开放系统下铅锌对地质碳汇的影响研究

李亮; 姜志伟; 吴秉津; 韦栋文; 王文海

doi:10.13745/j.esf.sf.2024.2.12

地学前缘 ›› 2024, Vol. 31 ›› Issue (5) : 421 -429. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.2.12

“综合生态系统碳循环与碳中和”专栏

开放系统下铅锌对地质碳汇的影响研究

李亮 ¹^,² ,
姜志伟 ¹^,²^,^* ,
吴秉津 ¹^,² ,
韦栋文 ¹^,² ,
王文海 ¹^,²

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Influence of lead and zinc on geological carbon sink under oxygen-rich conditions

Liang LI ¹^,² ,
Zhiwei JIANG ¹^,²^,^* ,
Bingjin WU ¹^,² ,
Dongwen WEI ¹^,² ,
Wenhai WANG ¹^,²

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摘要

自工业革命以来,资源需求量不断增加,矿产资源被过度开采引起一系列地质环境问题,针对采矿学者研究主要集中在地质环境灾害、矿山的修复技术方法和采矿暴露出的重金属对人类身体健康造成的危害等方面,鲜有学者研究采矿中重金属元素与地质碳汇的关系,随着双碳目标成为国家战略,重金属与地质碳汇机理研究对双碳战略目标有重要的科学意义。本文通过研究不同岩样在不同浓度铅、锌溶液中的溶解特征来探究开放系统条件下铅锌对地质碳汇的影响,研究发现:(1)随着实验时长的增加,所有组别的pH值呈下降趋势,电导率呈上升趋势。(2)0.5 mg/L的铅溶液可能会抑制岩石的溶解,$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$的浓度在第10天时突然变大随后又逐渐减小,而当加入灵川县铅锌矿场的铅锌矿粉末后溶液中$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$浓度倍增。0.1 mg/L铅溶液中加入铅锌矿粉末后,其水溶液中的$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$浓度明显少于未加入铅锌矿粉末的对照组。故认为铅可能作为抑制剂影响岩样在溶液中的溶解。(3)在1和5 mg/L锌溶液中加入铅锌矿粉末,无论其浓度高低,灰岩、角岩和灰岩+角岩3个实验组别$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$浓度将明显高于未加入铅锌矿粉末的对照组,故认为锌可能起催化作用。(4)通过对干燥后的岩样进行非原位SEM图像扫描发现,无论低浓度还是高浓度铅溶液,其溶蚀坑较无铅溶液明显增多,溶蚀台阶也明显呈无规则状,但在高浓度的铅溶液中更加突出,并且伴随着置换反应的发生,由低浓度到高浓度的铅溶液中可以观察到一些孔隙的发展和裂缝的形成。