马莲河流域化学风化的季节变化和影响因素

为查明黄土高原马莲河流域不同季节河水化学的变化特征、来源及主要控制因子,2016年1~12月在流域下游雨落坪水文站采集时间序列水样40组,分析了主要离子组成并计算了化学风化速率.结果表明,河水总溶解固体(TDS)均值1 154.0 mg·L~(-1),远高于长江、黄河和珠江.阳离子以Na+为主,均值202.8 mg·L~(-1),其次为Ca~(2+)和Mg~(2+),阴离子以SO_4~(2-)为主,均值431.2 mg·L~(-1).主要离子质量浓度的季节变化明显,总体规律是雨季前降低,雨季后增高,在融冰期和暴雨期分别突增和骤降.离子来源主要为岩石化学风化,蒸发岩、硅酸盐和碳酸盐贡献比例均值分别为67.1%、13.7%和19.2%.矿物含量和风化速率的不同决定了各风化作用对气候变化的差异响应:蒸发岩因其高风化速率对季风气候响应积极,雨季风化作用增强;雨季前期河水流量低,较长的水岩作用时间有利于硅酸盐风化进行;碳酸盐风化作用在雨季晚期和后期明显增强,可能因其在黄土中含量较高,雨季后降雨吸收了更多的土壤CO_2形成H2CO3增进了碳酸盐的溶解.蒸发岩、碳酸盐风化速率和流量显著正相关,流量是控制流域化学风化的主要因素.     

尼洋河流域水化学特征及其控制因素

为研究尼洋河流域水化学特征及其控制因素,2014年先后采集河水7组,井水13组,泉水10组,共计30组水样.综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs模型和离子比等方法,分析了尼洋河流域河水、泉水和井水的水文地球化学特征,并探讨了尼洋河流域的水化学演化规律.结果表明,河水、井水及泉水中阳离子均以Ca~(2+)、Mg~(2+)为主,占阳离子总量的84%以上;阴离子以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,占阴离子总量的97%以上;TDS介于79.11~290.48 mg·L~(-1)之间,平均值为165.21 mg·L~(-1),矿化度较低;水化学类型以HCO_3·SO_4(SO_4·HCO_3)-Ca·Mg(Mg·Ca)型水为主;水化学样品均分布在Gibbs模型左中部,说明该流域水化学离子组成受岩石风化作用控制;主成分分析及相关分析表明,尼洋河流域水化学组分受硅酸盐岩的溶解控制,碳酸盐岩的溶解也起到非常重要的作用.     

湿热流域化学风化与水化学组成季节变化——以西枝江流域为例

为研究湿热中小流域岩石化学风化与化学径流组成的关系,选取硅酸盐岩为主的东江一级支流西枝江流域,分别于2011年1月和7月采集干流和支流水样品并测量其化学组成,运用图解法和正演模型对西枝江流域水化学组成进行分析和定量计算。结果表明,Na⁺和HCO₃^-为西枝江流域水体的主要阳离子和阴离子,两者分别占总阳离子和总阴离子的55%以上。硅酸盐矿物的化学风化对水体阳离子的贡献最大（45.8%）,其次是人类活动和碳酸盐矿物风化的贡献（分别是24.7%和22.0%）,大气输入对阳离子的贡献相对较少（7.5%）。受碳酸盐矿物风化和人类活动影响较大的支流水化学组成季节变化较大,受硅酸盐矿物化学风化影响的河流水化学组成季节变化不明显。西枝江流域硅酸盐矿物和碳酸盐矿物化学风化速率分别是8.27和56.95 t/（km²·a）,二者化学风化对大气CO₂的消耗速率分别为0.80×10⁵和8.52×10⁵ mol/（km²·a）。     

北江流域水化学时空变化及化学风化特征

为了研究我国南方湿润地区河流水化学时空变化特征及控制因素,选择珠江流域第二大水系的北江为研究对象,通过分析2015年6月（汛期）和12月（非汛期）干流和支流河水基本水质参数及主量离子,利用化学计量法及质量守恒法定量评估了自然过程及人类活动共同影响下的流域化学风化特征及其通量.结果表明:①北江河水主量离子浓度非汛期高于汛期.岩石的区域分布和矿山活动构成了河水离子浓度和水化学类型的空间异质性,其中北江干流和支流连江为Ca-HCO₃型,而支流滃江则以Ca-SO₄型为主.②岩石对北江流域化学风化贡献率依次为碳酸岩（78.44%）>硅酸岩（14.43%）>降水源（5.42%）>蒸发岩（1.71%）.基于碳酸岩是北江径流水化学的主要控制因素,滃江流域的矿山开采活动加速了碳酸岩的风化,其对北江流域化学风化的贡献为7%.③汛期与非汛期的碳酸岩风化速率分别为7.49和5.29 t/（km2·月）,年化学风化速率为87.63 t/（km2·a）.研究显示,由于受水热条件、流域面积以及岩性的影响,北江流域年化学风化速率略大于西江流域,远高于东江以及全球流域化学风化平均值,北江对整个珠江流域的风化贡献较大.      

