环境地球化学国家重点实验室

中国教育和科研计算机网移动通信国家重点实验室东南大学工业心理学国家专业实验室浙江大学现代光学仪器国家重点实验室浙江大学工业控制技术国家重点实验室浙江大学海岸和近海工程国家重点实验室大连理工大学爆炸灾害预防、控制国家重点实验室北京理工大学微米、纳米加工技术国家重点实验室北京大学基因工程教育部重点实验室中山大学晶体材料国家重点实验室山东大学先进材料教育部开放实验室清华大学应用有机化学重点实验室兰州大学制浆造纸工程国家重点实验室华南理工大学农业生物技术国家重点实验室中国农业大学东南大学分子与生物分子电子学重点实验室电力设备电气绝缘国家重点实验室西安交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海交通大学电子物理与器件国家专项实验室西安交通大学生物传感器技术国家专业实验室浙江大学硅材料国家重点实验室浙江大学二次资源化工国家专业实验室浙江大学金属基复合材料国家重点实验室上海交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安交通大学电力电子技术国家专业实验室浙江大学吉林大学超硬材料国家重点实验室作物遗传改良国家重点实验室大气环境模拟国家重点实验室北京大学晶体材料国家重点实验室山东大学阻燃材料研究重点学科点专业实验室北京理工大学植被生态科学教育部重点实验室东北师范大学东南大学吴健雄实验室、分子与生物分子电子学教育部重点实验室塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室华中科技大学新型电机国家专业实验室华中科技大学海洋工程国家重点实验室上海交通大学高纯硅及硅烷国家重点实验室浙江大学机械传动国家重点实验室重庆大学生物防治国家重点实验室中山大学新金属材料国家重点实验室北京科技大学作物遗传与特异种质创新教育部重点实验室南京农业大学超硬材料国家重点实验室吉林大学中国农业大学农业生物技术国家重点实验室海岸和近海工程国家重点实验室大连理工大学湍流与复杂系统研究国家重点实验室北京大学薄膜与微细技术教育部重点实验室上海交通大学聚合反应工程国家重点实验室浙江大学信号采集与处理重点学科点专业实验室北京理工大学机器视觉听觉信息处理国家重点实验室北京大学暴雨监测与预测国家重点实验室北京大学煤燃烧国家重点实验室华中科技大学光电技术及系统开放实验室重庆大学汽车动力性及排放测试重点学科点专业实验室北京理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉理工大学卫生部抗感染药物临床药理基地北京大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室华南理工大学机械学及机器人机构重点实验室北京航空航天大学直升机旋翼动力学国家级重点实验室南京航空航天大学一碳化学与化工国家重点实验室复旦大学应用表面物理国家重点实验室医学免疫学卫生部重点实验室北京大学电力系统及发电设备安全控制和仿真国家重点实验室清华大学摩擦学国家重点实验室清华大学单原子分子测控教育部重点实验室清华大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安交通大学生物力学与组织工程教育部重点实验室重庆大学复旦大学应用表面物理国家重点实验室山东大学晶体材料国家重点实验室卫生部精神卫生重点实验室北京大学结构工程与振动教育部重点实验室清华大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室东北大学振动、冲击、噪声国家重点实验室上海交通大学颜色科学与工程国家重点学科点专业实验室北京理工大学生育健康部级重点实验室北京大学肾脏疾病卫生部重点实验室北京大学凝固技术国家重点实验室西北工业大学高速水力学国家重点实验室四川大学中国科学院学部中国科学院黄土与第四纪地质国家重点实验室计算机辅助设计与图形学国家重点实验室浙江大学曲阜师范大学激光研究所中国科学院西安精密机械研究所中国科学院大连化学物理研究所燃料电池工程中心重庆大学机械传动国家重点实验室“油气藏地质与开发工程”国家重点实验室固体微结构物理国家重点实验室清华大学计算机硬件实验室金属材料强度国家重点实验室精细功能电子材料与器件国家专业实验室湍流研究国家重点实验室中国科技大学快电子学实验室雷达信号处理国家重点实验室超快速激光光谱学国家重点实验室中国科学院陕西天文台中国科学院西双版纳热带植物园中国科学院西安分院中国科学院长沙农业现代化研究所中科院昆明动物研究所中国科学院地理研究所中国科学院发育生物学研究所中国科学院成都图书馆成都文献情报中心中国科学院长沙大地构造研究所中国科学院发育生物学研究所植物发育分子生物学研究室中国科学院海北高寒草甸生态系统实验站中科院数字地图制作与服务中心中国科学院地球化学研究所流体传动及控制国家重点实验室浙江大学超硬材料国家重点实验室蛋白质工程及植物基因工程国家重点实验室配位化学国家重点实验室有机地球化学国家重点实验室中国科大量子通信与量子计算开放实验室内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室近代声学国家重点实验室分子动态及稳定态结构国家重点实验室清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室机械制造系统工程国家重点实验室机械结构强度与振动国家重点实验室西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安交通大学STATE KEY LABORATORY OF SOLIDIFICATION PROCESSING兰州大学干旱农业生态国家重点实验室天然药物及仿生药物国家重点实验室北京大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室西南交通大学牵引动力国家重点实验室中尺度灾害性天气国家专业实验室南京大学污染控制与资源化研究国家重点实验室南京大学海岸与海岛开发国家专业试点实验室南京大学软件工程国家重点实验室武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉大学信息光学教育部重点实验室北京理工大学超快速激光光谱学国家重点实验室中山大学胶体与界面化学教育部重点实验室山东大学南京大学固体微结构国家重点实验室南京大学固体微结构物理国家重点实验室农业部茶叶生物技术重点开放实验室中国科学院半导体研究所农业部茶叶生物技术重点开放实验室理论化学计算国家重点实验室。

