热带花岗岩海岛的化学风化及其环境效应——以东澳岛为例

通过对珠江口花岗岩海岛-东澳岛小流域水体离子的实测分析,揭示海岛小流域的离子来源与贡献量,获得在相对封闭环境下的热带海岛地区花岗岩小流域的化学风化速率及过程对大气CO2的年消耗量.研究表明,东澳岛溪水总体为弱碱性,总溶解固体均值为68.14 mg·L-1,远低于世界河流均值,非汛期溶解固体和电导率均高于汛期.溪水离子组成以Cl-、溶解Si、Na+以及HCO-3为主,体现了海盐沉降和硅酸盐岩化学风化过程对溪水化学组成的共同影响.东澳岛岩石化学风化速率和CO2消耗通量分别为1.09×104kg·km-2·a-1和1.12×105mol·km-2·a-1,均低于世界河流均值,主要是由于花岗岩抗风化能力较强所致.广东省热带花岗岩海岛年碳汇消耗CO2约5218 t,因此保护海岛表层土壤和生态环境对海岛的碳汇作用具有重要意义.     

赣南小流域的水文地球化学特征和主要风化过程

对赣南花岗岩小流域进行采样、测试及分析,发现其河水含有较低的矿化度,水化学组成以Na ,Ca2 ,Cl-1和HCO-3为主,溶解性Si的含量明显较高,代表了典型硅酸盐地区河流的相应化学组成.通过Gibbs图分析,赣南流域大部分地区受大气降水的影响比较显著,"蒸发-浓缩"类型的小流域也较多.根据主成分分析和因子分析的结果,定量地估算了大气中CO2和三类岩石对河水中各种离子的贡献比例.与黄河相比,赣南流域受硅酸盐岩风化作用强烈,但主要影响因素仍是碳酸盐和蒸发盐岩,二者对赣南流域溶解质的贡献率分别为42.8%和29.2%,大气中CO2对河水溶解质的贡献率为21.4%,低于世界平均水平.主要风化反应以岩盐和方解石的溶解为主,Si/(Na* K)比值较低,说明风化反应在表生环境中进行,其产物是富含阳离子的次生矿物.     

不同土地利用方式下亚热带花岗岩小流域碳汇潜力及其影响因素

了解小流域尺度上植物生长与岩石风化对CO2吸收的相对贡献对评估生态系统碳汇功能有重要意义,但过去的研究大多集中在某一单一过程且多基于特定土地利用类型。本研究以亚热带丘陵地区不同土地利用方式下的3个花岗岩小流域(F-100%森林、FA1-82%森林/18%农田和FA2-76%森林/24%农田)为研究区,自2010年3月至2012年2月定期监测了流域内的雨水、径流水,并采集了植物样品,分析其化学组成,系统研究了小流域尺度下植物生长和岩石风化的碳汇潜力及其影响因素。结果表明,F流域中不同林分(马尾松Pinus massoniana Lamb.阔叶树混交林、杉木Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.阔叶树混交林、马尾松林、杉木林、灌木林和竹Bambusoideae林)的碳密度和年均CO2吸收通量均不相同,碳汇潜力存在差异。不考虑施肥的影响,F、FA1和FA2流域植被的碳密度分别为44.5、37.3和35.0 t·hm-2,植被年均单位面积吸收CO2的量分别为10.5、11.8和12.4 t·hm-2·a-1,岩石风化消耗CO2的量分别为54.7×10-3、99.8×10-3和109.2×10-3 t·hm-2·a-1,均随农田比例的增加而增加。施肥对农田水稻(Oryza sativa)碳截留的直接贡献很小,但可通过多种途径间接影响农田的碳汇潜力。3个流域径流水中HCO3-的物质的量浓度随农田比例增加而增加,在一定程度上受到施肥的影响,扣除施肥对径流水中HCO3-的贡献外,FA1和FA2流域土壤风化吸收CO2的量分别为84.4×10-3和88.6×10-3 t·hm-2·a-1,仍高于F流域土壤风化吸收的大气CO2的量,说明农田土壤和森林土壤通过风化对CO2的固定存在差异。因此,农业活动在一定程度上影响了流域碳汇,不同土地利用方式下流域的碳汇潜力存在差异。尽管短时间尺度上植物生长对流域碳汇的贡献远高于岩石风化,但植物的收获与利用也可能加剧生态系统的碳排放,而硅酸岩风化在任何尺度上都是净碳汇,因而在地质时间尺度上硅酸盐风化对全球碳循环的影响不容忽视。     

