人类活动影响下水化学特征的影响: 以西江中上游流域为例

对西江中上游3个代表性断面进行一个完整水文年每月3次的观测和取样,利用水化学、流量等数据,探讨自然过程和人为活动影响下的河流水化学演化过程.对研究区116个水样的水化学特征进行分析.研究区的类型为HCO-3-Ca2+型,化学风化类型主要属于岩石风化,Ca2+和HCO-3是主要的阳离子和阴离子,反映了岩溶地区河水化学特征主要受碳酸盐岩溶解影响.Na+、Mg2+、Ca2+、Cl-主要受自然条件控制,人类活动影响对其影响不大.K+、NO-3、SO2-4、HCO-3不同程度地受到人类活动的影响并且显示出不同的影响途径.本研究对我国南方季风区河流水化学变化、水质特征、下游珠江物质输送通量的影响、水质保护具有重要意义.     

西江水氢氧同位素组成的空间变化及环境意义

2014年6月和2015年1月,在西江各干流和支流分别采集了54个水样,对水的氢氧同位素组成进行了分析.结果表明,西江水体δ18O和δD存在明显的线性关系,这种相关关系旱季显著于雨季,西江水体旱、雨季18O、D值均沿大气降水线分布.氘盈余(d)值雨季大于旱季,主要是由于雨季降水多通过落水洞、竖井、漏斗等岩溶形态直接补给地下河,与围岩接触的时间较短,而旱季降雨较少,地表河系统受储存在岩溶裂隙、孔隙中的地下水体补给.由于受海拔高度及蒸发效应的影响,西江干流红水河—浔江段和支流右江—郁江段δ18O和δD值整体上表现为沿流程逐渐偏正的趋势,而由于桂江支流上游到下游海拔差异不大,流程简短、加上桂江支流水量少于西江干流和右江—郁江支流,桂江支流未出现从上游到下游逐渐偏正现象.通过δ18O与高程的关系建立了二者之间的线性回归模型,揭示了雨季西江水体随高度的变化率为:-0.44‰·(100 m)-1,旱季为-0.45‰·(100 m)-1,反映西江流域降水的高度效应,这对流域水循环过程的研究具有重要的水文地质意义.     

新疆的生态安全及可持续发展的调控准则

本文阐述了生态安全的概念,分析了新疆生态安全存在的主要问题,提出了新疆可持续发展的临界调控准则。     

广西西江流域土壤铜含量状况调查与风险评估

为系统了解广西西江流域农田土壤铜含量状况和空间分布特性,并评估其生态风险,2014—2016年间分别采集旱地土壤1 381个、水田土壤729个、矿区土壤129个和自然土壤293个,测试其铜含量。通过统计分析,探讨不同利用方式土壤对铜积累的影响,基于地统计分析了解其空间分布状况,并进行风险评估。研究结果表明,土壤样品中铜浓度的均值为27.60 mg/kg,旱地、水田、矿区和自然土壤4种类型的铜含量范围分别为0.3~317.91、3~495.81、7.5~2 287.66和0.68~284.27 mg/kg,均值分别为27.75、25.19、79.38和21.21 mg/kg,矿区土壤铜含量显著高于其他土壤。与土壤铜含量基线值相比,矿区土壤、旱地土壤和水田土壤的超标率分别为33.25%、3.76%和0.68%。西江流域铜表现为中等空间自相关,结构变异性强。西江流域有61%的土壤处于清洁水平;36%的土壤属于轻-中度污染,主要分布在南丹县、都安县、武宣县和桂平县,与砷矿和铅锌矿较为集中有关。总体来看,西江流域土壤铜虽然有一定积累,但污染较小,较为安全,南丹县、都安县、武宣县和桂平县等局部区域需防范其风险。     

广西西江沿岸后备适宜建设用地潜力及空间分布

测算和评价后备适宜建设用地潜力是区域工业化和城镇化发展的重要基础工作之一。论文在建立后备适宜建设用地潜力多要素分步式算法及技术流程的基础上,借助GIS 空间分析技术,利用1：5 万DEM数据、1：10 万土地利用图、县级行政区划图和各类保护区分布图,测算和评价了广西西江沿岸20 km 范围内及沿江主要城市周边后备适宜建设用地的数量、等级和空间分布特征。研究结果表明：广西西江沿岸20 km范围内后备适宜建设用地面积为1 962.64 km²,占土地总面积的比重为4.82%;来宾和柳州接壤的柳江东岸存在一个后备适宜建设用地富集区域,具有成片集中开发利用的前景。南宁和柳州2 市城区周边的后备适宜建设用地数量较为丰富,具备进一步规模性开发和建设的用地条件;百色、崇左、来宾、贵港和梧州5 市城区周边的后备适宜建设用地潜力相对较为有限,未来建成区规模的拓展应适当控制。     

广西西江流域农田土壤重金属含量特征及来源解析

为探明西江流域农田土壤重金属污染分布特征及主要影响因素,采集2 187个农田土壤样品,测试其重金属含量.采用地统计理论与GIS空间插值相结合的方法研究重金属元素的空间结构和分布特征;利用潜在生态风险指数作风险评估;采用相关性分析和主成分分析等多元统计方法解析重金属来源.结果表明,西江流域农田土壤7种重金属元素在土壤中均有一定程度的富集,其中重金属Cd富集情况最为明显,独立样本T检验结果显示,旱地土壤与水田土壤重金属含量存在显著差异(P0.05),水田土壤Cd含量显著高于相应旱地土壤;西江流域农田土壤Cd存在较高的潜在生态风险.相关分析和主成分分析结果显示,土壤中Pb、Zn、As、Cd、Cu的富集是由矿业活动、交通和污水灌溉等人为因素引起的,Ni和Cr则受成土母质等自然因素影响较大.从空间分布上看,流域上游As、Cd、Pb、Zn、Cu高含量区均分布于刁江流域及大环江流域,其中Cd高值分布范围最广,南丹县大厂车河地区高值样点最为密集,说明矿区活动给当地农田土壤造成了一定程度的重金属污染.     

