岩溶洞穴生态环境容量及影响因素分析：以绥阳大风洞-响水洞为例

洞穴生态环境较为脆弱,环境承载力有限。为探究洞穴生态环境容量,文章以贵州绥阳双河洞系支洞——大风洞和响水洞为研究对象,通过对洞穴空气环境的长期监测分析,基于洞穴空气环境的时空变化特征和洞穴生态环境容量的测算方法,以CO_2作为测算指标,定量分析洞穴生态环境容量。结果表明:(1)长时间尺度下洞穴CO_2浓度、温度和相对湿度均呈现夏季高、冬季低的季节性变化特征。其中CO_2浓度的季节性显著,波动范围在(432～1 319)×10~(-6)(体积浓度),夏季平均值达1 148×10~(-6),冬季为528×10~(-6),年平均值为849×10~(-6)。(2)短时间高强度旅游活动对洞穴CO_2浓度影响较大,各监测点CO_2浓度与游客总量呈正相关性,2018年游客数量的减少导致洞内各监测点CO_2浓度普遍低于2017年,监测点神泉玉露和夜明珠的温度日增幅分别在0.03～0.15℃和0.07～0.33℃之间,相对湿度基本保持在99%以上。(3)洞穴生态环境容量在8月降至一年中的最小值,约11 253人次/d,在1-3月及12月这4个月较大且稳定,平均值达15 839人次/d,其季节性变化具体表现为冬季(15 814人次/d)春季(14 792人次/d)秋季(13 719人次/d)夏季(11 806人次/d);旅游高峰期,洞穴生态环境容量随洞内CO_2背景值的变化而不同。(4)洞穴生态环境容量主要受洞穴规模形态、通风效应、自净能力等因素影响,洞道狭窄复杂、通风效应弱、CO_2浓度高、自净能力差的洞段将制约洞穴旅游容量,为避免旅游洞穴资源的闲置与浪费,在旅游高峰期需要分批分时段控制游客量,或在保障洞内生态系统稳定基础上对洞穴空气进行必要的人为调节,最终实现洞穴保护与洞穴旅游协调可持续发展。     

贵州双河洞国家地质公园洞穴冲积物的粒度组成及环境意义——以山王洞为例

通过采集双河洞国家地质公园的山王洞洞穴冲积物,利用Mastersizer 2000对40个沉积物样品的粒度进行测试分析并计算平均粒径(M_z)、标准偏差(σ_I)、偏度(SK_I)和峰度(K_G)等相关参数。结果表明:(1)山王洞地下古河道沉积物优势粒级以粉砂、黏土为主,其含量占总体水平的70%以上,整个冲积剖面表现为2套(9-1号与40~31号样品)由粗到细变化的砂体相互叠置和1套(30-10号样品)粒级含量相对稳定且粒级较小的砂体构成;(2)山王洞冲积物分选性差,具有河成沉积物的特点,冲积物粒径大小表明可能存在两个降雨量较大阶段和一个降雨量较小阶段;(3)沉积物颗粒较地表河沉积粒度细且分布集中,悬浮总体的累积百分含量高,反映洞穴古河道河流总体水位稳定或水动力较弱,可能与洞穴流域范围内地表植被好,地表侵蚀不严重有关。     

贵州双河洞国家地质公园洞穴冲积物的粒度组成及环境意义——以山王洞为例

通过采集双河洞国家地质公园的山王洞洞穴冲积物,利用Mastersizer 2000对40个沉积物样品的粒度进行测试分析并计算平均粒径(Mz)、标准偏差(σI)、偏度(SK I)和峰度(K G)等相关参数。结果表明:(1)山王洞地下古河道沉积物优势粒级以粉砂、黏土为主,其含量占总体水平的70%以上,整个冲积剖面表现为2套(9-1号与40~31号样品)由粗到细变化的砂体相互叠置和1套(30-10号样品)粒级含量相对稳定且粒级较小的砂体构成;(2)山王洞冲积物分选性差,具有河成沉积物的特点,冲积物粒径大小表明可能存在两个降雨量较大阶段和一个降雨量较小阶段;(3)沉积物颗粒较地表河沉积粒度细且分布集中,悬浮总体的累积百分含量高,反映洞穴古河道河流总体水位稳定或水动力较弱,可能与洞穴流域范围内地表植被好,地表侵蚀不严重有关。     

