青藏高原中汞的分布特征及影响因素——以典型海洋性冰川小流域为例

本研究以青藏高原典型海洋性冰川的雪冰-径流水为研究对象,分析讨论了雪冰-径流水中汞浓度变化趋势及控制因素.结果表明,贡嘎山冰川中雪、冰样品的THg浓度略高于全球背景值,而明永冰川以及米堆冰川的雪、冰、水样品均处于全球背景水平.3个冰川所有雪样、冰样、水样的THg浓度平均值分别为（4.78±5.99）ng/L、（1.72 ±1.15）ng/L、（1.31±0.91）ng/L.不同的环境介质中THg浓度变化总体表现为：雪 > 冰 > 水,其主要受颗粒汞沉淀作用及气态单质Hg挥发作用的控制.贡嘎山的径流水中THg浓度表现为六月最高（7.48±2.22）ng/L,十一月最低（1.39 ±0.27）ng/L.所有雪冰-径流水体系中HgP与THg存在极显著的正相关关系,雪中HgP/THg最高,其次为冰,最低为径流水.贡嘎山径流水中的HgP/THg及月均THg输出变化趋势受径流量和降雨量的影响.主成分分析表明了本研究区域雪冰中THg浓度主要受大气颗粒物沉降及季风传输的影响.此外,相比于其他2个冰川,贡嘎山冰川由于更加靠近人类活动密集区域,更易受到人类活动的影响.     

海螺沟冰川融水径流中汞与悬浮颗粒物的季节变化特征及其关系研究

为研究冰川融水径流中汞与悬浮颗粒物的变化及其相关关系,于2019年6月～2020年9月在青藏高原东南缘海螺沟冰川融水径流进行为期一年的连续定点采样,测试了样品中汞形态含量和悬浮颗粒物的数量、含量及粒径特征。分析表明,总汞的平均含量为6.96～10.78 ng/L,其中颗粒态汞为4.54～9.14 ng/L,溶解态汞为1.53～2.42 ng/L,与青藏高原及世界其他偏远地区河流汞含量相当。各形态汞与悬浮颗粒物不同特征在不同季节的相关关系差异显著,总汞和颗粒态汞含量与总悬浮颗粒物含量和数量在夏季消融盛期具有突出且一致的正相关关系,但在秋冬季并未显示出正相关,表明前人揭示的冰川补给河流中颗粒物控制汞含量变化的结论具有季节局限性。冰川径流中的汞受水文过程和汞的来源及其在水体中的转化等多因素影响,汞形态含量与悬浮颗粒物不同物理特征在不同季节的差异性可能反映了不同季节汞的来源和传输机制的差异。     

1959-2008年乌鲁木齐河源1号冰川融水径流变化及其原因

采用数理统计、 Morlet小波分析和Mann-Kendall突变检验对乌鲁木齐河源1号冰川1959-2008年径流序列进行分析,揭示了冰川融水径流的变化趋势、 周期特征和突变特性,并对径流与气候、 冰川变化关系进行了探讨。结果表明:乌鲁木齐河源1号冰川近50 a来径流增加趋势显著,特别是在1993年发生突变后,平均径流较1993年前增加了69.4%。径流序列第一主周期为15 a,第二主周期为6 a。在13~16 a时间尺度上看,1号冰川融水径流在未来的几年将继续保持偏多趋势,但是从5~7 a和超长期时间尺度上看则相反。冰川融水径流与冰川物质平衡、 年均气温、 消融期气温及年降水量存在良好的瞬时响应关系,其中消融期气温的振动对冰川融水径流振动能量贡献最大,在气温超过2 ℃时,径流将加速增长。物质平衡变化100 mm可引起河流径流变化22.9×10⁴ m³,1号冰川过去50 a累积物质平衡为-13 693 mm,相当于额外补给河流径流量3 135.7×10⁴ m³,约是年径流量的16.1倍。     

