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.     

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.     

重庆远郊丰都雪玉洞流域大气无机氮湿沉降变化特征与来源分析

以重庆市远郊的丰都雪玉洞流域为研究对象,利用气象站和大气氮沉降仪获取2015年7月~2017年12月的大气降水、NH_4~+-N和NO_3~--N等数据,通过NH_4~+-N/NO_3~--N比以及气团后向轨迹模拟探讨了流域大气无机氮湿沉降来源.结果表明:(1)在观测期内,流域DIN总沉降通量为21.37×103kg·a-1,单位面积沉降通量为14.25 kg·(hm~2·a)~(-1),其中NH_4~+-N和NO_3~--N分别为7.72 kg·(hm~2·a)~(-1)和6.53 kg·(hm~2·a)~(-1),分别占DIN湿沉降量的54%和46%;(2)DIN湿沉降通量和浓度表现出明显的季节变化,春夏季DIN湿沉降量比秋冬季节高50%,而秋冬季湿沉降的DIN浓度比春夏季高30%;(3)NH_4~+-N/NO_3~--N介于0.29~2.27之间,雨季(4月~9月)NH_4~+-N/NO_3~--N1,旱季(10月~次年3月)NH_4~+-N/NO_3~--N1,表明流域雨季DIN湿沉降主要来源农业源,旱季主要来源于城市源;(4)流域雨季主要受东南风的影响,大气湿沉降的NH_4~+-N来源于当地与流域东南方向的农业源,旱季主要受西南风影响,大气湿沉降的NO_3~--N来源于流域西南方向的重庆市区和涪陵等城市源.     

岩溶区隧道爆破开挖地震危害控制的研究

隧道爆破开挖是爆破安全工程问题 ,也是工程质量安全问题 ,从长远考虑更是安全及环保问题 ,因震害的潜隐性和危害性 ,必须对其从宏观与微观、工程及周边环境全面考虑。笔者结合爆破作用下微裂纹扩展机理的分析 ,将爆破震速耦合到裂纹损伤断裂条件中 ,得到爆破震动的安全控制标准计算公式 ,结合工程实例 ,给出了不同条件下岩溶区隧道爆破开挖安全控制的建议标准 ,并且提出了爆破地震危害的控制措施 ,为类似工程提供参考。     

Cave molly females (Poecilia mexicana, Poeciliidae, Teleostei) like well-fed males

We examined the preference of Atlantic molly females (Poecilia mexicana) to associate with a well-fed or a starved male in simultaneous choice tests. Females from three different populations were tested in three treatments: (1) the females could choose on the basis of multiple cues from the males (visual plus non-visual); (2) only non-visual cues could be perceived in darkness, (3) only visual cues were presented. The three tested populations differ clearly in their ecology: one population occurs in a typical river habitat, the second one in a milky sulfur creek outside a cave, and the third population occurs in a cave habitat (cave molly). In the river-dwelling population, females never showed a preference. In the population from the sulfur creek, females preferred to associate with the well-nourished male when visual cues from the males were available. Only cave molly females exhibited a strong preference for well-nourished males in all treatments. A morphological comparison demonstrated that wild-caught males from river habitats are typically in a good nutritional state. In the sulfur creek, males showed signs of starvation. Cave molly males were in an even worse nutritional state. In the cave population, saturated males probably indicate high fitness, thereby driving the evolution of the preference for good male nutritional state.Communicated by K. Lindström     

窑洞民居防灾

黄河中上游广泛分布的窑洞民居常遭受种种灾害:有自然塌落、浸水损坏、滑坡崩塌和地震袭击。本文根据民间建窑经验、调查研究资料及试验结果,进行分析归纳,提出窑洞防灾措施:①选址;②合理选择窑洞跨度和断面形式,做好防水措施。并验算了民间一般明箍窑洞的抗震能力。     

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.     

湘西大龙洞岩溶流域生态环境分析与治理对策

湘西岩溶区是我国西南岩溶区具有一定代表性的岩溶石山地区,其岩溶生态环境对湘西国民经济建设进程有重大影响,岩溶生态环境治理是湘西社会经济可持续发展首先要解决的问题。大龙洞岩溶台地是湘西少数民族聚居地之一,土地贫瘠,水资源开发利用困难。植被覆盖率低、地表水资源贫乏、地下水位埋深大、石漠化与水土流失等严重制约了当地的经济的发展。在研究湘西大龙洞岩溶流域自然地理与地质构造、岩溶水资源、土地与植被环境等特征的基础上,分析大龙洞岩溶流域石漠化等生态环境问题,并根据大龙洞岩溶流域生态环境特点,提出了相应的治理对策,为大龙洞岩溶流域生态环境治理提供科学依据,也为西南岩溶石山石漠化治理提供可借鉴的技术方法。     

重庆雪玉洞岩溶地下河地球化学敏感性研究

引用地球化学敏感指数与敏感等值线的概念,对重庆雪玉洞地下河2010年9月～2011年8月的水化学数据进行分析,发现地下河水的化学成分受上覆基岩的控制,表现出高Ca2+、低Mg2+的特征,但受季风降雨的影响,水化学在旱、雨季存在较大差异:雨季各监测点[Mg2+]/[Ca2+](摩尔比)为0.018～0.051,旱季[Mg2+]/[Ca2+]为0.038～0.064,雨季要小于旱季;[HCO3-]/[SO42-](摩尔比)雨季为4.86～36.62,旱季为6.23～46.67,表现出高HCO3-低SO24-的特点.岩溶作用的季节性变化使得HCO3-、Ca2+成为最敏感的阴阳离子.由于岩溶区特殊的水文地质结构,雨水、地表水、地下水转化迅速,致使地下河对农业活动较为敏感,其中以Cl-、NO3-最为突出,敏感指数分别为0.286、0.022,在保护岩溶水资源时应引起重视.旅游活动对地下河的影响较小,主要与景区良好的管理有关,应提倡相关景区向其学习管理经验.做好地下河补给区的岩溶生态系统的管理工作,可发挥岩溶区地下河最大的经济与环境效益.     

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。