琼北地区地热水中氟的富集规律

以海南岛的琼北地区地热水为研究对象，对研究区的地热水、地下水和地表水水样进行测试分析，运用piper图、δ²H和δ¹⁸O图、钠碱指数等方法探究琼北地区高氟地热水的富集规律及分布特征.结果表明，地热水氟浓度均超标，平均值高达14.25 mg·L^-1；而地下水和地表水的氟含量未超标，变化范围为0.02—0.44 mg·L^-1.沿海地区到内陆地区地热水氟含量呈现逐渐增大的趋势，内陆地区平均含量高达21.69 mg·L^-1.地热水水化学类型以HCO₃-Na为主，温度、pH和地层中的含氟矿物类型对地热水氟的富集具有重要的影响.地下热水补给来源为现代大气降水，并且存在轻微的“氧漂移”现象，受到一定程度的蒸发浓缩的影响.随着文石、方解石的沉淀反应、络合反应形成的络合物以及Na⁺、K⁺置换出Ca²⁺、Mg²⁺的离子交换反应，地热水中氟浓度不断增大.     

水体中δ-MnO_2表面质子交换规律及影响因素

系统研究了水热合成的δ-MnO2在不同环境影响因素条件下质子交换的规律与机理.研究结果表明,在电解质（NaCl）溶液中,δ-MnO2对水体中H＋有吸附作用,且吸附量与电解质浓度呈负相关,电解质阴离子对H＋的交换作用影响小,Mg2＋因可形成二齿螯合物而比Na＋释放更多H＋;温度对H＋的交换影响也小;pH初始值能影响δ-MnO2的表面结构,使表面质子解离,酸性条件下对H＋的吸附大于释放作用,碱性条件时则释放大于吸附作用;络合剂EDTA和NTA存在时对δ-MnO2表面吸附H＋有利,络合剂浓度达到一定值时,δ-MnO2对H＋吸附量趋于定值;重金属离子Pb2＋、Cr3＋及Co2＋与δ-MnO2发生作用的机理不同,对H＋的交换过程影响也不同.     

天然水体中铵态和硝态氮δ15N的测定

介绍了一种天然水体中铵态和硝态氮δ15N的测定方法,包括3个步骤:(1)离子交换法富集水中铵态和硝态氮;(2)蒸馏法进一步提纯铵态和硝态氮;(3)阳离子树脂萃取由转化和蒸馏得到的铵态氮,并将树脂干燥后送入元素分析仪串联质谱(EA-IRMS)测定δ15N.用这种方法处理NH4Cl和KNO3配制的人工模拟水样和野外采集的天然水样,发现δ15N-NH4+和δ15N-NO3-测定的准确性高、重复性好,人工模拟水样δ15N-NH4+的测定值和标准值相差0.560‰,δ15N-NO3-的测定值和标准值相差0.341‰,所有水样重复间的标准偏差在0.008‰—0.384‰之间.测定方法需要的水样体积较少,水样处理速度较快,离子交换后水样中的铵态和硝态氮可长期保存,适合野外天然水体δ15N测定.     

水稻品种对CH_4产生、排放及δ~(13)CH_4的影响

水稻品种是调控CH4产生和排放的关键因素。关于水稻品种对稻田产生和排放CH4的稳定性碳同位素组成(δ13CH4)的影响研究鲜见报道。通过温室盆栽和室内培养试验并结合稳定性碳同位素方法,研究了持续淹水条件下4个水稻生育期镇稻624、农香98和中早33的土壤CH4产生潜力、土壤溶液CH4浓度、CH4排放通量及产生、排放CH4的δ13C值,为最终筛选优质高产且低CH4排放的水稻品种提供CH4排放相关过程及其稳定性碳同位素方面的参考数据。结果表明:在分蘖期和拔节期,镇稻624和农香98的土壤CH4产生潜力显著高于中早33,在灌浆期和成熟期显著小于后者(P0.05)。三者土壤CH4产生潜力、土壤溶液CH4浓度最高值和土壤Eh的最低值依次出现在拔节期(2.6μg·g-1·d-1,346.9μmol·L-1,-296 m V)、拔节期(3.2μg·g-1·d-1,425.9μmol·L-1,-316 m V)和灌浆期(2.4μg·g-1·d-1、435.2μmol·L-1,-308 m V)。各品种土壤CH4产生潜力均与相应土壤溶液中CH4浓度显著正相关(P0.01),且与土壤Eh显著负相关(P0.01)。镇稻624和农香98在分蘖盛期CH4排放通量最大(67.1和68.7 mg·m-2·h-1),中早33则在拔节期(58.5 mg·m-2·h-1)。各品种CH4季节排放总量依次为55.29、55.74和40.82 g·m-2,前二者无显著差异,显著高于中早33,这可能是镇稻624和农香98的土壤CH4产生潜力在分蘖期和拔节期显著大于中早33,而各品种CH4排放又相对集中在分蘖期和拔节期的缘故。相关分析表明,各生育期CH4排放通量与相应的土壤CH4产生潜力显著正相关(P0.01)。可见水稻品种通过影响土壤的CH4产生,进而影响稻田CH4的排放。镇稻624和中早33土壤产生CH4的δ13C值从约-67.0‰增至-55.5‰,农香98则先减后增,范围为-64.2‰~-52.9‰,这说明镇稻624和中早33的土壤CH4产生途径差异较小,而二者与农香98差异较大。各品种排放CH4的δ13C值均先减后增,分别为-67.6‰~-48.5‰、-73.0‰~-47.3‰和-60.9‰~-46.7‰,季节平均值依次为-52.7‰、-52.5‰和-54.8‰。总体上,水稻品种影响排放δ13CH4值的季节变化。     

