岩溶区不同土地利用下地下水碳同位素地球化学特征及生态意义

通过分析贵州洪家渡盆地地下水水化学和溶解无机碳(dissolved inorganic carbon,DIC)同位素(δ13CDIC)季节变化特征,探讨岩溶区不同土地利用类型下影响地下水δ13CDIC特征的自然过程和人为因素.结果表明:洪家渡盆地地下水中DIC主要来源于碳酸盐岩风化和土壤CO2.地下水δ13CDIC值冬季为-14. 8‰～-4. 1‰,平均值-10. 1‰;夏季为-14. 5‰～-6. 3‰,平均值-10. 2‰.含煤地层中硫化物氧化和酸雨带来的H2SO4参与碳酸盐岩风化使地下水δ13CDIC值整体偏正.由于土壤CO2效应,人类活动干扰程度小的林地地下水δ13CDIC值夏季冬季.夏季农业活动施用的大量肥料产生的HNO3参与了碳酸盐岩风化,使耕地地下水δ13CDIC值夏季冬季.居住区人为输入的有机质降解对地下水DIC贡献较大,冬夏季δ13CDIC平均值分别-11. 9‰和-11. 6‰,季节差异较小.不同季节、不同土地利用类型下,人类活动方式不同导致地下水δ13CDIC值与水化学存在差异.因此,δ13CDIC可以反映人类活动对岩溶含水层的影响,具有良好的生态指示意义.     

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     

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。     

人类活动影响下的垂直气候带岩溶泉地球化学特征对比:以重庆金佛山水房泉、碧潭泉为例

为探讨人类活动影响下的垂直气候带岩溶泉水化学变化,以重庆金佛山水房泉和碧潭泉为例,基于两泉自然环境和人类活动强度差异,利用独立样本t检验、Gibbs图解法、主成分分析(PCA)及地球化学敏感性分析等方法,对两泉水文地球化学特征及其控制因素进行对比研究.结果表明,垂直气候带岩溶发育的差异性导致碧潭泉离子总浓度高于水房泉.不同高程的岩性决定了水房泉水化学类型为HCO_3-Ca型,而碧潭泉为HCO_3-Ca·Mg型.碳酸盐岩溶蚀是两泉Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-的主要来源,水房泉SO_4~(2-)、NO_3~-、PO_4~(3-)、K~+和Na~+在冬夏季受酒店排污影响出现峰值,碧潭泉各指标年内变化平稳.水房泉水属于Ⅳ类水,而碧潭泉水质相对较好. PCA分析表明水-岩作用为两泉的首控因子,酒店排污和来自降水的离子输入分别对水房泉、碧潭泉水质具有重要影响,同时降水导致的水土流失与淋滤效应也对两泉有一定影响.水房泉的地球化学敏感性大于碧潭泉,故应针对不同高程岩溶系统特点制定相应保护措施,特别是要重视景区酒店污水的处理.     

西南典型岩溶地下河系统水文地球化学特征对比:以重庆市青木关、老龙洞为例

为探究不同土地利用类型和人类活动方式下西南典型岩溶地下河的水文地球化学特征,以地质背景相似的重庆青木关和老龙洞地下河为例,从月动态、单场降雨动态两个尺度,利用独立样本t检验、主成分分析(PCA)等方法对两岩溶地下河出口姜家泉、老龙洞的水文地球化学特征及其影响因素进行对比研究.结果表明,姜家泉与老龙洞的Ca~(2+)、HCO_3~-、Mg~(2+)、K~+、NO_3~-、Na~+、SO_4~(2-)、Cl~-、电导率等差异显著,姜家泉K+、NO-3的月动态变化幅度和浓度均值大于老龙洞,Na~+、SO_4~(2-)、Cl~-的月动态变化幅度和浓度均值则小于老龙洞.由PCA分析可知,水-岩作用对两岩溶地下河水的水化学特征及变化都起重要作用,但青木关主要受农业活动影响,老龙洞则主要受城镇活动、工业活动影响.由于人类活动影响方式和程度的差异,两岩溶地下河对单场降雨的响应也不同,姜家泉各指标变化与流量变化高度一致,老龙洞各指标的变化相对无序.青木关水化学特征的动态变化受水土流失、农业活动影响较大,水-岩作用次之.老龙洞则主要受到水-岩作用的影响,受城镇活动、工业活动、水土流失作用的影响也较明显.     

