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Volume 40 Issue 4
Aug.  2021
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Article Navigation >  CARSOLOGICA SINICA  > 2021  >  40(4): 608-616
MO Chunmeng, HUANG Fen, HU Xiaonong, CAO Jianhua, XIN Shenglin, ZHANG Liankai. Laboratory simulation of the dissolution of carbonate rocks sampled from Maocun,Guilin by sulfuric acid and nitric acid[J]. CARSOLOGICA SINICA, 2021, 40(4): 608-616.
Citation: MO Chunmeng, HUANG Fen, HU Xiaonong, CAO Jianhua, XIN Shenglin, ZHANG Liankai. Laboratory simulation of the dissolution of carbonate rocks sampled from Maocun,Guilin by sulfuric acid and nitric acid[J]. CARSOLOGICA SINICA, 2021, 40(4): 608-616.
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Laboratory simulation of the dissolution of carbonate rocks sampled from Maocun,Guilin by sulfuric acid and nitric acid

  • 1.

    Institute of Karst Geology，CAGS/ Key Laboratory of Karst Dynamics，MNR＆GZAR/School of Water Resources and Environment，China University of Geosciences（Beijing）/Guangxi Zhuang Autonomous Region Hydraulic Research Institute

  • 2.

    Institute of Karst Geology，CAGS/ Key Laboratory of Karst Dynamics，MNR＆GZAR/The International Research Center on Karst under the Auspices of UNESCO

  • 3.

    Institute of Karst Geology，CAGS/ Key Laboratory of Karst Dynamics，MNR＆GZAR

  • 4.

    Institute of Karst Geology，CAGS/ Key Laboratory of Karst Dynamics，MNR＆GZAR/Nanning Survey and Design Institute Group Co.，LTD

  • Publish Date: 2021-08-25
    Abstract
  • The dissolution of carbonate rocks by sulfuric acid and nitric acid would reduce the amount of karst carbon sink， however， the quantitative relationship between these acids and carbon sink needs further study. Based on the concentrations of SO42-and NO3- in field water，this paper designed carbonic acid（0.033 mol?L-1 ）+ sulfuric acid + nitric acid（0.1-1.7 mmol?L-1）（CSN acid）and sulfuric acid + nitric acid（0.1-1.7 mmol?L-1）（SN acid）dissolution experiment on carbonate rocks，and the experiment lasted 144 hours. The results show that the dissolution rates of micrite and dolomite in the CSN acid are both higher than that in the SN acid.In the CSN acid，the dissolution rate of micrite is generally higher than that of dolomite， with average values of 1.34 mg·（cm2?d）-1 and 1.21 mg·（cm2?d）-1， respectively. In the SN acid，the dissolution rates of micrite and dolomite have little difference，and their average values are 0.92 mg·（cm2?d）-1 and 0.93 mg·（cm2?d）-1， respectively. The HCO3- concentration corresponds to the result of the dissolution rate. The average HCO3- values generated by dissolution of micrite and dolomite in the CSN acid solution are 1.43 mmol?L-1 and 1.33 mmol?L-1， while the average values of HCO3- generated by dissolution of micrite and dolomite in the SN acid are 0.33 mmol?L-1 and 0.39 mmol?L-1. The concentration of HCO3- in the CSN acid decreases with the increase of acid concentration，while the concentration in the SN acid increases with the increase of acid concentration. When the concentration of SO42- and NO3- is 0.1-0.3 mmol?L-1， the dissolution rate of carbonic acid to dolomite accounts for 75.89 %-58.64%， and the dissolution rate of carbonic acid to micrite accounts for 80.21%-59.06%.When the concentrations of SO42- and NO3- are more than 0.44 mmol?L-1，the dissolution rate of carbonate rock by carbonate acid will be less than 50%.When the concentrations of SO42- and NO3- are 0.0-0.2 mmol?L-1， the field measured data is basically consistent with the simulated data. However，when the concentration of SO42- and NO3- is higher than 0.2 mmol?L-1，the field measured data is higher than the simulated data. These results indicate that nitric acid and sulfuric acid significantly affect the dissolution of carbonate rock，which could provide references for the effects of other acids on karst carbon sink.