广东省信宜-廉江地区地热水中氟的富集过程

为查明信宜-廉江地区地热水中氟的富集过程,于2018年4月采集地热水、河水和井水样品23组,采用Piper三线图、Gibbs图和同位素分析来探究高氟地热水的化学特征和分布规律,结合饱和指数、离子比例系数和相关性分析等方法揭示了高氟地热水的富集过程.结果显示,超过65%样品F~-含量大于1 mg·L~(-1),热水样品中超过83%的样品F~-含量大于1 mg·L~(-1),高氟水的水化学类型主要为HCO_3-Na型,高氟水表现出富钠、贫钙、弱碱性的特点;氢氧同位素数据表明地热水主要来源于大气降水,高氟水循环路径相对较长;水岩作用和含氟矿物的溶解是地热水中氟的主要来源,含钙矿物的溶解沉淀,吸附解吸作用和阳离子交换作用是地热水氟富集的主要影响因素.     

溶液pH和吸附离子对水相中δ-MnO2氧化Cr(Ⅲ)的影响研究

实验室研究了溶解氧、介质pH及表面吸附离子(PO43–、Cd2 、Pb2 )种类等对人工合成的氧化锰(δ-MnO2)在水相中对Cr(Ⅲ)的氧化作用。结果表明:当悬浮液中ρ(MnO2)/ρ(Cr)为10/1时,氧化锰对Cr(Ⅲ)的氧化量达最大;pH值的升高降低Cr(Ⅵ)→Cr(Ⅲ)氧化还原电位以及增强Mn2 催化作用可以增强溶解氧对Cr(Ⅲ)的氧化能力。溶液pH的提高导致Cr(Ⅲ)的水解程度增强而生成Cr(OH)3沉淀和吸附离子后氧化锰表面位点的减少,可以提高Cr(Ⅲ)稳定性。因此,土壤和沉积物δ-MnO2在水相中氧化Cr(Ⅲ)的能力与溶液化学性质密切相关,且在Pb污染下显著降低。     

青藏高原东部高寒草甸植物δ13C年间变化及其环境分析

植物有机体稳定碳同位素组成受植物生长期间气候环境因子的影响,包含了大量的环境信息。要真正理解植物体同位素组成所包含的环境信息首先要研究植物体同位素组成与环境之间的关系。文章通过分析2002年和2003年青藏高原东部青海省门源县境内隶属于19科41属51种植物叶片的δ13C值,研究高寒草甸植物稳定碳同位素组成的年间变化及其与环境因子的关系,分析影响δ13C值变化的关键因子。结果表明,所测植物的δ13C值分布在一个很小的范围-29.2‰～-24.9‰之间,平均值为-26.9‰,说明所测植物的光合作用均通过C3途径实现,这可能与该研究区较低温度有关。研究发现一年生植物δ13C值明显低于多年生植物,而且一年生和多年生植物δ13C值之间的差异在2002年(t=-3.031,P<0.01)和2003年(t=-3.567,P<0.001)均能达到显著性水平,表明多年生植物水分利用效率显著高于一年生植物,能更好的适应该地区寒冷干燥的低温环境。两年间植物δ13C值有明显不同,2003年显著低于2002年(t=6.786,P<0.001)。通过分析两年间环境因子的变化认为植物叶片δ13C值的年间变化主要是由于降水的变化引起的,随降雨量的增加而降低。不同植物种δ13C值年间变化差别很大,反应了植物对环境变化的不同响应。在植被恢复中应选用植物δ13C值随环境变化存在较大差异的物种,因为此类物种能够采取不同的对策适应该地区环境的变化。     