青藏高原冰川区可溶性有机碳含量和来源研究

对青藏高原祁连山老虎沟12号冰川、唐古拉山小冬克玛底冰川及珠穆朗玛峰北坡东绒布冰川雪坑样品中可溶性有机碳(DOC)和主要离子的质量浓度进行了分析.结果表明3个雪坑中DOC的平均质量浓度分别为(250.30±157.10)、(216.92±142.82)和(152.50±56.11)μg·L-1,具有从北到南依次减小的空间分布特点.3个雪坑DOC和主要离子质量浓度比例分析表明,唐古拉山冰川区和珠穆朗玛峰冰川区两个雪坑中DOC质量浓度与主要离子总质量浓度相当(DOC质量浓度占DOC与主要离子总质量浓度的比例分别为51%和49%).相应地,祁连山冰川区雪坑由于地理位置和气候条件等因素,受粉尘影响较大,导致Ca2+的质量浓度最高可达5 299.18μg·L-1,DOC所占比例较低(仅占5%).青藏高原冰川区DOC与Ca2+、Mg2+、K+和SO2-4均呈显著正相关.主成分分析(PCA)表明,青藏高原冰川区雪坑DOC主要是自然来源,也有生物质、化石燃料燃烧和农业生产过程等人为排放的贡献.此外,对3个雪坑的碳沉降通量进行了估算,LHG、TGL和ZF这3个雪坑的碳沉降通量分别为189.23、132.76和128.44 mg·(m2·a)-1,这对该地区碳循环的深入认识和研究具有重要意义,同时也有利于冰川变化的研究.     

唐古拉冬克玛底冰川流域pH值和电导率分析

2005-05-11～2005-09-27,在青藏高原唐古拉段冬克玛底冰川流域对融水径流和草地径流分别进行采样.对样品的pH值和电导率进行了分析.结果表明,研究区环境受人类活动影响很小.借助电导率水量来源模型对冬克玛底河流量进行划分,暖季径流主要以冰川冰融水补给为主,占总流量的62%以上,其次是积雪融水和降雨补给,其中,第1、3阶段的积雪融水补给分别占31%和37%,第2阶段的降雨补给占17%左右;土壤冻结水消融对径流贡献很小,占2%以下.     

冰川水资源资产负债表编制实践

冰川是自然资源重要组分。因受认知所限,当前水资源资产负债表编制中尚缺乏对冰川资源的考虑。参考水资源资产负债表编制案例,结合冰川水资源自身特征,构建了冰川水资源资产负债表。研究表明：冰川水资源的独特性使其资产负债核算与其他类型水资源存在差异;冰川水资源资产包括水量资产和水域资产,即冰川冰储量和冰川融水径流量,冰川面积和冰川融水水域面积;冰川水资源负债主要来源于人类活动造成的冰川水资源消退和过耗、冰川融水环境损害和由此导致的冰川水资源服务衰退。青藏高原大江大河源区是冰川水资源负债区,而其负债却成为中下游的收益。应建立国家或下游为主导的水资源补偿机制,以冰川水资源流量变化为依据,统筹管理青藏高原大江大河源区流域水资源,适度对源区进行冰川水资源价值补偿。     

祁连山七一冰川融水化学组成及演化特征

2006-06～2006-07在祁连山七一冰川采集冰川冰、冰面融水、侧碛河及冰川融水径流样,分析了样品中主要可溶离子浓度、pH及电导率.结果表明,所有样品的pH介于8.05～8.79之间,电导率分布在32.4～134.4 μS·cm-1之间.不同水体中主要可溶离子浓度顺序为:冰面融水＜侧碛河＜七一冰川水文总汇点,水化学类型也由HCO3-Ca2 型演化为(HCO3 SO2-)-(Ca2 Mg2 )型.几乎所有样品中主要可溶阴、阳离子浓度序列为:HCO3＞SO2-4＞CI-＞NO-3,Ca2 ＞Mg2 ＞Na ＞K ,以碳酸盐风化产物为主,也有部分硫酸盐贡献.由于受到各种物理化学因素影响,在水岩作用过程中MG2 和K 浓度增加速率大于Ca2 和Na ,不同于其在地壳中的丰度.七一冰川区融水中离子浓度空间变化主要受水岩作用时间控制,气温影响下的冰川消融量的大小是水化学时间变化的主要控制因素.     