生物地质与环境地质国家重点实验室学术发展规划纲要（送审稿）一、实验室科学定位实验室将以地球系统科学的思想为指导，以探索和解决地球生物学的核心科学问题为目标，立足于地球科学与生命科学和环境科学的交叉融合，以地球表层系统中重大的生物地质与环境地质事件和过程为研究重点，在多时空尺度上探索地球环境与生命系统之间的相互关系、作用机理和演变规律。

在这一总体框架下，聚焦地球发展关键时期的生物事件与环境事件，认识其规律、探索其机理。

重塑地球发展历程，为研究当代全球变化和生物多样性演变，探索环境修复和生物危机的缓解，提供对比史实、理论依据和技术方法支撑。

鉴于地球历史演变过程中重大生物和环境事件及其过程所跨越的时间尺度不同，实验室的科学研究包括：在长时间尺度（106~104年）上，以地质历史时期的重大生物和环境事件为主要对象，研究“关键地质时期生命与环境的协同演化”；在中时间尺度（104~102年）上，以全球变化背景下区域事件为主要对象，研究“新生代以来气候环境事件的生态响应”；在短时间尺度（102~100年）上，以工业革命以来生物和环境事件为主要对象，研究“与人类活动相关的生物―环境地质过程”。

科学主攻重点是，在多时空尺度上围绕地球生物学的科学核心——生物与环境的相互作用，在生物对环境的作用方面重点突破微生物对环境的改造作用，在环境对生物的制约方面重点关注水环境对生物的影响，从而探索生物与环境协同演化的科学理论和研究方法。

为集中实验室优势力量，体现实验室科学研究和平台建设特色，实验室科学研究将设置“优先”、“重点”和“培育”三个层次的研究主题。

其中“优先”和“重点”研究主题是本实验室近期和中期建设和发展的主流，在实验室科学研究、人才队伍和平台建设等方面重点支持。

“优先研究主题”是指有好的科学积累、强的学术队伍和平台条件支撑的研究内容，并能够在2-3年内产出高层次的代表性科研成果；“重点研究主题”是指有较好科学积累、较强的学术队伍和平台条件支撑的研究内容，能够在3-5年内产出高层次的代表性科研成果；“培育研究主题”是指与实验室科学发展方向一致或密切相关，近期研究基础相对薄弱，但富有发展潜力的科学主题，有望在经历5-10年的研究之后，能够达到“重点研究主题”层次。

生态环境部办公厅关于印发《国家环境保护重点实验室管理办法》的通知文章属性•【制定机关】生态环境部•【公布日期】2020.09.11•【文号】环办科财〔2020〕24号•【施行日期】2020.09.11•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】环境科技正文关于印发《国家环境保护重点实验室管理办法》的通知环办科财〔2020〕24号各省、自治区、直辖市生态环境厅（局），新疆生产建设兵团生态环境局，各直属单位，各国家环境保护重点实验室：为贯彻落实《关于深化生态环境科技体制改革激发科技创新活力的实施意见》（环科财〔2019〕109号），进一步规范和加强国家环境保护重点实验室建设和运行管理，增强重点实验室对生态环境保护和生态文明建设的支撑引领作用，现将新修订的《国家环境保护重点实验室管理办法》印发给你们，请遵照执行。

生态环境部办公厅2020年9月11日国家环境保护重点实验室管理办法第一章总则第一条为规范和加强国家环境保护重点实验室（以下简称重点实验室）建设和运行管理，促进重点实验室持续健康发展，推进生态环境治理体系和治理能力现代化，制定本办法。

第二条重点实验室作为国家生态环境科技创新体系的重要组成部分，是国家组织生态环境科学研究、聚集和培养优秀科技人才、开展学术交流和促进科技成果转化应用的重要基地，是提升精准、科学、依法治污水平的重要科技平台。

