碳酸盐岩风化和成土过程的重金属迁移富集机理初探及环境风险评价

为了探究碳酸盐岩在风化和成土过程中重金属元素迁移规律及重金属的富集机理,本次研究以贵州省都匀市及其周边地区寒武纪地层出露的碳酸盐岩风化剖面为研究对象,采用碳酸盐岩酸不溶物的提取试验研究重金属在基岩中的赋存特征,并结合质量平衡法探索重金属的迁移特征,初步讨论了土壤中重金属的富集机制及其环境影响.研究结果表明:碳酸盐岩风化...     

石漠化治理对岩溶地下水水化学和溶解无机碳稳定同位素的影响

以贵州关岭-贞丰花江岩溶石漠化综合治理示范区不同土地利用类型和不同石漠化治理模式的5个泉点为研究对象,分析泉水水化学特征及溶解无机碳(DIC)稳定同位素(δ13CDIC)的分布和变化,揭示石漠化治理的岩溶效应和水质效应.结果表明,研究区地下水水化学类型为重碳酸-钙型(HCO3-Ca),人类活动干预相对较少的水井湾、戈贝和毛家湾泉水的水质较好,而受农业活动影响较多的吊井和谭家寨泉水主要离子浓度和电导率都较高,水质相对较差;泉水p H值、方解石饱和指数(SIc)和二氧化碳分压(p CO2)对土地利用或石漠化治理反应敏感,表现为水井湾、吊井、谭家寨和戈贝泉水中的p H值和SIc小于毛家湾泉水,相反p CO2明显大于毛家湾泉水;水井湾、毛家湾、戈贝泉水中的(Ca2++Mg2+)/HCO-3当量比接近1∶1,以碳酸风化碳酸盐岩为主,吊井和谭家寨泉水中(Ca2++Mg2+)相对HCO-3明显偏高,主要是因为受到农业活动强烈影响,可能有硫酸和硝酸参与了碳酸盐岩的溶蚀;此外,雨季由于生物旺盛,泉水中的δ13CDIC值较旱季偏轻;不同泉水中δ13CDIC平均值大小顺序为吊井(-12.79‰)水井湾(-12.48‰)戈贝(-10.76‰)毛家湾(-10.30‰)谭家寨(-6.70‰),反映了石漠化和农业施肥影响下的地下水的δ13CDIC值偏重,石漠化治理后泉水的δ13CDIC值则偏轻.     

石灰土(碳酸盐岩风化壳)形成地球化学过程研究

以选自贵州遵义官坝、安顺天龙和贵阳龙洞堡三个剖面为例,运用ACNK和ACNKFM三角图解、元素对的协变特征及元素质量迁移系数,对石灰土形成的地球化学过程进行了详细讨论。结果显示:石灰土形成地球化学过程遵循碳酸盐岩风化成土之两阶段模式;官坝剖面的风化程度和过渡性具有碳酸盐岩风化成土初级阶段的特征,天龙和龙洞堡剖面与红色风化壳的基本特征相似,体现出所经历的风化作用过程或所处的阶段不同;龙洞堡剖面与天龙剖面的地球化学特征和演化过程存在一些不同,可能指示灰岩和白云岩风化壳的本质差异。     

贵阳地区碳酸盐岩岩系成土方式及其特征

碳酸盐岩上覆红土的成因主要有溶蚀-残积说、溶蚀-交代说和外来沉积说。通过对贵阳地区碳酸盐岩岩系上覆红土剖面的调查研究,发现碳酸盐岩岩系成土作用有岩性变化的层间界面上成土、岩-土界面上成土、岩层整体块状层内风化成土等方式。其中岩-土界面成土方式是最常见的一种,而岩层整体块状层内风化成土也有一定比例,岩性变化的层间界面上成土方式相对较少。三种成土类型说明碳酸盐岩岩系成土是复杂的,是多层面、多方式的,并非是单一的成因形成,碳酸盐岩岩系成土速率应比原来认为的高。     

喀斯特地区黄壤和石灰土剖面化学组成变化与风化成土过程

对西南喀斯特地区典型黄壤和石灰土剖面土壤主量和微量元素组成变化特征进行了研究,提供了有关岩石风化和土壤形成过程的信息。所研究的土壤相对于上地壳普遍富集P和Mn,而亏损Na、K、Ca、Mg元素。与黄壤相比,石灰土具有较高含量的K、Rb和较低含量的Sr元素,同时具有较高Th/Ta,Rb/Sr比值和CIA的特征,指示两类土壤成土母质的差别和石灰土较强的风化程度。不同地区同种类型土壤以及同一地区不同类型土壤的化学组成具有显著差别,反映了不同区域和不同类型土壤在成土母质、风化成土过程和程度上的差异。     