念青唐古拉山扎当冰川雪冰中不溶性有机碳含量及其辐射强迫研究

为了研究雪冰中不溶性有机碳(Water-insoluble Organic Carbon,WISOC)的含量及其辐射强迫作用,于2012年7月和8月对青藏高原南部纳木错流域扎当冰川90个表层雪冰样品中WISOC的含量进行了分析,采样期间利用地物光谱仪实地测量了反照率.结果表明,在消融季节(7—8月),扎当冰川表面被裸冰、老雪和新雪覆盖,以上3种消融情形下WISOC的平均含量分别为(1618.4±1236.0)、(432.3±329.7)和(183.7±158.0)ng·g-1,雪冰的融化导致WISOC等吸光性物质在冰川表面的富集,降低了冰川表面反照率.通过SNICAR模型(Snow,Ice,and Aerosol Radiative Modle)敏感性分析表明,3种情形下WISOC降低雪冰表面反照率(贡献率)分别为0.0020(6.8%)、0.0018(7.4%)和0.0010(2.1%),对应的WISOC的辐射强迫分别为1.14、1.34和0.81 W·m-2.平均地,WISOC对辐射强迫的影响超过了黑碳(BC)影响的20%,而在新雪覆盖条件下,WISOC对辐射强迫的影响甚至达到了粉尘影响的72.3%.因此,虽然雪冰中的WISOC的吸光能力相对于BC较弱,但所引起的雪冰表面反照率降低及冰川消融等效应不容忽视.     

青藏高原冰川雪细菌与气候环境的关系

通过荧光显微镜测定细菌密度,利用DGGE图谱和Shannon-Weaver指数分析细菌种类多样性,对青藏高原北部老虎沟12号冰川、南部东绒布冰川和东南部海螺沟2号冰川雪坑的细菌密度和种类多样性做了差异性分析. 结果表明:老虎沟12号冰川雪坑细菌密度平均值比东绒布冰川和海螺沟2号冰川高,老虎沟12号冰川雪坑细菌种类多样性比东绒布冰川高,这与高原南、北部不同大气环流引起的大气微粒含量的差异性有关. 海螺沟2号冰川雪坑细菌种类多样性均最高,与该冰川所受的大气环流多样性最高相一致. 东绒布冰川雪坑细菌密度平均值与南极点相近,与其远离人类污染,因而大气环境本底值低有关. 海拔高的东绒布冰川雪坑细菌密度和种类多样性均比海拔低的海螺沟2号冰川和老虎沟12号冰川低,即二者与海拔高度呈反比.      

天山典型冰川区雪冰中碳质气溶胶浓度特征研究

根据2002年与2004年在天山乌鲁木齐河源1号冰川与奎屯河哈希勒根51号冰川采集的粒雪与冰川冰样品,利用热/光反射法(TOR)分析得到有机碳(OC)与元素碳(EC)的浓度,并探讨了天山典型冰川区雪冰中碳质气溶胶浓度的时空特征与环境意义.结果表明,总碳(TC)浓度从高到低依次为:乌鲁木齐河源1号冰川西支雪坑(1 943 ng.g-1)>乌鲁木齐河源1号冰川东支雪坑(989 ng.g-1)>奎屯河哈希勒根51号冰川雪坑(150 ng.g-1)>乌鲁木齐河源1号冰川东支冰川冰(77 ng.g-1),OC和EC的浓度序列也较为类似;天山冰川区雪层中OC浓度平均值为557 ng.g-1,EC浓度平均值为188 ng.g-1.不同冰川积累区雪层剖面的中下部污化层附近一般都会出现碳质气溶胶浓度峰值,但某些突发性事件会使得表层雪也产生浓度峰值;在季节性碳排放(如居民采暖、农业活动等)与碳传输(如大气环流等)的影响下,雪层中碳质气溶胶浓度在7～11月间总体呈波动下降的趋势;冰川冰与粒雪间碳质气溶胶浓度可能存在着数量级的差异,这主要受到冰川所在环境、雪冰采样时空条件等因素影响;雪层表面是否存在EC对反照率有很大影响,模拟显示在波长为300～700 nm范围内反照率平均降低0.22.     