生态环境部根据生态环境事业发展需要和国家生态环境科技发展规划，有序开展重点实验室建设。

第三条重点实验室应紧密围绕生态环境中心工作，主动服务生态环境重点任务，开展生态环境质量改善、风险防控和监督管理基础研究和应用基础研究，推动研究成果转化应用，为生态环境持续改善和生态文明建设提供科技支撑。

第四条生态环境部采取“择优支持、规范管理、定期评估、动态调整”的管理机制，促进生态环境学科发展，优化重点实验室布局，创新管理体制机制，强化重点实验室支撑服务功能。

第五条生态环境部组织协调相关资源支持重点实验室建设，优先选择具备条件的重点实验室承担相关科学研究任务，参与国家生态环境法规、规划、政策、标准制修订和环境管理决策支撑等工作。

矿床地球化学国家重点实验室
现代古生物学和地层学国家重点实验室
空间天气学国家重点实验室（中国科学院空间科学与应用研究中心）
岩石圈演化国家重点实验室（中国科学院地质与地球物理研究所）
环境地球化学国家重点实验室（中国科学院地球化学研究所）
油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学、西南石油大学）地质过程与矿产资源国家重点实验室（中国地质大学）
地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室（成都理工大学）
湖泊与环境国家重点实验室（中国科学院南京地理与湖泊研究所）。

环境地球化学国家重点实验室开放课题申请指南
环境地球化学国家重点实验室开放课题申请指南
一、宣讲会预约
预约时间：
根据实际安排，每周完成一次宣讲会，接受预约申请，具体时间发布在国家重点实验室官网信息中。