赤水河流域上游枯水期水化学特征及其影响因素分析

赤水河上游流域处于我国西南喀斯特岩溶地貌广泛发育的地区,其河流的水化学组成代表了典型喀斯特地区河流的水化学组成。对河水的各离子含量分析表明,赤水河上游河水水化学组成以Ca2+、HCO3-离子为主,其次为Mg2+、SO42-,表现了典型喀斯特地区河流的特征。上游河水的Na+/(Na++Ca2+)、Cl-/(Cl-+HCO3-)比值较低,所有水样都落在GIBBS图的左中端,河水水化学组成主要受岩石风化控制。阴阳离子三角图及河水中的主要元素的比值对比分析表明,河水水化学组成主要受碳酸盐岩风化溶解控制。水化学的时空对比分析表明,农业活动等人为活动对河水的化学组成有一定影响。     

调蓄水库细菌群落季节变化特征与影响因素

为探究调蓄水库水体细菌群落的季节变化特征与影响因素.以引黄济青工程的唯一调蓄水库——青岛棘洪滩水库为研究对象,采用高通量测序技术,结合水质分析指标,探究细菌群落结构以及与环境因子的关系.结果表明,细菌群落多样性和丰富度夏季最高,冬季最低,进水口高于出水口.细菌群落结构组成春季与冬季相似,夏季与秋季相似.Actinobacteriota(6.63%～57.38%)、 Proteobacteria(11.32%～48.60%)、 Bacteroidota(5.05%～25.74%)和Cyanobacteria(0.65%～24.74%)为优势菌门,Chloroflexi、 Dependentiae、 Fusobacteriota和Margulisbacteria相对丰度秋季最高,冬季最低;Patescibacteria和Myxococcota相对丰度夏季最高,冬季最低;Acidobacteria相对丰度春季最高,冬季最低;hgcI＿clade(3.72%～34.66%)、CL500＿29＿marine＿group(0.31%～20.13%)和Limnohabitans(0.16%～10.3...     

白洋淀地表水水质季节与空间变化特征及其影响因素

白洋淀是雄安新区的核心生态功能区,为揭示白洋淀地表水质量及其变化趋势、重要水质指标随季节变化趋势、空间变化特征及其影响因素,综合利用统计描述、离子图解和因子分析等方法,系统地对白洋淀地表水水质进行研究. 结果表明,白洋淀地表水质量逐渐向好,至2020年夏季白洋淀水质以Ⅳ类水为主. COD、高锰酸盐指数、TP和TN是影响白洋淀水质的关键指标,重点解析了此4项关键指标的时空变化特征,研究空间变化发现白洋淀地表水中难被氧化的耗氧物质含量高,且入淀河流所携物质直接影响入淀口附近水质;时间变化特征表明在生态补水背景下,地表水中污染物浓度水平显著下降,水质得到明显改善. 白洋淀地表水水化学类型以HCO₃-Na型为主,TDS及主要离子质量浓度表现出南高北低的特征,常量离子组分主要来源于硅酸盐岩风化溶解;微量水化学组分受天然和人为因素共同控制,天然来源为岩石风化,人为因素包括大气沉降、农业和工业来源,且叠加有机污染影响. 研究结果可为白洋淀水生态保护与修复提供科学支撑.     

对岩石风化程度敏感的化学风化指数研究

风化是引起岩石力学性能劣化的重要因素,风化敏感性指数是对岩石风化程度进行定量评价和较准确地确定岩石风化深度的基础。本文在大量不同风化等级、时间及不同深度下岩样化学测试资料的基础上对风化敏感性化学风化指数进行了研究,研究表明：在前人提出的化学风化指数中,WI、WPI和LOI这三个指数对风化程度、时间和深度的变化都显示出明...     

