云南白水台现代钙华δ~(13)C的季节和空间变化特征研究

对云南白水台引水渠道中钙华沉积的δ13C值分析发现,白水台引水渠道中钙华δ13C值与降雨量有着较好的线性负相关关系,这一发现为下一步利用当地古钙华的δ13C数据重建古降水量提供了实验与理论基础。而造成雨季钙华δ13C值偏负的原因是雨后形成的低δ13C值的坡面流对高δ13C值的渠道水的稀释效应,降低了渠道水的δ13C值。水中贫13C的CO2逸出至大气是下游方向钙华δ13C偏正的主要原因。     

云南自水台现代钙华δ13C的季节和空间变化特征研究

对云南白水台引水渠道中钙华沉积的δ13C值分析发现,白水台引水渠道中钙华δ13C值与降雨量有着较好的线性负相关关系,这一发现为下一步利用当地古钙华的δ13C数据重建古降水量提供了实验与理论基础.而造成雨季钙华δ13C值偏负的原因是雨后形成的低δ13C值的坡面流对高δ13C值的渠道水的稀释效应,降低了渠道水的δ13C值.水中贫13C的CO2逸出至大气是下游方向钙华δ13C偏正的主要原因.     

嗜冷型产碳酸酐酶菌对碳酸钙沉积的影响

为探究四川黄龙钙华地貌高寒水体中低温微生物对碳酸钙沉积的影响,该试验自黄龙钙华水体中分离到2株具有高产碳酸酐酶(CA)活力的嗜冷型菌株,在不同的初始p H值和不同的低温沉积温度下,通过测定沉积体系pH值和电导率的变化来研究菌株对碳酸钙沉积过程的影响,并用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对生成的碳酸钙晶体进行晶型晶貌分析。结果表明:供试菌株在不同条件下都能促进碳酸钙沉积,形成的晶体均为方解石型,但其形貌却不尽相同。尤其在初始p H值8.0,10℃低温下对碳酸钙沉积的影响最为显著。研究结果表明供试嗜冷型碳酸酐酶产生菌株能在一定程度上调控碳酸钙的沉积速率与晶体形貌结构,其结果可为探究低温下黄龙钙华的生物沉积机制提供一定的理论基础。     

顺直航道矩形桥墩防撞范围的确定方法研究

桥墩的防撞范围与桥区的航道布置密切相关,因此有必要研究桥墩的防撞范围。运用数值模拟和回归分析方法,研究了顺直航道矩形桥墩防撞范围的确定方法,并推导出了顺直航道矩形桥墩防撞范围的经验计算公式。结果表明:顺直航道矩形桥墩的防撞范围与桥墩的特征宽度呈线性关系,与桥墩附近的水流流速呈幂指数关系,且桥墩的特征宽度越大,桥墩的防撞范围越大,桥墩附近的水流流速越大,桥墩的防撞范围也越大。     

湿润亚热带典型白云岩流域的水文水化学动态特征初步研究——以贵州施秉黄洲河流域为例

利用水文水化学自动监测仪,于2018年5月18日至2018年12月3日期间对地处湿润亚热带季风气候条件下的贵州省施秉世界自然遗产地境内的黄洲河白云岩小流域进行了高时间分辨率的连续监测,目的是为了揭示湿润亚热带季风气候区典型白云岩小流域不同时间尺度与不同降雨强度下水文水化学动态特征。研究获得了黄洲河白云岩小流域的降雨量、出口流量、水温、电导率、pH、方解石及白云石饱和指数、CO_2分压等连续数据。结果表明:(1)黄洲河流域出口河水的pH、电导率、CO_2分压、方解石及白云石饱和指数等指标具有明显的日周期变化规律,即水温、pH、方解石及白云石饱和指数与气温的昼夜周期变化曲线相似,而电导率、CO_2分压与气温的日周期变化曲线相反;(2)黄洲河流域出口河水的水化学指标对不同强度的降雨会产生不同变幅与变化方向的响应特征,暴雨会显著干扰河水水化学指标的日周期变化规律,主要表现在随着降雨强度的增大,电导率与CO_2分压呈现显著下降;(3)白云岩流域具有明显的化学稳态行为。     