预约内容：
1. 重点实验室及建立理念；
2. 研究计划和研究方向；
3. 开放课题格式；
4. 开放课题申请；
5.工作人员联络方式与提问时机。

二、开放课题申请
申请要求：
1. 申请者须具有高等学历；
2. 熟悉环境地球化学领域，具有前瞻性创新思维；
3. 具备良好的沟通能力。

申请材料：
1. 个人简历和荣誉证书；
2. 开放课题思路及专业证书；
3. 开放课题申请书；
4. 研究计划安排表；
5. 其他有助于评审的材料。

三、审核流程
1. 申请材料初审：由环境地球化学国家重点实验室官网管理人员收集申请材料，筛选了解相关申请要求，进行初步审核。

2. 访谈咨询：实验室领导与申请者进行访谈，咨询课题思路及预期成果。

3. 评定评审：由实验室学术领导和专家学者组成的评审委员会，对申请材料和访谈进行审核，进行最终评审评定。

4. 相关回复：及时公布申请结果，对所有申请者及时回复。

四、服务保障
1. 环境地球化学国家重点实验室将提供实验条件和设备，并对实验进行有效指导，促进研发成果的质量。

2.提供全面的运行维护服务，确保开放课题能正常进行、取得成果，以及提供所需的资金支持和技术支持。

3. 环境地球化学国家重点实验室将定期召开学术会议，分享内部研究工作，吸引跨国界的国内外学术参与。

实验室名称实验室主任建设承担单位单位负责人实验室代码杂交水稻国家重点实验室符习勤湖南杂交水稻研究中心武汉大学袁隆平李晓红2011DA770014棉花生物学国家重点实验室喻树迅中国农业科学院棉花研究所河南大学喻树迅娄源功2011DA125024林木遗传育种国家重点实验室卢孟柱中国林业科学研究院东北林业大学张守攻杨传平2011DA169034家蚕基因组生物学国家重点实验室夏庆友西南大学王小佳2011DA105044旱区作物逆境生物学国家重点实验室康振生西北农林科技大学孙其信2011DA105054亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室陈保善广西大学华南农业大学唐纪良陈晓阳2011DA790064心血管疾病国家重点实验室胡盛寿中国医学科学院阜外心血管病医院胡盛寿2011DA131078肾脏疾病国家重点实验室陈香美中国人民解放军总医院李书章2011DA V00088生殖医学国家重点实验室沙家豪南京医科大学陈琪2011DA690098天然药物活性物质与功能国家重点实验室庾石山中国医学科学院药物研究所蒋建东2011DA131108天然药物活性组分与药效国家重点实验室李萍中国药科大学吴晓明2011DA105118环境基准与风险评估国家重点实验室吴丰昌中国环境科学研究院孟伟2011DA144123大陆构造与动力学国家重点实验室许志琴中国地质科学院地质研究所侯增谦2011DA121133流域水循环模拟与调控国家重点实验室王浩中国水利水电科学研究院匡尚富2011DA126143生物地质与环境地质国家重点实验室童金南中国地质大学（武汉）王焰新2011DA105153同位素地球化学国家重点实验室徐义刚中国科学院广州地球化学研究所徐义刚2011DA173163大地测量与地球动力学国家重点实验室倪四道中国科学院测量与地球物理研究所孙和平2011DA173173荒漠与绿洲生态国家重点实验室陈亚宁中国科学院新疆生态与地理研究所陈曦2011DA173183草地农业生态系统国家重点实验室南志标兰州大学周旭红2011DA105194热带海洋环境国家重点实验室王东晓中国科学院南海海洋研究所张偲2011DA173203森林与土壤生态国家重点实验室韩兴国中国科学院沈阳应用生态研究所韩兴国2011DA173213高性能复杂制造国家重点实验室段吉安中南大学黄伯云2011DA105227钢铁冶金新技术国家重点实验室郭占成北京科技大学徐金梧2011DA105237机械结构强度与振动国家重点实验室王铁军西安交通大学郑南宁2011DA105247机械结构力学及控制国家重点实验室熊克南京航空航天大学朱荻2011DA124257强电磁工程与新技术国家重点实验段献华中科技大学李培2011DA10室忠根5267新能源电力系统国家重点实验室刘吉臻华北电力大学刘吉臻2011DA105277煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室李晓红重庆大学林建华2011DA105287计算机体系结构国家重点实验室孙凝晖中国科学院计算技术研究所李国杰2011DA173295信息光子学与光通信国家重点实验室任晓敏北京邮电大学方滨兴2011DA105305复杂系统管理与控制国家重点实验室王飞跃中国科学院自动化研究所王东琳2011DA173315流程工业综合自动化国家重点实验室柴天佑东北大学丁烈云2011DA105325聚合物分子工程国家重点实验室丁建东复旦大学杨玉良2011DA105331有机无机复合材料国家重点实验室陈建峰北京化工大学王子镐2011DA105346硅酸盐建筑材料国家重点实验室赵修建武汉理工大学张清杰2011DA105356水利工程仿真与安全国家重点实验室钟登华天津大学李家俊2011DA105367理论物理国家重点实验室吴岳良中国科学院理论物理研究所吴岳良2011DA173372低维量子物理国家重点实验室薛其坤清华大学顾秉林2011DA105382发光学及应用国家重点实验室申德振中国科学院长春光学精密机械与物理研究所宣明2011DA173395发光材料与器件国家重点实验室曹镛华南理工大学李元元2011DA105406核探测与核电子学国家重点实验室王贻芳中国科学院高能物理研究所中国科学技术大学陈和生侯建国2011DA173412高温气体动力学国家重点实验室姜宗林中国科学院力学研究所樊菁2011DA173422生命分析化学国家重点实验室鞠熀先南京大学陈骏2011DA105431药物化学生物学国家重点实验室饶子和南开大学龚克2011DA105444细胞生物学国家重点实验室朱学良中国科学院上海生命科学研究院陈晓亚2011DA173454细胞应激生物学国家重点实验室韩家淮厦门大学朱崇实2011DA105464分子发育生物学国家重点实验室杨维才中国科学院遗传与发育生物学研究所薛勇彪2011DA173474真菌学国家重点实验室刘杏忠中国科学院微生物研究所黄力2011DA173484微生物代谢国家重点实验室邓子新上海交通大学张杰2011DA1054942011-10-25二○一一年一月十九日附件1：通过验收的教育部重点实验室名单序号实验室名称依托单位通过验收时间恶性肿瘤发病机制及应用1北京大学2010年5月研究2 岩土及地下工程同济大学2010年5月3 系统生物工程天津大学2010年7月4 软弱土与环境土工浙江大学2010年7月5 夸克与轻子物理华中师范大学2010年8月北京航空航天大6 空天先进材料与服役2010年9月学7 功能纳米晶南京理工大学2010年11月8 植物细胞工程与种质创新山东大学2010年12月9 系统控制与信息处理上海交通大学2010年12月10 特种显示技术合肥工业大学2010年12月附件2：通过验收的省部共建教育部重点实验室名单序实验室名称共建地方依托单位通过验收时间号1 食品营养与安全天津市天津科技大学2009 年11月南方农业机械与装备关键技2广东省华南农业大学2010年5月术3 制药工程浙江省浙江工业大学2010年6月4 黄淮水环境与污染防治河南省河南师范大学2010年6月5 设施园艺辽宁省沈阳农业大学2010年7月6 工业微生物天津市天津科技大学2010年8月7 显示材料与光电器件天津市天津理工大学2010年8月哈尔滨理工大8 工程电介质及其应用技术黑龙江省2010年8月学哈尔滨医科大2010年8月9 生物医药工程黑龙江省学10 微生物多样性可持续利用云南省云南大学2010年9月11 分子磁体与磁信息材料山西省山西师范大学2010年9月北京信息科技12 现代测控技术北京市2010年10月大学13 绿色化工过程湖北省武汉工程大学2010年10月新型纺织材料绿色加工及其14湖北省武汉纺织大学2010年10月功能化附件3：部分教育部重点实验室名称调整名单序号实验室原名称依托单位实验室调整后名称恶性肿瘤发病机制及应用研1北京大学恶性肿瘤发病机制及转化研究究2 制药工程浙江工业大学绿色制药技术与装备3 系统生物工程天津大学定量系统生物工程4 工业微生物天津科技大学工业发酵微生物哈尔滨理工大5 工程电介质及其应用技术工程电介质及其应用学哈尔滨医科大6 生物医药工程心血管药物研究学7 微生物多样性可持续利用云南大学西南微生物多样性8 分子磁体与磁信息材料山西师范大学磁性分子与磁信息材料新型纺织材料绿色加工及其9武汉纺织大学纺织纤维及制品功能化北京航空航天10 信息数学与信息行为数学、信息与行为大学11 功能纳米晶南京理工大学软化学与功能材料12 承压系统安全科学华东理工大学承压系统与安全13 电力系统仿真控制天津大学智能电网。

