贵州双河洞空气环境主要因子化特征及影响因素分析

洞穴主要空气环境因子是影响洞穴次生沉积物形成及洞穴气候环境变化的重要因素,为进一步揭示其内涵机理,通过2015-2017年对贵州绥阳双河洞系支洞——大风洞14个洞内监测点、2个上覆土壤点进行了为期2个水文年的监测,并运用数理统计等方法对监测数据进行分析,结果表明:双河洞空气环境主要因子(CO_2浓度、温度、相对湿度)均呈现出夏高冬低的季节性变化规律,并且由洞口向洞内,CO_2浓度年内变化幅度逐渐增大,温度、相对湿度则逐渐趋于恒定;受外部气候环境及上覆土壤的影响,洞内次生沉积物溶解沉积效应存在季节性差异;洞道形态及通风效应的差异增加了洞穴空气环境变化空间上的复杂性;旅游活动和呼吸作用在不同的程度上对洞穴空气环境的瞬时水平产生影响。     

鸡冠洞CO2和222Rn变化特征以及与旅游活动关系研究

洞穴空气CO_2和~(222)Rn是岩溶洞穴中重要的小气候参数,理解影响洞穴空气CO_2和~(222)Rn浓度的时空变化特征及控制因素,对合理开发洞穴旅游资源有一定现实意义。本文通过2011年12月至2019年4月对我国南北气候过渡带附近河南省栾川县鸡冠洞空气CO_2和~(222)Rn浓度的多时空尺度的变化特征进行监测研究,主要得到以下结论:(1)在空间变化上,洞穴空气中的CO_2和~(222)Rn浓度主要受洞穴结构和通风效应的影响。越往洞内,CO_2和~(222)Rn浓度越大。(2)洞穴空气中的CO_2和~(222)Rn浓度季节变化特征明显,雨季上升,旱季下降,都受洞外水热环境的影响。鸡冠洞CO_2浓度变化范围为307～4 678 mg/L,受游客旅游活动的影响较为显著,空气~(222)Rn浓度变化范围为33. 0～2 421. 2 Bq/m~3,主要受洞穴结构和通风作用的影响。(3)在昼夜尺度的变化上,洞穴空气CO_2白天上升,夜间下降,主要受旅游活动的影响。空气中的~(222)Rn浓度与旅游活动的关系不明显。(4)鸡冠洞內吸入氡子体所导致的內照射人均年有效剂量为29. 6 mSv/a,虽然氡子体对一般游客产生危害较小,但年累积量需考虑,尤其是鸡冠洞内一线导游的核辐射安全防护。     

短时间高强度旅游活动下洞穴空气环境变化特征及其影响因素分析——以绥阳大风洞为例

文章通过对大风洞2017年、2018年十一"黄金周"洞内外温度、CO_2浓度、相对湿度、游客量等为期7天的连续监测,并运用系统分析方法对各个监测指标进行综合分析。结果表明:(1)监测期间,受洞穴通风效应和游客量等的影响,大风洞空气环境要素(温度、湿度、CO_2浓度)呈现明显昼夜变化,表现为白昼夜晚;(2)洞道结构对洞穴空气环境空间变化具有重要影响,表现为神泉玉露洞道结构较夜明珠更为复杂,在2017年、2018年的温度、湿度、CO_2浓度等均要比夜明珠的高;(3)洞外空气环境变化对洞穴通风效应具有重要的影响,表现为降雨导致洞外温度、湿度降低,虚拟温差发生改变,促使气流方向由限制性通风模式向积极性通风模式转变;(4)受气候及游客因素影响,2017年洞内温度、CO_2浓度的昼夜变化特征较2018年更明显,且当游客产生的CO_2浓度大于洞穴空气环境的自净能力时,CO_2会出现累积效应,进而影响洞穴旅游景观及洞穴环境的舒适性,建议景区在进行旅游活动时要充分考虑短时间尺度游客人数高峰期对CO_2的影响及岩溶景观的合理保护。     