我国七个站点降雨和森林穿冠水中硝态氮同位素丰度

采集了我国7个站点的降雨和森林穿冠水样品,分析测定了水样中硝态氮和总氮的同位素丰度.降雨中硝态氮δ15N值范围为-9.00‰至9.71‰,其中北方站点冬季降雨中硝态氮δ15N值要远高于其他站点,可能是由于北方冬季燃煤供暖所致.穿冠水中硝态氮δ15N值范围为-16.59‰至-0.32‰,比降雨中的硝态氮δ15N值要低,其可能原因是林冠层中存在硝态氮的交换过程,从而产生了分馏作用.降雨和穿冠水中TN的δ15N值范围分别为-7.94‰至-3.07‰和-4.55‰至-1.73‰,其中穿冠水中TN的δ15N值要略高于降雨中的值.     

含氧水溶液中δ-MnO2对非晶态Cr（OH）3的化学氧化：影响因素和作用机理

对六价铬污染水体和土壤修复常采用化学还原方法,但是当前研究对还原产物非晶态Cr（OH）₃的再氧化过程以及环境酸碱性、有机质等因素对该过程的影响仍有较多分歧.本研究通过批试验,观测了含氧水溶液体系中非晶态Cr（OH）₃的长期稳定性及pH和溶解性有机质（Dissolved organic matter,DOM）对δ-MnO₂氧化非晶态Cr（OH）₃的影响.研究结果表明,在含氧水溶液中,Cr（OH）₃具有较好的长期稳定性;δ-MnO₂会显著增大Cr（OH）₃的氧化量,Cr（Ⅵ）生成量从0.03mg·L^-1增大为0.83 mg·L^-1.环境酸碱性可显著影响δ-MnO₂对Cr（OH）₃的氧化行为,碱性条件下Cr（Ⅵ）生成量更大.当pH=8,反应365 d时,总Cr（Ⅵ）浓度可达0.83 mg·L^-1; pH=6时,反应365 d时,总C...     

我国一些站点降雨和森林穿冠水中铵态氮的同位素丰度

在我国7个站点采集了降雨和森林穿冠水样品,分析了铵态氮的同位素丰度.结果表明,各站点降雨中铵态氮δ15N的平均值为-8.67‰至-3.66‰,其中杭州近郊梅家坞降水样品中铵态氮δ15N平均值最低,贵州雷公山降雨样品中铵态氮δ15N平均值最高.城市穿冠水中铵态氮δ15N值要明显高于降雨,而郊区和背景地区穿冠水中铵态氮δ15N值略高于降雨,这可能是由于城市地区林冠层富集有更多的大气颗粒物并通过冲刷过程进入穿冠水所致,因为大气颗粒物中铵态氮通常富集15N.     

西北地区油松叶片稳定碳同位素特征与生理指标的关系

以分布于中国西北境内的甘肃、宁夏及内蒙古等地区10个油松(Pinus tabulaeformis Carr.)天然种群为研究对象,通过测定油松叶片的稳定碳同位素组成(δ13C)、有机渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖、甜菜碱、甘露醇)含量、灰分含量、含水量和碳氮含量等生理指标,分析不同自然种群油松叶片δ13C特征及其与生理指标之间的关系.结果显示:油松叶片δ13C值的变化范围在-28.68‰～-25.02‰,平均值为-26.82‰,随着降水量增加,δ13C表现出偏负的趋势;油松叶片δ13C值与可溶性糖和灰分含量呈显著正相关关系(P0.01),与叶片含水量、甘露醇和全氮含量呈显著负相关关系(P0.01),与脯氨酸、甜菜碱和全碳含量相关性不显著.上述结果表明,叶片δ13C值可以同时反映生长环境和植物体本身水分的亏缺程度,植物水分利用效率的提高和各种渗透调节物质在植物体内的积累不是协同变化的,并且灰分含量可以作为δ13C值的替代指标.     

