采煤驱动下复杂井田含水层化学特征与水力联系辨识

通过分析复杂井田不同含水层的常规元素、微量元素、氘氧同位素与氚同位素的水化学特征来判断各含水层的水力联系,并分别建立了Piper识别图版、Durov识别图版、氘氧同位素识别图版,借此可以快速甄别矿井突水的来源.结果表明:研究区地下水主要为大气降水补给,第四系含水层与直罗组含水层存在显著联系,直罗组含水层与延安组存在有限的联系.利用各含水层不同岩性导致的水化学离子特征差异和氘氧同位素、氚同位素的示踪特性建立识别图版,可有助于快速识别补连塔矿区突水水源,并对不同含水层的突水事故提出针对性的解决措施.     

油泥生物堆修复的有机质参数变化研究

油泥主要是指在石油开采、贮存、储运和冶炼等过程中产生的一种危险性废弃物,堆放过程中所含毒害物质会迁移进入大气、土壤、地表径流及地下水体,对暴露受体造成极大危害。生物堆技术用于油泥处置具有环境扰动小、成本低和无二次污染等优势,该研究以添加秸秆、营养盐、秸秆+营养盐和空白对照 4 个不同环境因子下运行 5 a 的油泥生物堆作为研究对象,分析测试了平均吸光度指数、Shannon 指数、TOC、TN、C/N、δ⁽¹³⁾C_(org)和 δ(13)C_(org)和 δ⁽¹⁵⁾N_(TN)等参数。结果表明：添加秸秆可显著提高秸秆堆和联合堆油泥微生物的代谢活性、多样性及数量,过量投加营养物质会对营养堆油泥微生物代谢活性和多样性形成抑制效应;生物堆运行 5 a后,秸秆堆和联合堆油泥石油烃降解率显著提升,TOC 含量降低明显;随秸秆堆和联合堆油泥有机质中微生物源有机质占比的增大,致使油泥 δ(15)N_(TN)等参数。结果表明：添加秸秆可显著提高秸秆堆和联合堆油泥微生物的代谢活性、多样性及数量,过量投加营养物质会对营养堆油泥微生物代谢活性和多样性形成抑制效应;生物堆运行 5 a后,秸秆堆和联合堆油泥石油烃降解率显著提升,TOC 含量降低明显;随秸秆堆和联合堆油泥有机质中微生物源有机质占比的增大,致使油泥 δ⁽¹³⁾C_(org)值呈变轻趋势;联合堆油泥微生物主要利用 CO(NH_2)_2营养盐作为生命活动的氮元素来源,新合成的微生物源有机质有较重的氮元素组成。     

觉华岛海域人工鱼礁生态系统能量传递与功能研究

人工鱼礁是海洋牧场建设的重要组成部分,阐明其系统结构特征及能量流动规律是评估人工鱼礁资源养护和生态修复的重要基础。本文以辽东湾觉华岛海域人工鱼礁生态系统为研究对象,基于2019年春、夏、秋季的生物资源调查,通过稳定同位素技术和生态通道（Ecopath）模型构建了该人工鱼礁系统的生态通道模型,揭示了人工鱼礁建设的生态修复效果。研究结果显示,该生态系统以牧食食物链占主导,营养级为1～4.10,最高营养级为鲬,关键种为日本蟳。系统总能量传递效率为6.28%,35.08%的能量未进一步利用,流入碎屑。总初级生产/总呼吸为2.98,显示该系统为自养演替;联结指数为0.28,系统杂食指数为0.32,Finn's循环指数为6.08%,平均能流路径长度为2.49,说明该系统的生态系统规模、物质再循环率、复杂度及稳定性均较高,但仍处于发育阶段,距离成熟系统仍有一定差距。     