河南鸡冠洞CO2季节和昼夜变化特征及影响因子比较

岩溶洞穴空气CO_2变化影响次生沉积物沉积和溶蚀,它关系到洞穴旅游景观的稳定性及洞穴环境的舒适性,是岩溶作用发生的关键因素,进行洞穴空气CO_2变化的机制研究对于理解岩溶作用发生规律和现代洞穴合理保护具有重要意义.本文基于对我国南北地理分界区域河南西部鸡冠洞2011年12月至2016年5月近5年连续洞穴CO_2、水文地球化学指标、洞内外温度及湿度、大气降水和游客量等数据监测,并结合2016年5月19~20日洞穴CO_2等指标的昼夜的系统监测,分析了鸡冠洞洞穴空气CO_2时空变化特征和昼夜变化特征及其影响因素,结果表明:1在空间尺度上,越靠近洞口通风效应越强,洞穴空气p CO_2越低,越接近大气的p CO_2;洞穴结构及外界环境变化尤其是气候变化导致的土壤中p CO_2变化也会对鸡冠洞空气p CO_2变化产生影响.2在长时间尺度,鸡冠洞洞穴空气p CO_2夏季明显高于冬季,对比分析发现旅游活动和岩溶作用是其主要的影响因子.3在短时间尺度上(昼夜变化),鸡冠洞洞穴空气p CO_2变化主要受旅游活动的影响,建议景区在进行旅游开发的时候要考虑高峰期游客人数对CO_2的影响及岩溶景观的合理保护.     

秋冬之交雪玉洞P_(CO_2)突变的高分辨率监测与分析

雪玉洞是国内著名的旅游洞穴,洞内4-10月的异常高PCO_2,影响了洞内景观的保护,也不利于旅游活动的开展。为解译洞穴微气候的变化特征,该文利用专利技术—高分辨率洞穴CO_2浓度与水中CO_2浓度同步自动监测技术,对雪玉洞洞穴CO_2浓度及地下河水中CO_2浓度进行长达2个月的高密度连续监测,捕捉到11月份雪玉洞洞穴CO_2快速变化过程,发现雪玉洞洞穴CO_2浓度与温度、降雨的气候变化密切相关,受旅游活动的影响较小;雪玉洞洞穴CO_2浓度与地下河脱气作用程度具有同步变化的特征,地下河脱气作用主导了雪玉洞洞穴CO_2浓度变化。文章建议建立适当的通风排气系统和全面的洞穴环境监测系统,提高游客舒适度,协调洞穴景观生长的关系;加强雪玉洞地下河上游流域碳汇来源的研究,针对性地提出控制碳汇输入的方案。     

白云岩洞穴系统中水-气CO_2分压对洞穴水水文化学过程的影响:以贵州双河洞为例

为揭示白云岩岩层中所发育洞穴系统中的中的洞穴水与空气中CO_2分压对洞穴水水文化学过程的影响及其动态变化特征和控制因素。从2015年4月至9月对绥阳双河洞洞穴水的水化学指标进行了为期6个月的动态监测,结果表明:(1)双河洞洞穴水的水化学类型主要为HCO_3~--SO_~(2-)-Ca~(2+)-Mg~(2+)和SO_4~(2-)-HCO_3~--Ca~(2+)-Mg~(2+)型水,在受到上覆石膏岩层的影响时,SO_4~(2-)成为优势离子且可以极大提高溶液中Ca~(2+)离子含量;(2)洞穴滴水的水-气间CO_2分压差值(△PCO_2)与SI之间存在良好的负相关关系的同时,2种重要的矿物饱和指数SI_c,SI_d之间存在着良好的正相关关系;(3)实测数据分析证明"表观饱和指数"现象的客观存在;(4)洞穴水中的液相CO_2(PCO_2_(water))与溶液的pH值呈现出显著的负相关关系,且在未开发的天然封闭洞腔中洞穴空气CO_2分压对洞穴水水文地球化学过程影响较小。     

