洞穴滴水的水文地球化学过程:贵州犀牛洞的研究

为了揭示洞穴滴水的水文地球化学过程,对贵州镇宁犀牛洞3个滴水点的滴率、水化学组成等进行为期1年的动态监测,示踪结果显示出犀牛洞滴水对大气降水的响应较快(28天以上),滴水的物质组成直接源自于洞穴环境,即土壤和岩石,而大气降水携带的物质成分较少,滴水点均受到不同源来水的影响。洞穴滴水的化学组成中元素含量的变化主要由水运移过程中水-土、水-岩作用导致的岩石溶解-方解石沉淀过程所控制,表明犀牛洞滴水点的次生沉积物可能记录了环境变化信息。     

喀斯特洞穴滴水Ca、Mg离子特征与降雨、温度相关研究——以贵州安顺石将军洞为例

为了分析洞穴滴水Ca2+、Mg2+和降雨、气温内在联系、进一步帮助解译周围地区地表环境,我们从2011年6月至2012年5月对贵州石将军洞滴水Ca2+、Mg2+等地球化学特征和周围气候进行了为期一年的监测,发现7个滴水点Ca2+、Mg2+年际变化趋势具有明显一致性,分为波动区、高值区及低值区,滴水点Mg/Ca比值与月降雨量没有明显一致性变化,但波动区,高值区及低值区均值与月降雨量具有很好的相关性,能够反应外界降雨量变化。并且研究发现,在低值区由于温度和土壤CO2的影响,造成滴水Ca2+、Mg2+在1月份突变性降低,成为年际变化的波谷期。     

贵州纳朵洞洞穴水水文地球化学变化特征及其环境意义

对贵州关岭纳朵洞2012年12月至2014年12月期间,三处滴水(S1、S2、S3)和一处池水(SC)的地球化学指标进行动态监测.结合当地气象资料,分析了观测期间纳朵洞洞穴水水文地球化学季节变化及其对外界气候变化的响应.结果表明,纳朵洞洞穴水的水化学类型主要为HCO_3~--Ca~(2+)型,除每年降水量最大的月份外,滴水和池水长期处于沉积状态;纳朵洞3个滴水点的离子浓度由于岩溶水在洞顶的运移路径和时间不同存在一定差异,池水因受到洞穴混合水和洞穴空气较高CO2浓度的影响,其离子浓度高于滴水且变化幅度偏大;纳朵洞洞穴水地球化学指标具有显著的季节变化规律,可以很好地响应外部气候环境变化;离子浓度对极端气候事件引起的年际间降水变化的响应比较敏感:2013年雨季的Ca~(~(2+))、Mg~(2+)、SO_4~(2-)浓度高且平稳,而2014年雨季其浓度偏低且波动大,不同观测点的响应程度和时间并不一致.     

合浦盆地西部地区地下水水化学特征及形成机制

北海市是地下水支撑社会经济发展的典型滨海城市,研究该区水化学特征及形成机制,对服务水资源科学管理和海岸带生态环境保护具有重要意义.通过北海市合浦盆地西部地区地下水调查、水样采集与分析,综合运用水化学和同位素理论和方法揭示了控制地下水水质的主要水文地球化学过程.结果表明,地下水具有低pH值和低矿化度的显著特征.孔隙水水化学类型以硝酸型水为主,Na⁺和Cl^-浓度沿径流方向明显增加;裂隙水以Ca-HCO₃、 Ca-Cl·HCO₃、 Ca·Na-HCO₃和Na-Cl·HCO₃型为主.地下水受大气降水补给,水文地球化学过程主要受到水岩相互作用、阳离子交换作用和人类活动的综合影响.Na⁺、 K⁺和Cl^-主要来源于蒸发盐岩和硅酸盐岩,Ca²⁺、 Mg²⁺、 HCO₃^-和SO₄^2-     

