Attenuation of arsenic in a karst subterranean stream and correlation with geochemical factors: A case study at Lihu, South China

Arsenic （As） pollutants generated by human activities in karst areas flow into subterranean streams and contaminate groundwater easily because of the unique hydrogeological characteristics of karst areas. To elucidate the reaction mechanisms of arsenic in karst subterranean streams, physical-chemical analysis was conducted by an inductively coupled plasma mass spectrometer and an X-ray fluorescence spectrometer. The results show that inorganic species account for most of the total arsenic, whereas organic arsenic is not detected or occurs in infinitesimal amounts. As（III） accounts for 51.0% ± 9.9% of the total inorganic arsenic. Arsenic attenuation occurs and the attenuation rates of total As, As（III） and As（V） in the Lihu subterranean stream are 51%, 36% and 59%, respectively. To fully explain the main geochemical factors influencing arsenic attenuation, SPSS 13.0 and CANOCO 4.5 bundled with CanoDraw for Windows were used for simple statistical analysis and redundancy analysis （RDA）. Eight main factors, i.e., sediment iron （SFe）, sediment aluminum （SAI）, sediment calcium （SCa）, sediment organic matter （SOM）, sediment manganese （SMn）, water calcium （WCa^2＋）, water magnesium （WMg^2＋）, and water bicarbonate ion （WILCOX） were extracted from thirteen indicators. Their impacts on arsenic content rank as： SFe〉SCa〉WCa^2＋〉SAl〉wHCO3^-〉SMn〉SOM〉WMg^2＋. Of these factors, SFe, SAl, SCa, SOM, SMn, WMg^2＋ and WCa＆2＋ promote arsenic attenuation, whereas WHCO3^- inhibits it. Further investigation revealed that the redox potential （Eh） and pH are adverse to arsenic removal. The dramatic distinction between karst and non-karst terrain is that calcium and bicarbonate are the primary factors influencing arsenic migration in karst areas due to the high calcium concentration and alkalinity of karst water.     

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。     

矩形独立承台受柱冲切模型在岩溶塌陷计算中的应用

结合"湘中岩溶塌陷调查项目"成果及认识,将岩溶塌陷划分为土洞发育、地面塌陷、坑壁趋稳三个阶段;通过引入基础工程学领域的矩形独立承台受柱冲切计算模型,经一定推导得出岩溶地面塌陷阶段的计算公式,并对该公式的力学意义进行了简要分析;最后以湘中典型地区岩溶塌陷为实例,对该岩溶地面塌陷计算公式进行了验证。结果表明:公式计算结果与实际情况基本相符,表明该公式可以应用于岩溶地面塌陷的预测,但需进一步验证公式的适用性和正确性,以期为岩溶塌陷灾害的防治提供依据。     

基于PCR-DGGE和拟杆菌(Bacteroides)16S rRNA的岩溶地下水粪便污染来源示踪研究:以重庆南山老龙洞地下河系统为例

岩溶地下水的微生物污染日益严重,其来源的研究得到国际学术界的广泛关注.本研究以重庆南山老龙洞岩溶地下河系统为对象,采用滤膜法监测地下水中的总细菌、大肠杆菌、粪大肠菌及粪链球菌等微生物指标,以拟杆菌(Bacteriodes)为指示细菌,采用PCR-DGGE示踪地下水中大肠杆菌/粪大肠杆菌的来源.结果表明,老龙洞地下河流域各类细菌含量严重超标,总细菌数为10~2.9×10~7CFU·m L~(-1),大肠菌群总数达4.3~4.0×10~5CFU·m L~(-1),其中粪大肠菌群(FC)和粪链球菌(FS)分别最高达到1.1×10~6CFU·(100 m L)~(-1)、1.1×10~5CFU·(100 m L)~(-1);FC/FS多数为2以上,暗示流域地下水受人类粪便影响为主.地下水样和粪便样品的拟杆菌群落的PCR-DGGE比对分析表明地下水与人粪之间相似性为7.1%~69.1%,其中地下河出口处达到69.1%.地下水与猪粪之间相似性为1.1%~53.4%,地下河出口处仅为1.5%.因此,人类粪便为地下河污染的主要来源,猪粪污染为动物粪便污染的一部分,还存在其他动物粪便污染来源.此外,PCR-DGGE产物切胶测序发现大部分Bacteroides为人类肠道或粪便来源的细菌.     