新乡市夏冬季节PM2.5稳定碳同位素特征分析

为了探究新乡市PM_(2.5)中δ~(13)C比值的季节性变化特征及其对污染来源的指示作用,于2017年夏冬季节采集PM_(2.5)有效样品91个,并测定了样品中的总碳、水溶性离子和稳定碳同位素比值(δ~(13)C).夏季和冬季的TC浓度平均值分别为11.78μg·m~(-3)和26.6μg·m~(-3).夏季δ~(13)C比值为-27.70‰～-25.22‰其中前14 d的δ~(13)C比值波动较大平均值为-26.96‰,而后16d的δ~(13)C比值相对稳定,平均值为-25.69‰,而且前半月和后半月火点数具有较大差异同时K_(nss)~+浓度与TC质量浓度显著相关(R~2=0.62,P0.01)这说明夏收季节生物质燃烧可能对δ~(13)C比值有显著影响.新乡地区冬季RH与TC/PM_(25)质量比值的显著负相关(R~2=0.68,P0.01),揭示了在霾增长初期以SOA增长为主,而污染期以SIA贡献为主.冬季采样期δ~(13)C比值为-26.72‰～-23.49‰,对霾发展过程中稳定同位素组成的研究发现在霾增长过程中δ~(13)C比值以富集为主,而在霾清除阶段δ~(13)C比值以贫化为主.     

旅游区旅游环境容量研究

选择典型的海岛型旅游区——蜈支洲岛旅游区为研究对象,通过分析旅游容量体系,定量研究了该景区的旅游环境容量。研究结果表明,该旅游区的生态环境容量、功能设施容量、空间环境容量和社会环境容量分别为10 400、7 200、8 910和17 000人次/日。功能设施容量和空间环境容量成为制约景区接待规模的限制因子。提出新建和改建基础服务设施、建立淡旺季两套管理措施、新建景点和扩建游步道等措施,来提高蜈支洲岛景区的整体环境容量并缓解旅游旺季带来的环境容量超载问题。     

河谷城市大气环境容量的研究

科学核算大气环境容量,对于合理确定污染物总量控制指标,进而实施大气污染管控措施、治理区域大气污染问题有重要意义.以河谷城市兰州市中心城区为研究区域,利用WRF模式模拟了研究区域的边界层高度及混合层平均风速,并根据地形条件,从污染气象角度给出了扩散单元面积,利用A值法（A为地理区域性总量控制系数）计算兰州市中心城区SO₂、NO_x及VOCs的大气环境容量;同时,将兰州市中心城区2016年SO₂和NO_x的排放总量与SO₂和NO_x的环境容量进行对比,结合区域环境质量监测资料说明大气环境容量设置的合理性.结果表明:①兰州市中心城区的A值具有季节性变化特征,其在春、夏两季较大,在秋、冬两季较小,春、夏两季A值较大的主要原因是边界层高度及边界层内的平均风速较大,而冬季则相反.②兰州市中心城区SO₂、NO_x和VOCs的大气环境容量分别为4.05×104、1.81×104和5.44×104 t/a.③2016年SO₂的实际年排放量（1.62×104 t）未超过大气环境容量限值（4.05×104 t）,尚有余量（2.43×104 t）,这与兰州市2016年4个环境空气质量监测点ρ（SO₂）年均值均达到GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准的现状一致;NO_x的实际年排放量（3.16×104 t）已超过大气环境容量限值（1.81×104 t）,无环境容量（-1.35×104 t）,这与兰州市2016年4个环境空气质量监测点ρ（NO_x）年均值均超过GB 3095-2012二级标准值的现状一致.研究显示,采用A值法计算的兰州市大气环境容量符合区域污染扩散特征.      

上海市大气中非甲烷烃行为研究

经1993年7月～1994年4月对上海市区大气中非甲烷烃(NMHC)的测定,探讨了上海市大气中NMHC的浓度水平、浓度时间变化、浓度分布等状况。实验结果表明,上海市大气中NMHC的浓度日变化有比较明显的双峰形规律,即8:00～10:00和15:00～17:00各出现一次浓度高峰。上海市区大气中NMHC浓度,春季平均值为1.31×10~(-3)mg/m~3,夏季为2.00×10~(-3)mg/m~3,秋季为1.31×10~(-3)mg/m~3,冬季为1.29×10~(-3)mg/m~3,全年平均值为1.49×10~(-3)mg/m~3。根据对数正态分布检验的结果可以看出,上海市大气中NMHC并非来自单一类型的污染,而是多种类型的总体污染。     

