洞穴上覆土壤层~(210)Pb放射性活度变化特征及其环境意义

土壤210Pb放射性活度变化可以用来指示土壤侵蚀速率变化、计算水土流失速率,但是在其他方面的应用,特别是岩溶环境的应用相对较少。在进行洞穴年轻沉积石笋年代测试过程中,发现目前应用的CIC(恒定初始放射性活度模式)初始活度恒定的假设需要进行验证。通过对广西桂林茅茅头大岩上覆土壤层进行季节采样和210Pb放射性活度、土壤有机质、粒径等分析,发现土壤剖面表层20~30cm内的210Pb放射性活度季节变化明显,可能响应了大气环境、土壤生态环境的变化。但是土壤剖面基底210Pb放射性活度基本保持恒定,说明土壤层厚度大于20~30cm时,土壤层中210 Pb变化对洞穴年轻沉积物表层210Pb活度变化影响不大,洞穴上覆层对洞穴沉积物210Pb放射性活度的影响主要在于土壤有机质和粘粒向下迁移。因此,影响洞穴石笋210Pb放射性活度的关键因素在土壤厚度、土壤中随有机质和粘粒迁移的210 Pb量的变化,进而推广到洞穴年轻沉积物210Pb定年,在土壤层厚度大于20~30cm时,洞穴相对封闭环境下,可以应用CIC模式对洞穴沉积物进行年龄计算。     

典型岩溶地下河流域水体中硝酸盐源解析

地下河是岩溶地区地下水赋存运动的主要场所和重要水源,近年来,硝酸盐污染严重.为解析典型岩溶地下河流域水体中硝酸盐的来源,利用δ~(15)N-NO~-_3、δ~(18)O-NO~-_3和δ~(18)O-H_2O稳定同位素示踪技术开展研究,并通过SIAR稳定同位素模型,对不同污染源的贡献率进行了定量识别,同时阐明了土地利用类型对流域水体硝酸盐分布及来源的影响.结果表明:①降雨/化肥中的氨盐、土壤有机氮和粪肥污水是流域内水体硝酸盐的主要来源;②流域内水体硝酸盐的转化过程主要以硝化作用为主导,水体硝酸盐氮氧同位素初始值未受分馏影响;③基于SIAR模型,不同端元对流域内水体硝酸盐的贡献比例呈季节性差异,化肥、土壤有机氮和粪便污水对丰水期流域内水体硝酸盐的贡献比例分别为57.07%、 34.06%和8.87%;对流域内枯水期水体硝酸盐的贡献比例分别为34.14%、 33.02%和32.84%.     

岩溶地表河旱季有色溶解有机质组成及来源:以金佛山碧潭河为例

岩溶水体中的有机碳汇是岩溶碳汇的重要组成部分,为探明地处亚热带的岩溶地表河——碧潭河水体CDOM的组成及来源,于2017年1~3月开展从上游至下游9个点位的调查,利用三维荧光光谱结合紫外-可见吸收光谱以及常规水化学指标,分析碧潭河CDOM组成和来源及其影响因素.结果表明:(1)碧潭河水体中HCO_3~-的质量分数70%、Ca~(2+)+Mg~(2+)的质量分数80%,为主要阴阳离子,水化学性质主要受岩石风化作用的影响;(2)水体CDOM在旱季主要由类腐殖酸(C1)、类富里酸(C2)和类酪氨酸(C3)组成,FI、BIX、HIX以及β:α的平均值分别为2.06、0.87、4.35和0.69,较高的FI、BIX、β∶α以及较低的HIX显示碧潭河水体CDOM在旱季整体而言具有较强的自生源特征;(3)水体中DIC质量浓度与C2、C3荧光强度得分的相关性系数分别为0.515(P0.05)和0.644(P0.01),表明水生生物光合作用固定DIC对水体中CDOM的形成起到重要作用,该过程是对岩石风化碳汇的转换和稳定.     