夏、秋季长江口外海域沉积物-水界面溶解无机碳的交换通量

沉积物-海水界面是海洋中溶解无机碳(DIC)转移和储存的重要场所，长江口外海域拥有特定的沉积物-水界面交换的空间格局，研究其沉积物-水界面DIC的交换过程对于碳的循环和转化具有重要意义.本研究于2021年8月和2021年10月在长江口外海域采集沉积物样品及原位底层海水，通过实验室模拟培养法计算了该海域沉积物-水界面DIC的交换通量，并研究了沉积物间隙水-上覆水的DIC浓度差、温度、盐度和pH对DIC交换通量的影响.结果表明，夏季和秋季研究海域沉积物-水界面DIC交换通量平均值分别为(432.45±190.78)μmol·m^-2·h^-1和(223.05±110.39)μmol·m^-2·h^-1.夏季交换通量高于秋季，DIC扩散方向均由沉积物向上覆水释放，表明沉积物表现为DIC的“源”.此外，交换通量会随着DIC浓度差或温度升高而升高，随着盐度或pH升高而降低.     

圆柏属常绿木本植物δ^13C值的季节变化与抗冷冻性的关系

以祁连圆柏Sabina przewalskii和圆柏Sabina chinensis为材料,研究了圆柏属植物的抗冷冻性与针叶δ^13C值季节变化的关系。结果表明,两种圆柏属植物的δ^13C值均随温度的降低而减小并在整个冬季维持较低水平。表明圆柏属植物为了抵抗低温的伤害,加强了自身能量物质的消耗,即呼吸作用增强,导致植物体内的δ值偏向更负。在整个测定期中,祁连圆柏的δ^13C值都显著高于圆柏的δ^13C值,表明在低温胁迫过程中,圆柏为适应低温、提高其抗冷冻能力所消耗自身能量物质的量远高于祁连圆柏。这与祁连圆柏具有较强的抗冷冻适应性策略一致。此外,两种圆柏属植物碳同位素组成与月均温度表现出极显著的线性相关性,并且与脯氨酸（Pro）质量分数、针叶相对含水量（RWC）也都表现出极显著的线性相关性。因此,碳同位素组成可以作为鉴定圆柏属植物抗冷冻性的又一重要指标。     

氮同位素控制下黄河及其主要支流硝酸盐来源分析

选取黄河小浪底水库及以下干流和支流河水为主要研究对象,利用氮同位素识别河水潜在硝酸盐来源,结果表明,研究区黄河干流及支流沁河和伊洛河河水硝酸盐含量均值分别为(4.77±0.95)、(3.45±1.71)和(4.50±0.91) mg·L-1.研究区黄河干流河水δ15N-NO3-均值为(+3.2±4.5)‰,上游河水硝酸盐来源主要为土壤有机氮矿化,下游平原区河水硝酸盐来源包括土壤有机氮矿化以及化学肥料.沁河河水δ15N-NO3-均值为(+8.3±4.6)‰,丰水期河水硝酸盐来源包括大气降水、土壤有机氮矿化以及化学肥料;平水期河水硝酸盐受到生活污水和土壤有机氮矿化共同影响;枯水期沁河河水由于断流形成封闭水体,浮游植物和藻类生长以及反硝化作用是控制河水硝酸盐的重要因素.枯水期洛河和伊河河水δ15N-NO3-值分别为+ 10.9‰和+3.4‰,其中生活污水是洛河河水硝酸盐的重要来源,合成化学肥料是伊河河水硝酸盐的重要来源.     

滇东高原牛栏江流域岩溶区地下水化学特征及成因分析

以滇东高原牛栏江流域岩溶区为例,利用水化学数据,探讨区内地下水化学特征及其成因.对研究区24组水样的水化学特征进行分析,结果表明,研究区水化学类型主要是以HCO3-Ca·Mg型和HCO3-Mg·Ca为主,HCO3-和Ca2+是区内主要阴阳离子,反映了水化学特征主要受碳酸盐岩溶解影响.δD与δ18O的关系显示,研究区内地下水主要受大气降水补给.地下水化学演化过程受地层岩性影响显著,岩石风化使东、西两区的地下水水化学特征有较大差异.Mg2+、Ca2+、HCO3-、SO42-和Cl-主要受岩石风化、大气降雨等自然条件控制,受到人类活动影响较小,Na++K+则是主要受农业活动等人类活动的影响.本研究对牛栏江-滇池补水工程区的水化学特征、水质保护和滇池生态恢复具有重要意义.     

光助-过碳酸钠体系降解2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮

有机防晒剂在废水、海水和地表水中经常检出,亟需发展新型高效的去除技术.本研究构建了以过碳酸钠(SPC)代替H_2O_2的光助均相氧化体系,并选取水体中广泛检出的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(BP-3)为模型化合物,研究了该体系中的降解动力学和常见溶解性组分的影响.结果表明,相对于单独SPC、单独UV体系,BP-3在SPC+UV体系中呈现更好的降解效率.自由基淬灭和电子自旋共振实验证实·OH是SPC+UV体系中降解BP-3的最主要活性物种.水中常见溶解性组分DOM和Br~-可淬灭体系中的·OH进而对BP-3的降解表现为抑制效应;而Cl~-在低浓度下促进BP-3降解,高浓度则抑制其降解,这和BP-3与Cl·、Cl_2·~-的反应活性差异相关.     