有机地球化学国家重点实验室简介1.1简介有机地球化学是研究地质体中有机质分布、迁移、富集与转化的科学。

生物死亡后的有机质演化及其地球化学过程均属其研究范畴。

有机地球化学是当代地球科学最重要的分支学科之一，其发展壮大，与人类面临的能源、环境等问题紧密相关，因而具有强大的生命力。

有机地球化学已形成石油地球化学、环境有机地球化学和生物有机地球化学等三个较稳定的研究方向。

有机地球化学国家重点实验室于1989年获批准建设，1992年11月通过国家计委组织的验收并正式对外开放。

现任学术委员会主任为北京大学陶澍院士，实验室主任为张干研究员。

实验室现有固定人员72人，其中科研人员53人，技术支撑人员18人，行政秘书1人。

现有在站博士后22人、在读博士/硕士研究生203名。

实验室现有中国科学院院士1人，基金委“杰出青年基金”获得者6人，基金委“优秀青年基金”获得者3人，中组部“万人计划”入选者3人。

实验室总面积7700平方米。

现有11类大型/超大型仪器/设施、18个专业实验室，截至2017年底，大中型仪器设备原值逾2.2亿元。

“十三五”期间，实验室主要在油气地球化学和环境地球化学两大研究领域，在深层油气资源与评价、非常规油气资源与评价、环境有机污染过程与风险管控原理、大气环境化学与区域空气质量改善原理等四个主要研究方向，承担重大研究任务，组织和部署基础性、前瞻性研究。

同时，亦针对区域与全球环境变化，开展有机生物地球化学探索性研究。

有机地球化学国家重点实验室的精神，是“学，思，锲而不舍”（已故傅家谟先生的座右铭）。

实验室的使命，是成为国际有机地球化学研究的卓越中心，服务于化石能源勘探和环境保护，为国家能源安全供给与环境可持续发展，作出不可替代的贡献。

1.2委员会学术委员会、顾问委员会学术委员会主任：陶澍副主任：彭平安委员（按姓氏笔划排序）：丁仲礼马永生王子健王铁冠朱永官朱伟林朱利中刘文汇刘丛强江桂斌肖贤明余刚张水昌张文正张林晔陈建民金之均赵进才郝吉明郝芳钟宁宁俞汉青贺克斌骆永明耿安松秦勇翁焕新郭正堂陶澍盛国英梁狄刚彭平安戴金星实验室主任主任：张干副主任：王云鹏（常务）、王新明、于志强、田辉主任助理：丁翔、吴亮亮室务会成员：张干、王云鹏、王新明、于志强、田辉、胡建芳综合办公室：周佳怡汪立新冯文彪1.4研究方向“十三五”期间，实验室将主要在油气地球化学和环境地球化学两大研究领域，在深层油气资源与评价、非常规油气资源与评价、环境有机污染过程与风险、大气环境化学与污染机理等四个主要研究方向，争取重大研究任务，组织和部署基础性、前瞻性研究工作，保障国家能源安全，服务国家和地方环境可持续发展。

