洞穴次生化学碳酸盐沉积物-石笋的气候替代指标的意义与不确定性因素

洞穴次生化学碳酸盐(CaCO3)沉积物-石笋、钙华和流石,是一个具有丰富的陆地古气候信息的档案库。洞穴碳酸盐(CaCO3)-石笋古环境重建常用的代用指标有碳、氧稳定同位素、生长速度、纹层厚度和灰度、有机质荧光、微量元素等,利用多种替代指标的环境解译,增加了古气候环境重建的可靠性。本文从测年方法和石笋年代学的研究入手,对石笋的生长速度,沉积速率、纹层厚度、稳定同位素、微量元素等各代用指标指代的气候意义进行了简述,同时,也对洞穴次生化学碳酸盐(CaCO3)沉积物-石笋中各单一代用指标存在的不确定性影响因素进行了探讨。因此,我们认为洞穴动态监测可为洞穴碳酸盐(CaCO3)沉积物的各替代指标的解译提供可靠的依据,充分利用现代洞穴监测的碳酸盐(CaCO3)沉积物的各替代指标,并与现代器测气象资料进行相互对比、并用以校正,是精确或定量解释石笋气候替代指标的关键。     

洞穴滴水的水文地球化学过程:贵州犀牛洞的研究

为了揭示洞穴滴水的水文地球化学过程,对贵州镇宁犀牛洞3个滴水点的滴率、水化学组成等进行为期1年的动态监测,示踪结果显示出犀牛洞滴水对大气降水的响应较快(28天以上),滴水的物质组成直接源自于洞穴环境,即土壤和岩石,而大气降水携带的物质成分较少,滴水点均受到不同源来水的影响。洞穴滴水的化学组成中元素含量的变化主要由水运移过程中水-土、水-岩作用导致的岩石溶解-方解石沉淀过程所控制,表明犀牛洞滴水点的次生沉积物可能记录了环境变化信息。     

大王洞地下河水化学分析及污染状况初探

本文主要通过对安徽大王洞各采样点水质的分析,揭示大王洞地下水化学组成,进而揭示地下河水的物质来源及污染状况。结果表明,地下河水中Ca2+、Mg2+、HCO3-主要来自碳酸盐岩的溶解,土壤和岩石的元素通过岩溶地球化学过程向水中迁移致使水中存在大量元素,Ca2+在阳离子中占主导地位,HCO3-在阴离子中占主导地位,K+、Na+、NO3-、SO42-、Cl-浓度较高,明显受到人为污染影响,Ca2+与HCO3-,EC与TDS、Ca2+、HCO3-,Na+与SO42-、Cl-表现出了较强的相关性。整个地下河水主要由洞外水、支流水、滴水汇聚而成,洞外水、支流水、滴水对地下河水的贡献量约为62%、23%、15%。     

广东英德宝晶宫洞穴滴水元素季节变化与影响因素

为揭示洞穴滴水元素的季节变化特征及其影响因素,从2011年12月至2013年5月对广东英德宝晶宫洞穴内的3个滴水点滴水中的Ba、Sr、Ca、Mg元素进行为期一年半的监测,结果发现:13个滴水点滴水中的元素浓度基本上都表现出明显的季节变化特征,但不同的元素之间和不同的滴水点之间的季节变化趋势存在差异,表明不同的滴水点其不同的元素浓度变化的影响机制各有不同.2强降水对洞穴滴水的元素浓度具有稀释作用,Drip1和Drip2各元素浓度在有强降雨的5、6月都呈现低值.33个滴水点的Mg/Ca和Sr/Ca比值都具有较强的正相关关系,且都表现出旱季高,雨季低的特点.表明宝晶宫3个滴水点的Mg/Ca、Sr/Ca很可能受到降水量、岩溶水来源、上覆土壤的淋滤作用以及碳酸盐先期沉积作用等因素共同影响,并能较好地反映该地区的干湿变化.     