广西岩溶洞穴土壤中多环芳烃污染特征与解析

首次研究相对封闭稳定环境条件下的岩溶洞穴土壤中PAHs的污染特征及其影响因素.以广西桂林大岩洞穴为例,结果表明,在洞穴内部PAHs总量为7.22～117.29 ng·g^-1,远低于洞外土壤中的含量（51.35～235.73 ng·g^-1）,与其他地区相比,表明桂林近郊土壤PAHs污染较轻.大岩土壤中PAHs总量呈现出洞外和洞口附近明显高于洞内而洞内变化不大;洞外和洞口附近土壤中重环组芳烃含量高于轻环组（平均值69.25 ng·g^-1＞38.81 ng·g^-1）,但在洞内土壤中则相反（平均值3.93 ng·g^-1＜7.41 ng·g^-1）,说明洞内PAHs不仅来自于大气迁移过程,而且也来自于洞顶雨水淋滤作用.土壤中PAHs浓度分布表明在洞口附近存在陷阱效应、在洞穴最里端有裂隙存在.陷阱效应使洞口附近重环芳烃浓度显著高于洞外（88.19 ng·g^-1＞31.28 ng·g^-1）,而且PAH分子量与”易陷落性”呈线性相关（R²=0.49）;通过实测值推测从洞口输入的PAHs浓度约为裂隙输入的17倍.温度和分子量差异是影响PAHs在土壤中浓度分布模式的重要因素.     

四川红层中岩溶的分布特点及形成机制

红层在四川盆地中广泛分布,随着大量基础工程建设项目的实施,红层岩溶问题日渐显现。而相对于红层岩体遇水易软化、膨胀等不良地质问题的研究,红层岩溶问题研究比较少。根据在四川红层地区多年的地勘工作实践,分析了四川红层岩溶具有非均一性、成层性、埋深大等特点,提出真红层岩溶、"假"红层岩溶等两种不同类型的岩溶形成机制。这些红层岩溶的分布特征和形成机制的提出,对这一地区的工程地质勘察、设计施工等工作有一定的指导意义。     

不同土地利用分布格局下的岩溶泉水化学变化研究

利用多参数自动记录仪CTDP300对具有不同土地利用分布格局的贵州普定陈旗和灯盏河两个岩溶泉域的降雨量、泉水位、水温、pH值和电导率进行了一个完整水文年的连续监测,并依据化学平衡热力学原理进行计算,得到连续的水的CO2分压(PCO2)和方解石饱和指数(SIc)。结果表明这两个泉的这些水化学指标均呈现出明显的季节变化和暴雨动态变化。然而,两泉水的这些变化具有明显的差异:对于土壤分布较多和水田分布在排泄区的陈旗泉而言,HCO3-和PCO2较高,而pH和SIc值明显低于土壤分布较少且水田分布于补给区的灯盏河泉,且变幅较小。此外在暴雨后,陈旗泉pH升高、PCO2降低,而灯盏河泉pH降低、PCO2升高。这些反映了不同土地利用分布格局对岩溶水化学调节作用的差异。灯盏河泉Ca2+、SO2-4、Mg2+和EC较高主要是其流域中石膏和白云岩含量较多的缘故。这些发现说明,pH、电导率、HCO3-、Ca2+、SO42-、Mg2+、PCO2和SIc等岩溶水化学参数可以作为不同土地利用分布格局和环境变化的重要指标。     

贵州茂兰峰丛森林洼地泥沙堆积速率的~(137)Cs示踪研究

选择黔南峰丛洼地区的茂兰自然保护区的坡格森林洼地典型小流域,进行了泥沙堆积的137Cs示踪研究。(1)坡格森林洼地底部的土壤剖面属于农耕地剖面。(2)受岩土分布、微地形和土壤异质性的影响,137Cs初始沉降后的再分布不均匀,137Cs面积活度变异系数为1.54。相同组成特征的地块内部样点137Cs面积活度变异系数变化为0.36～0.54,变异相对较小。但137Cs面积活度不能表征土壤侵蚀状况。(3)典型沉积剖面B-1的单一137Cs峰值浓度出现在14～16cm,高浓度137Cs均匀分布深度小于当地犁耕层厚度20cm,说明1963年以来坡格森林洼地的堆积速率接近于0。     

岩溶隧道涌水量预测系列论文岩溶隧道涌水量预测方法及适宜性分析

从岩溶地下水的赋存和运移特征出发,结合隧道工程地质勘察的特点,分析了岩溶隧道涌水量预测的研究现状以及目前常用隧道涌水量预测方法的特点及其适用条件,指出:基于达西公式的地下水动力学方法,包括解析法、数值法和部分经验公式法,不适合以岩溶管道和暗河为特征的隧道的涌水量预测;目前岩溶隧道涌水量预测应该以水均衡法为主,通过加强隧道区地下水动态监测,特别是暴雨过程地下水动态的监测,以进一步提高隧道涌水量的预测精度;此外,还应探索分析各种新理论、新方法在岩溶隧道涌水量预测中的应用.     

重庆奉节小寨“天坑”形成条件分析

本文以重庆奉节小寨"天坑"为例,从岩性、构造、水文、地层、气候、降水等多个方面对"天坑"的形成过程进行了系统的分析,得出了"天坑"这种巨型的岩溶景观在形成时所需具备的地质条件和外界因素,从而加深了人类对"天坑"以及岩溶现象的理解和认知.