山区性小流域水化学特征及物源贡献研究——以武夷山九曲溪流域为例

通过对武夷九曲溪流域地表水体化学组成的分析,运用离子三角图、端元图和Gibbs图定性分析了流域的化学特征、岩性来源控制和主要自然作用机制,运用主成分分析定量判断离子的主要来源,并计算流域风化速率和碳汇作用.研究结果表明:(1)九曲溪流域水化学类型为重碳酸盐类钙组Ⅰ型水,并以硅酸盐矿物风化产物为主要来源,碳酸盐矿物风化产物次之.(2)流域水化学特征整体上受岩石风化和大气降水共同影响.(3)物质来源以碳酸岩和硅酸岩为主,贡献率超过50%.(4)流域的化学风化速率为27.91 t·km~(-2)·a~(-1),大气CO_2消耗量为1.01×108mol·a~(-1),消耗率为5.40×105mol·km~(-2)·a~(-1).结果揭示了湿热季风区流域化学风化对碳汇作用的重要性,以及流域内岩性、气温、降水量以及土地利用类型等因素对物源贡献的复合作用.     

赣江上游河水中主元素、锶和锶同位素端元组分的探讨

对赣江上游河水中主要离子的水化学特征进行研究,结果显示:Ca/Sr=480-897(均值为717),Mg/Sr=191-296(均值为231),Ca/Na=0.60-2.79(均值为1.19),Mg/Na=0.19-0.66(均值为0.38),Si的浓度在4.06-6.57 mg·1-1之间,赣南流域河水中富集Na 和K ,而Mg2 和Ca2 含量相对较少,Si的含量较高且变化不大.通过海盐校正分析得出,研究区域内大气降水对河流组分的贡献率为9.90%.根据质量平衡方程模型算出流域主元素的69%来源于硅酸盐岩的风化.硅酸盐岩、碳酸盐岩和蒸发盐岩风化对溶解态锶的贡献率依次为48.3%,27.4%和4.3%.通过对主元素、锶(0.20-0.45μmol·1-1,平均值0.32 μmol·1-1)以及锶同位素比值(0.7165-0.7249,平均值为0.721)的综合研究,赣南流域87Sr/86Sr与1/Sr呈显著的正相关关系,并且从Mg/Na*,Ca/Na*,Mg/Ca,HCO3-/(HCO3- SO42-)和87Sr/86Sr的关系图中发现:硅酸盐岩的风化对赣南流域水体的化学组成起主要控制作用,碳酸盐岩次之,蒸发盐岩风化的影响不大,人为活动影响较小.通过锶同位素的平衡方程得出:赣南流域为大气降水和岩石风化的混合型,大气降水对赣江上游87Sr/86Sr的贡献率约为9.7%,岩石风化对其贡献率约为90.3%.     

浙北低山丘陵区天然次生林和人工毛竹林降雨化学特征比较

森林降雨化学特征定量研究对于准确估算森林生态系统养分循环的养分元素浓度有重要意义。以中亚热带人工毛竹林和天然次生林为研究对象,分析2种森林类型的穿透雨、地表径流和流域出口径流中各离子浓度时空动态变化特征。结果表明,与人工毛竹林相比,天然次生林具有较高的林冠截留作用和枯落物截持水能力,产生的林内穿透雨和地表径流较少;大气降雨中各离子浓度差异较大,由高到低依次为SO42-、NO3-、Na+、Cl-、K+、Ca2+、NH4+和Mg2+;人工毛竹林和天然次生林林内穿透雨的Na+淋溶系数分别为0.49和0.85,而其他离子都有不同程度增加,表现为正淋溶;与大气降雨相比,2种林分的地表径流中各离子都表现为正淋溶,淋溶系数在1.12~10.16之间,以K+和NO3-较大,而Na+和NH4+较小;流域出口径流中K+和NH4+浓度相对于大气降雨有一定下降,迁移系数分别为0.90和0.21,而Ca2+和Mg2+浓度则明显增加,迁移系数分别为7.55和22.78;2种林分不同层次的降雨化学特征差异主要表现在离子浓度上,除Na+和Mg2+外,天然次生林各层次的离子浓度均大于人工毛竹林。     

