学和碳氧稳定同位素特征进行了综合分析。主要结论是 :形成白水台钙华的泉水具有很高的钙和重碳酸根离子浓度 ,相应地 ,泉水的CO2 分压显著高于土壤生物成因所能产生的CO2 分压。结合泉水出露的地质条件及其碳稳定同位素特征 (δ1 3C=- 1 .2 3‰ )的分析 ,进一步发现 ,高CO2 分压主要与深部地热成因的CO2 有关 ,而非原来普遍认为的“是温暖湿润气候的产物”。可见 ,白水台钙华属于热成因类钙华。由此 ,根据白水台不同时代钙华氧稳定同位素组成的差异 ,对钙华形成时的水温进行了计算。结果发现自白水台钙华形成以来 ,水温变化高达 1 1℃ ,即从最老 (<3 5万年 )钙华形成时的 2 1℃降至现在的 1 0℃。这可能与本地区强烈抬升导致的气温降低有关 ,也可能反映出地热对水温的影响在降低。此外 ,本文对用热成因类钙华进行古环境重建研究中值得注意的问题也做了讨论。这些问题包括放射性碳测年中“死碳”(来自深部碳酸盐碳和深部CO2 )的干扰及由深源CO2和CO2 自水中逸出导致的钙华1 3C富集 ,后者在利用类似热成因碳酸盐沉积的δ1; 刘再华游省易李强张美良; 关键词：水化学古环境重建碳同位素氧同位素

Role of Carbonic Anhydrase as an Activator in Carbonate Rock Dissolution and Its Implication for Atmospheric CO_(2)Sink被引量：18: 2001年; The conversion of CO2 into H+ and is a relatively slow reaction. Hence, its kinetics may be rate determining in carbonate rock dissolution. Carbonic anhydrase (CA), which is widespread in nature, was used to catalyze the CO2 conversion process in dissolution experiments of limestone and dolomite. It was found that the rate of dissolution increases by a factor of about 10 after the addition of CA at a high CO2 partial pressure (Pco2) for limestone and about 3 at low Pco2 for dolomite. This shows that reappraisal is necessary for the importance of chemical weathering (including carbonate rock dissolution and silicate weathering) in the atmospheric CO2 sink and the mysterious missing sink in carbon cycling. It is doubtless that previous studies of weathering underestimated weathering rates due to the ignorance of CA as an activator in weathering, thus the contribution of weathering to the atmospheric CO2 sink is also underestimated. This finding also shows the need to examine the situ distribution and activity of CA in different waters and to investigate the role of CA in weathering.; LIU Zaihua

云南白水台钙华景区水的物理化学动态变化研究被引量：9: 2003年; 本文采用水化学仪器自动记录、现场测定和取样室内分析等相结合的方法,对云南白水台钙华景区水的物理化学动态变化特征进行了综合研究,结果发现:随着CaCO3的沉积,水中的主要离子Ca2+和HCO-3浓度、电导逐渐降低;pH值升高。我们对1号泉进行昼夜观测发现:5月1号泉的水温呈周期性变化,周期约为28小时,而在9月水温保持恒定。对下游(12号观测点)的动态观测发现水的pH值与水温呈反相关关系,在对中游(6号观测点)的早、中、晚观测得到了同样的结果。最终我们得出结论:1号泉水温变化可能受补给水源水温动态变化、降雨和地热影响;中下游pH值和电导率的变化与碳酸钙的沉积速率、碳酸平衡和藻类作用有关。; 游省易李强刘再华; 关键词：物理化学 PH值水温岩溶水

水-岩-气相互作用引起的水化学动态变化研究——以桂林岩溶试验场为例被引量：115: 2003年; 利用多参数自动记录仪对桂林岩溶试验场的降水量、水位、水温、pH值和电导率进行了监测,数据采集间隔根据参数变化的程度由2min到1h不等。结果发现,岩溶裂隙水在洪水期间pH值呈降低趋势,而电导率呈升高的不寻常变化。与此相反,对于岩溶管道水,同样是在洪水期间,它的pH值是升高的,而电导率呈正常的降低。考虑到Ca2+和HCO-3分别为地下水中主要的阴阳离子(>90%),及它们与电导率的线性关系,计算得到了洪水期间方解石的饱和指数(SIc)和水的CO2分压(Pco2)的变化情况。发现洪水时裂隙水的Pco2高于正常情况的Pco2,而它的SIc值比正常情况低。与此相对,对于管道水,尽管同一洪水期间其SIc降低,但Pco2也降低。从这些结果,可以推断,至少有两个关键的过程控制着洪水期间的水化学变化。一个是雨水的稀释作用,另一个是水-岩-气的相互作用。然而,对于裂隙水来说,后者的作用可能更重要,即在洪水期间,高浓度的土壤CO2溶解于水中,则更具侵蚀性的水能溶解更多的石灰岩,从而增强水的电导率。而对于管道水,雨水的稀释作用更重要,因为研究区较高的pH和低电导率的雨水能更快地通过管道流出,所以,要了解岩溶系统水化学的变化,仅考虑水-岩相互作用是不够的,我们还必须重视CO2气体对岩溶系统中水化学变化的影响。总之。; 刘再华Chris GROVES袁道先Joe MEIMAN姜光辉何师意; 关键词：自动化监测水文地质学地下水