三峡库区典型农田小流域水体汞的时空分布特征

以三峡库区典型农田小流域——重庆涪陵王家沟为对象,分别于2012年11月~2013年9月对流域内不同类型水体总汞(THg)和总甲基汞(TMeHg)含量进行为期1 a的监测,探讨汞在农田流域水体中的时空分布特征.结果表明,流域内水体THg、TMeHg浓度范围分别为1.12~64.04 ng·L-1、0(未检出)~4.24 ng·L-1,均值分别为(13.54±10.55)ng·L-1、(0.22±0.42)ng·L-1,各类型水体THg均以颗粒态为主,雨水和池塘水TMeHg以颗粒态为主,井水和沟渠水则相反.在空间分布上,THg表现为雨水最高,池塘次之,井水最低,W2井相较于其他井THg浓度最高,各沟渠点水体THg浓度差异不大;TMeHg表现为沟渠水最高,池塘次之,井水最低,井水TMeHg浓度下游大于上游,各沟渠点水体TMeHg浓度差异大,甲基化率为沟渠水>池塘水>井水>雨水.在时间变化上,各类型水体THg浓度均表现为冷季高于暖季,TMeHg浓度则因水体类型而异.综合分析发现雨水是流域内汞的重要来源;农田流域颗粒物的迁移是汞、甲基汞迁移的主要途径,地表径流是影响流域对水库汞负荷贡献量的重要因素.     

多功能型城市人工湿地水体汞分布特征及其量变分析

以重庆某集接纳生活污水处理厂出水、水质净化、休闲娱乐为一体的城市湿地公园为研究对象,根据水流流向设点采样,分析了湿地公园内污水处理区、湖泊深度净化区中总汞(THg)和甲基汞(MeHg)的分布特征,并探讨了其源汇关系.结果表明,污水处理区出水THg质量浓度范围为1. 98～38. 03 ng·L~(-1)[平均值为(9. 10±5. 84) ng·L~(-1)],出水MeHg质量浓度范围为0. 09～0. 84 ng·L~(-1)[平均值为(0. 34±0. 08) ng·L~(-1)];湖泊深度净化区THg质量浓度范围为0. 37～85. 69 ng·L~(-1)[平均值为(6. 76±2. 29) ng·L~(-1)],MeHg质量浓度范围为0. 04～1. 47 ng·L~(-1)[平均值为(0. 35±0. 17) ng·L~(-1)],人为活动对汞浓度的干扰较为明显.水体总汞、甲基汞垂直分布规律具有一致性,均表现出表层深层.通过物料衡算,表明该湿地系统水体总汞每年降低155. 50 g,水体甲基汞每年降低1. 65 g,对下游水体具有保护作用.     

三峡水库消落带土壤与优势植物淹水后对土-水系统汞形态的影响

三峡库区消落带落干期植被生长茂盛,蓄水后消落带被淹没,土壤-植物系统在长时间淹水情况下,随着体系内物理化学性质的改变,汞形态也会发生变化,从而对库区水生生态系统中汞含量以及形态带来一定的影响.为此,本研究选取三峡库区4种优势植物室内栽培,再进行室内模拟淹水试验,研究淹水后土壤、水体中甲基汞(Me Hg)以及其他形态汞的变化.结果表明,淹水过程中植物的存在有利于土壤Me Hg的生成,同时对上覆水不同形态汞浓度影响显著.狗牙根作为消落带优势种,由于其体内总汞及甲基汞含量较高,淹水后对土壤以及上覆水系统中甲基汞以及其他汞形态的影响最为明显.淹水第90 d,狗牙根+土+江水(B1)处理土壤Me Hg的含量最高,为(1 135.86±113.84)ng·kg~(-1),是不加植物的对照处理土+江水(CK2)中土壤Me Hg含量的2倍左右;上覆水总甲基汞(TMe Hg)、溶解态甲基汞(DMe Hg)、总汞(THg)、溶解态汞(DHg)和活性汞(RHg)均呈峰值偏左的抛物线状变化,在第30 d时达到峰值,其中B1处理上覆水TMe Hg、THg和DHg最高,分别为(2.88±0.06)、(40.29±2.42)和(35.51±3.77)ng·L~(-1),三者中溶解态汞是其主要存在形式.因此可以推测三峡库区消落带植物淹水后将增加水库汞污染负荷.     