珠江三角洲小流域地下水化学特征及演化规律

珠江三角洲地下水环境日益恶化,已成为制约经济社会发展的重要因素。以珠海市具有典型特征的闭合小流域作为研究对象,分旱、雨两季采集地下水分析主要离子及D、18O同位素,全面系统地研究了地下水水化学的时空变异特征与演变规律。结果表明:研究区内地下水主要受大气降水及附近地表水体渗透补给,以蒸发及地下水径流排泄,季节变化对区域内水化学空间变异性影响较小。沿地下水流方向(补给区-径流区-排泄区),地下水化学类型主要从Ca-Na(Mg)-HCO3型向Na-Cl和Na-K-HCO3-CO3型演化,风化-溶滤、离子交换、海陆交互作用是控制当地地下水质演变的主要水文化学过程。     

基于多元统计方法的岩溶地下水化学特征及影响因素分析

为研究广西红水河中下游流域马山地区岩溶地下水化学特征及影响因素,综合应用描述性分析、聚类分析和因子分析等多元统计的方法,对研究区36组水样的12项指标进行系统分析.结果表明,研究区地下水化学类型以HCO_3-Ca型为主,地下水化学成分具有明显的空间变异性;地下水化学特征受灰岩的风化-溶滤作用、人类活动、白云岩的溶解、工矿业活动等因子的共同影响,4个因子能够解释地下水成分形成的82.88%,其中灰岩的风化-溶滤作用是主要影响因子;地下水中的Ca~(2+)、总硬度(CaCO_3)、TDS、HCO_3~-主要受灰岩的风化-溶滤作用的控制,Cl~-、Na~+、NO_3~-和K~+主要受人类活动特别是农业和生活废水等因素的影响,Mg~(2+)受白云石矿物溶解的控制,SO_4~(2-)和F~-反映了工矿业活动的影响.     

气候变化对西南亚高山区流域碳水平衡的影响模拟

为了揭示气候变化对西南亚高山区流域碳水平衡的影响,应用生物物理/动态植被模式SSi B4/TRIFFID与流域水文模型TOPMODEL的耦合模式SSi B4T/TRIFFID进行西南亚高山区的梭磨河流域不同气候情景下[背景条件(控制试验)、增温2℃(T+2)、增温5℃+增雨40%(T+5,(1+40%) P)]植被与碳水平衡的动态模拟。控制试验结果显示,流域蒸散在流域为苔原灌木覆盖时达到最大而径流深最小;T+5,(1+40%) P试验流域蒸散在流域为森林覆盖时达到最大而径流深最小。随着温度增加,由于森林、苔原灌木和C3草地3种植被类型中森林蒸散增加幅度最大,导致森林从控制试验的增加径流量变为减小径流量。从控制试验到T+5,(1+40%) P试验,森林蒸散从388.1 mm·a-1增加到802.9 mm·a-1,径流深从298.0 mm·a-1减小到157.9 mm·a-1,径流系数从0.43减小到0.16;森林净初级生产力NPP从1 025.5 g·m-2·a-1增加到1 199.5 g·m-2·a-1,净生态系统生产力NEP从476.8g·m-2·a-1增加到650.8g·m-2·a-1。NPP和NEP增加幅度低于蒸散增加的幅度,表征碳水耦合关系的水分利用效率WUE随温度增加而明显减小。WUE和森林-径流关系随海拔高度变化,西南山区气候的垂直地带性分布控制了水分利用效率和森林-径流关系的空间变化。     