用悬液Wien效应探测阳离子在黄棕壤和黑土胶粒双电层中分布的初步研究

研究了采用悬液Wien效应测定反号离子在土壤胶粒双电层中分布的方法原理,及不同阳离子在黄棕壤和黑土胶粒双电层中的分布规律.试验条件下,这2种土壤的Na+饱和胶粒的表面电导率最大,而使表面电导率最小的阳离子是不同的,黄棕壤为Cu2+,黑土则为Cd2+.黄棕壤和黑土胶粒的表面电导率随阳离子的变化顺序分别为Na+K+Cd2+Pb2+Ca2+La3+Cu2+和Na+K+Pb2+La3+Cu2+Ca2+Cd2+.除Na+和Cd2+外,几乎所有阳离子在黄棕壤胶粒扩散层中的比率(ECS/ECad)明显小于黑土,其中Cd2+在黄棕壤和黑土胶粒扩散层中的比率分别为0.174和0.0872.黄棕壤和黑土胶粒的ζ电位随阳离子价型的变化顺序,除了钙饱和黑土外,与土壤胶粒表面电导率随阳离子价型的变化顺序完全一致.     

5种天然矿物修复铅污染沉积物的实验研究

以重金属离子Pb2+为研究对象,通过吸附解吸实验,研究了沸石、方解石、钾长石、钙基和钠基膨润土等5种天然矿物材料对水体中Pb2+的吸附固定效果,它们的吸附等温线都符合Langmuir等温吸附模型。结果表明试验所用方解石对Pb2+的饱和吸附量约为185mg/g,是其他几种材料的2～3倍,而且方解石对Pb2+具有明显的不可逆吸附现象,使得吸附后的Pb很难解析下来,说明方解石对水溶液中Pb2+的固定能力非常强。利用模拟自然水体性质的电解液对方解石吸附后Pb的生物有效性进行评价,结果表明被方解石固定后Pb的生物有效性非常低。最后结合方解石作为原位活性覆盖材料的经济可行性和生态风险性分析,说明方解石作为重金属污染沉积物修复的原位活性覆盖材料具有较强的实际可操作性,为后继的重金属污染沉积物的原位活性覆盖技术提供理论支持。     

桂林盘龙洞滴水的物理化学指标变化研究及其意义

影响洞穴次生化学沉积物-石笋的形成因素,包括降水、气温、水温和滴水的性质(如pH值、电导率、Ca2+、HCO3-浓度和滴率等)。通过对桂林盘龙洞8个滴水点的2个水文年的监测表明,洞穴滴水主要来源于大气降水(或土壤水),受控于水-土-岩的相互作用。洞穴滴水对大气降水的响应较快,具有季节性的变化特征。洞穴滴水的物理、化学特性受降水、洞顶基岩厚度及渗入水的滞留时间、滴率的快、慢的影响。洞穴滴水的温度变化不大,大约为19.4~21.2℃。年平均pH值为7.85。洞穴滴水的电导率、Ca2+、HCO3-浓度与气温、水温和滴水速率表现为正相关关系。在夏半年,大气降水量大,土壤湿度大,土壤中PCO2分压高,溶解的CaCO3多,表层带下渗岩溶水的岩溶作用强,滴水的电导率、Ca2+、HCO3-浓度增大,滴水中的碳酸盐沉积多;而在冬半年或冬季,其降水量小或少,滴水的电导率、Ca2+、HCO3-浓度降低,指示溶解的CaCO3少,表层带下渗岩溶水的岩溶作用弱,水中Ca2+离子含量低,滴水沉积物的沉积量或生长量减少。从大气降水到土壤水再到洞穴滴水这些过程可以看出,洞穴滴水形成的岩溶次生化学碳酸盐沉积物-石笋,可记录岩溶环境变化的信息,已成为研究岩溶地区过去环境变化记录的重要载体。     

四川黄龙沟天然水中的深源CO_2与大规模的钙华沉积

在有大规模钙华沉积的四川黄龙沟中,使用化学成分数据以及碳氧稳定同位素组成对其水文地球化学特征进行了分析研究。研究区钙华沉积的地表溪流水质基本上受到两种水混合的制约,即断层泉水和山区的融雪(冰)水。泉水中含有高浓度的经由断层提供的CO2,结果高浓度的溶解CO2使得其溶解的碳酸盐岩比普通的岩溶泉溶解的碳酸盐岩高得多,同时也导致硅酸盐岩的溶解。黄龙沟中上游的泉水相对于方解石接近于平衡。溶解无机碳(DIC)的浓度和它们的δ13C值是大约由c=0.02mol·L1δ13C=-3‰的CO2(aq)与含有δ13C=+3‰的碳酸盐岩在封闭系统条件下反应的结果。估计这些CO2中约有70%来自上地幔。所有泉水的水化学数据均落在高岭石稳定域内,但对Na长石和Ca长石具有侵蚀性。由于这些长石矿物的溶解速率太慢,所以水中的化学成分远离长石稳定域。地表溪流的DIC种类之间达到同位素平衡,在不同观测点发现的δ13CDIC变化主要是由于从水中释放出的CO2的程度不同引起的。水样的δ18O值与其采集点的海拔高度之间存在线性关系;研究区的地表溪流的氧同位素组成受到蒸发的制约。在流经钙华沉积物的地表溪流中白天和夜晚的水化学及pH的日变化表明生物作用促进了碳酸盐的沉积,尽管作用不显著。据估计研究区碳酸钙的日沉积速率是4778kg·km2,即约1mm·a1。     