暴雨径流对非常规水源补给城市河流水质冲击研究

选择北运河流域典型非常规水源补给城市河流(凉水河)为研究对象,阐述暴雨径流对非常规水源补给城市河流水体物理化学特征的影响.结果表明,非暴雨期间,凉水河水体p H和DO平均值分别为7.67和3.88 mg·L-1;耗氧物质COD和氨氮(NH+4-N)平均质量浓度分别为47.41 mg·L-1和8.39 mg·L-1;富营养化元素总氮(TN)和总磷(TP)平均质量浓度分别为16.34 mg·L-1和1.45 mg·L-1.暴雨期间,雨水径流汇入收纳水体后,COD、NH+4-N、TP平均质量浓度明显上升,最高值分别达到108、14.24、3.02 mg·L-1.在空间分布上,COD、NH+4-N、TN和TP质量浓度变化趋势随土地利用类型变化特征趋于一致,从城镇区至农村区,均呈逐渐上升趋势.     

青藏高原纳木错流域水体总汞的时空分布特征

为研究青藏高原纳木错流域水体中总汞的时空分布特征,于2007～2010年对纳木错湖表层水及入湖河水进行了采样,检测了其总汞浓度,并分析了总汞浓度与降水量、河水径流量等的关系.结果表明,纳木错表层湖水和河水中的总汞质量浓度均值分别为(1.09±0.73)ng.L-1和(2.87±2.59)ng.L-1,显著低于受到汞污染的水体.近岸带湖水的总汞浓度在季风期远大于非季风期,而其浓度水平和空间变化明显大于湖心区.河水的总汞浓度季节变化明显,表现为季风盛期最高且波动最大,而季风期后最低,这与降水量变化趋势基本一致.对你亚曲的定点观测表明,河水总汞浓度的时间变化与径流量一致.入湖河流总汞浓度的空间分布特征在不同的时间表现不同,这可能是由河流的流域面积、流域内土壤汞本底值及补给方式的差异引起的.     

三峡库区规模化顺坡沟垄果园氮、磷输出过程及流失负荷

通过对三峡库区顺坡垄沟构型的规模化柑橘园集水区次降雨过程径流氮、磷进行动态监测,分析典型降雨事件氮和磷流失负荷,并探讨了规模化柑橘种植对土壤氮磷流失及入库河流水环境的影响.结果表明:①顺坡沟垄柑橘园集水区径流氮和磷年流失负荷分别为13.43 kg·(hm²·a)^-1和1.26 kg·(hm²·a)^-1,春季施肥及强降雨冲刷是集水区污染物高负荷的主要原因;②集水区全年总氮(TN)和总磷(TP)的EMC为8.49 mg·L^-1和0.87 mg·L^-1,超过发生水体富营养化含量标准;③春季施肥后的2场典型降雨中,长历时暴雨径流硝态氮(NN)和溶解态磷(DP)负荷为4.94 kg·hm^-2和0.28 kg·hm^-2,分别占TN和TP流失负荷的92.90%和64.69%;短历时大雨径流NN和DP负荷为0.52 kg·hm^-2和0.05 kg·hm^-2,分别占TN和TP的65.92...     