新疆伊犁喀什河流域地表水水化学特征及控制因素

利用2019年1月至7月伊犁喀什河流域的水化学测试数据,采用Piper三线图、相关性分析、Gibbs模型等方法,分析喀什河流域的地表水水化学特征及其控制因素,并对其物质来源进行探讨.结果 表明,喀什河流域地表水呈弱碱性(7.77≤pH≤8.16),TDS介于184.8-588.12 mg.L-1之间,其浓度均值(243.48 mg.L-1)低于世界半干旱区地表水TDS的均值(370 mg·L-1),同时低于干旱区地表水TDS的均值(440 mg·L-1),但高于世界河流的均值(115 mg·L-1);阳离子以Ca2+为主,HCO3-为其主要阴离子,两者分别占其相应离子总量的82.8％和82.6％;研究区主要离子浓度总体随海拔升高而降低,主要原因是高海拔流域冰雪融水占比高;水化学类型以HCO3-Ca·Mg和HCO3-Ca型为主;地表水主要离子受岩石风化作用和阳离子交换作用的影响,主要离子来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化溶解,HCO3-、Mg2+、Ca2+与SO42-主要来自白云岩等碳酸岩盐的风化溶解,Na+与K+主要来自长石类硅酸盐岩的风化溶解,人类活动对离子组分的影响较弱.     

A Multimedia Chemical Fate Model with Time-Dependent Air-Water Transfer Rates

A multimedia model for the temporal evolution of the concentration of chemical species in a water basin and its bottom sediment layer has been tested with time-dependent air-water transfer rates varying with the meteorological conditions over the basin. The multimedia model uses the chemical fugacity approach in a system of two ordinary differential equations for the chemical species partition in the two mentioned media, with transfer through the sediment-water and the air-water interfaces. The air-water transfer rates are estimated by a micrometeorological preprocessor. A scenario in which known concentrations in air of a soluble pollutant (benzene) induce water and sediment pollution is tested on both synthetic (MonteCarlo-simulated) and real series of meteorological data. It is found that the use of time-dependent transfer coefficients affects not only the relaxation time, but also the long term concentration of the pollutant in water and sediment, that differs between 10 and 40% in the examined cases when compared with the same multimedia model using average constant transfer rates as usual. This is shown to be due to the statistical correlations between meteorological parameters and air pollutant concentrations, which stresses the advantages of a time-dependent estimation of the transfer coefficients. Correction terms are proposed to take into account the correlation effects when a constant parameters multimedia model is used.     

化学催化氧化法处理化工行业有机废水试验

针对我国化工行业生产有机废水的特性,采用化学催化氧化技术,以Ｈ２Ｏ２为氧化剂,通过大量实验,筛选出相应的催化剂,确定最佳的反应参数。     

我国化肥施用量及其可能污染的时空分布特征

近年来，随着化肥施用量的增加，由化肥污染所引起的环境问题逐渐被人们所认识。文章利用我国各省历年主要农作物播种面积和化肥用量资料，提出了化肥施用量评价指数。我国总的化肥施用量没有超过适宜施用量；氮肥实际施用量基本接近于适宜施用量，而磷肥、钾肥的实际施用量严重不足。但对全国各省情况的研究表明，东部地区的氮肥施用量普遍超过或接近于适宜施用量，而中西部地区的氮肥施用量普遍小于适宜施用量；各省磷肥和钾肥的施用量普遍严重不足。因此，应降低东部的氮肥用量以减少污染，同时增加中西部的氮肥施用量。全国各省均应增加磷、钾肥施用量，调整氮、磷、钾肥的比例，有计划地安排我国氮、磷、钾肥的施用量及合理比例，从化肥污染的源头减少化肥污染。     

粤东凤凰山茶区土壤氟化学形态特征及其影响因素

采用连续化学提取法对粤东凤凰山茶区12个较大型茶园共60份土壤样品氟的5种化学形态分布进行研究.结果发现,土壤中氟的5种化学形态分布的规律为残余态〉〉铁锰结合态〉有机态〉水溶态〉可交换态.水溶态氟含量与可交换态氟含量、残余态氟含量及总氟含量呈显著正相关性,而铁锰结合态含量与有机束缚态之间呈显著正相关性,残余态与总氟之间...     