青藏高原淡水湖泊水化学组成特征及其演化

青藏高原淡水湖具有高生态价值和高脆弱性并存的特点.以海拔5 080 m±10 m的打加芒错湖水为研究对象,测试及分析了湖水化学组分,探讨了其主要离子来源、控制因子和湖泊水化学演化趋势.结果表明,湖水阳离子以Ca2+和Na+为主,阴离子以HCO3-为主,为HCO3-Ca型水;TDS为71.2～199.8 mg·L-1,矿化度低;受地表径流的稀释作用和富铝贫钙的地质背景约束湖区东南部水体的EC、Ca2+和HCO3-浓度均较低.湖水的Na+/(Na++Ca2+)为0.08～0.75,Cl-/(Cl-+HCO3-)为0.11～0.35,Ca/Na值为0.58,Mg/Ca值为0.12,HCO3/Na值为1.46,据Gibbs模型和元素化学计量分析表明,其化学组成主要受硅酸盐岩风化控制.湖区流域参与风化的矿物岩石包括斜长石(钙长石、钠长石)、钾长石、云母、石膏、盐岩等,但以斜长石风化为主,湖水的K/Na值平均为0.059,表明流域钾长石风化程度较低.湖水中方解石、白云石、石英、石膏等矿物饱和指数(SI)大于0,石盐的SI则小于0,揭示了青藏高原上淡水湖泊演变成咸水湖的变化趋势.     

三峡水库初期蓄水对消落带植被及物种多样性的影响

通过对173 m蓄水后三峡水库消落带内植物群落的调查,运用CCA法对消落带植物群落进行排序,研究了消落带植物群落特征和物种多样性格局,分析了消落带植被的变化及其环境解释。结果表明:三峡库区消落带共记录58科175种植物。狗尾草、马唐、小蓬草、狼杷草、稗、酸模叶蓼、苍耳、双穗雀稗、狗牙根等为优势种。一年生植物为消落带优势生活型。共记录54个群落类型,其中灌丛群落5个,草本植物群落49个。CCA排序表明,三峡水库消落带植物主要分布在坡度平缓、底质较细、高程较高的消落带上部区域。在消落带内,物种多样性和一年生植物比例随高程上升而增加。消落带植物组成特征和物种多样性格局与水淹干扰强度在空间上的变化一致。长期的冬季水淹、剧烈的水位变动以及退水季节的高温伏旱等环境因素是影响消落带植被组成的重要因素。     

某工业场地砷污染的加密布点优化与精度对比分析

场地污染调查是开展场地风险评估和修复的基础,随着我国颁布建设用地土壤风险管控标准等文件,提出风险筛选值和管制值的分级管控体系,我国土壤污染调查工作对于精确掌握污染物浓度梯度及空间分布有了更高的要求,因而如何构建高效采样布点方法变得尤为重要.本研究以南京市某砷工业污染场地为例,开展了优化布点方法与调查精度的研究.首先,在初查数据的基础上,运用指示克里格的方法预测土壤污染概率,参考城市土壤背景值开展阈值设定,提取加密布点区域,之后结合场地历史生产资料与自然信息布设加密点位,最终将插值预测污染结果与非加密、均匀加密、真实情况结果进行对比,验证方法精度.结果表明：本方法符合国际中基于设计抽样以达到场地调查简单、经济、客观的理念,适用于数据存在明显空间相关性的场地;该方法获得的污染区域面积占比为8.32%,与8.57%的现实情况较为接近,但普通法得到的污染面积比相对未加密情况不升反降,可能的原因是在非污染区域增设点位会造成阈值边缘区域在模拟时往清洁区域偏移,污染区域被误判为清洁,反而造成结果偏差;在目前我国环境管理对超阈范围重点关注的背景下,该方法既能够节约布点成本,又精确化预测场地污染超标范围,为后续的场地修复和治理工作提供帮助.     