MINEQL＋软件在地球化学研究中的应用综述?矿物岩石地球化学通报BulletinofMineralogy,PetrologyandGeochemistryV o1.23No.3.2004JulyMINEQL+软件在地球化学研究中的应用于文辉,刘丛强1.中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳550002;2.中国科学院研究生院,北京100039摘要:本文综述了MINEQI+软件的发展历史,理论基础,功能,计算的典型类型及其在地球化学中的一些应用实例.它的理论基础是化学平稳原理,包括质量平衡,能量守恒和电荷守恒定律,以及热力学上的其它一些考虑.同时介绍了该软件在处理溶液吸附问题中的理论基础,以及所包含的三种常见表面络合模型一恒电容,双层及三层模型的相同点及差异性,并运用该软件模拟了Cu在水合氧化铁上的吸附行为,模拟结果与实验结果能较好地吻合.关键词:MINEQL+;地球化学;表面络合模型;模拟中图分类号:TP319:P59文献标识码:A文章编号:1007—2802(2004)030270—05随着计算机计算能力的不断增强和互联网的发展,计算机日益成为科学研究中必要的工具.由于地球化学问题的复杂性,越来越多的科研工作需借助计算机辅助.近年来与地球化学研究相关的软件(如MINEQIPHREEQC,FITEQI等)在数量和质量上不断增加,学者们提出了很多地球化学模式及相关模型].这些地球化学模式和模型虽在研究中得到了一些运用,取得了较好的成效,但似乎没有得到普遍的重视和应用.水化学通常是十分复杂的.水中溶解的化学组分可以形成配合物,通过沉淀作用形成固相,体系中的去气作用,或吸附到颗粒物表面.所有这些反应途径都将影响到水质参数,如pH,碱度或者离子强度等.化学平衡方法提供了一种直接的统一标准(热力学数据具有统一性).但将化学平衡模型应用到自然体系总有一些难以解决的问题.热力学数据的限制以及来自速率控制的干扰是其主要的妨碍. 然而,平衡近似提供了一种理解可能存在的化学反应和简化其中复杂机理的技术.MINEQL+就是在上述基础上发展起来的.1MINEQL+的发展历史[¨jMINEQI组成了MINEQI+的数值引擎,它及其前体REDEQL是为运用平衡常数解决质量平衡方程而设计开发的.W ATEQ3通过简化吉布斯自由能方程来解决同样的问题.吉布斯自由能或平衡常数的运用都是解决这类问题的有效途径,然而, W ATEQ3通过提供综合性和及时更新的热力学数据库极大地促进了化学形态的研究.20世纪80年代初期,在结合了W ATEQ3的数据库和MINEQL 数值结构的基础上,形成了MINEQI+的原型——MINTEQA1.随着软件设计技术的发展,环境软件研究机构在1989年着手研究开发新的MINEQL 用户界面,将新的软件开发工具,如用户友好界面技术等其他可以扩展的方法植入MINEQI.使其具有Windows环境下方便,易使用的友好界面.热力学数据来自美国环保局的MINTEQA2数据库.MINEQI+程序通过平衡常数,吉布斯自由能等热力学数据计算化学物质的相互作用,以及通过质量作用表达式来判断化学物质的形态分布.2MINEQL+的理论基础MINEQI+的理论基础是化学平衡原理,包括质量平衡,能量和电荷守恒定律,以及热力学上的其他一些考虑.它运用Newton—Raphson方法处理非线性代数方程类的计算问题.2.1质量平衡方程C一KⅡX"一1for===1,m,以及y一∑ⅡC一丁,一lfor一1.收稿日期:200402—09收到,03—29改回第一作者简介:于文辉(1976一),男,博士研究生,环境地球化学专业.Email:yuwhllO0,矿物岩石地球化学通报其中,X,为,组分的浓度;C为物种的浓度;K,为i物种的平衡常数;a为i物种中j:组分的化学计量系数;Y为组分的质量平衡方程;为物种的数量;为组分的数量.2.2化学校正(含温度和离子强度校正)温度应用V an'tHoff方程对平衡常数进行校正.其表达式为:dlnk/dT=△H./RT或扩展为:-=lnKl一(古).离子强度应用Davis方程log7一Az;f厅,1一6I1进行校正.l1+√Il2.3离子平衡(IB,IonBalance)IB—ZCations(eq/L)一An]ons(eq/I),平衡状态下IB一0.2.4饱和指数(Sj,SaurationIndex)SI—Q/KSP(其中Q为固相的离子积;Ksp为固相的浓度积),若Sj<0,欠饱和;若SI一0,与某固相达到平衡.若SI>O,相对于某固相过饱和. 2.5固相的计算需满足吉布斯相律F=C+2一P(其中F一该系统的自由度;C一组分数;P一相数).MINEQI+进行化学平衡模拟的五个基本步骤为:(1)选择化学组分;(2)从组分中产生化学物种(查看热力学数据或是产生新的物种);(3)设定总浓度;(4)运行计算;(5)查看或导出数据.3MINEQL+能做些什么?MINEQI+拥有超过2300种配合物,固相和气相的热力学数据;可进行人工滴定与灵敏度分析, 通过电中性原理或总的质子浓度,确定pH值,通过计算离子平衡与饱和指数,确定何种固相控制溶液系统;对任何输出数据作图,如酸碱滴定曲线,log CpH图或a分布曲线,形态分布的柱状图等.