旅游活动对岩溶洞穴地下水中细菌群落的影响:以重庆丰都两个洞穴为例

为了深入了解岩溶洞穴地下水中细菌群落结构特征以及评估旅游活动对细菌群落的影响,对重庆丰都雪玉洞(旅游洞穴)和水鸣洞(未开发洞穴)洞穴地下河水进行了采样,利用16S rDNA高通量测序技术对地下水样品中的细菌进行了定性和定量分析.结果表明,两个洞穴地下水中细菌群落以变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为主,但细菌群落组成存在差异.雪玉洞地下河上游和下游的变形菌门分别占总群落的62%和64%,拟杆菌门分别占11%和16%;水鸣洞地下水中细菌优势群落除变形菌门(38%)和拟杆菌门(19%)外,绿菌门(Chlorobi)占24%,两个洞穴地下水中变形菌门的纲分类均为γ-变形菌纲.γ-变形菌纲(γ-Proteobacterium)和拟杆菌为两个洞穴地下水的优势种类但其主要细菌存在差异:雪玉洞主要细菌是不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌科(Flavobacteriaceae),属于致病菌;水鸣洞主要细菌是未培养的甲基球菌科(Methylococcaceae-uncultured)、甲基单胞菌属(Methylomonas)以及甲基杆菌属(Methylobacter),属于甲烷氧化细菌.多样性指数分析结果显示:受旅游活动的强烈影响,雪玉洞群落多样性明显高于水鸣洞并且存在更多的致病菌群落,地下水细菌群落与环境因子多元直接梯度分析(RDA)证明群落分布规律受游客数量与洞穴空气CO_2影响且呈正相关,两种环境因子的Spearman相关性分析进一步表明游客数量对地下水细菌群落结构的影响更明显并导致大量原生细菌消失.     

织金洞洞穴环境CO2浓度的空间变化分析

为进一步探究织金洞CO_2浓度空间迁移变化特征,以2015年"五一""十一"两次昼夜连续监测为基础,运用IDW插值法,对比分析其在旅游淡旺季期间不同时段的空间变化,得出以下结论:(1)织金洞的CO_2浓度变化具有明显的分段变化特征,洞口带和内部带分别代表垂直和水平方向上的波动,内部带以#21为分界,通过水平对流扩散或累积,使CO_2浓度最大值往前半段平移;(2)织金洞CO_2浓度变化同时受洞腔结构等环境因子、季节变化和游客活动的影响,以"五一""十一"两个时间段为分界的累积效应表明,游客活动大于季节变化的影响强度。     

岩溶洞穴系统CO2迁移特征及其环境耦合关系研究

作为岩溶地下空间特有的窗口,洞穴CO₂通常较高且补给过程复杂,研究洞穴CO₂不仅有利于探明岩溶系统CO₂三相运移过程,对寻找遗漏碳汇也具有积极意义。为了研究不同季节下岩溶洞穴系统各层CO₂变化特征,揭示其迁移路径,进一步探究洞穴系统CO₂来源,对不同季节麻黄洞上覆土壤、洞穴滴水及洞穴空气CO₂进行密集监测,结合数理统计及相关模型对数据进行分析。结果表明:(1)麻黄洞洞穴系统各层CO₂存在雨季高旱季低的季节特征,作为主要补给源,土壤CO₂在各层CO₂变化中发挥重要的作用,通风效应影响洞穴CO₂浓度的变化。(2)pCO_2(H)计算结果表明,麻黄洞内滴水点存在不同的补给过程,除上覆土壤CO₂补给外,还存在表层岩溶带的补给。(3)模型分析表明,麻黄洞洞穴滴水全年均处于脱气状态,使洞内发生沉积,形成洞穴沉积物。分析洞穴系统上各层CO₂运移特征,为寻找遗失碳汇以及岩溶地区碳循环研究提供科学参考。     