岩溶洞穴系统CO2迁移特征及其环境耦合关系研究

作为岩溶地下空间特有的窗口,洞穴CO₂通常较高且补给过程复杂,研究洞穴CO₂不仅有利于探明岩溶系统CO₂三相运移过程,对寻找遗漏碳汇也具有积极意义。为了研究不同季节下岩溶洞穴系统各层CO₂变化特征,揭示其迁移路径,进一步探究洞穴系统CO₂来源,对不同季节麻黄洞上覆土壤、洞穴滴水及洞穴空气CO₂进行密集监测,结合数理统计及相关模型对数据进行分析。结果表明:(1)麻黄洞洞穴系统各层CO₂存在雨季高旱季低的季节特征,作为主要补给源,土壤CO₂在各层CO₂变化中发挥重要的作用,通风效应影响洞穴CO₂浓度的变化。(2)pCO_2(H)计算结果表明,麻黄洞内滴水点存在不同的补给过程,除上覆土壤CO₂补给外,还存在表层岩溶带的补给。(3)模型分析表明,麻黄洞洞穴滴水全年均处于脱气状态,使洞内发生沉积,形成洞穴沉积物。分析洞穴系统上各层CO₂运移特征,为寻找遗失碳汇以及岩溶地区碳循环研究提供科学参考。     

永定河上游地表水-地下水水化学特征及其成因分析

永定河上游流域是冀西北重要的水源涵养区和生态屏障区,受气候变化和高强度人类活动影响,径流减少和水环境恶化问题日益突出.深入研究自然和人类活动共同影响下的地表水-地下水水化学特征及其成因,可为区域水资源可持续利用提供科学参考.本研究利用（δ²H和δ¹⁸O）氢氧同位素关系明确地表水和地下水来源,并在此基础上结合数理统计和水文地球化学方法,分析水化学特征及其成因.结果表明,地表水和地下水主要来源于降水.受自然因素及人类活动的共同影响,洋河和桑干河流域水化学类型差异显著.整体上,地表水离子浓度表现为：桑干河>洋河.桑干河流域地表水主要阳离子为Na⁺,主要阴离子为Cl^-和SO₄^2-,且水化学类型多样;洋河流域地表水主要阴阳离子分别为HCO₃^-和Ca²⁺,水化学类型分布相对集中.影响地表水水化学的自然因素主要为矿物溶解和蒸发,但人类活动却体现出流域差异,其中桑干河为支流的工业废水排放,而洋河流域为农业生产和城市.然而,由工业废水排放和酸雨输入导致的地表水Cl^-和SO₄^2-浓度持续增加,是地表水资源可持续利用的限制因素.因此,未来桑干河流域地表水资源利用要综合考虑总盐分和水化学组成的影响,而洋河流域主要考虑总盐分的影响.因地制宜地进行地表水资源利用,是永定河上游水资源可持续利用和恢复地下水位行之有效的措施.     

淮南煤矿区地表水和地下水水化学特征及控制因素

为厘清淮南矿区地表水和地下水水化学特征和控制因素,采集115组地下水和30组地表水样品,基于数理统计、 Piper三线图、 Gibbs图、矿物稳定场图和离子比例系数等方法,分析了淮南煤矿区地表水和地下水的水文地球化学特征,研究了其水化学特征演变规律.结果表明,淮南煤矿区地下水和地表水呈弱碱性,地表水和地下水中优势阴阳离子为HCO^-₃、 Ca⁺和Na⁺.HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Na·Mg型为地表水和地下水的主要水化学类型.地下水和地表水的水化学特征主要受岩石风化作用控制,阳离子交替吸附和蒸发对其有一定的促进作用.水岩作用以硅酸盐和碳酸盐矿物的溶解为主,碳酸盐岩的溶解制约Ca²⁺、 Mg²⁺和HCO^-₃等离子的变化.地表水和地下水中Cl^-、 SO₄^2-、 NO^-₃     

海南岛北部剥蚀平原区浅层地下水水化学特征的形成与演化

海南岛北部剥蚀平原区浅层地下水是区域内重要的供水来源,同时作为区域地下水重要的补给区和径流区,对整个琼北地区地下水水化学特征的形成与演化具有重要意义.以龙门地区浅层地下水为研究对象,结合水文地质条件并应用多元统计、水化学和同位素地球化学分析方法,对影响该地区浅层地下水水化学特征的主要控制因素和演化过程进行了分析.结果表...     