青海湖流域水化学主离子特征及控制因素初探

系统收集了青海湖流域湖水、河水、地下水、雨水,分析了各端元水体主量离子组成。结果表明:青海湖流域水样化学组成均落在Gibbs提出的Boomerang Envelope模型中上翼,暗示研究区水样化学组成受到岩石风化以及蒸发/结晶作用影响。雨水总溶解固体含量(TDS)高于世界雨水平均值,其阳离子和阴离子分别以Ca2+和HCO3-为主;落于Gibbs模型左端,即有很低的Na+/(Na++Ca2+)、Cl-/(Cl-+HCO3-)比值,暗示大气中CaCO3颗粒的溶解可能是影响研究区雨水化学组成的重要因素。河水丰水期TDS明显高于枯水期TDS。枯水期河水的阳离子分布在(Na++K+)-Ca2+线上靠近Ca2+端元,阴离子分布在HCO3--Cl-线上靠近HCO3-一端。与枯水期相比,丰水期河水的阳离子和阴离子分别向Ca2+端元和HCO3-端元靠拢。河水的(Ca2++Mg2+)/TZ+,(Ca2++Mg2+)/(Na++K+),HCO3-/Na+以及Cl-/Na+对比分析表明,青海湖流域枯水期风化作用弱于丰水期,河水化学组成主要受碳酸盐岩溶解控制。     

现代环境监测研究中的一种新示踪指示剂(SO_4)

拥有一种理想的示踪剂是研究地球化学过程必不可少的手段,尤其是在现代环境监测研究中,如洞穴滴水对大气降水的响应时间以及地表环境的监测。而在目前的研究中,通常使用的示踪剂(天然的和人造的)有其优点的同时,都不可避免地存在许多不足,因此需要根据具体情况选择最佳示踪剂。本文通过分析荔波5个不同地上植被生物量大小的样地土壤水硫酸根离子(SO4)浓度,以及贵州4个洞穴系统中土壤水和滴水等的SO4,分别从理论和试验检验两方面对其作为一种可能的新示踪指示剂进行论述。结果首次表明,其具有其他示踪剂不具备的一些优点,在一定条件下完全可作为一种示踪剂示踪指示某一区域地表植被生物量的大小以及滴水对大气降水的响应时间。最后通过实测数据(5个样地的地上生物量和土壤水SO4离子浓度,以及滴水的SO4离子浓度和NaCl示踪所得的滴水对大气降水响应时间)的Freundlich拟合,分别得到了研究区的经验公式:[SO4]=3.34ln(b)+5.20和[SO4]=-9.17ln(t)+31.61。     

河南鸡冠洞洞穴水对极端气候的响应及其控制因素研究

为揭示洞穴水地球化学动态的变化特征及其控制因素,从2009年10月至2013年12月对黄土高原东南缘河南西部栾川县鸡冠洞洞穴水的水化学指标进行了4个完整水文年的动态监测.结果表明:1鸡冠洞洞穴水的化学类型主要是HCO-3-Ca2+-Mg2+和HCO-3-Mg2+-Ca2+型,阴离子中HCO-3占80%以上,阳离子中Ca2+、Mg2+是优势离子,地下河常年处于溶蚀状态,池水、滴水处于沉积状态.2鸡冠洞洞穴滴水、池水可以很好地响应外部气候环境的变化,其地球化学指标具有显著的季节效应.3Ca2+、Mg2+、SO2-4能够敏感地响应极端气候事件引起的年际降水量变化,Ca2+、Mg2+、SO2-4浓度洪涝年升高,干旱年降低.HCO-3主要受CO2浓度控制,对极端气候事件响应不明显.4鸡冠洞地下河中Ca2+、Mg2+、HCO-3、SO2-4浓度波动幅度较小,且无明显的季节变化规律.对2010年和2013年的极端降水事件响应不明显.     