碳氮氧稳定同位素技术在水生态环境中的应用

稳定同位素技术是研究环境和生态系统中元素循环途径的重要方法. 稳定同位素的丰度变化反映了自然界和生物体内混合、分馏双重作用的结果,因此可作为指标计算混合物的来源贡献,或研究造成分馏的化学反应和生物代谢路径. 从20世纪中期确立稳定同位素的基础原理,70年间该技术在地球化学、环境科学、生态学、微生物学、食品科学等领域获得了大量有价值的成果. 其中,水体作为自然环境的重要组成和人类社会的重要资源,已有诸多研究涉及稳定同位素在水环境中污染物溯源、水生态系统元素迁移转化、水生生物营养来源和营养关系等方面的应用. 通过梳理常见的碳、氮、氧稳定同位素在水环境和水生态领域的研究进展,发现污染物和食物来源分析已不局限于定性识别,基于数学模型的混合物组分定量评估方法正得到越来越多的应用;同时,为开展水体脱氮强度和通量估算、水生生物营养级计算及食物网分析,精确测量18O、15N和13C的富集程度以及通过试验和调研获取运算所需的基础参数都是关键步骤. 虽然在实际应用中存在待完善之处,但稳定同位素技术的前沿研究仍昭示了其整体化、精细化的发展方向. 未来与计算科学的方法学进步相结合,将为水科学研究提供更有力的技术支撑.      

浑善达克沙地南缘黄柳林地不同水体氢氧同位素特征

本文选取浑善达克沙地南缘正蓝旗的黄柳林地为研究对象,通过2020年5月至10月野外采集降水、土壤、地下水、植物茎干分析各水体的稳定氢氧同位素特征,比较各水体之间同位素关系。研究发现:①土壤水线和植物茎干水线的斜率均小于当地大气降水线,各水体同位素富集程度为地下水＜降水＜土壤水＜植物茎干水,降水的稳定性最差,变异性较大;②由于蒸发和降水入渗,浅层土壤δ¹⁸O值和土壤含水量变化显著,而中深层水分受影响较小。降水中的δ¹⁸O值相对于浅层土壤水偏正,并且土壤水的δ¹⁸O值从浅层到深层逐渐呈偏负趋势,雨后各层土壤水波动的峰值出现有一定的时间推迟。③黄柳在生长季节主要利用浅层土壤水,各月对其利用率分别为96.20%、90.60%、84.90%、95.50%、86.70%和86.50%,随降水的减少也利用了中深层水;论文通过对黄柳林地内各水体的同位素变化特征的研究,摸清了土壤-植物-大气连续体中不同水体的同位素组成及其相互关系,对于揭示区域水循环的过程和机制至关重要,为浑善达克沙地防护林生态系统的生态水文过程研究提供理论依据。     

13CO2示踪臭氧胁迫对水稻土壤微生物的影响

本研究采用具有日变化的熏蒸方式,利用13C同位素示踪方法,结合PLFA技术,模拟分析了臭氧浓度升高对水稻土壤微生物结构的影响.实验设置2个臭氧浓度处理,即空气对照(CF,臭氧浓度约4~10 nL·L-1),臭氧浓度升高处理(O3,8 h平均浓度为110 nL·L-1).分别在水稻熏气1个月和2个月时进行13C同位素标记实验.结果发现,臭氧熏蒸一个月的时候对土壤微生物生物量碳没有影响,但此时输入到土壤微生物的即时光合产物13C已经显著低于对照;随臭氧熏蒸时间的延长,无论是总的土壤微生物量碳还是即时光合产物13C对土壤微生物的输入都显著低于对照处理.PLFA主成分分析结果表明,熏蒸一个月时臭氧对13C-PLFA的结构组成并没有显著影响,但熏蒸两个月后则臭氧明显改变了13C-PLFA的组成,但两次标记后PLFA单体的Δδ13C‰值已受到臭氧的影响.臭氧胁迫前期,只有细菌脂肪酸的13C分配(13C%)受到臭氧的明显影响,而胁迫后期则臭氧主要影响的是分配给放线菌和真菌的13C.     

