岩溶山区城镇化进程的土地利用景观格局演变特征——以贵阳市为例

基于多期贵阳市土地利用现状数据,运用景观生态学原理系统研究了城镇化进程中贵阳市景观格局时空演变特征。结果表明,城镇化进程中建设用地景观面积持续增加,耕地、林地和草地景观面积减少。城市建设用地景观早期集中于贵阳市中部,其它呈零星点状分布;中期以南部和西北部为主,逐渐由零星点状向带状发展;后期由带状向四周拓展的区位演变特征。城镇化进程中景观蔓延度和景观形状呈下降趋势,斑块数和破碎度增加,景观形状趋于规则;景观多样性和均匀度随城镇化推进有所上升,景观异质性增强。景观格局变化受控于国家政策、城市发展理念与规划调整。     

岩溶地下河水化学对城镇化进程的时序响应

利用25年地下水观测与遥感解译数据研究地下河对城镇化进程的水化学时序响应,结果表明,随着城镇化的进行,地下河的矿化度逐渐上升;水化学类型时序演变从枯水期单一的HCO_3·SO_4-Ca·Mg型和丰水期HCO_3-Ca·Mg型向HCO_3·ClCa型、HCO_3·SO_4-Ca型、HCO_3-Ca和HCO_3·SO_4-Ca·Mg型等多类型演化,快速城镇化时期水化学类型多变.受地表降水输入影响,地下河枯水期与丰水期[Mg2+]/[Ca2+]和[HCO_3~-]/[SO_4~(2-)](摩尔比)变化较大,城镇化前地下河水化学受水岩相互作用、农业活动和酸雨入渗共同影响,两者均值分别为0. 86和29. 34; 2001年城镇化后农业活动和酸雨输入贡献减少,丰水期城镇化输入(居民生活和工业排污)明显增加,两者出现突变特征,分别降低至0. 38与6. 01. 1990～1995、1996～2010和2011～2015年不同时期的主要地球化学敏感阳离子分别为Ca~(2+)及Mg~(2+)、Na~+和NH_4~+,阴离子则分别为HCO_3~-、HCO_3~-及SO_4~(2-)和Cl~-.地下河对城镇化进程的水化学响应具有明显的阶段性和时序性.     

贵州阿哈湖喀斯特小流域DOC输出特征

河流不仅是陆地碳循环的通道,也是碳交换的重要场所,而小流域更被认为是陆地碳循环的热点。为探究人类活动影响下喀斯特小流域溶解性有机碳(DOC)输出特征,于2017年6月～2018年5月对阿哈湖3条主要入湖小流域游鱼河、白岩河、金钟河河水主要理化特征和DOC含量进行分析,并计算流域DOC输出通量。研究期间游鱼河、白岩河、金钟河DOC含量分别为4.78±2.11、5.61±2.27、7.40±2.51 mg/L,输出通量分别为2.71、2.91、3.82 t/(km~2. a)。结果表明:(1)阿哈湖小流域河水DOC含量时空变化特征明显,与降雨、流域土地利用类型密切相关,人类外源输入对DOC有显著影响;(2)对比不同河流DOC输出特征发现,小流域通常具有更高的DOC输出通量,特别是受城市输出影响的中小流域,其河流碳过程在碳循环中的贡献可能被低估。     

喀斯特山区砷渣堆场污染迁移风险与区划

喀斯特山区土壤空间异质性强,污染物在洼地土壤之间可能通过独特的地表与地下二元水文地质结构的贯通互联而发生转移.通过对喀斯特山区砷渣堆场的废渣及受其影响的土壤中砷含量、分布和迁移等进行系统分析表明,降雨淋滤砷渣产生的废液随地表和地下径流远距离迁移影响洼地土壤;pH从渣场经麻厂到屯脚洼地沿迁移路径升高,均值分别为3.3、6.8、7.5;As含量沿线降低,分别为59.87、28.96、20.51mg·kg^-1;洼地土壤多因排水条件差发生内涝淹没呈面状污染扩散展布.单因子和地累积指数评价结果显示：耕作层（0～30 cm）较下部土壤污染风险高,砷的垂向迁移致使耕作层底部污染趋增.砷通过洼地落水洞、漏斗排水与下渗经地下溶洞与管道发生长距离迁移,空间上呈现由“点”沿“线”成“面”的水平和纵向污染风险转移特征;区域上则形成点、线和面以及地表地下组合在水平和垂直方向上的非连续污染风险格局.研究结果对认识喀斯特山区土壤重金属污染风险格局及精准区划与修复提供新借鉴思路.     