粤北岩溶区星子河流域水化学离子特征及其时空变化分析

星子河流域位于粤西北典型岩溶区,岩溶地貌类型发育齐全。该流域是北江最大支流连江的上游源头,其水资源状况在粤西北和珠江三角洲核心区社会和经济发展中扮演着重要的角色。因此弄清楚其水质状况及其变化规律,非常必要而且具有重要的经济和社会意义。鉴于此,分冬夏季系统采集星子河流域水样进行分析和处理。结果表明:该流域Ca2+和HCO3-含量在水化学中占绝对优势,Ca2+占阳离子平均质量浓度70%以上,HCO3-占阴离子平均质量浓度的80%以上;其次是Mg2+和SO42-,分别约占阳离子和阴离子总量的12%和8%,属于软水和弱矿化度水;星子河流域水化学类型以碳酸盐岩石风化物质和蒸发岩溶解物质来源为主的HCO3--Ca2+、HCO3--Ca2+·Mg2+型,只有很少水样表现为HCO3-·SO42--Ca2+型;从Gibbs图的分析可知:星子河流域水化学组分主要来源于岩石风化,是岩石风化控制型,大气降水输入和蒸发-浓缩作用对该流域水化学离子的贡献有限;该流域水化学时间变化上表现出明显的降水稀释效应,大部分离子组分冬季含量高于夏季;相关分析表明星子河流域水化学空间变化特征明显,岩溶地质背景深刻的影响着其水文地球化学特征。     

岩溶关键带微量元素运移的时空变化:以豫西鸡冠洞为例

为探索岩溶关键带元素运移时空变化特征及过程,自2009年10月至2015年5月对我国北方典型岩溶关键带——河南西部鸡冠洞相互作用带中各组分(大气降水、土壤、基岩、洞穴滴水、洞穴现代沉积物)进行了连续定点监测及取样分析,共获得650个实验数据.对比了Ca、Mg、Ba、Sr、δ~(13)C及元素比值在不同组分中的变化情况及运移规律.结果表明:(1)土壤与基岩是滴水的主要物质来源,Mg、Ba、Sr符合"土壤-基岩"二元物源模型,但各自所占比例并不相同.(2)在空间上,洞穴系统相互作用带中各元素迁移相互联系.滴水继承了土壤及基岩的信号,现代沉积物又能延续滴水各元素的信息.元素在土壤纵剖面中表现出了明显的淋溶和淀积作用,最下层土壤较好地继承了基岩中微量元素的信息.(3)在时间上,洞穴系统相互作用带中各元素迁移复杂多变.土壤及滴水受降水淋滤作用影响皆表现明显的季节差异,然在岩溶水运移路径、PCP作用、极端干旱和年降水雨型的影响下,滴水元素浓度旱、雨季差异明显较土壤小.而PCP作用及元素选择性淋滤等因素又改变了沉积物中元素对滴水元素的延续特性.     

洞穴滴水-CaCO_3体系氧碳同位素组成的气候意义研究现状和问题

近年来,通过对洞穴滴水-CaCO3体系各项指标的长期监测,以了解现代碳酸钙沉积的形成机制成为了石笋古气候研究的重点。尤其是对滴水-CaCO3体系氧同位素组成(δ18 O)的研究取得了显著的进展。人们在对滴水和CaCO3的δ18 O与古温度关系的研究中,不断地修改普遍使用的关系式,甚至提出了适合自身研究区石笋δ18 O与温度的关系式。无疑这将增加利用石笋氧同位素组成重建本地区古温度的可信度。在对碳同位素组成(δ13 C)的研究中,学者们更加细致地研究了各种影响滴水δ13 C值的因素(如先期碳酸盐沉积PCP、通风条件等),为更好地利用石笋δ13 C重建古气候环境提供了科学支撑。由于洞穴监测条件的限制,至今大多数洞穴都未能建立起完善的自上而下的监测体系,所以对一些δ18 O、δ13 C变化的解译仍然存在多解性和不确定性,有待未来的研究继续加强。     