基于WRF-Chem模拟的玉溪市大气环境容量精细估算

云南高原的清洁大气环境及其潜在变化是一个值得深入研究的大气环境问题.本文选择云南高原重要工业城市—玉溪作为研究区域,基于中尺度空气质量模式WRF-Chem,开展玉溪市的大气环境容量模拟估算.同时,以2015年冬、春、夏、秋季主要大气污染物模拟为基础,采用以我国环境空气质量标准(GB3095—2012)为约束目标的WRF-Chem模拟迭代大气环境容量算法,设置3 km的精细分辨率,计算得到2015年玉溪市一次PM_(10)、一次PM_(2.5)、SO_2、NO_x和CO的大气环境容量分别为1.284×10~4、0.854×10~4、1.917×10~4、1.796×10~4和51.556×10~4t·a~(-1).最后,研究了整个玉溪市区域和城区大气环境容量的季节变化特征,结果发现,各污染物冬季大气环境容量最小,除PM_(2.5)外的污染物均在春季大气环境容量最大.玉溪市城区剩余容量占全市的比例均在40%左右,反映了工业发展和城市化带来的大气环境的城乡差异及可能的环境变化效应.     

基于WRF-STILT模型对高塔CO_2浓度的模拟研究

利用下垫面均一的美国最大农业种植区已有高塔CO_2浓度观测资料,结合EDGAR的13种不同类型人为化石源CO_2通量和Carbon Tracker的植被NEE数据,评估了WRF-STILT拉格朗日大气传输模型的模拟能力.结果表明,WRF-STILT模型能够很好地模拟出高塔100m处观测到的CO_2浓度强季节和日变化特征,全年模拟的大气CO_2浓度的均方根误差为10.6×10~(-6),相关系数为0.44(n=7784,P0.001);生长季(6~9月)观测和模拟的浓度增加值线性拟合斜率为1.08(R=0.52,P0.001),说明一致性高;截距为7.26×10~(-6)则反映了使用人为化石燃烧的CO_2通量的高估或者植被NEE的低估.2008年全年高塔观测到的CO_2浓度增加值为4.83×10~(-6),小于模拟得到化石燃烧贡献的增加量6.61×10~(-6)与植被NEE的贡献值3.23×10~(-6)之和.其中原油生产和提炼以及能源工业分别贡献了化石燃料燃烧总量的2.55×10~(-6)(38.6%)和1.43×10~(-6)(21.6%).而对生长季观测到的强CO_2浓度日变化特征模拟结果显示,其模拟的平均日振幅为24.30×10~(-6);生物质燃烧产生的CO_2浓度贡献值为0.06×10~(-6),相对于植被NEE和化石源的贡献,可以被忽略.该方法可为将来应用高塔衡量气体浓度观测来反演中国区域尺度的温室气体通量提供参考.     

汉中大佛洞宇宙成因核素26Al/10Be埋藏年龄

汉中天坑群是在我国湿润热带-亚热带岩溶地貌区北界首次发现的岩溶地质景观,已查明区内发育岩溶洞穴160余处,对研究中国南北方乃至全球古地理环境及气候变化具有重要科学价值。目前该区域地貌演化、岩溶洞穴发育研究刚刚起步,尚没有该岩溶区年代学研究成果报道。本文尝试运用加速器质谱仪(AMS)宇宙成因核素~(26)Al/~(10)Be埋藏年龄测试技术,对汉中南郑岩溶洞穴大佛洞内次生沉积石英砾石进行年龄测定,获得~(26)Al/~(10)Be埋藏年龄为(1.07±0.71)Ma,初步限定了汉中岩溶洞穴大佛洞的发育时期;同时获得大佛洞石英砾石样品在埋藏前该流域侵蚀速率为(156.5±73.4)m?Ma-1。     

