毕业论文开题报告-黄河中游地区黄土可溶性成分的化学淋滤研究.doc

采矿工程专业本科生毕业论文开题报告 题 目：黄河中游地区黄土可溶性 成分的化学淋滤研究 班 级： 12级采矿工程本科班姓 名： 指导教师： 日 期： 2016.2.30 能源工程学院毕业论文任务书 专 业： 采矿工程 学 号： 2012441141 班 级： 2012级采矿工程班 姓 名： 指 导 老 师： 能源工程学院一、题目黄河中游地区黄土可溶性成分的化学淋滤研究二、论文目的和要求(一)、毕业论文的目的毕业论文是采矿工程专业学生知识与实践相融合的一个重要教学环节，也是全部教学进程中的最后一个教学环节，同时也是对学生学业成绩的最终考核。学生在完成本专业教学计划规定的学习内容（包括课程和教学实习）的前提下，给定一个研究题目，按照国家标准和行业规范完成毕业论文。通过毕业论文，使学生对所学的基础理论知识和专业理论知识进行一次系统地总结，并结合实际条件加以综合运用，以巩固和扩大所学的知识，培养和提高学生分析和解决实际问题的能力和素质，丰富学生的生产实践知识。在毕业论文中，通过对某一矿井地质资料深入分析研究，培养和提高学生的论文水平和科研能力。同时进一步塑造和锻炼学生勤动手、勤动手、善于理论联系实际，尊重科学和实践的良好思想作风。（二）、毕业论文的要求学生在毕业论文中，应严肃认真、坚持独立思考、努力钻研、积极发挥主动性和创造性。论文要严格按照国家标准和行业规范完成。毕业论文严格按照论文任务书和毕业论文大纲规定的内容和要求，严控论文进程，保质保量按时完成毕业论文。提交的毕业论文必须是学生亲自劳动成果，不得相互抄袭和代做；否则，以舞弊论处，取消毕业答辩资格。 三、研究内容近30年来，分步提取已经被广泛的应用于土壤和岩石的矿物组成的分析上。矿物学的研究表明中国黄土主要由云母、盐岩、方解石、绿泥石、Fe-Ti氧化物、石英、长石和黏土矿以及少量的石膏和锆石组成。因为蒸发盐（盐岩和石膏）溶于水，碳酸盐溶于冰醋酸，绿泥石和铁氧化物溶于盐酸。根据此原理，我们的初步试验方案如下：第一步用水提取黄土中蒸发盐相的主要成分，第二步用冰醋酸提取碳酸盐相的主要成分，第三步用盐酸提取黄土中绿泥石和铁氧化物的主要成分。（一）、条件实验选取成分最为复杂的红黏土为例，分两组，每组取3份，每份用万分之天平秤取磨好的样品2.5g置于50ml的离心管，第一组编号分别为红-1、红-2、红-3，第二组编号分别红-、红-、红-。加不同体积的超纯水提取，加不同浓度冰醋酸提取，加不同浓度盐酸提取，选取最佳提取方法。 （二）、样品溶液的提取利用水提取、冰醋酸提取、盐酸提取等方法进行实验，注意溶液的配置、振荡、离心、过滤等操作措施，提取黄土淋溶的溶液。（三）、样品溶液中元素的测定及数据分析将淋溶液利用离子色谱仪测阴离子，用ICP-OES测阳离子。对测得的各元素进行数据分析。四、进度安排l 2015.12.202016.02.05 查阅文献，填写开题报告；l 2016.02.062016.02.08 修改开题报告、开题答辩；l 2016.02.092016.03.10 资料收集与整理，样品前处理；l 2016.03.102016.03.25 水淋溶实验；l 2016.03.252016.04.05 冰醋酸淋溶实验；l 2016.04.052016.04.15 盐酸淋溶试验；l 2016.04.152016.04.25 淋溶液中元素测定；l 2016.04.252016.04.30 学生上交第一稿，指导教师论文第一稿修改；l 2016.04.302016.05.05 学生上交第二稿，指导教师论文第二稿修改；l 2016.05.052016.05.10 经指导教师同意后，学生方可打印装订论文；l 2016.05.112016.05.15 学生论文答辩。陇东学院本科生毕业论文开题报告姓名专业采矿工程学号2012441122指导教师职称讲师所在院系能源工程学院论文题目黄河中游地区黄土可溶性成分的化学淋滤研究题目来源国家自然基金项目一、选题的目的和意义窗体顶端我国黄土是一种沉积物，分布范围大、厚度大、地层构造齐全，尤其以分布在黄河中游地区黄土高原的黄土最为典型。黄土主要由长时间的原始粉尘经搬运、堆积和风化成壤等一系列的复杂过程形成的，土层疏松、时代越老的黄土，细粒相组分含量越高，粗粒相组分含量越低、其易溶盐在不同地层中含量存在差异且土体的化学成分在不同的地层中基本处于稳定状态。