贵州纳朵洞洞穴水水文地球化学变化特征及其环境意义

对贵州关岭纳朵洞2012年12月至2014年12月期间,三处滴水(S1、S2、S3)和一处池水(SC)的地球化学指标进行动态监测.结合当地气象资料,分析了观测期间纳朵洞洞穴水水文地球化学季节变化及其对外界气候变化的响应.结果表明,纳朵洞洞穴水的水化学类型主要为HCO_3~--Ca~(2+)型,除每年降水量最大的月份外,滴水和池水长期处于沉积状态;纳朵洞3个滴水点的离子浓度由于岩溶水在洞顶的运移路径和时间不同存在一定差异,池水因受到洞穴混合水和洞穴空气较高CO2浓度的影响,其离子浓度高于滴水且变化幅度偏大;纳朵洞洞穴水地球化学指标具有显著的季节变化规律,可以很好地响应外部气候环境变化;离子浓度对极端气候事件引起的年际间降水变化的响应比较敏感:2013年雨季的Ca~(~(2+))、Mg~(2+)、SO_4~(2-)浓度高且平稳,而2014年雨季其浓度偏低且波动大,不同观测点的响应程度和时间并不一致.     

过去20年东江水质演变趋势

饮用水源河流水质演变是流域水污染防治与水资源管理的重要研究内容。分析了过去20年东江水质变化趋势。结果表明：①过去20年东江干流水质总体良好,但近年来变差趋势较明显;东江千流由上而下表现出较明显水质变差趋势。②2003～2010年东江干流各段水质基本在Ⅱ～Ⅲ类;其中上游河段基本维持在Ⅱ类,中下游部分指标达到Ⅲ类。     

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。     

贵州将军洞上覆土层对滴水水化学特征的影响

对贵州安顺将军洞4个滴水点进行为期1a的动态监测.将军洞滴水对大气降雨的响应极快(0～9d).滴水的物质来源于土壤.由于滴水点上覆土壤厚度的差异,极大地影响到滴水水化学特点.水通过的土壤较薄时,溶解的物质量少,降低了滴水点发生稀释作用的可能,也使得岩石对滴水化学组成的贡献增大.样点JJD-1、JJD-4滴水在一定程度上受到稀释作用的影响,而JJD-1滴水运移过程中还受到不同源来水的影响产生了“活塞效应”,JJD-2滴水也受到不同源来水的影响而产生滴率的跳跃式变化,这些作用只在次一级作用强度上对滴水水化学产生影响.岩石的溶解作用以及方解石的沉淀作用控制了洞穴4个滴水点水运移过程中所发生的地球化学作用.因此,土壤作为一个重要的岩溶环境因素决定和控制了洞穴滴水的水化学特点,应该给予必要的重视.     

云南三起地下洞穴金线鱼巴大暴发原因初探

2000年夏秋云南省3起地下洞穴金线Ba大暴发，主要是因为下水资源遭到山洪泥浆浸袭和水质被某些化学物质污染，造成严重缺氧所致，表明当前的环境保护工作还存在较多问题。     

滇池有机物及氮、磷污染底泥雨水淋滤试验分析

对滇池有机物和氮、磷污染底泥雨水淋溶试验表明,试验底泥结构致密,渗透性能很差,雨水对底泥的淋滤作用一般仅局限于对表层的雨水击溅.     

浅析我国水资源与水污染治理现状

从我国水资源的贫乏,部分地区水资源的浪费和主要水流域污染的日益加剧等方面描述了我国水资源的现状,对水污染的治理提出了对付策略.     

The fungal colonisation of rock-art caves: experimental evidence

The conservation of rock-art paintings in European caves is a matter of increasing interest. This derives from the bacterial colonisation of Altamira Cave, Spain and the recent fungal outbreak of Lascaux Cave, France—both included in the UNESCO World Heritage List. Here, we show direct evidence of a fungal colonisation of rock tablets in a testing system exposed in Altamira Cave. After 2 months, the tablets, previously sterilised, were heavily colonised by fungi and bacteria. Most fungi isolated were labelled as entomopathogens, while the bacteria were those regularly identified in the cave. Rock colonisation was probably promoted by the dissolved organic carbon supplied with the dripping and condensation waters and favoured by the displacement of aerosols towards the interior of the cave, which contributed to the dissemination of microorganisms. The role of arthropods in the dispersal of spores may also help in understanding fungal colonisation. This study evidences the fragility of rock-art caves and demonstrates that microorganisms can easily colonise bare rocks and materials introduced into the cavity.