硫酸参与的湿热流域化学风化对河流水化学影响研究综述

河流水化学组成可以提供反映流域内岩石化学风化过程及河流离子来源等生物地球化学的信息。化学风化是全球碳循环的重要环节,湿热流域的水热条件可以促进流域岩石化学风化。硫酸和碳酸一样可以作为侵蚀介质参与流域岩石的化学风化,硫酸参与的湿热流域碳酸盐类化学风化可释放CO₂,但其参与的硅酸盐类化学风化对大气CO₂没有显著影响,故若不考虑硫酸作用将会导致对岩石化学风化作用下大气CO₂消耗通量的高估。水化学组成受到流域岩石化学风化的影响,通过对河流水化学组成和溶解无机碳（DIC）稳定同位素组成（δ¹³C）的分析可以确定河流水化学类型并揭示硫酸对流域岩石化学风化的定量影响。目前关于硫酸对河流水化学影响的研究逐渐增多,未来关于小流域尺度上硫酸对河流水化学的影响、硫酸影响下河流CO₂的脱气过程以及人类活动对河流水化学的影响等方面需要更多关注。     

马莲河流域河水化学特征和化学风化过程分析

采用Gibbs图解和端元分析方法研究了马莲河水化学特征、离子来源和化学风化作用,利用质量平衡正演模型评价了各风化作用对水化学组分的贡献率。结果表明,马莲河水为高TDS咸水,阳离子以Na~+、Mg~(2+)为主,阴离子以Cl~-、SO_4~(2-)为主;沿河水流向TDS降低,水化学类型由Cl-Na型演变为HCO_3·SO_4-Na·Mg型;河水化学组分的主要形成作用为化学风化,蒸发盐主导了流域风化过程,对离子组分平均贡献率高达76.5%,硅酸盐和碳酸盐风化较弱;化学风化具空间变异,从上游到下游,硫酸盐和碳酸盐贡献率增加,岩盐贡献率降低。岩性是控制流域化学风化作用的首要因素,降雨量和径流量可能也有一定影响。     

黄河下游垦利站溶解N2O浓度和通量的季节变化及其调控因子分析

于2012年3月至2014年3月每月在黄河下游垦利站采集表层河水,测定其溶解氧化亚氮(N2O)浓度并估算了其水-气交换通量,并于2012年10月至2013年12月每月对表层河水和沉积物进行了受控培养实验以认识其产生过程.结果表明:黄河下游表层河水中溶解N2O浓度范围为11.63~27.23 nmol·L-1,平均值为(16.29±4.23) nmol·L-1.N2O浓度呈现出较为明显的季节变化,具体表现为冬季和春季高于夏季和秋季,但全年变化幅度不大.溶解N2O浓度主要受到温度、黄河径流量和溶解无机氮等因素的影响.N2O饱和度范围为101.1%~343.0%,平均值为190.8%±72.3%,黄河下游N2O全年处于过饱和状态,是大气N2O的净源.利用LM86、W92和RC01公式估算出其平均水-气交换通量分别为(10.2±12.3)、(17.3±18.8)、(25.8±26.6) μmol·m-2·d-1.初步估算了2012-2013年黄河向河口及其邻近海域输入N2O的量约为5.8×105 mol·a-1.培养实验表明:水体和沉积物整体表现为净产生N2O,其中潜在反硝化速率均明显高于硝化速率,反硝化作用在黄河N2O的产生过程中有重要作用.水体中的潜在反硝化速率(以N计)的变化范围为(0.18~332.20)nmol·L-1·h-1,平均值为(52.74±95.63)nmol·L-1·h-1,沉积物中潜在反硝化速率的变化范围为0.37~187.60 nmol·kg-1·h-1,平均值为(29.61±56.91)nmol·kg-1·h-1.     

牟汶河中上游孔隙水化学特征及控制因素

为研究牟汶河中上游孔隙水水化学特征及离子来源,在牟汶河中上游莱芜盆地采集了孔隙水样品29组,综合利用相关性和主成分分析、 Piper三线图和Gibbs图集离子比值等方法,分析了该区孔隙水主要离子特征及其控制因素,揭示了该区孔隙水中的主要物质来源.结果表明,牟汶河中上游孔隙水阴阳离子以HCO^-₃、 NO^-₃、 SO₄^2-和Ca²⁺为主;以TDS>1 000 mg·L^-1为标准,正常值点水化学类型主要为HCO₃·NO₃·SO₄-Ca和HCO₃·SO₄-Ca·Mg型水,异常值点水化学类型主要为NO₃·Cl-Ca型水.地下水化学演化过程主要受岩石风化、阳离子交替吸附和人类活动影响,Na⁺+K⁺主要来自硅酸盐风化溶解作用,HCO^-     