基于PMF-PCA/APCS与PERI的菏泽油用牡丹种植区表层土壤重金属潜在来源识别及生态风险评估

研究特色农产品产区土壤重金属来源及其潜在风险,对科学管理、安全利用土壤和作物资源具有重要意义.以菏泽油用牡丹种植区为研究对象,采集并测定了254件表层土壤样品As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等8种重金属的含量.采用多元统计法分析了重金属的含量特征及相关性,利用地累积指数（I_geo）、正定矩阵因子分解法（PMF）和主成分分析/绝对主成分分数法（PCA/APCS）相结合的手段解析了表层土壤中重金属的来源,借助潜在生态风险指数（PERI）对该8种重金属的生态风险进行了评估.结果表明,土壤中除Cd元素的平均值高于菏泽市背景值1.44倍之外,其余7种重金属的平均含量均与菏泽市土壤元素背景值基本一致;经相关分析和聚类分析,土壤中Pb、Hg和Cd元素受后期人为活动的干扰影响较大;研究区8种重金属的来源为自然源、农业化肥源、工业燃煤源和生活交通源,贡献率分别为81.31%、15.45%、2.74%和0.50%;研究区84.25%的点位处于轻微生态风险,而中度风险和强风险点位占比分别为14.96%和0.79%,其中Cd和Hg是研究区生态风险主导元素.     

基于边界观测的长三角某工业区O3来源特征

为研究上海某石化工业区臭氧来源特征,采用在线监测系统对该工业区O₃及其前体物和气象参数展开了为期3个月（2020年6~8月）的同步连续观测.采用TCEQ（Texas Commission on Environmental Quality）区域背景臭氧估算法和主成分分析两种方法研究工业区区域背景和本地生成O₃浓度贡献,并将两种方法进行对比分析.结果表明：①观测期间园区主导风向为东南风和东风,平均温度为27.12℃.ρ（VOCs-36）日均值为32.05~240.51μg·m^-3,烷烃浓度占比最大;ρ（NO_x）日均值为10.15~47.51μg·m^-3;ρ（O₃）为31.81~144.43μg·m^-3.②TCEQ法得出的区域背景O₃浓度[ρ_R（O₃）]为32.63~191.13μg·m^-3,本地生成O₃浓度[ρ_L（O₃）]为16.08~134.25μg·m^-3,区域背景占比ω（TCEQ）为32.6%~87.7%.主成分分析计算得出的区域背景[ρ_PCA-R（O₃）]为66.38~219.83μg·m^-3;③TCEQ法计算得出的本地生成O₃浓度变化基本能够与该园区内臭氧生成潜势的变化对应,两种方法具有良好的吻合效果,经验证结果具有可靠性;④剔除由于站点浓度异常情况带来的计算误差,观测期间区域背景O₃占比基本处于75%~95%范围内.综上,园区内O₃浓度组成以区域输送为主,应重点关注工业区周边城市的O₃污染治理,落实长三角区域联防联控措施.     

郑州市大气PM2.5中重金属的污染特征、来源及健康风险评估:基于高分辨数据

为了研究城市大气PM_2.5中重金属的污染特征和来源,于2017年的7月和10月及2018年的1月和4月,利用在线金属分析仪对郑州市大气PM_2.5中的21种元素进行在线检测,分析了重金属浓度变化;通过富集因子、主成分分析和潜在源贡献等方法对重金属进行溯源;采用环境健康风险评价模型评估其健康风险.结果表明,K、 Zn、 Mn、 Pb、 Cu、 As、 Cr和Se的浓度随污染等级的提高而增加;富集因子和主成分分析法结果表明,重金属主要来源为地壳源、混合燃烧源、工业源和机动车源;雷达特征图表明,地壳源主导的污染主要发生在春、冬两季,混合燃烧源主导的污染主要发生在冬季;Pb、 As和Ni受汾渭平原、京津冀和河南南部的传输影响较大,Cd受采样点西北部影响较大;As对成年人和儿童均有显著致癌风险,Pb和Sb对儿童存在显著非致癌风险.     

