洞穴滴水的水文地球化学过程:贵州犀牛洞的研究

为了揭示洞穴滴水的水文地球化学过程,对贵州镇宁犀牛洞3个滴水点的滴率、水化学组成等进行为期1年的动态监测,示踪结果显示出犀牛洞滴水对大气降水的响应较快(28天以上),滴水的物质组成直接源自于洞穴环境,即土壤和岩石,而大气降水携带的物质成分较少,滴水点均受到不同源来水的影响。洞穴滴水的化学组成中元素含量的变化主要由水运移过程中水-土、水-岩作用导致的岩石溶解-方解石沉淀过程所控制,表明犀牛洞滴水点的次生沉积物可能记录了环境变化信息。     

岩溶洞穴滴水δ13CDIC季节变化特征及其环境意义

为揭示岩溶洞穴滴水中水文地球化学指标与稳定碳同位素特征及其对外界环境变化的响应,作者在2019年夏季和冬季2个时期分别对麻黄洞进行监测。通过对麻黄洞滴水水化学指标和滴水δ¹³C_DIC进行监测并利用数理统计方法分析,结果表明：(1)麻黄洞滴水水化学类型为HCO₃-Ca·Mg型,2个滴水点SIc、SId均大于0,滴水处于饱和状态。(2)麻黄洞滴水水化学指标表现出不同季节和空间的变化趋势,MH1和MH2的滴水δ¹³C_DIC值呈现出夏季偏轻、冬季偏重的季节变化特征,响应外界降水变化。(3)麻黄洞上覆受人类活动影响,其中产生的SO₄^2-、NO₃^-等离子介入导致MH1和MH2的δ¹³C_DIC发生偏重的变化,因此研究麻黄洞气候响需考虑SO₄^2-、NO₃^-的影响。     

豫西鸡冠洞不同尺度滴水水化学分析及对区域极端干旱的响应

论文对自2009年10月到2015年12月豫西鸡冠洞两处滴水：鲤鱼戏水（LYXS）和天宫冰灯（TGBD）进行了连续定点监测及取样分析,并结合2015年8月4—6日对其进行的暴雨监测,从不同时间尺度上分析了滴水的滴速、pH值、HCO^-₃、电导率、Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺、元素比值等指标的变化特征及其与降水的关系。结果表明：1）年际尺度上,鸡冠洞滴水的水化学特征响应ENSO循环引起的多雨年与干旱年降水的变化,其主要受控于土壤CO₂的溶解、上覆物质的淋滤、先期沉积作用（PCP）的强弱;2）季节尺度上,滴水受岩溶水运移路径、淋滤作用、水-岩反应时间及先期沉积作用等因素综合影响表现出明显的季节变化特征;3）在单场降雨尺度上,滴水的水化学特征都不同程度表现出随滴率的变化而变化的趋势,主要受到岩溶水的运移路径、活塞效应、稀释作用等因素影响,而与水-岩反应时间关系不大;4）受到2013年区域极端干旱后“老水”的滞留与2014年新降水的稀释作用影响,其滴水水化学指标的极端值出现在降水量有所回升的2014年。     

13亿滴水是一片金色的湖

陈大超的一位朋友从欧洲回来，给他讲了件在突尼斯洗头的趣事。夏天，这位朋友和中国驻意大利使馆的一位参赞，飞到突尼斯去办事，住在一家星级宾馆里。吃过晚饭，他下楼去理发。没想到，在给他洗头的时候，那位非洲理发师只是用一个装着水的喷雾器，先后往他的头上喷了两次水，就算完活儿了，而且仅仅这样喷了两次，就收了他20美金。     

桂林盘龙洞滴水的物理化学指标变化研究及其意义

影响洞穴次生化学沉积物-石笋的形成因素,包括降水、气温、水温和滴水的性质(如pH值、电导率、Ca2+、HCO3-浓度和滴率等)。通过对桂林盘龙洞8个滴水点的2个水文年的监测表明,洞穴滴水主要来源于大气降水(或土壤水),受控于水-土-岩的相互作用。洞穴滴水对大气降水的响应较快,具有季节性的变化特征。洞穴滴水的物理、化学特性受降水、洞顶基岩厚度及渗入水的滞留时间、滴率的快、慢的影响。洞穴滴水的温度变化不大,大约为19.4~21.2℃。年平均pH值为7.85。洞穴滴水的电导率、Ca2+、HCO3-浓度与气温、水温和滴水速率表现为正相关关系。在夏半年,大气降水量大,土壤湿度大,土壤中PCO2分压高,溶解的CaCO3多,表层带下渗岩溶水的岩溶作用强,滴水的电导率、Ca2+、HCO3-浓度增大,滴水中的碳酸盐沉积多;而在冬半年或冬季,其降水量小或少,滴水的电导率、Ca2+、HCO3-浓度降低,指示溶解的CaCO3少,表层带下渗岩溶水的岩溶作用弱,水中Ca2+离子含量低,滴水沉积物的沉积量或生长量减少。从大气降水到土壤水再到洞穴滴水这些过程可以看出,洞穴滴水形成的岩溶次生化学碳酸盐沉积物-石笋,可记录岩溶环境变化的信息,已成为研究岩溶地区过去环境变化记录的重要载体。     

贵州将军洞上覆土层对滴水水化学特征的影响

对贵州安顺将军洞4个滴水点进行为期1a的动态监测.将军洞滴水对大气降雨的响应极快(0～9d).滴水的物质来源于土壤.由于滴水点上覆土壤厚度的差异,极大地影响到滴水水化学特点.水通过的土壤较薄时,溶解的物质量少,降低了滴水点发生稀释作用的可能,也使得岩石对滴水化学组成的贡献增大.样点JJD-1、JJD-4滴水在一定程度上受到稀释作用的影响,而JJD-1滴水运移过程中还受到不同源来水的影响产生了“活塞效应”,JJD-2滴水也受到不同源来水的影响而产生滴率的跳跃式变化,这些作用只在次一级作用强度上对滴水水化学产生影响.岩石的溶解作用以及方解石的沉淀作用控制了洞穴4个滴水点水运移过程中所发生的地球化学作用.因此,土壤作为一个重要的岩溶环境因素决定和控制了洞穴滴水的水化学特点,应该给予必要的重视.