基于水化学及稳定同位素的岩溶山区城镇水体硝酸盐来源示踪

由于岩溶水文系统的地球化学敏感性和脆弱性,岩溶地下水NO₃^-污染已成为世界范围普遍存在的环境问题,而岩溶山区地下水硝酸盐来源解析对于保障区域供水安全和人体健康具有重要意义.因此,本文选取贵州中部典型岩溶山区城镇主要供水流域地表水和地下水为研究对象,基于土地利用类型,联合水化学分析及δ¹⁵N-NO₃^- 、δ¹⁸O-NO₃^-示踪技术对水体硝酸盐分布特征、来源贡献及迁移转化过程进行研究.结果表明,研究区水体溶解性无机氮以硝态氮为主,水体NO₃^-含量及分布与区域土地利用方式密切相关,硝酸盐污染主要集中于住宅用地和耕地 &林地区岩溶地下水中.水体NO₃^-主要来源于与农业活动和城镇化建设有关的土壤有机氮、化肥及粪便污水,水体氮循环主导过程为硝化作用,反硝化作用基本不存在.稳定同位素模型（SIAR）分析结果显示,区域水体硝酸盐主要受当地农业活动及城镇化过程影响,其中,土壤有机氮、化肥及粪便污水对地表水硝酸盐的贡献率分别为50.24%、27.97%和24.58%,对地下水硝酸盐的贡献率分别为54.58%、24.58%和20.15%,大气降水来源贡献率较低.     

典型岩溶地下水系统地球化学敏感性研究

通过研究典型岩溶地下水系统地球化学敏感性表明,地下水系统水化学阳离子以Ca2+、Mg2+为主,平均敏感指数分别为0.73和0.19;阴离子以HCO3-和SO24-为主,平均敏感指数分别为0.92和0.37;主量元素表现出明显的地球化学敏感性特征.研究区主量元素的地球化学敏感性依次为:HCO3-Ca2+SO42-Mg2+Cl-Na+NO3-K+.运用敏感性最强的HCO3-敏感性指数(GSIHCO3-)对地下水系统进行敏感区域区划,GSIHCO3-0.5的区域为低敏感区,0.5GSIHCO3-1的区域为中度敏感区,GSIHCO3-1的区域为高敏感区.高敏感区域地下水系统可能成为污染物的汇和源,地下水与地表水之间的频繁快速转化和相互补给可能形成两者交叉污染和叠加污染的恶性循环.     

岩溶易旱区地下水水文地球化学特征及其控制因素——以兴仁县为例

地下水是岩溶易旱区极其重要的水资源,是当地生态环境和人类生存的基本保障。通过收集整理岩溶易旱区兴仁县地下水水化学数据,分析与研究,发现岩溶易旱区地下水的溶解组分主要来源于碳酸盐岩的溶蚀,水化学类型主要为HCO_3-Ca型和HCO_3-Ca·Mg型,部分地区由于受到岩层中石膏夹层溶解的影响,水化学类型为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型。地下水中Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-等离子受流经区域地层岩性和水-岩相互作用的影响,表现出显著的区域性特征,属自然来源;K~+、Na~+、Cl~-、NO_3~-等指标与人类活动关系密切,SO_4~(2-)受水-岩相互作用和人类活动共同影响。岩溶易旱区地下水水文地球化学容易受到人为活动的干扰且日趋明显,降低人为活动对岩溶地下水的影响是确保岩溶易旱区地下水环境及饮水安全的关键。     