天然水及地质样品中磷酸盐氧同位素测试技术及其应用研究综述

磷酸盐氧同位素在古气候重建和地表水富营养化研究中得到了广泛的应用。本文介绍了自20世纪60年代以来磷酸盐中18 O同位素测试的8种方法,并对它们进行了对比和评价,认为最近发展起来的在线高温热解法(HTR-CF-IRMS)和激光技术在我国具有推广应用前景;对使用磷酸盐氧同位素恢复古气候做了详细报道,其优点是P-O键能够抵抗成岩蚀变作用,δ18 OPO4值反映了源的同位素组成,在平衡时水和磷酸盐之间的氧同位素分馏值仅仅是温度的函数,可用于计算古气温;大量资料证实,使用磷酸盐氧同位素可以识别河、湖泊和海洋中磷酸盐来源,指示富营养化程度,研究磷酸盐的生物地球化学演变过程,因此在我国应当使用磷酸盐18 O、硝酸盐15 N和18 O同位素组成大力开展富营养化研究;最后提出5点建议,特别是应当加强磷矿开采、矿山排水、尾矿淋滤扩散及生物地球化学作用中磷酸盐氧同位素的研究,从源头阻断污染源。     

贵州施秉云台山白云岩类型、碳氧同位素组成及沉积环境

云台山景区位于贵州省东部的施秉县,是世界自然遗产提名地,发育白云岩喀斯特地貌。景区白云岩不仅是形成景观的物质基础,而且蕴含着丰富的岩石学、沉积学及地球化学信息。景区白云岩为准同生成因,岩石类型多样,主要有粉-微晶白云岩、不等晶白云岩、细-粉晶藻砂屑白云岩、层纹-条纹-条带-薄层状藻砂屑微-泥晶白云岩、亮-泥晶藻鲕粒藻砂屑白云岩及角砾状泥晶白云岩等6类。白云岩的δ13 C值变化在-1.81‰~1.44‰之间,平均值-0.78‰;δ18 O值变化在-7.39‰~-4.1‰之间,平均值-5.11‰。白云岩的沉积构造,既有层理构造,也有层面构造。层理构造主要有水平层理和水平条带层理,层面构造有对称波痕、不对称波痕及叠置波痕。景区白云岩的类型、结构、沉积构造及碳氧同位素组成特点所反映的沉积环境为局限碳酸盐台地,其水体较浅,但咸化程度高,水动力强度弱-中等。     

滇池流域地下水、河水硝酸盐污染及来源

为了揭示滇池NO3-的污染来源和污染途径,本次研究在滇池流域不同地区收集了14个地下水和35个河水样品,进行了水化学及氮同位素分析。结果显示,滇池流域河水NO3-浓度在0.01~45.92mg/L之间,地下水NO3-浓度在0.05~99.52mg/L之间。NO3-浓度较高的区域,集中在流域城镇居民区(41.41±39.32mg/L)和昆明市主城区(19.91±15.02mg/L)。林地泉水、盘龙江上游以及流域东、南部河水NO3-浓度较低,污染较轻。δ15 N-NO3-值显示,流域居民区地下水(+9.9‰~+27.8‰)与主城区河水(+3.2‰~+32.1‰)中NO3-的主要来源是生活污水,流域东、南面河水(+4.4‰~+7.2‰)NO3-污染源以化肥为主。林地泉水与盘龙江上游河水δ15 N-NO3-值均小于+10‰,大气沉降是人为N的主要来源。耕地地下水δ15 N-NO3-值变化范围较宽(+5.5‰~+23.7‰),NO3-浓度高(45.77±40.91mg/L),受农业生产的影响强烈,人畜粪便、化肥肥料、大气沉降都是氮的输入源。     

重庆农田土壤有机碳稳定性同位素空间分布特征

对重庆182个典型农田土壤剖面有机碳稳定性同位素组成(δ¹³C_SOC)的测定结果表明,所有剖面土壤δ¹³C_SOC值均随采样深度增加逐渐趋正,表、中和底层均值分别为（-23.63±1.53）‰、（-22.43±1.59）‰和（-21.42±1.90）‰.就地域而言,渝东北土壤δ¹³C_SOC值偏负程度最高,渝中土壤则偏正.水田δ¹³C_SOC值明显偏负,旱地偏正,水旱轮作则居中;三者表层土壤δ¹³C均值分别为（-25.32±0.93）‰、（-23.17±1.37）‰和（-24.75±1.28）‰;不同类型土壤表层δ¹³C均值依序为：水稻土<潮土<紫色土<石灰（岩）土<黄壤.回归树分析表明,表层土壤δ¹³C_SOC值主要受作物类型控制,中底层则主要与土壤类型有关;其它因素如土壤性质（总氮、 SOC和pH）和气象条...