广西岩溶洞穴大气中有机氯农药分布与传输

以广西桂林大岩洞穴为例对岩溶洞穴大气环境中有机氯农药污染进行研究.结果表明,洞外大气中OCPs含量为1.82~2.01 ng.m-3,远高于洞内大气中总OCPs含量(范围为0.27~0.83 ng.m-3).大气中有机氯农药浓度呈现从洞口到洞内逐渐降低的趋势,尤其HCHs表现更为明显,表明外界大气传输对洞内污染贡献占主导作用.洞内大气OCPs浓度与两极相当,可作为有机氯农药的背景点.洞穴大气中HCH同系物浓度分布与其本身降解速率大小相吻合,表明在洞穴特有的原始环境下HCH类化合物可较好地反映出自身性质的差异.同时,异构体分布表明周围有新近使用的三氯杀螨醇,HCH类农药以历史残留为主.     

黄河三角洲旅游环境承载力研究

旅游业发展应注重生态和社会经济的协调有序,生态旅游兼顾区域经济发展和生态保护,符合高效生态经济发展战略,是黄河三角洲高效生态经济区产业结构的重要组成部分,然而高效生态经济区旅游业起步晚、发展滞缓;同时,脆弱的生态环境以及围垦开发活动使得该区域在旅游开发和旅游活动中生态保护的重要性尤为突出。通过建立包含湿地生态指标的多层次旅游环境承载力评价指标体系,依托最小限制因子法,评估生态、空间、设施和社会环境容量及承载力,判识旅游环境容量的主要限制因子,以期诊断影响研究区旅游环境承载力的主要问题。结果表明：1)黄河三角洲高效生态经济区旅游环境日容量由1995年的-288.57万人升至2020年的11.60万人,但旅游环境承载力仍为严重超载;2)1995,2020年的最小限制因子分别为污水处理和交通设施,且仅有这2个指标超载,其他指标均为弱载,所有指标均不适载;3)1995年旅游环境承载力主要受限于生态环境容量,而2020年旅游环境容量二级指标顺序为空间>社会>生态>设施;4)目前,旅游设施超载,而包括湿地生态指标在内的生态环境和空间环境均弱载,服务供给不足以支撑旅游资源的充分利用...     

中国喀斯特碳循环

<正>在2015年,全球CO_2平均浓度首次达到400×10~(-6);在2016年,多个大气观察站点的CO_2浓度持续保持在400×10~(-6)之上,最高达407.7×10~(-6)(世界气象组织WHO,2016-11-14);这意味着,因大气CO_2浓度升高而引起的全球气温升高、冰盖与冰川融化、极端气候事件频度等气候变化将更加严重。     

广州某工业区大气中PCDD/Fs含量水平及其季节性变化特征

通过对广州某工业区大气中2,3,7,8-PCDD/Fs的季节性监测,并对大气中PCDD/Fs的浓度与季节性变化进行了分析.结果表明,该工业区大气中PCDD/Fs的浓度范围为2.33~75.4 pg·m-3,平均值为23.2 pg·m-3,毒性当量浓度I-TEQ范围为0.229~10.7 pg·m-3,平均值为2.00 pg·m-3,高于日本环境空气质量标准推荐年均值0.6 pg·m-3.该工业区PCDD/Fs浓度季节性变化明显,最高的季节为春季(37.8 pg·m-3),浓度最低的季节为夏季(13.5 pg·m-3),其次为秋季(22.3 pg·m-3)和冬季(19.1 pg·m-3);毒性当量浓度变化高低顺序为:春季(5.58 pg·m-3)>夏季(1.06 pg·m-3)>秋季(0.839 pg·m-3)>冬季(0.525 pg·m-3).降雨、季风的季节性变化可能是引起大气中PCDD/Fs浓度季节性变化的原因.     