Effect of nitrogen and phosphorus on the water quality in the Three Gorges Reservoir Area during and after its construction

A survey concerning the concentration of the nutrients in the Three Gorges Reservoir Area was carried out. This paper presents the parameters(NO3^- -N, NO2^- -N, KjeldahI-N, non-ionic ammonia, P-PO4 and TP)determined at 16 sampling sites from 1997 to 1999. The dominant soluble nitrogen form was NO3^- -N followed by KjeldahI-N, NO2^- -N and non-ionic ammonia. Mean values of NO3^- -N, NO2^- -N, Kjeldahl-N and non-ionic ammonia ranged from 0.50 to 2.37 mg/L, 0.022 to 0.084 mg/L, 0.33 to 0.99 mg/L and 0.007 to 0.092 mg/L respectively.Mean values of P-PO4 at most sampling sites were higher than 0.1 mg/L for subject to eutrophication. The major factors influencing the concentrations of N and P might be agricultural runoff, municipal and industrial effluents. In addition, 6 kinds of soil were sampled at the area where would inundated after the dam completed. Two approaches were adopted to simulate the N and P release from the inundated soils. The results showed that the soils would release nitrogen and phosphorus to the overlying water when the soils were inundated. The characteristics of soil affected the equilibrium concentrations of N and P between the soil and the overlying water.     

鄱阳湖-乐安河湿地水土环境中重金属污染的时空分布特征

选取流域两岸富含有色金属矿产资源的乐安河及至鄱阳湖段的典型湿地区域,分别于2012年4月(平水期)、8月(丰水期)、11月(枯水期)等不同时段采集不同样点底泥、表土、上覆水等环境样品,监测分析重金属Cu、Pb、Cd的含量,并借助统计分析方法识别乐安河湿地重金属污染的时空分布特征及其来源.结果表明,乐安河流域各样点的重金属Cu含量最高,且各样点重金属的含量值均表现为Cu>Cd>Pb.以丰水期的重金属污染最严重,平水期次之,枯水期的重金属污染最轻.重金属Cu含量的高值区出现在乐安河上游;而重金属Pb含量的高值区出现在乐安河下游及入湖区域;重金属Cd的高值区出现在乐安河中游.表征重金属Cu污染的主成分贡献率为36.99%,表征重金属Cd的主成分贡献率为30.12%.底泥Cu和上覆水Cu、河滩表土Cu含量具有较强的相关性;底泥Cd和表土Cd的含量也表现出强相关性.以上结果反映出水体、底泥和土壤中的Cu污染或Cd污染的来源具有一致性,主要来源于矿山开采排放的重金属酸性污废水;而其余组分间的相关性则表现不甚明显,反映出不同污染物的来源存在一定的差异性.     

不同结构好氧/厌氧潜流人工湿地微生物群落代谢特性

4种不同结构的好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地对COD和氮的去除效果不同.为了探究基质微生物群落代谢特征及其与水质净化效果的关系,对利用Biolog微平板得到的AWCD值(平均每孔光密度值)进行碳源分类、主成分分析以及聚类分析.结果表明,微生物对于糖类及其衍生物和氨基酸及其衍生物的利用水平明显高于对脂肪酸及脂类和代谢中间产物及次生代谢物的利用水平;OBAAO(好氧-缓冲-厌氧-缺氧-好氧)曝气组中采样点3.3(厌氧采样点)微生物对4类碳源的利用水平都最低,与其他各采样点具有显著性差异(p<0.05),96hAWCD值主成分分析和聚类分析的结果表明,OBAAO曝气组采样点3.3中的微生物群落和其他3个进行厌氧反应的采样点中的微生物群落发生了较大的差异,OBAAO曝气组延长厌氧段长度为微生物提供厌氧环境,而由于缺少碳源作为能量,使得微生物的活性受到抑制;OBAAO曝气多点进水组中的采样点4.3(厌氧采样点)微生物在4类碳源的利用水平上都具有一定的优势性,OBAAO曝气多点进水组补充进水和延长厌氧段长度两个措施有效地促进了微生物的反硝化作用的强度,提高了水平潜流人工湿地的氮去除率.     

Air quality nearby road traffic tunnel portals： BTEX monitoring

A monitoring campaign of BTEX （benzene, toluene, ethylbenzene, o- m- and p-xylene） was carried out nearby two tunnel portals in the urban area of Naples with the aim to verify air quality in this kind of urban sites. Sampling was carried out using the active adsorption technique. Sampling time was 1 h. Ambient temperature and traffic flow measurements were carried out during each sampling operation. The results indicate that average benzene concentrations at both sites exceed the limit value of 10 μg/Nm^3 established by the European Community （EC） （Dir. 2000/69）. Concentration levels of other BTEX are relatively high as well. A correlation between BTEX concentration and two wheeler vehicle flow was observed.     