Trace metals in atmospheric fine particles in one industrial urban city: Spatial variations, sources, and health implications

Trace metals in PM2.5were measured at one industrial site and one urban site during September, 2010 in Ji'nan, eastern China. Individual aerosol particles and PM2.5samples were collected concurrently at both sites. Mass concentrations of eleven trace metals(i.e., Al, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Sr, Ba, and Pb) and one metalloid(i.e., As) were measured by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy(ICP-AES). The result shows that mass concentrations of PM2.5(130 μg/m3) and trace metals(4.03 μg/m3) at the industrial site were 1.3 times and 1.7 times higher than those at the urban site, respectively, indicating that industrial activities nearby the city can emit trace metals into the surrounding atmosphere. Fe concentrations were the highest among all the measured trace metals at both sites, with concentrations of 1.04 μg/m3at the urban site and 2.41 μg/m3at the industrial site, respectively. In addition, Pb showed the highest enrichment factors at both sites, suggesting the emissions from anthropogenic activities existed around the city. Correlation coefcient analysis and principal component analysis revealed that Cu, Fe, Mn, Pb, and Zn were originated from vehicular trafc and industrial emissions at both sites; As, Cr, and part of Pb from coal-fired power plant; Ba and Ti from natural soil. Based on the transmission electron microscopy analysis, we found that most of the trace metals were internally mixed with secondary sulfate/organic particles. These internally mixed trace metals in the urban air may have diferent toxic abilities compared with externally mixed trace metals.     

无定河流域地表水地下水的水化学特征及控制因素

以无定河流域为研究区,分析地下水和地表水水化学特征,讨论溶质来源及其控制因素,为水质管理提供参考依据.考虑季节效应,在枯水期和汛期分别进行水样采集,综合运用图解法、相关性分析和正向推演模型分析水化学时空演化特征,探讨水化学形成机制并定量不同来源对溶质的贡献率.结果表明,无定河流域水体整体呈弱碱性,主要的阴、阳离子分别为...     

南京北郊大气VOCs变化特征及来源解析

利用2011-03-01~2012-02-29南京北郊大气VOCs观测资料,对大气VOCs浓度变化特征和特征物比值差异展开研究,并应用PCA/APCS受体模型对不同季节VOCs来源进行了解析.结果表明,南京大气总VOCs体积混合比为43.52×10-9,其中烷烃占45.1%、烯烃占25.3%、炔烃占7.3%和芳香烃占22.3%.总VOCs体积混合比呈现夏季高,冬季低的季节变化.VOCs组分中烷烃在冬季最高,烯烃夏季最高,芳香烃春季最高,炔烃冬季最高.特征物比值(VOCs/乙炔)和T/B比值反映出观测点受周边工业区影响较大.VOCs源解析表明,主要来源来自工厂生产、机动车排放、燃料燃烧、生产活动挥发、溶剂使用和自然源.虽然有季节变化,但与工业生产活动相关的来源占大气VOCs 45%~63%,其次为机动车来源占34%~50%.     