贵州荔波喀斯特洞穴水重金属含量及健康风险评价

为了解荔波洞穴水的重金属含量及健康风险水平,文章对13个洞穴水中的8种重金属浓度进行检测分析,并运用健康风险评价模型,估算饮水暴露途径下重金属污染物的健康危害风险水平。结果表明,重金属的平均浓度大小为:Zn>Cr>Cu>As>Ni>Cd>Pb>Hg,均未超过《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)Ⅲ类水标准。荔波洞穴水重金属含量总体低于(或少部分接近)洞穴外地表水和地下水。Spearman相关性分析表明,Zn与Pb、Cu之间均呈极显著正相关,Cd和Hg之间呈极显著正相关,As和Cr、Hg之间均呈极显著负相关。健康风险评价表明,洞穴水重金属所致的成人和儿童的健康总风险平均值大小顺序为Cr>As>Cd>Cu>Hg>Ni>Pb>Zn。Cr和As(85%的洞穴)所致的成人和儿童的个人平均年健康风险均超过了瑞典环境保护局、荷兰建设环保局、英国皇家协会的最大可接受风险,说明如果长期饮用洞穴水会产生一定的致癌风险。Cr和As对成人和儿童总健康风险的平均贡献率均为99.60%,故Cr和As应作为荔波洞穴水优先控制管理的污染物。儿童的健康总风险(5.46×10~(-6)～3.97×10~(-5)a~(-1))高于成人(4.80×10~(-6)～3.51×10~(-5)a~(-1)),需加强对儿童饮用水安全的控制和管理。     

北京上甸子站大气CO2及δ13C(CO2)本底变化

基于北京上甸子站(SDZ)2007~2013年大气CO_2及2009~2013年大气δ13C(CO_2)瓶采样观测资料,筛分获得混合均匀且未受局地污染影响、具代表性的大气CO_2及δ13C(CO_2)本底数据.2007~2013年SDZ站大气CO_2年均本底浓度变化范围为385.6×10-6~398.1×10-6,年均增长率为2.0×10-6a-1;2009~2013年其大气δ13C(CO_2)年均本底值变化范围为-8.38‰~-8.52‰,年均增长率为-0.03‰·a-1.SDZ站2007~2013年的7~9月月均浓度最低水平均出现在2008年,且2007~2008年增长率仅为0.3×10-6a-1,推测主要源于2008年奥运期间北京及其周边省市节能减排措施实施导致碳排放量减少.SDZ站大气CO_2本底浓度季节变化最低值出现在8月,最高值出现在3月,季节振幅达到23.9×10-6;大气δ13C(CO_2)与CO_2季节变化特征大致呈镜像关系,其季节振幅为1.03‰.对SDZ站CO_2源汇的碳同位素"signature"(δs)研究表明,供暖季Ⅰ(01-01~03-14)和Ⅱ(11-15~12-31)的δs分别为-21.30‰和-25.39‰,推测主要源自化石燃料与生物质燃烧的影响;其植物生长季的δbio值为-21.28‰,推测主要来自植被活动的贡献.     

广西岩溶洞穴土壤中多环芳烃污染特征与解析

首次研究相对封闭稳定环境条件下的岩溶洞穴土壤中PAHs的污染特征及其影响因素.以广西桂林大岩洞穴为例,结果表明,在洞穴内部PAHs总量为7.22～117.29 ng·g^-1,远低于洞外土壤中的含量（51.35～235.73 ng·g^-1）,与其他地区相比,表明桂林近郊土壤PAHs污染较轻.大岩土壤中PAHs总量呈现出洞外和洞口附近明显高于洞内而洞内变化不大;洞外和洞口附近土壤中重环组芳烃含量高于轻环组（平均值69.25 ng·g^-1＞38.81 ng·g^-1）,但在洞内土壤中则相反（平均值3.93 ng·g^-1＜7.41 ng·g^-1）,说明洞内PAHs不仅来自于大气迁移过程,而且也来自于洞顶雨水淋滤作用.土壤中PAHs浓度分布表明在洞口附近存在陷阱效应、在洞穴最里端有裂隙存在.陷阱效应使洞口附近重环芳烃浓度显著高于洞外（88.19 ng·g^-1＞31.28 ng·g^-1）,而且PAH分子量与”易陷落性”呈线性相关（R²=0.49）;通过实测值推测从洞口输入的PAHs浓度约为裂隙输入的17倍.温度和分子量差异是影响PAHs在土壤中浓度分布模式的重要因素.