黔中喀斯特石漠化区不同土壤类型对常见植物叶片δ13C值的影响

通过测定黔中喀斯特区清镇市王家寨小流域内常见种叶片δ13C值,探讨土壤类型和石漠化等级对喀斯特植物水分利用效率的影响.结果表明,小流域内不同土壤类型植物叶片的δ13C值总体差异不显著(P>0.05),黄壤区植物叶片δ13C值分布区间较黑色石灰土区窄,变异系数较小,整体较黑色石灰土区偏负.小流域内黑色石灰土区植物群落δ13C均值随石漠化进行趋正,黄壤区随石漠化呈现出先趋正后趋负的变化格局.方差分析结果显示黄壤区各石漠化植物群落δ13C值间不存在显著差异(P>0.05),黑色石灰土区各石漠化植物群落δ13C值间均存在显著(P<0.05)或极显著差异(P<0.01).相关分析结果显示黄壤区植物叶片δ13C值的主要影响因子为土厚和坡度,黑色石灰土区为土壤含水量.研究区土壤对植被δ13C值的影响是通过调节土壤水分实现的.     

大巴山区早古生代地层和石煤中硒的化学活动性的初步研究

通过对大巴山区主要分布的早古生代地层中的碎屑岩，碳酸盐岩和石煤的原岩，风化岩，原生土壤的硒含量及其相关关系分析，及对南秦岭早古生代地层和石煤中硒的化学活动性进行了研究。结果表明：其岩石和石煤中的硒在地层环境下有较大的活动性，不同类型岩石中硒淋失率和硒的淋失量不同，富硒而淋失率低但淋失量高的下寒武统鲁家坪组和早志留世大贵坪组的炭质板岩和石煤的分布区土壤（主要为当地岩石的风化残积物）的含硒量可达10mg/kg，甚至更高，是大巴山的富硒带和硒中毒带，含硒低而且淋失率高的志留系砂岩和粉砂岩以及寒武系统砾屑灰岩分布区是大巴山区的低硒带。     

桓仁岩堆地貌特征与属性初探

在建的田师傅-桓仁铁路途经过桓仁地区,发现一种奇特的地貌景观——岩堆。围绕岩堆地貌的特征及成因开展了野外调查,并进行了遥感解译。结果表明:岩堆属于冰缘地貌的一种类型,是古石河或石海;岩堆发育区与震旦系下统钓鱼台组地层分布区有对应关系;钓鱼台组地层岩性为厚层石英砂岩,发育节理裂隙,有利于冻融风化形成岩堆,且耐化学风化,有利于长久保留至今。桓仁岩堆的深入认识,不仅对涉及岩堆的工程建设有实际指导意义,也有助于丰富本溪国家地质公园的内容,推动特色景观的建设。     

旱灾对石漠化影响评估及灾后石漠化防治分区

以西南五省区(四川、重庆、云南、贵州、广西)为研究对象,将岩性、坡度、降水、土地利用、土壤类型、植被覆盖度、与居民点距离、人口密度作为评价指标,研究了石漠化敏感性及西南旱灾导致的变化,并以贵州省兴义市为示范,制定了旱灾后石漠化防治分区. 结果表明:干旱可提高石漠化敏感性,受旱灾程度越深,石漠化敏感性增强越明显. 旱灾导致西南五省区石漠化极重度敏感区和重度敏感区面积分别增加了777和16 484 km2. 贵州省兴义市石漠化敏感性显著变化面积最大,达到石漠化总面积的54%,灾后治理区、监督区、预防区的面积分别为110.9、221.8和509.1 km2,其中需对33.7 km2的石漠化区域进行优先治理.      

贵州喀斯特区域土壤有机质的分布与演化特征

中国西南喀斯特区域是全球最大的喀斯特生态区域之一,该区生态环境脆弱,水土流失严重,石漠化趋势严峻。土壤有机质是极为重要的保持土壤结构与质量的物质,深刻认识喀斯特区域土壤有机质的特征与演化是防治和改善我国西南喀斯特区域石漠化现状的迫切需求。本文以贵州省为例,总结归纳前人的研究成果,阐述了该区土壤有机质的分布规律与演化特征,探讨了影响该区土壤有机质分布的因素,以期提出更好的石漠化防治策略。中国西南喀斯特区域土壤受该区多山地形的限制,具有水平地带性以及垂直地带性特征,同时受到喀斯特地质地貌的控制,发育各种非地带性土壤,本区土壤类型多、成因复杂;土壤有机质的分布、演化特征与土壤类型密切相关,具有明显的区域特点。贵州省分布广泛的主要土壤有黄壤、石灰土、红壤、紫色土、黄棕壤、棕壤以及水稻土等。其中,棕壤有机质含量最高,原因可能是棕壤存在区域海拔高,气温低,抑制微生物活动,土壤有机质分解过程比较缓慢;石灰土有机质含量高,原因可能是土壤中钙的含量较高,有机质的保存可能受益于腐殖酸钙及碳酸盐沉淀的包裹保护;而黄壤和红壤等酸性土壤有机质主要是与R_2O_3结合,有机质的活性高于石灰土;黄棕壤有机质含量介于棕壤和黄壤之间;紫色土由于土壤质地的原因,有机质含量最低。     