     

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    • References(37)
  • [1]
    Larson C. An Unsung Carbon Sink ［J］. Science，2011，334（6058）： 886-887.
    [2]
    袁道先. 现代岩溶学在我国的发展［J］. 中国科学基金，2005，19（3）： 733-736.
    [3]
    Zeng S， Liu Z， Kaufmann G. Sensitivity of the global carbonate weathering carbon-sink flux to climate and land-use changes［J］.Nature communications， 2019， 10（1）： 5749.
    [4]
    Floury P，Gaillardet J，Tallec G，et al. Chemical weathering and CO2 consumption rate in a multilayered-aquifer dominated watershed under intensive farming： The Orgeval Critical Zone Observatory， France［J］. Hydrological Processes，2019，33（2）： 195-213.
    [5]
    Li C，Ji H. Chemical weathering and the role of sulfuric and nitric acids in carbonate weathering： Isotopes （13C，15N，34S，and 18O） and chemical constraints［J］. Journal of Geophysical Research，2016，121（5）：1288-1305.
    [6]
    Anderson S P，Drever J I，Frost C D，et al. Chemical weathering in the foreland of a retreating glacier［J］. Geochimica Et Cosmochimica Acta，2000，64（7）： 1173-1189.
    [7]
    Perrin ，A. S.，Probst ，A.，Probst ，J. L. Impact of nitrogenous fertilizers on carbonate dissolution in small agricultural catchments： implications for weathering CO2 uptake at regional and global scales［J］. Geochimica Et Cosmochimica Acta， 2008，72 （13）： 3105-3123.
    [8]
    Semhi K，Suchet P A，Clauer N，et al. Impact of nitrogen fertilizers on the natural weathering-erosion processes and fluvial transport in the Garonne basin［J］. Applied Geochemistry，2000，15 （6）： 865-878.
    [9]
    孙平安，于奭，莫付珍，等. 不同地质背景下河流水化学特征及影响因素研究：以广西大溶江、灵渠流域为例［J］. 环境科学2016， 37 （1）： 123-131.
    [10]
    赵海娟，肖琼，吴夏，等. 人类活动对漓江地表水体水－岩作用的影响［J］. 环境科学，2017，38（10）： 4108-4119.
    [11]
    曹建华，潘根兴，袁道先，等. 柠檬酸对石灰岩溶蚀动力模拟及岩溶意义［J］. 中国岩溶，2001，20（1）： 1-4.
    [12]
    黄黎英，曹建华，何寻阳，等. 几种低分子量有机酸对石灰岩溶蚀作用的室内模拟试验［J］. 地球与环境，2006，34（3）：44-50.
    [13]
    Gandois L，Perrin AS，Probst A. Impact of nitrogenous fertiliser-induced proton release on cultivated soils with contrasting carbonate contents： A column experiment.［J］. Geochimica Et Cosmochimica Acta，2011，75（5）： 1185-1198.
    [14]
    闫志为，张志卫，王佳佳. 硫酸水对方解石和白云石矿物的溶蚀作用［J］. 水资源保护，2009，25（2）： 79-82.
    [15]