多种同位素手段的硝酸盐污染源解析:以会仙湿地为例

近年来,湿地在人类掠夺性开发下生态环境正不断恶化.其中,硝酸盐污染就是湿地生态环境面临的一类主要问题.本文以会仙岩溶湿地为研究对象,为查明导致湿地水体硝酸盐升高的主要因素,利用~(15)N(NO_3~-)、~(18)O(NO_3~-)同位素手段确定区内硝酸盐污染的主要来源,并借助SIAR模型确定各类污染源的贡献率.在此基础上,通过~(13)C_(DIC)同位素定性描述地下水的径流条件,以此探究硝酸根浓度的空间分布与水循环的关系.结果表明,影响研究区水体中硝酸根浓度的主要因素有3个方面,动物粪便及生活污水、化肥中NO_3~-和土壤氮,其对硝酸盐污染的贡献率均值分别为39.1%、32.2%和28.5%.~(13)C_(DIC)同位素结果显示,轻~(13)C_(DIC)表明其地下水径流条件好,其对应的NO_3~-浓度值一般较低,而重~(13)C_(DIC)对应的NO_3~-浓度值一般较高.由此可知,地下水径流条件的好坏也一定程度地影响了NO_3~-浓度的分布.     

不同地质背景下土壤溶解有机碳含量的季节动态及其影响因子

为了解岩溶区和非岩溶区土壤溶解有机碳(DOC)含量及其季节动态是否存在差异,为今后相关研究提供研究依据,作者用0.5mol·L-1K2SO4浸提法分析测定了广西桂林市灵川县潮田乡毛村由泥盆系融县组灰岩(D3r)发育石灰土、砂页岩(D2l)发育红壤中溶解有机碳的含量及其季节动态变化,并分析了其与影响因子的相互关系。结果表明:石灰土中溶解有机碳的质量分数为:19.3675～143.2524mg·kg-1,红壤的为:221.1652～1016.602mg·kg-1,石灰土因其偏碱、高钙镁、高有机质含量的特性而使得DOC含量远低于非岩溶区红壤的含量;石灰土和酸性土DOC含量在秋季都达到最高值,在冬季或春季含量最低;在空间分布上都随土壤深度增加而降低。岩溶区及非岩溶区土壤DOC含量的季节动态变化可以划分为4个阶段:①9—10月高温少雨,植物凋落物增多,DOC含量在一年中最高;②11月-12月,气温迅速降低,微生物活性随之降低,DOC含量下降;③12月底—4月,前期(12月至次年2月)DOC浓度随土壤有机质含量的增加而增加;后期(3—4月)气温回升,降雨频繁,生物复苏,生物活动旺盛,土壤DOC含量迅速增加;④5—8月,高温多雨,DOC转化为CO2释放出来,部分DOC随雨水淋失,土壤中DOC总含量不高。     

潮田河典型河流断面水化学日变化及光合作用固定HCO_3~-碳量估算

为了解岩溶地表河明流段水化学日变化和探讨岩溶碳汇稳定性,以潮田河上幸坡鸟岭段河流为研究对象,用自动检测仪器每隔15 min对水体中温度、p H值、电导率(Sp)、溶解氧(DO)、叶绿素(Chl)等参数进行测定,人工每小时检测水中HCO_3~-和Ca~(2+)。通过3 d的昼夜监测,数据显示温度,p H,DO,Chl表现出白天升高晚上降低(Sp,HCO_3~-和Ca~(2+)相反)的昼夜动态特征。结果表明,藻类碳汇效应明显,3 d昼夜监测数据计算得出潮田河上幸坡至鸟岭段光合作用固定HCO_3~-碳量为2.012 t C,增强了碳汇的稳定性,促进了岩溶地质碳汇。浮游藻类是岩溶碳汇的影响因素之一。     

南川市三泉镇岩溶区农田生态系统有机碳密度

通过在重庆南川市三泉镇岩溶区选取样地进行植被样方观测、植被与土壤样品采集与实验分析,进而计算和讨论该区不同土地利用方式下农田生态系统植被碳密度、土壤有机碳密度和农田生态系统总有机碳密度.结果表明不同土地利用下农田生态系统无论是植被有机碳密度.土壤有机碳密度,还是整个农田生态系统有机碳密度都存在十分明显的差异.在4种农田生态系统土地利用类型中,冬水田的有机碳密度最高,两季田次之,旱地和菜地有机碳密度最低.而且土壤有机碳在农田生态系统有机碳密度的组成中占主导地位(占90%以上).因此,进一步发展生态农业,搞好生态环境建设,维持农田生态系统土壤有机碳储量的稳定是该区土地合理利用和农田生态系统碳减排的首要任务.同时通过改进耕作制度和措施,提高农业生产水平;不断探索农作物秸杆的综合利用,增加农田生态系统有机碳的滞留时间等措施也是农田生态系统碳减排的有效途径之一.     

