砷的地球化学屏障作用初探

砷在土壤中的迁移化规律受多方面因素的影响，常表现多方向和可变性，但的迁移转化是一个朝着砷的沉积、固定方向进行了不可逆过程，该研究成果已在实际工作中得到应用。     

亚热带典型岩溶溪流水气界面CO2交换通量变化过程及其环境影响

具有较高水体CO_2分压(p CO_2)的岩溶地下水出露地表后常与大气形成较高的正向CO_2浓度梯度,因此评价岩溶水体水气界面CO_2交换通量对于岩溶碳循环过程研究具有重要意义.本文以广西柳州官村地下河补给的地表溪流为研究对象,详细讨论了岩溶溪流水-气界面CO_2交换通量.使用静态箱法和手持式二氧化碳测量仪GM70对脱气通量进行检测,结果表明,溪流的CO_2交换通量以脱气为主,地下河出口(G1点)脱气通量变化范围为139.48~890.84 mg·(m~2·h)~(-1),平均值为445.72mg·(m~2·h)~(-1),溪流下游(G2点)脱气通量变化范围为16.54~844.18 mg·(m~2·h)~(-1),平均值为159.81 mg·(m~2·h)~(-1),脱气通量的时空变化特征表现为雨季要大于旱季,地下河出口地区要大于下游地区.溪流CO_2脱气会对附近空气中CO_2气体碳同位素(δ~(13)C-CO_2)产生影响,使溪流附近空气中CO_2气体碳同位素(δ~(13)C-CO_2)值逐渐偏负,并表现出明显的时空变化,即δ13C-CO_2雨季偏负于旱季,G1点δ~(13)C-CO_2偏负于G2点.并且由于脱气作用的进行,溪流的水化学性质沿流程变化,表现为HCO-3沿流程逐渐降低,p H值升高,电导率降低,p CO_2沿流程递减,常见碳酸盐矿物的饱和指数SIc逐渐升高,δ~(13)C-DIC值逐渐偏正.     

岩溶地下河反硝化作用的有限性——一个碳酸盐岩管道的实验研究

反硝化作用是公认的去除水体中硝酸盐的路径,但相比于多孔介质,岩溶地下河中反硝化效果具有不确定性.为更好地认识岩溶地下河中反硝化效果,本研究利用天然碳酸盐岩管道几何模型,以乙醇为可利用电子供体（碳源）,示踪了控制流速条件下管道流中反硝化作用,并辅以多孔介质流实验进行对比.反应示踪、地球化学印迹和微生物检测结果表明：当碳源缺乏时,反硝化作用没有明显启动的迹象;一旦补充了碳源,溶解氧、硝酸盐浓度和质量都出现了明显衰减,并且有中间产物亚硝酸盐产生,水体碱度增加.然而,即使在碳源充足情况下,管道流中反硝化强度却明显比多孔介质流中强度低,两者硝酸盐生物去除率分别为39.4%和大于99%,生物降解速率分别为0.113和10.8 mg·L-1·h-1.推测其原因,一是碳酸盐岩管道内固体表面积与水体积比值低,固体吸着条件不利于微生物生长与发育,降低了硝酸盐去除率;二是管道富含的溶解氧可能延迟了反硝化作用启动,溶解氧降至3.0 mg·L-1左右时硝酸盐浓度才有明显衰减.相比之下,其它环境因素如pH值和温度没有出现明显变化.该研究意义在于：岩溶管道流反硝化去除硝酸盐的潜能是存在的,但即使可利用碳源充足仍具有明显的局限性,这可能意味着岩溶地下河一旦遭受硝酸盐污染,其作为饮用水源的安全风险更大.     

岩溶地下河流域水循环方式的降水效应

岩溶水中锶元素来源于碳酸盐岩地层的溶解,其浓度受地层岩性及地下水径流条件的控制.通过对贵州荔波板寨地下河流域微量元素锶的水文地球化学特征分析,发现在纯碳酸盐岩流域范围内,岩溶水中锶浓度只受控于地下水径流条件,因而Ca/Sr值能良好的示踪岩溶区地下水循环.在本文中,以Ca/Sr值为判别依据,将板寨地下河流域7个水样点划分...     