广西西江流域土壤重金属背景值再研究

为深入探究广西西江流域土壤重金属背景值状况,在大规模系统采样的基础上,从2864件土壤样品中筛选出处于自然状态下的土壤样品.通过计算不同均值并分析比较后重新提出广西西江流域土壤重金属背景值.研究结果表明,西江流域各土壤重金属背景值为(mg·kg~(-1)):As17.04、Sb 5.08、Cd 0.56、Pb 50.72、Cu 20.79、Ni 26.47、Zn 67.34、Cr 82.66.与以前研究结果相比,本研究新提出的As、Cu、Ni、Zn、Cr背景值略有差异,差异在5%以内,而Cd、Pb背景值则分别为《土壤背景值研究方法及广西土壤背景值》研究结果的4.2、2.5倍,Sb则是全国土壤背景值的4.8倍.偏高的主要原因是西江流域上游地区的南丹县、金城江、环江县、都安县、大化县、宜州市处于地球化学异常区,该区域Cd、Pb、Sb含量十分异常,使得土壤中重金属含量整体偏高.重新提出的背景值可为该流域土壤环境研究提供参考,同时为制定土壤环境质量标准提供重要依据.     

多环芳烃在西江高要段水体中的分布与分配

为了解西江流域水体中多环芳烃(PAHs)的深度和季节分布及其在溶解相和颗粒相的分配以及控制因素,分别在洪水期(2003年8月和2004年7月)和枯水期(2003年11月和2004年3月)采集了西江高要段水柱.结果表明,溶解相和颗粒相中PAHs的浓度分别为21.7~138 ng/L和40.9~664.8μg/kg;水体中PAHs的总含量(颗粒相及溶解相),洪水期大于枯水期.在溶解相中,PAHs的浓度随深度无明显规律;而在颗粒物中,PAHs的浓度都表现出相同的变化趋势,即中层水PAHs含量最高,表层水PAHs含量最低.溶解相和颗粒相中PAHs的浓度都随悬浮颗粒物的含量增加而增加.从PAHs组成特点来看,溶解相以3环的PAHs为主,而颗粒相以3~4环的PAHs为主.PAHs在颗粒相及溶解相中的分配系数(KP)不受颗粒有机碳浓度控制(R2为0.000 1~0.2),而受颗粒物浓度、及溶解有机碳浓度的共同影响(R2为0.15~0.36),尤其是溶解态的细小碳黑有机质的影响.西江高要段水体PAHs在不同季节的lgKOC值大部分超过经典平衡分配模型的上限.除了2003年11月(R2为0.000 4~0.12,p0.001)之外,其它3个季节PAHs的lgKOC与lgKOW均有较强的相关性(R2为0.29~0.91,p0.05).洪水期颗粒物的亲脂性强于枯水期.     

西江上游河水悬浮物中稀土元素的地球化学特征

采用改进的BCR逐级提取法和ICP-MS测试技术,对西江上游河流悬浮物中稀土元素进行了研究。结果表明:河流悬浮物稀土元素总量的含量变化范围在188～402mg/kg之间,并主要来源于流域内岩石的风化,反映了源区的物质特征。西江上游河水悬浮物中三种非稳定态(即酸可提取态、铁锰氧化物结合态和有机物硫化物结合态)稀土元素页岩(PAAS)标准化配分模式均显示出中稀土富集的特征。这种配分模式可能是由于流域内广布的海相沉积岩中磷酸盐矿物的风化所造成的。稳定态(即残渣态)的配分曲线较为平直,没有体现出明显的稀土分异。悬浮态稀土各赋存形态含量的顺序为:残渣态有机物硫化物结合态、铁锰氧化物结合态酸可提取态。中稀土元素Sm、Eu、Gd相对于轻、重稀土元素的稳定态所占比例偏低,而相对于三种非稳定态所占比例偏高,反映了其潜在的地球化学活性。     

西江流域土壤砷含量空间变异与污染评价

以广西西江流域为研究区域,采集表层土壤2 585个,采用地统计分析与GIS相结合的方法研究流域内土壤As含量空间变异规律与污染分布.结果表明:西江流域表层土壤As含量为23.82 mg·kg~(-1),高于广西土壤背景值及西江流域自然土壤As含量值,上游(刁江、环江流域)As含量(30.22 mg·kg~(-1))显著高于流域其他区域.土壤As含量:矿区土壤旱地土壤自然土壤水田土壤,矿区土壤As含量显著高于其他类型.As含量高值聚类区集中于刁江流域中上游及大环江流域中下游,南丹北部远离矿区的六寨镇及大、小环江流域上游形成明显的低值聚类区.流域土壤As有明显的空间自相关性,以结构性变异为主,上游As含量由西北向东南递减,流域特征明显,高As含量区沿刁江流域自然分布,流域中下游土壤As含量基本处于0.44~40 mg·kg~(-1)之间;流域土壤样本As总体介于无污染-轻度污染之间,污染在金城江区及南丹县的分布较为突出,这与当地频繁的矿业活动关系密切,建议采取治理措施并加强雨季尾矿库安全排查力度,以保障当地居民的生产与生活质量.