室温条件下青海湖水中镁离子浓度对沉淀碳酸钙同质多像类型的调控

摘要

青海湖是我国唯一报道过的现代湖底沉积物中白云石、方解石和文石等多种碳酸盐矿物共存的高原内陆咸水湖泊.以青海湖水和除菌青海湖水作为载体,以CaCl2和MgCl2·6 H2O作为反应原料,在实验室常温条件下采取控制变量法制备出不同浓度Mg2+参与下的钙质沉淀物,探讨Mg2+浓度对沉淀物类型的影响.仅添加CaCl2时,青海湖水中的沉淀物主要是石膏(CaSO4·2H2O)和球霰石(CaCO3);在添加CaCl2的同时添加MgCl2·6 H2O,沉淀物的石膏消失,完全转变成碳酸盐矿物,包括方解石和球霰石;当湖水中Mg2+浓度为0.62 mol/L时,球霰石消失,沉淀物变为方解石和文石;随着Mg2+浓度继续升高,文石含量稳步增加,方解石含量则逐渐减少,当Mg2+浓度达到1.22 mol/L或更高时,方解石全部消失,沉淀物仅剩文石.实验结果表明,青海湖水中较高浓度的SO2-对碳酸钙晶体生长有抑制作用,而额外加入的Mg2+可以解除SO42-的抑制作用,使得Ca2+与HCO3-和CO32-结合形成碳酸钙.此外,碳酸钙的同质多像类型也明显受到Mg2+浓度的控制,随着湖水中Mg2+浓度增加,方解石、球霰石不再稳定,而文石逐渐占主导地位,当Mg/Ca值达到6.1时,反应产物中仅有文石稳定存在.