高分辨率降水氧氘同位素变化及洞穴水响应:以河南鸡冠洞为例

大气降水稳定同位素受温度、雨量、海拔高程、水汽源等多种因素控制,进而影响洞穴水及沉积物的同位素变化.为了更好地认识我国南北交汇带季风敏感区洞穴水对降水的响应过程,本研究分析了2015年8月4~6日河南栾川县鸡冠洞强降雨和洞内4处地下水点样品,并结合2009~2015年栾川地区近6年大气降水氧氘同位素数据研究发现:1采用HYSPLIT模型可以将鸡冠洞强降雨划分为不同水汽来源的2个阶段:高空来自南中国海的水汽以及近地面来自内陆局地蒸发的水汽,并且可以记录在单场降雨期间雨水的δ~(18)O变化特征上.2近地面来自内陆局地蒸发水汽的蒸发过程一定程度上掩盖了温度效应,并使局地大气降水线的斜率、截距和雨水过量氘均减小.3此次降雨期间鸡冠洞洞穴滴水δ~(18)O特征主要响应夏季风海源水汽的降水;鸡冠洞洞穴滴水对降雨响应最快,间隔时间约为3 h,滴水δ~(18)O随滴率升高变重,之后缓慢变轻;地下河具有相似的模式,稍有滞后;靠近洞口的池水反映出不同阶段的雨水δ~(18)O变化的差异.     

典型山地城市河流营养元素空间分布特征及影响因素分析:以重庆市清水溪为例

城市地表水水环境问题严重制约城市的进一步发展和市民对美好生活的向往,因此广受社会各方关注.由于地形特殊,与平原城市相比,山地城市地表水水环境特征及污染问题有其自身特点.在2019年8月和10月两次通过采集位于重庆市主城区典型山地城市河流——清水溪干支流地表水和干流河底沉积物,并监测地表水、沉积物样品中碳、氮和磷等营养元素以及其它基本理化指标.结果表明,现阶段清水溪地表水属劣Ⅴ类,在综合污染指数评价体系中属严重污染级别.在所有水质指标中,NH⁺₄和TP超标最为严重.清水溪地表水水质呈现出支流优于干流、降雨期优于非降雨期的时空分布特征.污染源、尾水/支流汇入和河流自净能力共同决定了营养元素在清水溪干流地表水中的空间分布规律.源头污水直排和中下游的污水溢流等点源污染是清水溪干流地表水最主要的污染源,面源污染对水质的影响有限,河底沉积物在河流处于不同的水量条件下会发生营养元素“汇”与“源”间的相互转化,体现出内源污染的复杂性.支流/污水处理站尾水汇入的稀释作用,以及由于山地河流地表水中高DO导致其较高的自净能力,使得干流地表水水质向下游有逐步改善的趋...     

白云岩洞穴系统中水-气CO_2分压对洞穴水水文化学过程的影响:以贵州双河洞为例

为揭示白云岩岩层中所发育洞穴系统中的中的洞穴水与空气中CO_2分压对洞穴水水文化学过程的影响及其动态变化特征和控制因素。从2015年4月至9月对绥阳双河洞洞穴水的水化学指标进行了为期6个月的动态监测,结果表明:(1)双河洞洞穴水的水化学类型主要为HCO_3~--SO_~(2-)-Ca~(2+)-Mg~(2+)和SO_4~(2-)-HCO_3~--Ca~(2+)-Mg~(2+)型水,在受到上覆石膏岩层的影响时,SO_4~(2-)成为优势离子且可以极大提高溶液中Ca~(2+)离子含量;(2)洞穴滴水的水-气间CO_2分压差值(△PCO_2)与SI之间存在良好的负相关关系的同时,2种重要的矿物饱和指数SI_c,SI_d之间存在着良好的正相关关系;(3)实测数据分析证明"表观饱和指数"现象的客观存在;(4)洞穴水中的液相CO_2(PCO_2_(water))与溶液的pH值呈现出显著的负相关关系,且在未开发的天然封闭洞腔中洞穴空气CO_2分压对洞穴水水文地球化学过程影响较小。     

