4.界麵試驗水中化學組分濃度的增降幅度顯著不同,遞增型組分的遞增率由大到小依次
5.在高於人工洋水濃度(含組分濃度)1倍的試驗水與軟泥作用後,芘提取的界麵試驗水化學組分測試資料中,發現上述的遞增型組分中均仍保持增髙,但遞增率值均明顯降低,而轉變為遞降型組分;遞降型組分的遞降率值趨於更小;而增降混合型組分均轉變為遞降型組分。
四、模擬試驗結果的解釋
從水岩係統模擬試驗提取的界麵試驗水化學參數信息,充分證明了模型水岩係統中發生.的作用是十分活躍的,而且是一個極其複雜的化學動態平衡係統。界麵試驗水化學參數的變:化究竟反映了水岩之間發生了什麼樣的水文化學作用物質成分舍轉移是按照什麼樣的方式進行的。
一般地說,在沉積物大洋水界麵上物質成分的遷移機製可能是存在氧化與還原,吸收(附)與解吸,溶解與沉澱、絡合、擴散等作用。各種作用相互影響、製約和爭奪的結果,限製了界麵水中各種組分濃度的水平和種類,界麵水中各類組分的化學行為取決於介質的環條件,而已知的介質環境條件可以預見這件組成的化學行為。
本係列模擬試驗有以下三個共同特點。
1.無論那種模型,各種組分的變化均是在水岩係統環境基本相同的條件下發生的。不同水岩係統作用模型隨著水岩作用時間的推移,環境參數的變化基本上是相同的。根據提取界麵試驗水時測定的環境參數值,表明係統為常溫(室源)、弱堿性、氧化環境的係統。
2.各種組分濃度在各水岩係統模擬試驗時間推移過程中的增降變化具有相似的變化態勢,反映了軟泥向界麵試驗水中釋放或吸收的組分不僅是相同的,而且在組分濃度的變化上亦是比較接近的。因此,水岩作用的功效基本上是等同的,說明了沉積物中成分基本是均一的,因為試驗水的化學成分及其含量基本上是相同的。
基於上述,可將6組試驗提取的界麵試驗水中遞增型、遞降型和增降混合型組分的遷移作用和過程,歸並在一起進行分析和討論。
(一)關於進増型組分
可以斷言,界麵試驗水中遞增型組分的增髙含量是由沉積物向水中釋放形成的。
鑒於研究區沉積物均為鋁矽酸鹽,鋁矽酸鹽在水解作用下呈不全等溶解。
這個反應進行的同時,水分子也經曆著化學分解,大部分水會離解為和往往與分子締合為水合離子。
本試驗投放的是有孔蟲矽藻軟泥、矽藻軟泥、矽質軟泥。粘土礦物主要是蒙脫石、伊利石,其次是高嶺石和綠泥石組成的混層礦物。由於投放的試驗水初始狀態為偏酸性,導致鋁矽酸鹽礦物-蒙脫石-高嶺石,蒙脫石-高嶺石,伊利石-高嶺石、在水解作用下發生不全等溶解,其反應式依次為:
作用結果,界麵試驗水中不僅人含量增高,而且堿、堿土金屬含量增高,被吸附於粘土礦物中的等金屬伴隨著溶解作用的同時,發生解吸作用向水中釋放。當水解作用形成的01^與水中金屬離子結合生成難溶解的氫氧化物時,可促使水進一步產生水解作用。補充了水中的來源,使鋁矽酸鹽可繼續進行不全等的溶解作用,並使水中上列各化學組分含量繼續增高。當作用達到化學動態平衡時,水中組分含量處於相對穩定狀態。模擬試驗進行到304時,第一次提取的界麵試驗水中,各組分含量明顯增髙,反應在濃度曲線上呈凸形上升變化,遞增率值均很高,最高者可達15倍;試液的活性條件,但在以後作用的時間裏(60—120d)提取的界麵試驗水中的各組分濃度曲線呈較平穩的舒展,遞增率值略有增降或保持在同一水平值上,遞增率值穩定在3左右,為6—7,為1.2左右,介質的環境條件基本上處在同一水平上。這充分說明了模型中水岩作用引起的固相向液相釋放的上列物質成分主要發生在水岩作用30d的時間裏,在以後的作用時間裏,固相向液相釋放物質成分基本上處於“停止”狀態,形成了兩相之間物質成分轉移的動態平衡狀態。
同時鹵族元素中可溶性很大的和生物成因的向水中釋放,它們釋放的時間和形成的動態平衡同上列組分基本相同,但三者的遞增率值較低,其中最低,僅比初始溶液的濃度略有增高。釋放量比大得多,這與沉積物中富含生物元素溴、碘有關。其中以站位沉積物中碘的釋放量為最大,而其它站位沉積物的釋放量基本保持在相同水平上,遞增率值小於2。從以上分析可知,這些遞增型組分主要是通過鋁矽酸鹽的不全等溶解作用(水中質子濃度增高引起的)、粘土礦物的解吸作用和生物化學作用等途徑進入界麵試驗水中的。
(二)關於遞降型組分
注意到水岩模擬試驗界麵試驗水中遞降型組分主要是痕量金屬。和絡陰離子以及堿土、堿金屬陽離子…等。它們遞降的時間、強度以及形成兩相之間的化學動態平衡與上述遞增型組分的變化是同步發生的。換言之,它們的遞降主要發生在水岩作用30d的作用過程中,之後,變化較小。界麵試驗水中痕量金屬含童遞降的原因主要是由於介質環境由偏酸性的弱氧化環境轉變為弱堿性的較強氧化環境引起的。這些金屬在酸性的還原環境中,呈低價態的溶解組分形式存在,活動性強,但當溶液轉變為氧化環境時是極不穩定的,它們由低價態可溶性轉變為高價態難溶性的水合氧化物、氫氧化物。它們在水中的活動性和遷移能力則大為減弱,在分子凝聚作用下形成較大的顆粒時,隨之發生沉析進入固相,或者帶不同電荷的膠粒相吸發生共沉澱作用。還有可能是液相中高價金屬離子與粘土顆粒表麵上吸附的低價金屬離子發生交替吸附作用而進入固相。因此,即使它們從軟泥中釋放出來,亦可被上述作用所貧化。在鋁矽酸鹽礦物水解作用下,等由固相向液相轉移,但由於、可能還有碳酸根、硫酸根絡陰離子是水中的不穩定組分,當它們的濃度達到組成難溶鹽的溶度積時,即可發生沉析作用。按它們的遞降率值看,90%的遞降率值遠大於50%的遞降率值,且50%的遞降率值在0.8—0.9之間,下降幅度很小;前者濃度曲線呈顯著的凹形,而後者濃度曲線異常平緩。因此,鈣的貧化主要消耗於與碳酸鹽結合發生的沉析作用,極少部分消耗於與硫酸鹽結合沉析,在氧化環境中,硫酸根離子貧化主要是通過沉析作用的途徑實現的。水中濃度很高的因與固相中金屬離子發生交替吸附作用而減少,由其遞降率值接近於1%,變化甚微,它對界麵水成分的形成作用意義不大。