环境中氟污染与人体氟效应

氟是人体必需的微量元素之一,具有双阈值效应。人体长期暴露于氟地球化学异常或人为活动引起的氟污染环境中,会促使氟不断进入体内,最终导致氟中毒及其它氟效应。本文介绍了近年来氟化物和全氟化合物(PFCs)在环境介质(大气、水体和土壤)中的污染状况,综述了氟污染的自然来源和人为来源及污染/转移途径;回顾了氟化物及PFCs在人体内已产生的众多效应研究;总结了在饮水型氟污染、燃煤型氟污染、工业氟污染及人体氟效应研究中存在的问题,并提出了关于氟中毒区污染、人类活动氟污染以及氟与人体健康关系三个方面的一些对策与建议。     

岩溶流域地表水和地下水硝酸盐来源定量识别

选取岩溶地区花溪河流域典型农业区为研究对象,运用δ¹⁵N-NO₃^-,δ¹⁸O-NO₃^-和δ¹⁸O-H₂O同位素示踪技术和水化学分析方法,阐明了研究区地表水和地下水中硝酸盐的分布特征,并揭示其来源和形成过程,基于R语言下运行的贝叶斯模型（stable isotope analysis in R）,对研究区水体中各种硝酸盐来源的贡献比例进行了定量识别.结果显示：受碳酸岩盐风化的控制,流域内地表水和地下水的水化学类型以HCO₃-Ca型为主,硝酸盐在研究区水体中的空间分布特征受土地利用类型影响明显;在研究区水体硝酸盐形成过程中,硝化作用起主导作用,水体中的硝酸盐来源主要有化肥、降雨中的氨盐、土壤有机氮、粪便和污水,与地表水相比,地下水中硝酸盐受粪便和污水的影响较大;基于SIAR源解析模型分析,大气沉降、化肥、土壤有机氮和粪便污水对研究区地表水硝酸盐的贡献比例分别为3.97%、26.87%、36.80%和32.37%,对地下水硝酸盐的贡献比例分别为2.83%、13.96%、21.03%和62.18%.     

绿茶中28种元素含量测定的消解条件比较

前处理条件对准确测定样品中多矿质元素含量至关重要,本研究设置4种酸消解体系(HNO_3、HNO_3-H_2O_2、HNO_3-HF、HNO_3-HF-H_2O_2)及5组消解温度(100～120℃、100～120～140℃、100～130～150℃、100～130～160℃、100～120～140～160～180℃),探究不同消解条件对绿茶标准物质GBW10052中28种多元素浓度的影响。结果表明,不同酸消解体系及消解温度下的各元素浓度均有差异,相比Ca、K、Fe、Mg、Na等主量元素,As、Cr、Cs、Cd、Li、Ni、Se、Rb、Tb、Th、Tl、U、V、Y等微量及痕量元素浓度变化更显著。HNO_3中各元素浓度最低,14个元素的相对误差(Relative error,RE)大于25%;混合酸消解效果较好,相比于HNO_3,混合酸中大部分元素浓度更接近参考值。HNO_3-H_2O_2中,除Mo、U、Se、V、Si、Pb外,其余元素浓度增大,RE减小; HNO_3-HF中U、V、Si、Li、Zn、Sr、Cr等浓度继续增大,RE持续减小,As、Pb、Cd等浓度减小,RE增大; HNO_3-HF-H_2O_2中As、Pb、Cd等持续更减小,RE增大,其余元素浓度更接近参考值,与HNO_3-HF相比,HNO_3-HF-H_2O_2中各元素RE减小,但变化不显著。升温能促进溶液中部分多元素消解,以HNO_3-HF-H_2O_2为例,消解温度为100～140℃的体系对获取主量元素更有利;高温消解对微量及痕量元素影响较大,尤其是As、Pb、Cd、Cr等易挥发元素,当温度超过140℃时,As、Pb、Cd、Cr亏损严重,RE均高于25%。因此,应该根据目标元素选择相应的消解条件,从而提高分析结果的准确性。