典型化工集中区环境空气SVOCs污染特征及来源解析

于冬春两季在华东3个典型石化化工集中区设置环境空气观测点,利用PUF大气被动采样技术(PUF-PAS)采集大气中半挥发性有机化合物(SVOCs),使用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)进行分析.获得59种SVOCs的浓度,包括25种多环芳烃(PAHs)、24种正构烷烃及10种藿烷,并结合主成分分析和特征比值法解析PAHs来源.结果表明:①各观测点正构烷烃贡献率最高,其次是PAHs,分别超过60％和30％;②根据各化合物冬春季浓度变化并结合风向进行分析,推测正构烷烃C18、C29 αβ-藿烷和C30αβ-藿烷与石油化工排放有关;③PAHs单体以菲(Phe)、荧蒽(Fla)、萘(Nap)、芴(Flu)和芘(Pyr)为主,合计占比高达90.0％;④主成分分析显示观测点PAHs主要来自化石燃料燃烧、机动车尾气和石化工艺排放等,3类来源对PAHs的贡献率分别为56.0％、19.2％和8.6％,基于特征比值法的PAHs来源解析予以了验证.     

基于源解析的傍河水源地污染风险季节性变化特征分析

傍河开采已成为国际公认的新型安全的取水方式.本文以哈尔滨呼兰水源地为研究对象,采用地下水污染解析技术对枯丰水期水源地污染源结构和特征进行了刻画,在此基础上采用污染源-途径-受体模型进行了枯丰两季水源地区域污染风险评价,综合分析了季节变化条件和人类活动共同作用下对傍河水源地地下水水质安全的影响.结果表明,基于源解析的地下水污染源在枯丰季节里表现出不同的空间分布特征,主要受水源地开采引起的水-岩相互作用、原生地质影响下高Fe3+、Mn2+污染、人类活动影响下的氮污染和有机污染等共同作用;污染风险评价结果显示,在枯丰水期水源地均处于较低风险水平,其差异性体现在丰水期水源地南部呼兰河沿岸区域水质污染风险较高,枯水期高风险区主要分布于河岸周边及人类活动密集区,因此枯水期的人类活动对区域地下水污染风险影响大,是水源地综合污染管控的重点.     

金塔盆地鸳鸯池灌区地下水水化学特征及控制因素

为研究金塔盆地鸳鸯池灌区地下水水化学特征及控制因素,采集浅层地下水(201组)和中深层地下水(5组)样品,综合运用Piper三线图、Gibbs图、离子比值关系和因子分析等方法,分析了该区地下水水化学特征、水文地球化学过程以及影响因素.结果表明,研究区浅层孔隙水整体呈弱碱性,ρ(TDS)变化范围328.4～12 400 mg·L^-1;阴阳离子分别以SO₄^2-和Mg²⁺/Na⁺为主.研究区地下水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Mg型、SO₄·HCO₃-Mg型、SO₄-Mg·Na型和SO₄·Cl-Na·Mg型.中深层孔隙水p H均值为8.47,较浅层孔隙水高,属弱碱性水,ρ(TDS)变化范围339.0～493.8 mg·L^-1,水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Mg型.研究区地下水水化学特...     

滹沱河流域山区地表水-地下水水化学空间变化特征、影响因素及其来源

滹沱河流域山区作为华北平原地下水的补给源区,其径流量逐渐减少对华北平原地下水可持续利用提出了巨大的挑战.深入研究滹沱河上游山区地表水-地下水水文地球化学过程及其控制因素,可为全面认识区域水资源状况及水资源可持续利用提供参考.基于同位素、水文地球化学和数理统计方法,分析区域河水、井水和泉水来源、水化学空间变化特征、影响因素及离子来源.结果表明,滹沱河上游山区流域河水、井水和泉水均受大气降水补给,且受自然因素和人为因素的共同影响,其水化学特征现出较大的空间差异.整体来看干流河水水化学类型相对集中,受采矿影响较大支流汇入的河段(上游和下游),河水水化学类型主要为Ca·Mg-SO₄·HCO₃;受自然植被影响的支流汇入的河段(清水河和龙华河之间),河水水化学类型为Ca·Mg-HCO₃·SO₄.此外,各支流河水水化学类型也存在较大差异.上游峪口河和峨河支流主要水化学类型与干流一致为Ca·Mg-SO₄·HCO₃;中游牧马河和清水河支流主要水化学类型均为Ca-HCO