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.     

华南某金矿下游河道砷镉分布特征

对华南某金矿下游河道砷、镉分布特征进行了初步研究,在金矿下游河道沿程布设7个沉积物采样点及两个河道断面,分析了沉积物及断面土壤的砷、镉、铬、铜、镍、铅、锌含量。采用Tessier连续提取法分析沉积物中砷、镉等重金属的形态。砷含量高达10 208⁷0 621 mg/kg,镉含量达2.870 621 mg/kg,镉含量达2.8¹0.2 mg/kg。沉积物中砷、铅元素含量沿水流方向总体呈现减少趋势,铬、铜元素含量沿水流方向呈现增加趋势,镉元素含量沿水流方向先增加后减少。上游断面沉积物砷、镉等重金属浓度由河流中泓线向河岸方向增加,砷含量由16 617 mg/kg增加至53 197 mg/kg;下游断面则反之,砷含量由16 860 mg/kg减少至384mg/kg。沉积物中砷、镉等重金属元素主要以铁锰氧化态、有机结合态和残渣态的形式存在。     

喀斯特地区浅层地下水对植被退化的水文地球化学响应——以贵州荔波拉桥小流域为例

喀斯特地区植被退化的水文地球化学响应是喀斯特研究的重要内容之一,具有重要的科学和现实意义。选择贵州荔波拉桥小流域中四个不同植被类型的样地作为对象,按月采集浅层地下水(土壤水和表层泉水),对其进行水文地球化学各参数的分析。结果表明,土壤水中Ca2+、Mg2+、HCO3-、EC和pH值,表层泉水中Cl-、NO3-和SO24-等对植被退化响应敏感;而土壤水中NO3-和SO24-,表层泉水中Mg2+、NH4+、HCO3-和EC,以及土壤水和表层泉水中δ13 CDIC值则可能还受到其他过程的影响,需谨慎使用。由此可见,对于土壤层,阳离子和与土壤CO2气体浓度有关的HCO3-可能有较好的响应,而对于表层泉水,HCO3-以外的阴离子可能更敏感。     

坡度和雨强对喀斯特地区坡面产流产沙的影响

利用径流小区观测法,分析了坡度和雨强对贵州喀斯特地区4种地类坡面产流产沙的影响。结果表明,随坡度的增大,各地类坡面产流产沙量并没有表现出一致增大或减小的趋势,它们在很大程度上受土地利用方式和土壤类型的制约;随最大30 min雨强(I)的增大,坡面的产流产沙量增大。坡度为13°时,坡耕地在各地类中的产流产沙量最小,随坡度增大逐渐超过其他地类;除13°径流小区外,经济林地(梨树)在各种坡度、雨强范围内的产流产沙量均为各地类中最少;水保林地(香樟)在各种情况下的产流量虽较大,但产沙量相对较小;裸地在观测条件下的产流产沙量均较大。     

重庆南山表层岩溶泉与地下河三氮运移及氮通量估算

岩溶区特殊的地质构造使地下水系统存在多重水流.为研究三氮在表层岩溶带水流和地下河水流中的特征和运移方式,选取城市化进程中的重庆南山老龙洞地下河流域表层岩溶泉和地下河按月采样,分析水化学特征,结合SPSS的相关性分析,认为两种水流三氮特征差异很大.表层岩溶泉三氮质量浓度月变化小,受降水、污水影响较小,NO_3~--NNH_4~+-N;地下河水三氮质量浓度月变化大,受降水、污水影响较大,旱季NH_4~+-NNO_3~--N,雨季NO_3~--NNH_4~+-N.表层岩溶泉DIN主要来源于与农业活动有关的非点源污染,在土壤、表层岩溶带中经氨化、吸附、硝化作用等过程以扩散流形式运移至出露地表.地下河DIN随管道流、扩散流运移,并以管道流为主.DIN全年有点源的工业、生活污染物经落水洞、裂隙、溶隙进入.雨季同时存在占更大比例的非点源污染物,或由降雨产生的表面坡流、壤中流、表层岩溶带水流经落水洞进入,或经深裂隙、溶隙下渗进入,硝化作用明显.流域DIN输出通量为56.05 kg·(hm~2·a)~(-1),其中NH_4~+-N、NO_3~--N分别占46.03%、52.51%;根据径流分割法估算出点源污染、非点源污染的贡献率分别为25.08%、74.92%.     