贵州省碳酸盐岩地区土壤允许流失量的空间分布

根据决定上覆土层厚度的碳酸盐岩建造中的泥质含量,贵州碳酸盐岩地区的岩石组合类型可分为连续性碳酸盐岩组合、碳酸盐岩夹碎屑岩组合、碳酸盐岩与碎屑岩互层组合,按贵州碳酸盐岩的风化溶蚀速率平均值49.67 mm/ka计算了碳酸盐岩不同岩石组合类型的成土速率,并以此作为相应岩石类型地区的土壤允许流失量。连续性碳酸盐岩组合地区土壤允许流失量小于6.84 t/(km2.a),为土壤侵蚀极度敏感区;碳酸盐岩夹碎屑岩组合地区土壤允许流失量小于45.53 t/(km2.a),为土壤侵蚀重度敏感区;碳酸盐岩与碎屑岩互层组合地区土壤允许流失量小于103.46 t/(km2.a),为土壤侵蚀中度敏感区。说明贵州碳酸盐岩地区的土壤侵蚀分级标准存在空间分异。强度石漠化主要分布在土壤允许流失量小于6.84 t/(km2.a)的连续性碳酸盐岩地区,尤其是连续性石灰岩地区分布最广。     

贵州省绥阳县喀斯特石漠化分布与岩性相关性分析

将aster遥感影像结合野外调查GPS数据进行绥阳县喀斯特石漠化解译,综合绥阳县水文地质矢量数据与喀斯特石漠化分布数据,运用GIS空间分析功能,对绥阳县喀斯特石漠化分布与碳酸盐岩之间的相关性进行了分析。结果表明:绥阳县石漠化主要发生在连续性灰岩地区,以轻度石漠化为主,但中度及强度石漠化却主要发生在连续性白云岩地区,这可能是因为连续性白云岩地区主要为人口密集区,受人为干扰较大所致。     

贵州省矿业生产诱发喀斯特石漠化的机理与治理对策探讨

文章对贵州省矿产开发导致的喀斯特石漠化现状及机理进行了调查分析,发现:贵州大宗开采的煤、磷、铝土、金、铅锌、重晶石等矿产主要分布在碳酸盐岩分布区,赋矿层位均在碳酸盐岩所夹的碎屑岩中或碳酸盐岩中。矿产的开发导致水土流失、地下水位下降,排放的废气、废水使植被死亡或抑制其生长,导致了严重的石漠化,是人类强烈经济活动的直接结果。并对此提出了防治对策。     

中国南方碳酸盐岩上覆红土形成机制研究进展

碳酸盐岩上覆红土在中国南方分布广泛,已提出的用于解释其形成机制的有溶蚀-残积说、溶蚀-交代说和外来沉积说,溶蚀-残积说应该是红土形成的真正机制。形成红土消耗的原岩可能是质纯碳酸盐岩,但更可能是含有泥质碳酸盐岩,甚至碎屑岩或粘土岩。红土中粘土矿物来源应该有二,一是原岩所夹粘土矿物,二是原岩中硅酸盐矿物溶解形成的次生粘土矿物;铁氧化物应该来自原岩中黄铁矿的次生演化。完整的红土剖面应该由红土层、杂色粘土层和碳酸盐岩腐岩组成。碳酸盐岩腐岩形成于包气带,由原岩中的碳酸盐溶解后再次沉淀形成,主要由钙华和残余碳酸盐晶体组成。红土地区的石漠化趋势主要与红土向地下岩溶空间渗漏有关。     

贵州喀斯特石漠化与生态环境治理

贵州的喀斯特石漠化治理不仅在贵州和中国的喀斯特区,乃至在世界喀斯特区都将具有重要的典型示范作用。根据1999年卫星遥感解译结果分析,全省中度以上石漠化面积13 187 km2占到7.49%,轻度以上石漠化面积35 920 km2,占到全省的20.39%,如再加上具有潜在石漠化的土地,面积可以达到45.20%。贵州对喀斯特石漠化生态环境进行了长期、持久的研究,为石漠化治理提供了坚实的理论基础和有力的技术支撑,形成了具有中国特色的成功治理模式:包括小流域综合治理模式,生态农业模式,退耕还林还草、林草结合的草、畜(禽)生产模式,草地畜牧业模式,坡耕地防治水土流失的坡改梯模式,环境移民与开发式扶贫模式,典型脆弱生态环境综合治理模式等。正由于石漠化治理取得显著的成绩,使治理区生态环境恶化趋势得到了根本的好转,表明喀斯特石漠化生态环境是可以治理改善的,消除贫困及走可持续发展之路是完全可以实现的。     