重庆雪玉洞洞穴滴水水文地球化学时空变化特征及其环境意义

为揭示不同类型的洞穴滴水水文地球化学指标季节变化特征及其对外界气候变化的响应机制,从2015年3月至2017年3月对重庆丰都雪玉洞内的4处滴水点的地球化学指标进行两年的动态监测,结果表明,4个滴水点的水化学类型主要为HCO_3~--Ca~(2+)型,且常年处于沉积状态,但不同类型的滴水点在滴量及离子浓度方面差异明显;受制于基岩溶蚀作用、稀释作用、先期沉积作用(PCP)等地球化学进程,4个滴水点的Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、EC、pH、pCO_2、SIc等地球化学指标具有显著的季节变化规律,可以很好地响应外部气候环境变化;不同类型滴水点的Mg/Ca比变化规律并不一致,这与每个滴水点的运移路径不同及PCP强度不同有关;4个滴水点的δ~(13)C_(DIC)受到土壤CO_2浓度及水动力条件的影响,与外界气温降水量均表现出一定的相关性,但在以管道流为主的滴水点中,δ~(13)C_(DIC)往往在短时间尺度上表现出雨量效应.     

郯庐断裂带（安徽段）浅层地下水水化学特征、控制因素及水质评价

为研究郯庐断裂带（安徽段）地下水的水化学特征、控制因素和地下水质量.在郯庐断裂带周边的江淮波状平原区、沿江丘陵平原区和皖西山地共采集了86组地下水,综合运用描述性统计、Piper图、Gibbs图、离子比例分析、饱和指数、氯碱指数和熵权水质指数（EWQI）等方法,开展了地下水的水化学特征及控制因素研究,评价了地下水的质量.结果表明,郯庐断裂带（安徽段）周边浅层地下水呈弱碱性,地下水化学类型以HCO₃-Ca·Mg和HCO₃-Na·Ca型为主.水岩相互作用控制地下水化学组分的形成,硅酸盐岩和碳酸盐岩风化作用控制了地下水化学组分的形成.强烈的阳离子交替吸附作用是引起Na⁺富集的重要因素.研究区地下水整体质量较好,但受到一定程度人类活动的污染,江淮波状平原和沿江丘陵平原大部分地下水不适合直接饮用.研究结果对郯庐断裂带（安徽段）周边浅层地下水资源可持续开发利用和环境保护具有重要意义.     

贵州省土壤温度状况估算

土壤温度是土壤重要的内在属性,亦是反映区域环境特征和土壤系统分类体系中的重要基础性指标。但在贵州省境内,由于缺乏数据观测体系,目前还缺乏完整的土壤温度报道和估算方法。介于此,本文收集了贵州省境内84个气象站多年的地面气候资料数据,通过拟合土壤温度与年平均气温、纬度、经度和海拔高度之间的关系,构建了相应的土壤温度估算模型,并与其他三种地区性土温测算方法进行比对,得到了相对一致的分析结果。模型估算的区域土壤温度结果显示,贵州省各地区土壤温度以"热性土壤"为主(15℃≤Y22℃),少数地区如:毕节的大方、威宁和六盘水的水城三个地方为"温性土壤"(8℃≤Y15℃)。     