北极沉积物中硫酸盐还原菌与生物地球化学要素的相关分析

对北极楚科奇海、白令海测区34个沉积物样品的硫酸盐还原菌(SRB)含量与CaCO3、Si、S、P、Cd、Fe、Ti、Pb、Hg等地球化学要素作了相关分析.同时分析了SRB与其所在沉积物粒度与底层水温间的关系.结果表明:SRB与Si、砂及底层水温为正相关;SRB与CaCO3、Fe、Ti、P、Pb、Hg、粉砂、粘土为负相关;而SRB与Cd、S的相关性因海区不同而不同,既有负相关,也有正相关.分析了这些相关状况及其原因.     

硫氧同位素解析典型岩溶地下河流域硫酸盐季节变化特征和来源

全球约1/4的饮用水源为岩溶水,但岩溶含水层极易遭受人类活动污染.以八步地下河为例,利用硫酸盐（SO₄^2-）浓度、硫氧同位素（δ³⁴S-SO₄和δ¹⁸O-SO₄）和水中氧同位素（δ¹⁸O-H₂O）研究岩溶小流域SO₄^2-的丰、枯水期两个季节变化特征和来源.结果表明：①受酸性矿坑水（acid mine drainage,AMD）直接影响的采样点SO₄^2-浓度较高（≥250 mg·L^-1）,枯水期>丰水期,其他采样点浓度季节变化相对较弱且浓度低.②地表水丰水期δ³⁴S-SO₄与δ¹⁸O-SO₄平均值分别为-10.5‰和4.7‰,枯水期为-11.5‰和1.3‰;地下水丰水期δ³⁴S-SO₄与δ¹⁸O-SO₄平均值分别为-2.9‰和7.1‰,枯水期为-3.2‰和6.2‰.地表水和地下水中δ³⁴S-SO₄与δ¹⁸O-SO₄值都存在丰水期偏重、枯水期偏轻的特征.③丰、枯水期流域内地表水和地下水中各采样点δ³⁴S-SO₄值变化不明显,表明在特定的采样点SO₄^2-的来源相对稳定.④地表水和地下水中SO₄^2-主要来源于雨水、硫化物和石膏,地下河出口各来源丰水期所占的比例分别为13%、40%和47%,枯水期为18%、39%和43%.     

典型喀斯特坡地137Cs的分布与相关影响因子研究

通过野外考察和大量的137Cs取样分析,对喀斯特坡地土壤137Cs分布及相关影响因子进行了初步研究.结果表明,喀斯特区域137Cs剖面分布特征与非喀斯特区域相似,林地土壤剖面137Cs呈现指数分布模式,耕地剖面的137Cs呈均匀分布模式;喀斯特区域落水洞洞口45 cm以上土层中的137Cs比活度变幅为1.7~3.3 Bq/kg,137Cs分布较深,表明洞口现存土壤多由侵蚀物质堆积形成;2个石缝中的土壤样品137Cs比活度分别为16.8 Bq/kg和37.6 Bq/kg,远远高于临近土体,表明裸岩是影响喀斯特区域137Cs地表空间运移的一个重要因素;随坡面海拔升高,137Cs的面积活度表现出波动振荡趋势,空间异质性明显,林地和农耕地坡面137Cs面积活度变幅分别为299.4~1 592.6 Bq/m2和115.8~1 478.6 Bq/m2;林地坡面137Cs面积活度与坡度和海拔高度呈极显著正相关,农耕地坡面137Cs面积活度和坡度呈不明显的负相关,与海拔高度呈显著负相关.地形地貌和人为干扰强度是影响坡面137Cs空间分布规律的主要因素.     