城市空间格局与热环境响应关系：以合肥市区为例

随着城市不断扩张,区域的地表覆盖类型发生转变,大量自然景观被人造景观所替代,环境温度随之上升.研究城市空间格局与热环境之间的响应关系,对于改善生态环境、优化城市空间布局有一定的指导意义.基于合肥市区2020年的Landsat 8系列遥感影像数据及ENVI和ARCGIS等分析平台,采用皮尔逊相关性与剖面线反映两者之间的关联性,再选取关联性最大的3个空间格局组成要素构建多元回归函数,以探究城市空间格局对城市热环境的影响及其作用机制.结果表明：(1) 2013～2020年间,随着时间推进,合肥市高温区明显增加.对于不同的季节,热岛效应呈现出夏季>秋季>春季>冬季.(2)中心城区内,建筑占比、建筑高度、不透水占比和人口密度明显高于郊区,而植被覆盖度呈现出郊区高于城区,且在城区主要呈现出点状分布,水体呈不规则分布.(3)城市高温区主要分布在城区各类开发区内,而城区内其他地方则以中高温及以上温度分区为主,郊区以中低温为主.(4)各要素的空间格局与热环境之间的皮尔逊系数为正相关的有建筑占比(0.395)、不透水面占比(0.333)、人口密度(0.481)和建筑高度(0.188),负...     

水文地质剖面分析在岩溶水系统研究中的应用——以鄂西响水洞岩溶水系统为例

探讨了水文地质剖面分析在圈定岩溶含水系统和判定岩溶水流系统边界方面的应用。选取湖北鄂西响水洞岩溶水系统为研究对象,在1∶5万水文地质调查的基础上,通过水文地质剖面分析,结合主排泄点水化学、同位素信息,确定了响水洞岩溶含水系统边界结构和岩溶水流系统边界,并在岩溶水系统圈划的基础上,得出响水洞岩溶水系统的发育主要受地形、弱透水层和断层控制,在三者的共同作用下形成了局部、中间、区域三级水流系统,不同级次对应的主排泄点分别为水磨溪泉、响水洞地下河、钻孔ZK03。     

区域耕地非农化与粮食产量关系空间特征研究——以东北三省为例

由于我国人地关系紧张,耕地非农化对于耕地总量及粮食安全有一定的影响,因此耕地非农化与粮食产量关系的空间特征已经成为研究焦点。论文以东北三省为研究对象,应用GIS技术详细地分析了耕地非农化、耕地非农化与耕地综合质量关系及耕地非农化与粮食产量关系的空间特征。研究结果表明：①东北三省在1993~2003年10年间耕地非农化面积为16.599×10⁴hm²,耕地非农化率为1.012%,年均耕地非农化率为0.101%,吉林和黑龙江两省分别是耕地非农化程度最高、最低的两个省份,耕地非农化率分别为2.138%和0.215%,东北三省交通位置优越及沿海的县（市）耕地非农化程度较高;②吉林省耕地非农化面积最大,但以占用中下等耕地为主,中下等耕地非农化面积占该省总耕地非农化面积64.2%;而辽宁省和黑龙江省耕地非农化区域绝大部分都是上等地,分别占本省耕地非农化面积的90.9%和52.2%;③东北1993~2003年10年间因耕地非农化共导致粮食减产9.106×10⁸kg,以吉林省为最,占总量的59％。建议禁止辽宁省和黑龙江省建设用地占用上等耕地,而严格控制吉林省的建设用地过快发展,注重经济发展与耕地保护之间的协调,是落实东北三省未来“耕地总量动态平衡”政策的关键所在。     

三江源区土壤有机碳空间分布及影响因素分析:以玉树县为例

三江源区土壤有机碳含量空间分布研究对于全球气候变化下区域碳循环研究具有重要意义。文章以三江源区玉树县为研究区,在GIS的支持下,基于土样有机碳测试结果,利用Kriging插值方法得到土壤有机碳含量空间分布,在此基础上分析了玉树县土壤有机碳含量空间分布的主要影响因子。结果表明:西北部的隆宝滩湿地自然保护区及其周围区域土壤有机碳含量最高,达到了90 g/kg以上;玉树县结古镇、仲达乡及通天河附近为26.5~45 g/kg;巴塘乡西部、下拉秀乡西南部及周边区域集中在50~75 g/kg。玉树县土壤有机碳含量空间分布主要受到环境因子、土壤类型及土地利用/土地覆被类型等因素的综合影响,其中环境因子是影响土壤有机碳空间分布的主导因子,土壤类型和土地利用/土地覆被类型的影响在空间上表现不明显。     