春、夏季长江口及其邻近海域溶解N2O的分布和海-气交换通量

分别于2012年3月和7月对长江口及其邻近海域进行了调查,对水体中溶解氧化亚氮(N2O)的分布及海-气交换通量进行了研究.结果表明,春季长江口及其邻近海域表层海水中溶解N2O浓度范围为9.34~49.08 nmol·L-1,平均值为(13.27±6.40)nmol·L-1.夏季表层溶解N2O浓度范围为7.27~27.81 nmol·L-1、平均值为(10.62±5.03)nmol·L-1.两航次表、底层海水中溶解N2O浓度相差不大.长江口溶解N2O浓度由近岸向外海逐渐降低,受陆源输入影响显著.溶解N2O浓度高值出现在长江口最大浑浊带附近,这主要是由于水体中较高的硝化速率造成的.温度是影响N2O分布的另一个重要因素,对溶解N2O浓度有双重作用.春季和夏季表层海水中N2O饱和度范围分别为86.9%~351.3%和111.7%~396.0%,平均值分别为(111.5±41.4)%和(155.9±68.4)%,大部分站位处于过饱和状态.利用LM86、W92和RC01公式分别计算了长江口及其邻近海域N2O的海-气交换通量,春季分别为(3.2±10.9)、(5.5±19.3)和(12.2±52.3)μmol·(m2·d)-1,夏季分别为(7.3±12.4)、(12.7±20.4)和(20.4±35.9)μmol·(m2·d)-1,初步估算出长江口及其邻近海域的年平均释放量分别为0.6×10-2Tg·a-1(LM86)、1.1×10-2Tg·a-1(W92)、2.0×10-2Tg·a-1(RC01).长江口及其邻近海域虽然只占全球海洋总面积的0.02%,但其释放的N2O占全球海洋释放量的0.06%,表明长江口及其邻近海域是产生和释放N2O的活跃区域.     

中国中东部地区地表水环境锶元素地球化学特征研究

水环境中锶的含量及其变化、地理分布及其控制因素等特征的研究有助于认识区域水文地球化学特征及流域盆地岩石风化速率等地球化学行为,因此河流环境中锶的地球化学行为是地球化学研究的重要课题之一。对我国中东部地区部分河流水体中溶解态锶含量进行了分析研究发现,与世界上主要河流溶解态锶含量平均值0.078 mg/L相比,中国中东部地区河水中的锶含量(0.139 mg/L)明显偏高。分析研究表明,中国中东部地区河水中的锶主要源于蒸发盐岩和碳酸盐岩的风化作用,流域锶含量从南向北逐渐增加的现象主要受流域岩石或沉积物类型的控制,化学风化作用越强烈,河流锶含量越高。除了受区域岩性的影响外,气候条件对流域河水中的锶含量水平及地理分布起到一定的控制作用。     

北江上游水环境重金属污染及生态毒性的时空变化

为了解北江中上游(翁源段)翁江及横石河沿岸地区水环境中重金属污染现状及其时空变化特征,分别于2013年8月(丰水期)和2014年3月(枯水期)采集两条河流及其周边地区不同点位的地表水及地下水,分析了水体中As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn 6种重金属元素的含量及变化,并结合发光菌毒性测试方法对水体的生态毒性进行了评价.结果表明,横石河受重金属污染较翁江严重,丰、枯水期重金属Cu、Zn、Cd、Pb的平均浓度分别为1029.0、11086、36.200、114.00 μg · L-1和444.20、8332.2、31.300、41.200 μg · L-1,分别是地表水III类水质标准值的2.96、41.1、24.8、8.31倍和1.38、33.9、21.2、3.47倍;各重金属浓度最高值均出现在S1处,且该点位的水体明显呈酸性(pH=3.23),究其原因发现大宝山矿区是横石河水体重金属的主要污染源.生态毒性测试结果显示,不同时期横石河河水及沿岸地下水体对发光菌均产生了显著的毒性效应,其中,S1处水样丰、枯水期的抑制率分别高达100%和97.3%,为剧毒;而翁江仅丰水期时S12、S14处的河水水样表现出一定的低毒性.     

东江流域化学风化对大气CO2的吸收

对东江化学径流进行分析,使用质量平衡法和扣除法估算了流域化学风化对大气CO2的吸收通量.结果表明,东江水体的总溶解性固体(TDS)含量均值(59.88 mg·L-1)远低于世界河流均值(100 mg·L-1);离子组成以Ca2、Na+和HCO3-为主,可溶性Si次之,径流对总溶解固体的稀释效应由于受人类活动影响表现得并不明显.东江化学径流组成主要源自硅酸盐矿物的化学风化过程的贡献(72.46％～81.54％),其次为海盐贡献(17.65％～26.05％),碳酸盐矿物的贡献很少(0.81％ ～3.87％);大气CO2是流域内岩石化学风化的主要侵蚀介质,但H2SO4和HNO3的作用也不可忽视;东江流域岩石化学风化过程对大气CO2的消耗通量(3.02～3.08) x105 mol·km-2·a-1高于全球平均值,是全球岩石风化碳汇的一个重要组成部分.