微孔曝气与覆盖对城市重污染河道底泥磷形态分布及释放过程的影响

采用自行研发的泥-水界面微孔曝气系统,开展了底泥表面曝气和覆盖对城市重污染河道底泥磷释放及形态分布规律的影响研究.结果表明,微孔曝气能够有效提高上覆水的溶解氧(DO)和沉积物的氧化还原电位(Eh),能够将泥-水界面Eh维持在-100 m V左右,DO提高到6 mg·L-1以上.与对照比较,原位覆盖处理的上覆水DO和Eh有一定提高,但仍明显低于微孔曝气处理.与对照相比较,微孔曝气处理均有效降低上覆水中总磷(TP)和溶解性正磷酸盐(PO3-4)的含量.试验结束时,微孔曝气(A)和微孔曝气+原位覆盖处理(A+C)上覆水中TP含量由初始的0.201 mg·L-1分别降至0.062 mg·L-1和0.050 mg·L-1;上覆水中PO3-4含量由0.086 mg·L-1和0.078 mg·L-1分别降至0.026 mg·L-1和0.023 mg·L-1.与对照相比,微孔曝气处理明显降低了底泥间隙水中TP的浓度,在整个培养期间,其TP含量平均下降38.8%(A)和47.9%(A+C).底泥原位覆盖处理对抑制泥-水界面磷释放能力要弱于微孔曝气处理,而且在试验后期(50 d),上覆水中TP和PO3-4的含量均有所反弹.不管有无覆盖,泥-水界面微孔曝气处理均显著改变了表层底泥磷形态分布特征,显著降低了底泥中铁铝结合态磷(Fe/Al-P)组分比例,而钙结合态磷(Ca-P)含量比例却出现明显增加.单一的表面覆盖处理对底泥磷形态分布特征没有显著影响(P0.05).研究表明,与单一的处理效果相比较,泥-水界面纳米微孔曝气处理,并结合底泥原位覆盖,更有利于抑制城市重污染河道泥-水界面中磷的释放风险.     

泰莱盆地孔隙水水化学特征及其控制因素分析

为了解泰莱盆地孔隙水水化学特征及控制因素,运用数理统计、相关性分析、Piper图、Gibbs图等方法,分析了研究区孔隙水的主要离子及水化学特征,并探讨了其控制因素.结果表明,泰莱盆地孔隙水中主要阳离子为Ca~(2+)、Na~+,占阳离子总量的86%以上,而阴离子则以HCO~-_3、NO~-_3、SO■为主,占阴离子总量的85%以上;水化学类型较为复杂,以HCO_3·SO_4(SO_4·HCO_3)-Ca·Mg(Ca)为主;pH均值为7.42,其pH变异系数较小,整体呈现弱碱性;研究区TDS均值为866.09 mg·L~(-1),其北部及南部靠近基岩区的TDS值整体较小,呈现出南、北两侧值低,越向泰莱盆地中部越高的现状.Gibbs图及离子端元图结果表明,水化学组分主要受水-岩作用控制,以硅酸盐岩风化溶解为主且存在碳酸盐岩风化溶解,分析与研究区南、北部基岩裂隙水和岩溶水的补给有关.     

鞍山市倪家台地热田水化学特征及其演化机制

水化学分析结果表明,鞍山市倪家台地下热水属于HCO3.SO4-Na和SO4.HCO3-Na型水,且含有氟、锶和二氧化硅等多种矿物成分.由构建的硅-焓混合模型得出倪家台地区地下热水已有大量冷水混入,且混入比例介于67%—83%之间,水温下降的诱因是该区域过量开采地热水,在这种人为的长期干扰作用下,增大了上部含水层冷水对下部地热水的补给量,对今后可持续利用该区域地热资源构成了严重的威胁.     

粤西深大断裂温热泉水化学分析

通过对粤西深大断裂(即信宜-廉江深大断裂带区域)温泉地球化学特征等研究,揭示其水化学组分主要为硅酸盐矿物的溶解控制,Na-K-Mg图解显示研究区内热泉水岩作用处于不平衡状态,另外还估算了地热水的热储温度为63.2—122.5℃及循环深度为1453—3430 m.该成果可为进一步探讨地热水与深大断裂之间的联系及水文地质条件、地质构造及地热资源开发等提供依据.