短时间高强度旅游活动下洞穴空气环境变化特征及其影响因素分析——以绥阳大风洞为例

文章通过对大风洞2017年、2018年十一"黄金周"洞内外温度、CO_2浓度、相对湿度、游客量等为期7天的连续监测,并运用系统分析方法对各个监测指标进行综合分析。结果表明:(1)监测期间,受洞穴通风效应和游客量等的影响,大风洞空气环境要素(温度、湿度、CO_2浓度)呈现明显昼夜变化,表现为白昼夜晚;(2)洞道结构对洞穴空气环境空间变化具有重要影响,表现为神泉玉露洞道结构较夜明珠更为复杂,在2017年、2018年的温度、湿度、CO_2浓度等均要比夜明珠的高;(3)洞外空气环境变化对洞穴通风效应具有重要的影响,表现为降雨导致洞外温度、湿度降低,虚拟温差发生改变,促使气流方向由限制性通风模式向积极性通风模式转变;(4)受气候及游客因素影响,2017年洞内温度、CO_2浓度的昼夜变化特征较2018年更明显,且当游客产生的CO_2浓度大于洞穴空气环境的自净能力时,CO_2会出现累积效应,进而影响洞穴旅游景观及洞穴环境的舒适性,建议景区在进行旅游活动时要充分考虑短时间尺度游客人数高峰期对CO_2的影响及岩溶景观的合理保护。     

山区城市土地利用动态空间分布特征——以贵州省六盘水市为例

运用地形位指数和分布指数,借助遥感和地理信息系统技术,对贵州省六盘水市区1990-2010年间土地利用变化空间特征进行定量分析。结果表明:①20 a间土地利用空间分布结构发生了一定的改变,建设用地在低地形位的优势性增强且有向高地形位扩展的趋势,水田的优势分布范围缩小,但在低地形位优势增强,建设用地、 水田在低地形位的优势增强导致旱地、 灌木林地优势分布区间上移并收缩;②研究时段内工作区土地利用变化的空间分布未出现明显的分化,各类型相间分布,未形成明显的以建设用地为中心的带状分布格局;③1990年研究区各土地利用类型在地形位梯度上的分布已经分异成高、 中、 低三段式格局且20 a间未发生明显改变,各土地利用类型的地形适应弹性已经被拉大。     

滇池浮游细菌群落组成的空间分布特征及其与环境因子的关系

为探讨滇池湖体浮游细菌群落组成的空间分布特征,并找出影响浮游细菌群落组成分布的主要影响因子,通过16S rRNA末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析手段研究了滇池湖体夏季由北向南9个采样点浮游细菌的群落结构.结果表明,9个采样点共得到52个不同的片段(T-RFs),且每种片段至少代表一种细菌.各采样点浮游细菌群...     

沉积物磷形态空间分布特征及释放风险评估——以沱江流域为例

为阐明沉积物磷赋存形态的空间分布特征及潜在释放风险,提供更准确合适的风险评估指标, 分析了沱江干流及其支流12个样点表层沉积物的磷赋存形态,测定了水溶性磷(WSP)及磷平衡浓度(EPC0),计算沉积物磷吸附指数(PSI)、磷吸附饱和度(DPS)及其衍生的磷释放风险指数(ERI).结果表明,沉积物5种形态磷含量顺序为:铁/铝结合磷(CDB-P,60.63%)>钙磷(Ca-P,30.84%)>有机磷(OP,3.92%)>亚铁磷(Fe(Ⅱ)-P,3.48%)>松散态磷(Loosely-P,1.13%).CDB-P是沉积物磷的主要存在形态(0.468~2.287mg/g),由上游至下游逐渐降低,这主要与上游工业污染有关.DPS、EPC0和PSI在空间分布上均呈现由上游至下游逐渐增大的趋势,变化范围分别为44.28%~80.39%、0.012~0.084mg/L和0.153~1.526L/g;上游大部分采样点ERI均超过了25%;各指标综合表明:上游存在较高的磷释放风险.回归分析与相关性表明,EPC0与上覆水磷、CDB-P、OP、有机质(OM)以及粒径均呈极显著相关性,且相关性远高于其他指标(ERI,DPS,PSI,WSP).因此,EPC0是评估沱江流域沉积物磷释放风险潜力更准确高效的指标,Fe/Al含量、粒径的增加以及有机质的减少会增加磷释放风险,因此应控制工业污染以及农业面源污染的输入.     