缺点是不能直接将该软件所绘图形导出,需先将结果存为Text或Iotus12—3格式,然后转化成Excel格式进行处理和图形化.MINEQI+中一个强大的功能是能够同时进行多个计算,包含三种方式:(1)Titration:一次最多可选择三个变量,如在溶液中加入NaHCO.,考察某一参数随NaHC() (含Na,H一,HCO3三个变量)的变化情况;(2)2Way:如计算方解石系统中Ca浓度同271时随pH和CO:分压(P"L)的变化;(3)FieldData:计算和处理环境监测数据,如判断体系中阴阳离子是否平衡,是否与某种矿物达到平衡,某一元素化学物种的形态分布等.对于该软件的每一次运算,除了能够给出图形外,还能给出如下结果的报告:碱度和pH,所有溶解物种的总浓度值(含表面配合物),饱和指数(SI),离子强度及离子平衡(IB),以及包含上述所有信息的总报告.适用这种化学平衡方法的研究领域有:MINEQL+可用于考查饮用水质,溶解物质与矿物的相互作用,化学物质与生物体或有机体的相互作用,提高模型的准确性,食物链中化学物质的动力学过程,地表水及其化学物质的迁移和归宿等问题. 其计算的典型类型包括ll:1)模拟土壤水体与矿物相的相互作用;2)模拟表面吸附行为;3)模拟饮用水源中砷的去除;4)计算饮用水中铅和铜的腐蚀状态;5)模拟与酸雨接触土壤中的铝的活性;6)评价实验室数据质量的准确度;7)确定某一化学组成占主导地位的形态以评价其毒理机制;8)模拟酸碱滴定;9) 评价某一化学物质加入时造成的环境影响;10)模拟不同端员水体的混合过程等.4地球化学研究中的应用实例(1)运用电中性原理计算并确定该体系的pH值;某溶液含[Ca]一10一M,[P()]一5×l0～M,通过该软件可计算得到其pH一9.522;(2)已知pH和碱度估计DIC值(总的无机碳浓度):某水体含总Ca10M,碱度10eq/I,pH为6.0,计算得DIC:3.271×l0eq/I;(3)pH滴定:某一假想溶液含F和so2,,已知浓度与离子强度恒定,且与水铝矿达到平衡,可据该软件得到Al各种形态及溶解性随pH的变化; (4)酸碱滴定:体系中pH随加入的酸或碱量的变化趋势;即传统的酸碱滴定曲线;(5)固体的表面滴定:如0.01MKNO溶液中TiOz悬浮液的表面滴定曲线;即悬浮液表面净的质子浓度随pH的变化;(6)氧化还原反应:某一湖泊均温层含总S浓度为2×10mol/I,pH和pe分别为5.34和一4.2,通过该软件可计算其SO和HS的平衡浓度;(7)通过计算饱和指数(SI)确定某一体系中控272于文辉等/MINEQI+软件在地球化学研究中的应用制某离子浓度的矿物相;如某一体系含Al",SO:及其他阴阳离子,可能存在如Diaspore,A1O., Bochminte,Al(0H)3(a),A14(oH)l0SO4,A1OHSO4与Gibbsite等的矿物,通过计算SI值可确定控制体系中Al抖浓度的矿物相.5MINEQL+在吸附研究中的应用溶质与颗粒物表面的相互作用对控制水体的溶质浓度起主要作用.通常控制化学组分浓度的机制不是沉淀与溶解反应,而是溶解物质在悬浮颗粒物表面上的吸附作用.这种去除机制无论对天然体系(如土壤和河水)还是工程体系都是重要的. MINEQI+软件中包含7种表面吸附模型ll:离子交换模型(IonExchange),分配系数模型(Par—titionCoefficient),Langmuir模型,Freundlich模型,恒电容模型(ConstantCapacitanceMode1),两层模型(Two—IayerMode1)与三层模型(Triple—LayerMode1).前四种仅仅是数据驱使类型的模型,其余三种是包含固体表面电荷静电校正项(库仑项)的三种表面络合模型.它们能够运用质量平衡方程模拟溶解物质与固体表面的相互作用.在上述吸附模型的基础上,近来还发展了其他一些表面络合模型[1及相应的计算机模拟软件].目前用于水环境界面吸附过程描述的主流理论是表面络合理论.该理论于70年代初期由Stumm 等学者提出,多年来经众多学者的研究得到了很大发展.表面配合模式的基本原理是将固体表面作为一种聚合酸,其大量的表面羟基可以发生表面配合反应.可以用处理溶液中配合反应类似的方法处理这一表面过程,但要考虑邻近基团电荷的影aoad—OH—OH,一O'一OM一OH,模型图1恒电容模型和双层模型图示Fig.1Conceptualdiagramofthetwo-layer andconstantcapacitancemodels响],原因在于表面的静电电势会影响被吸附离子的活度.静电电势的产生是由于表面电荷的存在.溶液中离子的活度通过下述方程进行表达:{X;l一{Xl[exp(一~F/RT)]其中:exp(一~bF/RT)被称为库仑项,z为X离子的电荷;Xs为吸附在表面的X离子;F为法拉第常数(96487.0C/mo1);R为气体常数(8.314J/[deg.mol1);T为温度(K).表面羟基与质子的反应用表面酸度常数描述,与其它离子的配合则应用表面配合常数描述.表面常数的一般表达式为:忌s—Kiexp(一zF~b/RT)式中,K.是表面电荷为零时的固有表面常数,是表面电位,z是离子电荷.