基于黄土的诸多特性，本选题主要研究黄土的化学成分特性，许多学者已研究探讨了粉尘的源区风化和黄土高原进行的化学风化，发现黄土堆积以后经历的化学风化相对较弱，表现为碳酸物质的淋滤和沉淀，而硅酸盐尚未明显的破坏改造，表明黄土中除了碳酸盐的剩余部分代表了原始粉尘的稳定成分，进一步示踪源区，为我国在沙尘暴治理、雾霭治理等环境问题提供有理的源头依据，从根本上解决我国环境治理等大问题，才能缓解我国黄河中游地区干旱半干旱这一气候条件；其次，通过化学淋滤试验得到黄土的化学成分，为我国在黄土地上发展农业经济提供最有力的保障，尤其黄河沿岸黄土地植物的种植，能够因地造肥，因地施肥提供依据；同时，在诸如泥石流、黄土塌陷坑等问题，可以通过调理黄土的化学成分进行治理，防止水土流失这一严重问题。有关中国黄土化学成分及其地球化学的综合性研究成果主要集中反映在中国黄土地球化学专著中。纵观前人在黄土化学成分方面所作的工作，其重点主要集中在少数几个典型的黄土剖面上，比如典型的陕西洛川黄土，马兰黄土等或者集中在某些小范围区域内，迄今仍缺乏整个黄河中游地区较大范围内的系统工作。本选题主要是针对我国黄河中游地区沙尘暴、河流污染、泥石流、农业发展、道路修建等存在的诸多问题，对黄河中游白银至包头段地区的不同类型黄土进行化学淋溶试验，得到黄土可溶性成分中的常量元素，解析常量元素在不同相中的分布特征，进而推断黄土的地球化学行为、以及黄土沉积环境及气候特征，进而为黄河中游流域水土流失及环境治理提供一些基础科学依据。二、国内外研究现状有关黄河中游地区黄土地层中的化学成分和环境的研究，我国学者已进行了大量研究，取得了许多非常重要的成果。刘东生和文启忠等最先于60年代中期对黄河中游各地黄土的成分进行了研究。70年代以来，这方面的工作不断增多，研究表明各地黄土(包括古土壤)的平均化学成分与地壳平均化学成分基本一致，MgO，CaO和Na2O等稍低于地壳平均值。第四纪以来黄土的化学成分具有一定程度的变化，Fe2O3、Al2O3和K2O逐渐减少，而FeO、CaO和Na2O则具有不明显的增加趋势；但是古土壤中 Fe2O3, Al2O3,K2O和SiO2等与黄土层中的FeO， CaO和Na2O具有相反的变化。他们还就元素的区域变化进行了比较，认为无论是主要元素、微量元素，还是稀土元素的含量均变化不大，黄河中游各地马兰黄土及其粘粒组分中的REE的分布特征都是富含Ce族稀土，体现了黄土母质-粉尘化学成分的均一性。以往的研究工作除了已基本弄清黄土的主要化学成分及其在3个黄土带中的区域分布特征以外，一些学者还相继研究了某些典型黄土剖面的化学成分，并重点探讨了黄土中碳酸盐的地球化学特征、黄土剖面中化学元素演化的周期性和阶段性及其与古气候的关系等某些重要问题。陈骏等对黄土化学风化过程的实验分析发现，黄土中仅Ca、Sr、P、Mg 和Na元素在化学风化过程中为主要活动元素，这些元素相对于Al在古土壤中都亏损。顾兆炎等运用10Be作为示踪剂对粉尘沉积物的淋滤常数进行了计算，并对黄土中古土壤的风化淋滤程度进行估计，获得了硅酸盐中Ca，Na，Mg，U，K和Si在当地风化过程平均淋溶损失分别为43%，25%，18%，17%，约2%和约4%的结论。这两项研究从不同途径得到了相同的黄土化学风化特征，即黄土的化学风化为去除易溶碱性元素的过程。气候、环境指标的元素地球化学分析为提取黄土古土壤序列中蕴藏的古气候和古环境信息提供了新的途径。刘东生等根据Ti在风化过程中不移动性及抗化学风化的石英矿物在粉尘粗粒级富集的特征，首次将SiO2/TiO2值作为指示冬季风强度的大气粉尘粒度的替代指标，用来解释0.15Ma以来黄土高原冬季风变化。陈骏等在考察若干微量元素的基础上，通过与广泛运用的气候替代指标磁化率的对比认为，Rb/Sr值具有明显的气候意义，在黄土古土壤风化序列中，Rb/Sr值可以作为衡量东亚夏季风强度的替代指标。通过对2.6Ma以来洛川黄土古土壤序列的Rb/Sr值测量，获得了比磁化率更具有明确气候意义的 Rb/Sr值的黄土高原古夏季风记录。同位素由于具有不受沙尘搬运、传输、沉积和外界环境条件变化影响的特点，分布在大气、水、土壤等环境中的同位素仍保留着原物源的同位素特征，直接反映了源区同位素的特点，这些特点使同位素方法用于沙尘源区示踪研究受到各国学者的广泛重视。目前，在沙尘源区示踪方面采用的同位素方法主要包括单同位素方法和多同位素方法。