岩溶地下河系统中有机氯的分布特征与来源分析

选取重庆老龙洞、青木关岩溶地下河为研究对象,采用气相色谱仪-微池电子捕获检测器(GC-μECD)分析两条地下河水体中21种有机氯农药(OCPs)的浓度.结果表明,南山地下河中六六六(HCHs)和艾氏剂类化合物(ALDs)是主要检出物,青木关地下河中HCHs和甲氧滴滴涕是主要检出物.南山、青木关地下河中均未检出o,p'-DDE、p,p'-DDE、o,p'-DDD,同时,青木关地下河还未检出o,p'-DDT、狄氏剂,其余OCPs在两条地下河中检出率高达100%.青木关地下河中OCPs浓度范围为145~278 ng·L-1之间,平均值为213 ng·L-1;南山老龙洞地下河中OCPs浓度介于17.7~40.8 ng·L-1之间,平均值为32.7ng·L-1.两条地下河中各OCPs组分表现为地下河出口大于入口.通过对OCPs污染来源分析,发现两地下河流域滴滴涕(DDTs)主要来自于历史上工业DDTs输入,氯丹主要来自于大气沉降.六六六(HCHs)主要来源是林丹的输入,南山地下河属于历史污染,青木关地下河上游的甘家槽有新的HCHs输入.与国内外其他各水体相比,南山地下河水体中HCHs、DDTs浓度处于低水平;青木关下河处于中等偏高水平.结合中外用水卫生标准,发现南山地下河和青木关地下河未超过饮水安全标准.青木关应禁止农田施用有机氯农药,保护地下河生态环境.     

重点生态功能区环境污染源排放特征与空间管控模式——以藏东南为例

重点生态功能区以保持并提高生态产品供给能力为主体功能定位，区内自然环境敏感性和脆弱性突出，研究其人类活动过程中的环境污染源排放特征与空间管控模式，对科学协调保护与利用、切实加强重点生态功能区环境保护和治理水平具有重要意义.以青藏高原重要生态安全屏障区藏东南为例，基于环境污染源的固体废弃物、水体污染物和大气污染物排放强度的分类估算与空间特征解析，探讨面向污染源排放强度和多尺度管控精度的分级空间管控方案.研究结果表明：藏东南环境污染源的排放强度整体较低，雅鲁藏布江和雅尼河谷地因人类生产生活活动密度较大，其污染物排放量显著高于其他区域；在重点生态功能区应建立由7个二级类和21个三级类构成的环境污染源空间管控体系，重点管控以城镇居住区和工矿业生产空间为主的"点状"胁迫、以交通运输场所和人文游憩空间为主的"线状"胁迫、以农业种植区和畜禽养殖区为主的"面状"胁迫；针对藏东南各类环境污染源的空间耦合及交互特征，提出城乡生活集聚型、农牧业生产集聚型和休闲旅游集聚型3种典型区，依次制定"分级处理+资源利用"、"源头减排+就地消纳"、"实时动态监控+绿色设施营造+游憩利用规范"的差异化空间管控模式.     

基于人口分布与土地利用关系的人口数据空间化研究——以西藏自治区为例

土地是人与自然相互作用的产物,人口分布与土地利用具有非常密切的关系。根据1999年全国市县统计人口数据与各市县土地利用类型指数的相关性分析,发现各市县平均人口密度与各市县各类土地利用指数的复相关系数为0.82,在西藏、青海和海南3省区,复相关系数均达到0.99。以西藏自治区为例,根据市县人口密度与土地利用指数及数字高程的相关关系建立了人口数据空间化模型,并计算出西藏自治区1km×1km分辨率的栅格人口数据。在被选作验证区的3县37个乡镇中,用模型计算出的各乡镇人口密度与各乡镇的实际人口密度的相关系数为0.88。因此,土地利用信息是进行市县级人口统计数据空间化的重要参数,利用土地利用与人口分布之间客观存在的关系可以进行市县级人口统计数据的空间化。