常见的水体颗粒物表面配合模式有三种:恒电容模式,(扩散)双层模式,三层模式[1.在MINEQI+中,这三种表面配合模型具有一些相似性_l.每个模型中,表面配合物均需满足质量平衡方程,同时所有模型进行表面物种形态计算时均包含静电因子(库仑项),且每种模型均保持着表面电荷的平衡.三种模型的不同点在于用于描述表面电荷的电子层的数目及每个电子层所允许容纳的物种类型与结合键的不同.在双层模型和恒定电容模型中,仅有一个表面层(0层)用于接纳所有被吸附的离子,相应地有一个扩散外层(d层)(图1);而在三层模型中,吸附表面存在两个层位:内层的0层和中间的层以及最外层的扩散层d层(图2).两层模型和恒定电容模型的区别在于扩散外层中表面电势随外层离子距离表面距离远近的不同其变化趋势的不一致.恒定电容模型中表面电势随距离的增加线性减少,而双层模型的变化趋势则是非线性的.H被吸附离子MMLL抗衡离子,I,.,I,p一'_\.CC'图2三层模型图示Fig.2Conceptualdiagram ofthetriple—layermodel▲■●,≥矿物岩石地球化学通报MINEQI+软件能够计算并模拟悬浮在恒定电解质溶液中的某种氧化物表面的酸碱滴定曲线(恒电容模型和双层模型);吸附上应用最成功的是模拟金属离子或配位体在水合氧化铁HFO叫上的吸附行为,如Pb,Cu,Zn,Cd在HFO上的吸附,以及无机配位体如S0;一,As();一,AsO3一等在HFO表面的吸附;并且含pH,离子强度,吸附等温线及配位体的影响等条件变化时情况;三层吸附模型如Pb在7一A1o.上的吸附.乎一褂五督图3实验及MINEQL+软件模拟出的pH影响下Cu的吸附率变化图Fig.3Percentageofcopperadsorbed5. pHpredictedbyexperimentdataandMINEQI+model 啦毽噼273借助该模型,我们模拟了Cu在水合氧化铁上的吸附,并与实验所得结果进行了比较研究,实验方法及实验所得数据结果参见文献[2o].图3是Cu的吸附率随pH的变化,从图中可以看出模型模拟的结果与实验结果能较好地吻合.图4是水合氧化铁表面Cu的各种吸附形态所占百分率随pH 的变化,从图中可直观了解到吸附过程中表面吸附形态的变化.综上所述,MINEQI+是一个具有坚实理论基345b789l0DH图4MINEQL+软件模拟出的水合氧化铁表面Cu的形态分布图Fig.4DistributionofthesurfacespeciesofcopperonhydrousferricoxidessimulatedbyMINEQL+model础用MINEQL源程序作为数值引擎,为化学平衡模型服务的交互式的数据管理系统,是一款用于计算水溶液中化学物种的形态分布,固相的饱和状态,.沉淀一溶解反应及吸附等的化学平衡模型.由于该软件具有小巧,界面友好,功能强大,简单易懂的特点,在地球化学研究中具有广泛的用途.参考文献(Reference):[1]李军,高世扬.水溶液体系的化学平衡模型[J].地球科学进展,1994,9(5):32—38.LjJun,GaoShiyang.Chemicalmodelingofaqueoussystems [J].AdvanceinEarthSciences,1994,9(5):32—38.(inChi—nesewithEnglishiabstract)[2]何孟常,杨居荣.水质模型,生态模型及计算机模型软件[J]. 环境科学进展,1999,7(3):62—69.HeMengchang,Y angJurong.Waterqualitymodel,ecological modelandthecomputermodelsoftware[J].AdvancesinEnvi—ron.Sci.,1999,7(3):62—69.(inChinesewithEnglishiab—stract)[31Ir-~-,卢晓霞,陶澍,王伟黎,李竞生.地球化学模型的应用现状及发展趋势[J].煤炭,1997,22(2):117—121. 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Thetheoreticbasisonwhichthesoftwaredealswithadsorptionproblemsinaqueoussolution andthesimilarities anddifferencesofthreecommonsurfacecomplexationmodelsthatitcomprises--ConstantC apacitance,Two—Lav—erandTriple—Layermodelwerealsointroduced.ThebehaviorofCu抖adsorptionuponhydrousferricoxideswassimulatedbyMINEQI+,andtheresultswerewellconsistentwiththeexperimentaldata. Keywords:MINEQI+;geochemistry;surfacecomplexationmodel:simulating.。