珠江三角洲地区大气中多环芳烃的被动采样观测

研究了珠江三角洲地区大气中多环芳烃的含量与分布.利用大气被动采样装置,在包括香港在内的珠江三角洲地区共设立了21个大气被动采样点,样品采集时间为2005-08-15—10-14.结果表明,除主要存在于气相中的2～3环PAHs与部分4环PAHs外,聚氨酯泡沫材料(PUF)被动采样器也可在一定程度上采集大气颗粒物中的5～7环PAHs.珠江三角洲地区大气PAHs的含量与组成存在较大差异,珠江三角洲内地采样点PAHs的含量远远高于香港采样点,这主要是受采样点所处的地理位置、气候条件以及能源消费结构的影响.初步研究表明,PUF大气被动采样器可较好地运用于区域大气PAHs污染分布与特征对比研究.      

人为活动对冈曲河大型底栖动物空间分布的影响

为监测人为活动对高海拔山区河流的影响,以香格里拉冈曲河为例,应用多维统计分析与排序分析,探讨大型底栖动物群落对人为活动的响应. 研究表明,冈曲河受到低浓度重金属污染,农业活动和水体富营养化程度相对较轻,总体水质状况符合国家地表水环境质量标准(GB3838—2002)Ⅰ,Ⅱ类水质标准. 聚类分析显示,大型底栖动物群落可分为4组:组Ⅰ(北支翁水河)与组Ⅱ(南支格咱河)采样点受人为活动的影响最轻;组Ⅲ采样点主要受开矿和农业活动影响;组Ⅳ采样点受重金属污染相对较重. 4组采样点在无度量多维标定法(NMS)排序轴上的分布差异明显,组Ⅰ与组Ⅱ采样点体现出空间分布差异,而人为活动主要影响组Ⅲ与组Ⅳ采样点. 随河级增加,底栖动物的群落结构除受到水深、河宽、水温、浊度和海拔高度等环境因子的影响外,组Ⅲ与组Ⅳ采样点影响底栖动物群落退化的主要因素为Cu,Pb和NO-₃-N. 石蛭科和毛缘蛾蚋为组Ⅰ采样点的指示种;叉襀和倍叉襀等敏感类群为组Ⅱ采样点的主要指示种;组Ⅲ的指示种为中耐污种短石蛾和蜉蝣,以及强耐污种寡毛类;涡虫为组Ⅳ采样点的指示种,表明涡虫具有较高的重金属污染耐受性.      

Optimizing the atmospheric sampling sites using fuzzy mathematic methods

A new approach applying fuzzy mathematic theorems, including the Primary Matrix Element Theorem and the Fisher Classification Method, was established to solve the optimization problem of atmospheric environmental sampling sites. According to its basis, an application in the optimization of sampling sites in the atmospheric environmental monitoring was discussed. The method was proven to be suitable and effective. The results were admitted and applied by the Environmental Protection Bureau (EPB) of many cities of China. A set of computer software of this approach was also comuletelv comniled and used.     

Across North America tracer experiment (ANATEX): Sampling and analysis

Between 5 January 1987 and 29 March 1987, there were 33 releases of different tracers from each of two sites: Glasgow, MT and St. Cloud, MN. The perfluorocarbon tracers were routinely released in a 3-h period every 2.5 days, alternating between daytime and night-time tracer releases. Ground-level air samples of 24-h duration were taken at 77 sites mostly located near rawinsonde stations east of 105°W and between 26°N and 55°N. Weekly air samples were taken at 12 remote sites between San Diego, CA and Pt. Barrow, AK and between Norway and the Canary Islands. Short-term 6-h samples were collected at ground level and 200 m AGL along an arc of five towers between Tulsa, OK and Green Bay, WI. Aircraft sampling within several hundred kilometers of both tracer release sites was used to establish the initial tracer path.Experimental design required improved sampler performance, new tracers with lower atmospheric backgrounds, and improvements in analytic precision. The advances to the perfluorocarbon tracer system are discussed in detail.Results from the tracer sampling showed that the average and peak concentrations measured over the daily ground-level sampling network were consistent with what would be calculated using mass conservative approaches. however, ground-level samples from individual tracer patterns showed considerable complexity due to vertical stability or the interaction of the tracer plumes with low pressure and frontal systems. These systems could pass right through the tracer plume without appreciable effect. Aircraft tracer measurements are used to confirm the initial tracer trajectory when the narrow plume may miss the coarser spaced ground-level sampling network. Tower tracer measurements showed a more complex temporal structure than evident from the longer duration ground-level sampling sites. Few above background plume measurements were evident in the more distant remote sampling network due to larger than expected uncertainties in the ambient background concentrations.