贵州省水土流失时空变化特征

查明贵州省水土流失的时空变化特征,对指导水土保持和生态环境建设具有重要意义。基于贵州省2000、2010、2015年3期水土流失数据,采用水土流失比率和水土流失综合指数方法,探讨了贵州省水土流失时空变化规律。研究表明:(1)2000～2015年贵州省水土流失得到了明显改善,不同分区水土流失呈现西部重、东部轻、北部重、南部轻的空间格局;(2)黔西分区以轻度、中度、强度侵蚀为主,黔西南、黔北、黔中分区以轻度、中度侵蚀为主,黔南、黔东分区以轻度侵蚀为主,呈现"阶梯状"区域性特征;(3)各分区水土流失总体呈下降趋势,黔东、黔西南、黔西分区仍是水土流失重点关注区域。本研究揭示了贵州省水土流失总体呈好转趋势,水土流失的扩张趋势得到了初步遏制,潜在水土流失风险逐渐降低。     

贵州省毕节市威奢乡农田土壤环境质量特征研究

本文采用元素地球化学的研究理论与方法对贵州省毕节市威奢乡耕作土壤环境特征进行研究并采用单因子指数法和综合污染指数法对其环境质量进行科学评价,得出如下主要研究结果:威奢乡现代耕作土壤总体呈弱酸性,pH值介于5.10~7.38之间,平均值为6.12;有机质含量丰富,介于3.29%~12.06%之间,平均值为5.85%;土壤全氮含量介于1735~6325mg/kg之间,平均值为3722 mg/kg;全磷含量介于667.2~1579.69 mg/kg之间,平均值为1161.4 mg/kg;全钾含量介于5016.06~15063.03 mg/kg之间,平均值为9186.2 mg/kg,对比全国第二次土壤普查养分分级标准,研究区土壤全氮、全磷含量为一级,无需补充,但全钾含量为五级,应适量施加含钾元素肥料,以提高土壤肥力;研究区Ca、Mg元素含量均低于贵州省表层土壤平均值,应注意适量补充Ca、Mg元素;有害重金属元素Cr、Cd、As、Pb含量具有CrPbAsCd的区域特征,且Cr、Cd含量均高于贵州省表层土壤平均值。单因子污染指数法评价结果显示研究区农耕土壤Cd已经明显污染,成为该地区最主要的污染物。内梅罗综合污染指数法评价结果显示,研究区大部分土壤已达到严重污染程度(P综3)。其中,重金属Cd、Zn主要来源于外源污染,且大部分富集在土壤表层,给农业生产带来极大风险。     

贵州乌都河流域雨季河水水化学特征及其控制因素

乌都河是贵州西部典型的矿业型岩溶山地流域.对乌都河流域干流、支流、泉水和矿井水进行采样分析,通过Gibbs图、Piper图和数理统计分析等方法,研究了乌都河流域水化学特征及控制因素,并计算了不同因子对河水的贡献率.结果表明,乌都河流域水体pH值范围为7.87~8.52,均值为8.14;ρ（TDS）范围为135~243 mg ·L^-1,均值为191.7 mg ·L^-1.天然河水和泉水中阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-为主,水化学类型为HCO₃-Ca型;但受矿业活动影响后,部分支流河水中阳离子以Ca²⁺和Na⁺为主,水化学类型过渡为HCO₃ ·SO₄-Ca和HCO₃ ·SO₄-Ca ·Na型.乌都河流域河水离子组分受矿井水排放和阳离子交换作用、碳酸盐岩风化、硅酸盐岩风化和农业施肥这4个因子的影响.矿井水中具有较高浓度的SO₄^2-和Na⁺,是乌都河支流河水中SO₄^2-和Na⁺的主要来源.化学物质平衡法计算表明,碳酸盐岩风化的贡献率为44.12%~86.92%,均值为74.32%;矿业活动的贡献率为3.28%~37.07%,均值为11.61%;碳酸盐岩风化是乌都河流域河水水化学的主控因素,矿业活动对河水水化学组分也有不可忽视的贡献.大气降水、硅酸盐岩风化、农业活动和生活污水的贡献率均值分别为3.75%、4.67%、2.85%和2.81%,对流域水化学的影响有限.     