德务淫羊藿的化学成分研究

德务淫羊藿地上部分提取物经硅胶柱色谱、硅胶制备薄层色谱等方法反复分离纯化,用各种波谱数据分析、鉴定化合物的结构.从德务淫羊藿的氯仿部分和正丁醇部分分离和鉴定了7个化合物,分别为二十烷醇(Ⅰ)、正十八酸(Ⅱ)、β谷甾醇(Ⅲ)、γ谷甾醇(Ⅳ)、20Hydroxydammar24en3one(Ⅴ)、桂木宁U(artoninU)(Ⅵ)、胡箩卜甙(Ⅶ).化合物Ⅰ～Ⅶ均首次从该植物中分离得到.参6     

水体、土壤和沉积物中铊的化学形态研究进展

铊(TI)是一个典型性的毒害重金属元素,在环境中的迁移转化行为、富集机制、毒性和生物效应与其赋存化学形态密切相关.本文对水体、土壤和沉积物中Tl化学形态分布、演化特征和化学形态分析方法作了系统总结和评述,并对Tl化学形态分析存在问题及未来发展趋势进行了展望.     

Changes in soil organic matter composition after afforestation of arable farmland in northeast China

Since the 1970s, a substantial area of arable farmland in a semi-humid area of northeast China has been planted as deciduous forests (Populus tomentosa Carr.). This study investigates the effects of afforestation on soil organic carbon (SOC) content and the chemical composition of the soil. Soil samples (Calcic chernozem) were collected from the upper 10?cm of paired arable land and secondary forests established 5 and 25 years previously. Carbon isotope analysis and pyrolysis–gas chromatography/mass spectrometry were used to determine SOC composition. The results show that (i) compared to the arable land, five years of afforestation caused a decrease in SOC and N concentration, while 25 years of afforestation resulted in an increase in SOC content; (ii) stable isotope δ¹³C analyses of the forest soils show gradual loss of crop-derived C and an accumulation of forest-derived C; and (iii) afforestation increased lignin abundance and decreased decompositional activity in the 25-year-old forest topsoil. Higher amounts of short-/mid-chain aliphatic compounds were observed in the 5-year-old forest (5–10?cm); and (iv) the arable soil contained substantially higher amounts of decomposed plant material and microbially derived substances. The results obtained suggest that long-term afforestation increases the SOC concentration, and alters the chemical composition of SOC.     

加强对化学农药环境安全的监督管理工作

针对化学农药的特点和生产使用状况，阐述了加强农药安全监督管理的必要性和紧迫性；提出了从农药生产、加工、贮运、供销到使用，实施环境安全全程监督管理的建议。     

How public health impact is addressed: a retrospective view on three different oil spills

Spanning over a half century, over 38 “major” oil spill accidents have occurred, with the Deep Water Horizon disaster proving to be one of the largest oil spills on record. It is during these environmental disasters where the public community gathers together to participate in the clean-up effort and government entities coordinate various action plans. Whether it is using (1) workers to apply chemical dispersants to facilitate the remediation of oil in impacted areas or (2) volunteers to pick up “tar balls” from the beach shorelines; public health concerns during an oil spill are warranted for consideration. The purpose of this review was to illustrate a need for increase in scientific advancement and governmental focus on detecting and mitigating public health effects following an oil spill disaster. With focus on the Exxon Valdez, Prestige, and Gulf oil spills, the governmental and scientific community responses were assessed. Using the human-environmental system model, this review illustrates how the model can be used to address human-health concerns following exposure to an oil spill stressor.     

土壤和地下水中污染物迁移模型研究进展

国内外学者已建立了多种模型来描述污染物在土壤和地下水中的环境行为。要选择一个合适的模型在实际中成功地应用,或建立一个新的模型,必须掌握和了解污染物迁移模型的研究现状。文章评述了现有的模型,并对模型的结构作了一定的阐述。