贵州石漠化土壤中菲和芘解吸行为的研究

为了探明典型多环芳烃(PAHs)在石漠化土壤中的迁移行为,揭示石漠化土壤理化性质对PAHs迁移的影响机制,选取贵州省不同石漠化等级区域的石灰土,采用批解吸法结合Pearson相关系数分析,研究菲和芘在不同溶液中的解吸行为。结果表明:石漠化等级越高,菲和芘的解吸越容易,菲和芘的解吸滞后系数(HI值)分别从无石漠化土壤的0.73和0.46降至重度石漠化土壤的0.54和0.28,菲和芘的非线性指数(N值)分别从无石漠化土壤的0.514和0.557增至重度石漠化土壤的0.606和0.637。解吸动力学研究表明:随着石漠化等级升高,菲和芘的快解吸组分(F_rap)含量增加,增幅分别为24.14%和18.14%,快解吸速率(K_rap)分别从6.56,1.26 h-1增至8.16,7.98 h-1。土壤有机质含量、孔隙度、比表面积和阳离子交换量是影响贵州石漠化土壤解吸菲和芘的4个主要因子,均与菲和芘的解吸能力呈负相关。不同解吸环境对比实验表明:石漠化土壤的富钙特性是影响菲和芘解吸的重要因素,电解质溶液中Ca2+会促进菲和芘的解吸。在石漠化等级越高的土壤中菲和芘解吸越容易,这与土壤的富钙特性紧密相关。     

区域石漠化评价方法研究-以盘县为例

本文通过建立基于面积和权重的石漠化综合评价指数,定量研究了贵州省盘县不同行政单元、不同石漠化分区、不同坡度范围内和不同地貌类型的石漠化严重程度。研究结果发现,石漠化综合指数与石漠化评价单元的划分存在一定关系。以行政区域为单元评价区域石漠化严重程度时,要注意区分该区域碳酸盐岩分布区的石漠化严重程度和该区域整个幅员面积上的石漠化严重程度。而根据石漠化的集中分布程度和自然条件的相似性,以石漠化分区划分、地貌类型和坡度范围作为评价单元,可以克服这一不确定性。     

基于DEM的小流域石漠化成因的坡度分析——以贵州连续性石灰岩地区为例

本文选择三个典型的连续性石灰岩为基底、不同地貌区域的小流域为研究对象,通过DEM数据源在GIS软件上提取坡度信息,对其石漠化分布与坡度间的相关性进行分析。结果表明从高原区到峡谷区,石漠化的发生在面积上大体相当,强度上则愈加严重。连续性石灰岩地区各坡度上都存在生态恶化的隐患,但坡度对于其生态的恢复并不是明显的限制因素。轻度石漠化和中度石漠化的面积比在坡度的等级由低到高的过程中存在着中间的高峰值。轻、中度石漠化在高原区和峡谷区中集中于15~35°坡度;斜坡区则集中在35~45°间。强度石漠化在高原区和斜坡区中25°以上的坡度中集中分布、峡谷区则在坡度15~45°内。在喀斯特地区的低坡度上要注意人为活动的合理性。     

喀斯特石漠化山区苔藓多样性及水土保持研究

喀斯特石漠化已成为制约我国西南地区可持续发展的重要生态环境问题. 以云南芝云洞山区苔藓植物为研究对象,于2012年1月进行调查和样地设置,共采集样品75份,采用经典形态分类法进行鉴定,分析苔藓多样性及其对水土保持的贡献. 结果表明:苔藓植物有11科25属53种;苔藓植物种数为无石漠化区(34)＞轻度石漠化区(14)＞中度石漠化区(12)＞强度石漠化区(7),丰富度指数也为无石漠化区(2.8748)＞轻度石漠化区(0.1941)＞中度石漠化区(-1.1767)＞强度石漠化区(-1.8923). 石漠化区苔藓植物相似性指数相差较小,其中强度石漠化区与中度石漠化区的相似性指数为0.3750,强度石漠化区与轻度石漠化区为0.3077,中度石漠化区与轻度石漠化区为0.3846;而石漠化区与无石漠化区相似性指数相差较大,其中无石漠化区与强度和轻度石漠化区的相似性指数分别为0.0714和0.0952. 强度、中度和轻度石漠化区与无石漠化区均匀度指数分别为0.5900、0.5133、0.4899和0.6107. 6种优势苔藓植物(长叶纽藓、卷叶湿地藓、东亚小石藓、黑扭口藓、卵叶青藓和狭叶湿地藓)的生物量、成土量和饱和吸水量分别在0.962~9.546、1.294~40.181、8.890~82.571g/m2之间,表明可以将苔藓植物作为该类地区的先锋植物.