基于主成分分析法对开阳县岩溶地下水水质的评价

本文采用主成分分析法,对贵州省开阳县的9个地下暗河出口及岩溶泉的水质进行综合分析,选取其中具有代表性的13个实测数据进行定量化评价。结果表明,除城关镇石头村由于受到Fe、Na+等污染导致水质较差以外,该地区地下水水质总体都较好,与实际情况相符合,评价结果能为水资源合理开发利用和水污染的综合防治提供参考。     

坡改梯的损益分析——以贵州省喀斯特地区为例

用广义的效益-成本分析法,运用价值流量概念,对坡改梯的效益和成本进行了分析,结果表明,坡改梯是喀斯特地区农业可持续发展的重要途径,可增加耕地面积、提高水资源利用率和利用效率,可有效增进抗御灾害能力,可增加农产品产量,可同时提高经济、资源、生态环境和社会效益。     

贵州高原典型喀斯特县域生境质量时空演变及定量归因

揭示贵州高原喀斯特县域生境质量时空演变规律及其驱动因素,为平衡喀斯特区域生态保护和可持续发展提供科学依据.利用1989年、2003年、2010年和2020年4期土地利用数据、DEM数据、气象数据和社会经济数据,采用InVEST模型阐明普定县近30年生境质量时空分布格局及演变特征,并对其空间分异的驱动力进行了定量探测.结果表明：(1)耕地和林地是普定县的主要土地利用类型,构成了地表覆盖景观基质. 2003～2010年土地利用变化最显著,其中林地的增幅最大,达86.42%,耕地是流失最严重的土地利用类型,面积减少157.57 km2,主要流向林地和建设用地;(2)1989～2020年普定县生境质量指数平均值由0.60上升至0.73,空间上由东北部向西南部大体呈现出“高-低-高”的分布格局,生境质量高值区主要分布在东北部林地和草地区,低值区集中在中部和南部的建设用地,生境质量等级上升的区域主要集中在东部及西北部的大部分地区;(3)土地利用类型是影响生境质量时空分布的首要因素,解释程度为91.00%.在交互作用探测中,任意两种影响因素的交互作用大于单个因素的单独作用,土地利用类型和年均降水量的交互作用最强,达到96.00%,其与岩性因子的交互作用达到94.00%,自然与人文因素共同主导生境质量的时空变化. 1989～2020年普定县生境质量总体较好,土地利用类型变化与生境质量关系密切,优化土地利用结构、减小人类活动的影响对提高普定县生境质量具有重要意义.     

闽江上游溪流沉积物有机磷空间分布及其环境意义分析

为探究闽江上游土地利用方式对溪流沉积物磷的分布及潜在释放能力的影响,利用IVANOFF法,重点研究闽江上游不同流域沉积物有机磷形态及其空间分布特征,探讨沉积物的理化性质对有机磷(OP)形态含量分布的影响.结果表明:①建溪和沙溪流域的沉积物总氮(TN)和总磷(TP)含量要高于富屯溪流域,这应与建溪和沙溪流域附近农田和居民区较多、富屯溪流域周围多以林地为主有关;②3个流域沉积物中TN含量及建溪和富屯溪流域沉积物中的TP含量均有上游中游下游的规律,显然是溪流上游多山地、林地,而中下游人类活动多造成的;③3个流域沉积物有机磷形态都以非活性有机磷(NLOP)为主,表明闽江上游总体受外源污染影响较小,其形态相对比例在不同流域的沉积物中的变化较大,而在同一河流的不同地段中变化则较小;④沉积物的理化性质对有机磷形态与分布有明显影响,其中有机质(OM)、TP和TN的影响最为明显,但对不同流域沉积物的影响程度存在差异.因此,为保障闽江上游水质,应加强对流域附近的生活污染源及农业污染源的控制.     

浅析喀斯特生态系统健康影响因子及评价指标——以毕节地区为例

从喀斯特生态系统以及喀斯特生态系统健康评价的概念出发,以毕节地区为例,分析了影响喀斯特生态系统健康的各类因子,如水土流失及石漠化、水资源、生物多样性、地貌、人类活动强度与方式、人-社会-生态健康可持续性等,利用因子载荷分析方法,从生态系统的结构功能、可持续利用能力、动态变化等三个方面筛选出26个因子构建了喀斯特生态系统健康评价的指标体系。