广西会仙岩溶湿地典型抗生素污染特征及生态风险评估

为确定会仙岩溶湿地不同介质中抗生素的污染特征及来源,利用液相色谱串联质谱联用仪分析了磺胺类(SAs)、氟喹诺酮类(FQs)和四环素类(TCs)三大类20种抗生素的含量.结果表明,研究区内水土介质监测的抗生素中共检出12种,检出浓度范围为n.d～106 ng·L~(-1),其中,甲氧苄氨嘧啶(TMP)的浓度最高.各环境介质中,以养殖用水和地表河水中检出的抗生素种类相对较多,分别为10种和8种,溶潭水和土壤中则检出的抗生素种类较少.因子分析结果显示,会仙湿地水体中的典型抗生素来源可归为两类,一类以受外源污染为主,从而导致地表河水中磺胺氯达嗪(SCP)、磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺甲恶唑(SMZ)、诺氟沙星(NOR)、氧氟沙星(OFL)检出浓度较高,一类受湿地内养殖污染,从而造成水土介质中磺胺二甲基嘧啶(SMD)、甲氧苄氨嘧啶(TMP)和金霉素(CTC)检出.水体中检出的抗生素主要受溶解氧(DO)影响,此外,甲氧苄氨嘧啶(TMP)、恩诺沙星(ENR)和强力霉素(DOX)与NH~+_4存在一定的协同污染关系.风险评估结果表明,恩诺沙星(ENR)处于高风险的范围内,磺胺甲恶唑(SMZ)、诺氟沙星(NOR)和氧氟沙星(OFL)处于中等风险,中等风险的抗生素主要集中在地表河水中,高风险抗生素则在养殖用水中.整体来看,研究区水体中抗生素存在一定的风险.因此,针对这一现象应减少存在生态风险抗生素的使用,并对有潜在风险的抗生素加以防范.     

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

2013年5月至2014年4月,对漓江上游两个具不同地质背景的地表河流域进行一个完整水文年的观测和采样,探讨河流水化学的季节性变化特征和主要影响因素.结果表明,无论是碳酸盐岩占一半的灵渠流域,还是仅占9%的大溶江流域,其水化学类型均为Ca-HCO_3型,HCO_3~-和Ca~(2+)是主要的阴阳离子.河水的主要离子浓度整体表现为冬高夏低的特征,主要受流量变化的影响.Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-主要源自流域内碳酸对碳酸盐岩的风化溶解,同时存在硫酸风化碳酸盐岩和硅酸盐岩风化的贡献.此外,相较于灵渠,大溶江流域上游具较强侵蚀性外源水对下游碳酸盐岩的侵蚀,增加了碳酸盐岩风化对河流水化学的贡献.而K~+、Na~+、Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)主要受大气降水和人类活动的影响,相较而言,灵渠流域受人类活动影响更为显著.     

重庆南山老龙洞地下河系统重金属分布、迁移及自净能力

2013年12月(冬季)和2014年6月(夏季)分别采集重庆南山老龙洞地下河上覆水,孔隙水和表层沉积物样品.分析重金属Mn、Pb、Cu、As在上覆水-孔隙水-表层沉积物中的分布及迁移特征,研究地下河对重金属的自净能力,以期为岩溶区城镇的发展和地下水的合理开发与保护提供科学依据.地下河上覆水和孔隙水中Mn、Pb、Cu、As检出率为100%,其质量浓度大小为MnPbCuAs,夏季冬季,孔隙水上覆水;地下河上覆水因Mn、Pb含量超标已不可作为饮用水源,夏季重金属在孔隙水和上覆水之间的浓度差大于冬季,更容易扩散到上覆水中影响上覆水水质;地下河表层沉积物存在重金属富集现象,4种重金属总量自采样点UGR6到采样点UGR5呈减少趋势,由采样点UGR5至采样点UGR0段逐渐增加;表层沉积物中Mn具有极强的不稳定性和迁移性,容易污染上覆水,扩大污染区域;地下河对Mn具有很强的自净能力,其中表层沉积物对Mn的自净能力要大于岩溶管道壁.