贵州省土壤水分状况估算及分析

土壤水分是重要的土壤内在属性,亦是土壤系统分类工作中重要基础性诊断特征。将贵州省86个气象站点地面气候数据与土壤可能蒸散量模型、月干燥度和年干燥度计算公式相结合,依据中国土壤系统分类对土壤水分状况的分级要求,对贵州省土壤水分状况进行初步评判,同时探讨土壤干燥度与可能蒸散量、降水量及温度间的相互关系。结果表明,贵州省土壤水分状况包括湿润和常湿润两种类型,51个县(市)的土壤属于"湿润"水分状况,其余35个县(市)土壤属于"常湿润"水分状况。自西向东,贵州省土壤水分状况由"湿润"逐渐演变为"常湿润",中部区域为两种土壤水分状况同时存在。相较于地区性降水量,可能蒸散量对土壤干燥度影响更大;与年均气温相比,年可能蒸散量与年均地表温度相关性更强。将贵州省土壤水分状况作为诊断特性应用于土壤系统分类时,应综合分析成土环境条件。     

地被物对土壤水分动态和水量平衡的影响研究

通过土壤水分渗漏装置试验研究了百喜草( Paspalum notatum) 及其枯落物在红壤坡地对土 壤水分动态和水量平衡的影响。结果表明, 百喜草覆盖(A) 、百喜草敷盖(B) 、裸露对照(C) 的地表径 流系数分别为1.35%、2.78%和32.74%, C 的地表径流量分别是A、B 的24.25 倍和11.78 倍。A、B、C 的月均土壤含水量变化规律显示, 地被物对土壤含水量的影响随季节的不同而不同, 不同地被物可 以增加或减少土壤水分。年均土壤含水量排列顺序是: B( 27.09%) >A( 26.46%) >C( 26.27%) 。不同处 理水量平衡各分量有较大差异。在2002 年降雨量1 808.5mm 的情况下, A、B、C 的年总径流深分别 为1 245.24、1 453.81 和1 383.23mm, 蒸散量分别为562.74、347.91 和413.82mm, 土壤蓄水年变化 量分别为0.52、6.78 和11.45mm。     

贵州盘县平关镇仙人洞测量及成因探讨

实地测量了贵州盘县平关镇仙人洞双层水平洞穴系统,绘制了洞穴三相图,洞穴Ⅰ和洞穴Ⅱ长度为123m和85m。依据测量结果及区域地貌对该洞穴系统的成因及演化过程进行了综合分析,认为在岩层裂隙和节理不发育的情况下,岩溶水相对孤立,不存在统一的地下水面,岩层走向控制岩溶洞穴走向的发育。该水平洞穴系统不是早期小河的通道,其排泄区位于北部的沈家河,区域内早期未发生河流袭夺现象。依据洞穴通道特征认为该洞穴系统发育经历了深潜时期、渗流时期、干燥时期。     

黔西拖长江流域水化学演化特征及驱动因素

拖长江为黔西典型的矿业型岩溶山地小流域,研究其水化学演化特征及驱动因素,对当地经济社会发展和水资源科学管理均具有重要的意义.通过采集拖长江流域河水、泉水和矿井水样品,利用水化学图解、数理统计和绝对因子分析-多元线性回归受体模型(APCS-MLR),研究了拖长江流域河水溶质来源及其对河水水化学组分的贡献.拖长江流域河水pH值为7.30～8.31,TDS值为40～520 mg·L^-1,TDS主要由Ca²⁺、 Na⁺、 HCO^-₃和SO₄^2-贡献.河水优势阳离子为Ca²⁺和Na⁺,优势阴离子为HCO^-₃和SO₄^2-,水化学类型从HCO₃-Ca过渡为HCO₃-Ca·Na和HCO₃·SO₄-Ca·Na型;矿井水主要为HCO