    Huang F，Zhang C，Xie Y，et al. Inorganic carbon flux and its source in the karst catchment of Maocun，Guilin，China［J］. Environmental Earth Sciences，2015，74（2）： 1079-1089.
    [16]
    郭芳，姜光辉，袁道先. 南方岩溶区地下河主要离子浓度变化趋势分析［J］. 水资源保护，2008，24（1）： 16-19.
    [17]
    薛倩倩，贾亚男，李欢欢. 城市化对岩溶地下河水质的影响及其环境效应①②：以重庆市南山老龙洞地下河流域为例［J］. 科技创新导报，2014，11（5）： 121-124.
    [18]
    李瑞，肖琼. 里湖地下河N、S来源及水岩作用过程［J］. 地质学报，2015（s1）：274-277.
    [19]
    郎赟超，刘丛强，Hiroshi S ，等. 贵阳地表水—地下水的硫和氯同位素组成特征及其污染物示踪意义［J］. 地球科学进展， 2008，23（2）：151-159.
    [20]
    卢兆群，成世才，宋永芬，等. 济南某地区裂隙岩溶地下水硝酸盐污染现状及溯源浅析［J］. 化工矿产地质，2016，38（4）：226-231.
    [21]
    谢芳. 岩溶区成土速率的影响因素研究—以重庆市中梁山为例［D］. 重庆：西南大学，2011.
    [22]
    Li J，Duan Z. A thermodynamic model for the prediction of phase equilibria and speciation in the H2O–CO2 –NaCl–CaCO3–CaSO4 system from 0 to 250 °C，1 to 1000 bar with NaCl concentrations up to halite saturation［J］. Geochimica Et CosmochimicaActa，2011，75 （15）： 4351-4376.
    [23]
    刘再华. 外源水对灰岩和白云岩的侵蚀速率野外试验研究：以桂林尧山为例［J］. 中国岩溶，2000，19（1）： 1-4.
    [24]
    于奭，严毅萍，张春来，等. 酸雨对碳酸盐岩溶蚀速率影响的试验研究［J］. 桂林理工大学学报，2011，31（4）： 539-544.
    [25]
    朱真. 影响碳酸盐岩比溶蚀度，比溶解度因素探讨［J］. 南方国土资源，1997，10（3）： 37-44.
    [26]
    唐伟. 外源水对碳酸盐岩溶蚀速率与碳汇效应影响研究［D］.西南大学，2011.
    [27]
    闫志为. 硫酸根离子对方解石和白云石溶解度的影响［J］. 中国岩溶，2008（01）：26-33.
    [28]
    Picknett RG，Stenner RD. Enhanced calcite solubility in dilute magnesium carbonate solutions［J］. Transactions of the British Cave Research Association，1978，5（1）： 47-54.
    [29]
    翁金桃. 方解石和白云石的差异溶蚀作用［J］. 中国岩溶，1984，3（1）：29-38.
    [30]
    武鑫，王艺霖，黄敬军，等. 徐州地区碳酸盐岩溶蚀特征及影响因素分析［J］. 地质科技情报，2019，38（3）：126-132.
    [31]
    刘丛强，蒋颖魁，陶发祥，等. 西南喀斯特流域碳酸盐岩的硫酸侵蚀与碳循环［J］. 地球化学，2008，37（4） ： 404-414.
    [32]
    于奭，孙平安，杜文越，等. 人类活动影响下水化学特征的影响：以西江中上游流域为例［J］. 环境科学，2015，36（1）：72-79.
    [33]
    汪智军，杨平恒，旷颖仑，等. 基于15N同位素示踪技术的地下河硝态氮来源时空变化特征分析［J］. 环境科学， 2009，30（12）： 3548-3554.
    [34]
    蒲俊兵，袁道先，扈志勇，等. 高分辨率监测岩溶地下水NO3-的动态变化及对外界环境的响应［J］. 环境科学， 2011， 32（3）： 680-686.
    [35]
    吴水木，翁全南，唐孝谦. 桂林市岩溶地下水对酸、碱的缓冲作用［J］. 广西地质，1991，4（4）： 69-73.
    [36]
    王敬华，张效年，于天仁. 华南红壤对酸雨敏感性的研究［J］. 土壤学报，1994，31（4）： 348-355.
    [37]
    王修华. 漓江流域水化学和水—气界面CO2通量特征及其控制因素研究：以毛村为例［D］. 北京：中国地质大学（北京），2018.
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