燃煤电厂周围渔业养殖行为对水生生态环境中汞形态变化的影响

为研究燃煤电厂周围渔业养殖行为对水生生态环境中汞形态变化的影响,以浙江省象山港渔业养殖区为研究对象,对养殖区和对照区海水样品中不同形态汞浓度进行了测定.结果表明,燃煤电厂周围海域上覆水总汞浓度达到83.0 pmol·L-1±97.1 pmol·L-1.沉积物表层孔隙水中总溶解态汞随深度的下降而下降,并且10cm以上孔隙水中溶解态汞浓度显著高于10cm以下溶解态汞含量(P0.001),以上结果表明象山港海域水体中较高的汞浓度很有可能源于燃煤电厂的烟气释放.养殖区水体总汞浓度(96.5 pmol·L-1±133 pmol·L-1)高于对照区(69.5 pmol·L-1±39.4 pmol·L-1),主要源于养殖行为过程中从业人员生活污水的排放以及鱼饲料等物质在沉积物中的积累,进而向上覆水中释放.渔业养殖区孔隙水表层甲基汞(24.0pmol·L-1±16.7 pmol·L-1)浓度高于对照区(6.60 pmol·L-1±5.11 pmol·L-1),说明渔业养殖行为造成了沉积物中有机质积累,促进了汞的甲基化.     

北京水环境中氯胺酮和去甲氯胺酮的浓度水平

利用高效液相色谱-串联质谱联用仪(HPLC-MS/MS)测定了北京市生活污水和自然水体中氯胺酮及其代谢产物去甲氯胺酮的浓度水平.样品采自北京市区内全部13家污水处理厂和流经北京市的四条河流.结果表明,氯胺酮和去甲氯胺酮在北京13家污水处理厂的进水浓度均值范围分别为MQL(method quantification limit,方法定量限)~(19.5±5.1)ng·L~(-1)和MQL~(6.2±2.1)ng·L~(-1),由此计算的负载量均值范围分别为(0.1±0.0)~(8.6±2.4)mg·(1 000人·d)-1和(0.3±0.1)~(3.2±1.1)mg·(1 000人·d)-1.经污水处理厂处理后,氯胺酮和去甲氯胺酮的去除率较低,甚至出现负值.氯胺酮在地表水中被广泛检出,浓度范围为MQL~17.8 ng·L~(-1);去甲氯胺酮在4条河流中的检出浓度均低于MQL.在通惠河中氯胺酮的检出浓度较大多数污水处理厂进水中的浓度高,说明沿河可能有氯胺酮的直接倾倒或排放.     

生物滞留设施对城市地表径流低浓度磷吸附基质研究

城市地表径流是淡水水体磷的重要来源之一.国际上生物滞留设施被广泛应用于城市地表径流污染的控制,其中基质组成是影响生物滞留设施除磷效果的主要因素.本研究探讨了紫色土与河砂混合作为生物滞留设施基质吸附去除城市地表径流低浓度磷的可行性.结果表明:山地城市重庆不透水地表(包括居住区道路、商业区道路、停车场以及交通干道)径流TP浓度变化范围为0.04~7.00 mg·L-1,均值为(0.75±1.08)mg·L-1;TDP浓度变化范围为0.02~0.46 mg·L-1,均值为(0.15±0.10)mg·L-1.根据重庆降雨特征与不透水地表径流磷污染特征,生物滞留设施规模为10%不透水面积,预期服务时间10a,基质对城市地表径流P的预期吸附量需达到7.5 mg·kg-1.中、酸性紫色土草酸浸提态Fe、Al含量影响P吸附能力,紫色土P吸附能力与草酸浸提态Fe和Al含量与磷含量之比(OR)呈显著正相关,20%紫色土与80%河砂混合基质可以满足重庆生物滞留设施基质对城市地表径流P的预期吸附量要求.20%紫色土与80%河砂混合基质(厚度60 cm)对P浓度0.30mg·L-1的进水长期模拟运行,出水P浓度均低于0.05 mg·L-1.利用紫色土和河砂混合基质吸附去除水文过程与水质变化情况下的城市地表径流低浓度P是可行的.