铀形态的热力学模拟原理与应用

地球化学热力学是地球化学理论的基石之一.本书以地球化学热力学、平衡理论为基础,通过介绍铀形态热力学模拟原理与方法,系统介绍如何通过计算机模拟实现铀形态的热力学计算和绘图,重点阐述热力学模拟原理准确性的影响因素.以天然水体与富磷水体为案例,系统讲述铀的优势区域图与E-pH图;并以矿山环境、吸附实验等作为案例,讲述如何运用铀形态热力学模拟解决表生与环境地球化学的问题,查明铀在水体与沉积物之间的分配规律,探讨不同条件下典型矿物对富磷水体中铀的吸附规律及影响机制.本书内容涵盖基础理论推演、实验方法解析与工程应用案例,适用于地球科学、环境科学、化学等专业的高年级本科生与研究生教学,同时可为从事表生地球科学研究的科研人员与工程师提供参考.

目录
第1章 绪论 1
1.1 铀形态的科学意义 1
1.2 铀形态热力学模拟的应用 2
1.2.1 铀在水及沉积物之间的迁移转化 2
1.2.2 水体中矿物对铀的吸附 3
1.2.3 水体中铀赋存形态的热力学研究 5
第2章 水体中铀赋存形态的热力学模拟 9
2.1 铀形态热力学计算原理 9
2.1.1 热力学基本概念 9
2.1.2 氧化还原敏感元素的赋存形态 12
2.1.3 形态的计算与迭代原理 13
2.2 铀形态热力学模拟的数据库选择 14
2.2.1 不同热力学软件的种类与特点 14
2.2.2 决定形态计算准确性的因素 16
2.2.3 不同热力学数据库模拟结果比对 18
2.3 水体中铀形态的热力学计算与图形化案例 24
2.3.1 铀元素形态计算案例 24
2.3.2 水体中铀形态图的绘制 28
2.4 小结与思考 32
2.4.1 小结 32
2.4.2 思考 33
第3章 碳酸盐体系中铀的赋存形态与Eh-pH图 35
3.1 优势区域图与Eh-pH图的构建 35
3.1.1 优势区域图与Eh-pH图的适用性 35
3.1.2 研究体系划分 36
3.1.3 热力学数据 36
3.2 U-NaCl-H2O体系 37
3.2.1 铀赋存形态的优势区域图与Eh-pH图 38
3.2.2 U-NaCl-H2O与U-H2O体系Eh-pH图比对 39
3.3 U-CO2-NaCl-H2O体系 40
3.3.1 不同铀浓度下的优势区域图 40
3.3.2 不同铀浓度下的Eh-pH图 42
3.4 U-Ca-CO2-NaCl-H2O体系 43
3.4.1 不同Ca2+浓度下的优势区域图 43
3.4.2 不同Ca2+浓度下的Eh-pH图 44
3.5 小结与思考 45
3.5.1 小结 45
3.5.2 思考 46
第4章 磷酸盐体系中铀的赋存形态与Eh-pH图 47
4.1 U-P-NaCl-H2O体系 47
4.1.1 不同铀浓度下的优势区域图 47
4.1.2 不同铀浓度下的Eh-pH图 49
4.1.3 不同磷酸盐浓度下的优势区域图 50
4.1.4 不同磷酸盐浓度下的Eh-pH图 51
4.2 U-CO2-P-NaCl-H2O体系 52
4.2.1 不同铀浓度下的优势区域图 52
4.2.2 不同铀浓度下的Eh-pH图 53
4.2.3 不同磷酸盐浓度下的优势区域图 54
4.2.4 不同磷酸盐浓度下的Eh-pH图 55
4.3 U-Ca-CO2-P-NaCl-H2O体系 56
4.3.1 不同铀浓度下的优势区域图 57
4.3.2 不同铀浓度下的Eh-pH图 58
4.3.3 不同磷酸盐浓度下的优势区域图 59
4.3.4 不同磷酸盐浓度下的Eh-pH图 60
4.3.5 不同Ca2+浓度下的优势区域图 60
4.3.6 不同Ca2+浓度下的Eh-pH图 61
4.4 小结与思考 62
4.4.1 小结 62
4.4.2 思考 63
第5章 矿山环境水体中铀的赋存形态模拟与应用 65
5.1 研究方法 65
5.1.1 样品采集 65
5.1.2 分析方法 65
5.2 绵远河 67
5.2.1 绵远河水体中铀的赋存形态 67
5.2.2 绵远河水体中铀赋存形态的空间分布特征 69
5.2.3 酸碱度变化对水体中铀的赋存形态的影响 70
5.3 石亭江 70
5.3.1 总磷酸盐与酸碱度对铀赋存形态的影响 72
5.3.2 石亭江水体中铀赋存形态的空间分布特征 73
5.4 小结与思考 74
5.4.1 小结 74
5.4.2 思考 74
第6章 矿物对不同赋存形态铀的吸附作用 76
6.1 实验方法 76
6.1.1 基本实验方法 76
6.1.2 实验影响因素 77
6.2 酸碱度与磷酸盐浓度变化对铀吸附作用的影响 78
6.2.1 无磷酸盐条件下钠长石对铀的吸附作用 78
6.2.2 酸碱度变化对铀吸附作用的影响机制 79
6.2.3 磷酸盐浓度变化对铀吸附作用的影响机制 82
6.3 离子强度变化对铀吸附作用的影响机制 84
6.4 固液比变化对铀吸附作用的影响规律 86
6.5 小结与思考 87
6.5.1 小结 87
6.5.2 思考 88
第7章 自然水体不同铀形态的分配机制 90
7.1 实验方法 90
7.2 铀在绵远河水系中的分配机制 90
7.2.1 水体中元素间的相关性分析 90
7.2.2 水体中矿物沉淀与溶解趋势分析 95
7.2.3 铀在绵远河水系沉积物中的分配机制 98
7.2.4 沉积物中铀的来源识别 100
7.3 绵远河水体中铀浓度的空间分布特征 101
7.3.1 磷矿区 102
7.3.2 工业区 102
7.3.3 堰塞湖 102
7.3.4 人工湖 102
7.3.5 农业区 105
7.4 铀在石亭江水系中的分配机制 105
7.4.1 水体中元素间的相关性分析 105
7.4.2 水体中矿物沉淀与溶解趋势分析 108
7.4.3 铀在石亭江水系沉积物中的分配机制 110
7.5 石亭江水体中铀浓度的空间分布特征 112
7.5.1 磷石膏堆场 112
7.5.2 磷肥厂 113
7.5.3 河口处 114
7.6 小结与思考 114
7.6.1 小结 114
7.6.2 思考 114
参考文献 116