单同位素方法中，采用Sr同位素方法进行示踪研究的较多，也有一些学者采用Pb同位素和Nd同位素示踪，Sun利用Sr同位素研究塔里木盆地、柴达木盆地和准噶尔盆地是否是黄土高原的有效源区问题时发现，3个地区87Sr/86Sr存在明显的差异，只有塔里木盆地黄土与黄土高原黄土具有相近的87Sr/86Sr值，Godfrey利用Pb同位素讨论北太平洋中部深海红黏土来源时指出，红黏土硅酸盐组分Pb同位素特征与亚洲黄土硅酸盐组分的相似性表明，新生代以来北太平洋中部深海沉积物主要源于亚洲干旱区的粉尘；多同位素方法中，主要采用Sr和Nd同位素组合或Sr ,Nd , Pb同位素组合作为示踪元素，Gallet等利用Sr和Nd同位素对阿根廷、北欧、西欧和中国黄土的比较研究发现,，这些地区黄土具有可识别的Sr和Nd同位素信号，Biscaye等根据格陵兰冰川2334026180aBP冰岩芯中沙尘物质的Sr，Nd，Pb同位素特征的研究结果，发现这一时期冰岩芯中沙尘物质的Sr ，Nd ，Pb同位素特征与现代蒙古戈壁沙和同时期中国黄土非常相似，而与同时期阿拉斯加黄土、美国中部黄土、乌克兰黄土和加拿大湖泊淤泥完全不同。参考文献1刘东生. 中国黄土堆积M.北京:科学出版社，1965：141227.2刘东生. 黄土与环境M.北京:科学出版社，1985：191302.3王永焱,吴在宝,岳乐平. 兰州黄土的生成时代及结构特征J.西北大学学报，1978，(2): 127.4文启忠. 中国黄土地球化学M.北京:科学出版社，1989：36114.5文启忠,余素华,顾雄飞. 黄土中稀土元素的初步探讨J.地球化学，1981，(2): 151157.6顾兆炎,刘东生. 中国第四纪黄土地球化学研究进展J第四纪研究，2000，(2): 4145.7赵景波. 中国黄土地环境研究的进展J干旱区地理，2000，(2): 188190.三、论文主要研究内容近30年来，分步提取已经被广泛的应用于土壤和岩石的矿物组成的分析上。矿物学的研究表明中国黄土主要由云母、盐岩、方解石、绿泥石、Fe-Ti氧化物、石英、长石和黏土矿以及少量的石膏和锆石组成。因为蒸发盐（盐岩和石膏）溶于水，碳酸盐溶于冰醋酸，绿泥石和铁氧化物溶于盐酸。根据此原理，我们的初步试验方案如下：第一步用水提取黄土中蒸发盐相的主要成分，第二步用冰醋酸提取碳酸盐相的主要成分，第三步用盐酸提取黄土中绿泥石和铁氧化物的主要成分。（一）、条件实验选取成分最为复杂的红黏土为例，分两组，每组取3份，每份用万分之天平秤取磨好的样品2.5g置于50ml的离心管，第一组编号分别为红-1、红-2、红-3，第二组编号分别红-、红-、红-。加不同体积的超纯水提取，加不同浓度冰醋酸提取，加不同浓度盐酸提取，选取最佳提取方法（二）、样品溶液的提取利用水提取、冰醋酸提取、盐酸提取等方法进行实验，注意溶液的配置、振荡、离心、过滤等操作措施，提取黄土淋溶的溶液。（3） 、样品溶液中元素的测定及数据分析将淋溶液利用离子色谱仪测阴离子，用ICP-OES测阳离子。对测得的各元素进行数据分析。四、主要研究方法（一）、土壤样品前的处理采集的样品经风干后，去除肉眼可见的植物根系等有机物以及大的石块。为了保持样品的均一性，经四分法取样，每份样品取50g研磨至200目以上，储存待用。（二）、实验方法（1）超纯水淋溶法：取2.0g样品装入50ml离心管，加超纯水20ml，用振荡器震荡2h， 4000r/min离心15min，取上清液过0.45um的醋酸纤维滤膜，重复实验步骤，提取3次，摇均匀，然后从总的滤液中分取2次10ml滤液装入15ml离心管，用于阴阳离子测试，用离子色谱仪测阴离子，用ICP-OES测阳离子。（2）冰醋酸淋溶法：继续用水提取法所剩的残渣样品，加5%的冰醋酸20ml，超声波超声15min，震荡2h， 4000r/min离心15min，取上清液过0.45um的醋酸纤维滤膜，重复实验步骤，用冰醋酸提取2次，经pH试纸测定滤液成酸性，说明碳酸盐组分与冰醋酸完全反应，然后用超纯水水洗4次，20ml/次，用水提取法实验步骤，摇均匀，然后从滤液中取10ml装入15ml离心管，最后用ICP-OES测阳离子。（3）盐酸淋溶法：继续使用冰醋酸提取法所剩的残渣样品，加2mol/L的盐酸20ml，超声波超声15min，用振荡器震荡2h，4000r/min离心15min，取上清液过0.45um的醋酸纤维滤膜，经pH试纸测定滤液成酸性，说明可溶物与盐酸完全反应，然后