四川黄龙沟景区钙华的起源和形成机理研究被引量：74: 2003年; 对四川黄龙沟钙华景区的水化学测试发现,形成黄龙沟钙华的泉水具有很高的Ca2+和HCO-3离子浓度,相应地,泉水的CO2分压显著高于大气和土壤生物成因所能产生的CO2分压。结合泉水出露的地质条件和泉口CO2气体碳稳定同位素组成(δ13C=-6.8‰)的分析,进一步发现,高CO2分压与深部成因的CO2有关。可见,黄龙沟钙华属于热成因类钙华,而非原来普遍认为的“是气候岩溶作用的产物”。此外,黄龙沟钙华的大量出现与水中方解石的迅速沉积、Ca2+和HCO-3浓度的大量降低有关。随着地下水自泉口出露,由于水的CO2分压远高于大气,水中CO2大量释放于大气,结果水的pH值迅速升高,方解石饱和指数由泉口的负值很快转变为高的正值,为方解石的沉积奠定了必要的物理化学基础。放置于水中的大理岩石片观测表明,流速较快的边石坝处的方解石沉积速率是其附近水池内的2～5倍,这清楚地显示了水动力条件对沉积速率的控制。进一步根据DBL理论模型分析发现,水动力条件对方解石沉积速率的控制在于其对固液界面间扩散边界层(DBL)厚度的影响,流速愈快,DBL厚度愈薄。且DBL厚度最终制约着沉积表面的化学组成浓度,即厚度愈小,表面H+浓度愈低(或pH愈高)、方解石饱和指数愈高,进而方解石沉积愈快。; 刘再华袁道先何师意曹建华游省易W.DreybrodtU.SvenssonK.YoshimuraR.Drysdale; 关键词：水化学土壤生物热成因碳同位素

不同CO_2分压条件下的白云岩溶解动力学机理被引量：20: 2001年; 流动ＣＯ２－Ｈ２Ｏ系统中白云岩的溶解研究使用了旋转盘和催化剂技术．实验在与ＣＯ２分压分别为３０～１０５Ｐａ达到平衡的Ｈ２Ｏ－ＣＯ２溶液中进行，结果表明远离平衡时的白云岩溶解速率Ｒ与旋速ω有关．实验结果可用经过改进的扩散边界层（ＤＢＬ）理论模型获得解释．此外，在溶液中加入能加速ＣＯ２转换反应的碳酸酐酶催化剂，促进了白云岩的溶解．发现不同ＣＯ２分压条件下存在着较大的差异．从这些实验观测可以得出结论：改进的ＤＢＬ理论模型能以满意的精度预测远离平衡时不同ＣＯ２分压条件下的白云岩溶解速率及其变化机理．; 刘再华W.Dreybrodt; 关键词：白云岩二氧化碳分压

碳酸酐酶对碳酸盐岩溶解的催化作用及其在大气CO_2沉降中的意义被引量：57: 2001年; CO2 向H+和HCO-3的转换是一相对慢速过程。因此 ,其动力学可能决定碳酸盐岩的溶解速率。在灰岩和白云岩的溶解实验中 ,使用了自然界普遍存在的碳酸酐酶 (CA)来催化这一CO2 转换反应 ,结果发现 ,对灰岩而言 ,加入CA后 ,其溶解速率在高CO2 分压时可增加 10倍 ,而对白云岩 ,其溶解速率增加主要在低CO2 分压时 ,可达 3倍左右。这一发现表明 ,化学风化 (包括碳酸盐岩溶解和硅酸盐风化 )作用在大气CO2 沉降和全球碳循环里的所谓丢失的汇中的重要性需要重新评价。毫无疑问 ,已往的研究由于未认识到CA在风化中的催化作用 ,因此低估了风化作用的速率 ,同样也低估了风化作用对大气CO2沉降的贡献。另一方面 ,也表明了研究自然界不同水体中CA分布及其活度和CA在自然界风化作用中的作用的必要性。; 刘再华; 关键词：碳酸酐酶化学风化风化作用

云南白水台钙华沉积成因及主要沉积类型研究被引量：21: 2002年; 白水台钙华景区是我国最大的冷泉型淡水泉华台地之一 ,其形成是由于大气降水通过玉席谷向斜构造及北西侧的断层构造向下渗透并接受来自深部地层的 CO2 补给 ,尔后岩溶地下水径流至白地盆边缘受到三叠系碎屑岩的阻挡呈带状出露于地表 ,CO2 自水中逸出造成 p H升高 ,Ca CO3过饱和而发生沉淀 ,形成形态极其优美的钙华景观。但目前由于泉水流量的减少以及人为的干扰 ,白水台钙华景观正处在退化之中 ,须采取科学、合理的措施对其加以保护。; 李强李强戴亚南游省易; 关键词：大气降水碳酸盐岩

方解石沉积速率控制的物理化学机制及其古环境重建意义被引量：25: 2002年; 本文总结了作者有关方解石沉积动力学研究的结果,发现方解石沉积速率受环境温度、CO2分压、水动力条件、水层厚度和溶液中钙浓度等多因素的控制。总的规律是温度愈高、CO2分压愈低、流速愈快、水层厚度愈大、溶液中钙浓度愈高,方解石沉积速率愈大。而且,方解石沉积速率随水中钙浓度的增加呈近似线性增加。文中对自然界类似环境条件下的速率系数和我国南北气候环境条件下的方解石沉积速率进行了总结和分析。文章最后对利用钙华和石笋的沉积速率进行古环境重建的复杂性进行了简要的讨论。; 刘再华W. Dreybrodt; 关键词：沉积速率钙华石笋古环境水动力条件

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国家自然科学基金(40073026)

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