GROUND WATER IN PERSPECTIVE1

ABSTRACT. Owing to their enormous capacity, ground-water reservoirs are at least equal in importance to the ground water itself. As regulators of water movement in the hydrological cycle, these reservoirs surpass all lakes combined, natural and manmade. While many aquifers are not well understood, data on many others are adequate for long-range broad-scale planning. An example is the basalt aquifer of the Snake River Plain in Idaho. However, the area has managerial problems which concern the time, the place and the feasibility of manipulations of water. All continents of the world contain great aquifers. For every huge aquifer, however, hundreds of smaller ones occur, and even these contain astonishing amounts of water. Aquifers in the Ohio River Basin of the United States are good examples. Management of total water resources is a difficult problem at many places. But many problems could be met and many water shortages alleviated or eliminated by use of aquifers, not merely as sources of water, but as reservoirs for management of water.     

Plant Community Composition and Biomass in Gulf Coast Chenier Plain Marshes: Responses to Winter Burning and Structural Marsh Management

Many marshes in the Gulf Coast Chenier Plain, USA, are managed through a combination of fall or winter burning and structural marsh management (i.e., levees and water control structures; hereafter SMM). The goals of winter burning and SMM include improvement of waterfowl and furbearer habitat, maintenance of historic isohaline lines, and creation and maintenance of emergent wetlands. Although management practices are intended to influence the plant community, effects of these practices on primary productivity have not been investigated. Marsh processes, such as vertical accretion and nutrient cycles, which depend on primary productivity may be affected directly or indirectly by winter burning or SMM. We compared Chenier Plain plant community characteristics (species composition and above- and belowground biomass) in experimentally burned and unburned control plots within impounded and unimpounded marshes at 7 months (1996), 19 months (1997), and 31 months (1998) after burning. Burning and SMM did not affect number of plant species or species composition in our experiment. For all three years combined, burned plots had higher live above-ground biomass than did unburned plots. Total above-ground and dead above-ground biomasses were reduced in burned plots for two and three years, respectively, compared to those in unburned control plots. During all three years, belowground biomass was lower in impounded than in unimpounded marshes but did not differ between burn treatments. Our results clearly indicate that current marsh management practices influence marsh primary productivity and may impact other marsh processes, such as vertical accretion, that are dependent on organic matter accumulation and decay.     

江汉平原不同土地利用方式下土壤团聚体中有机碳的分布与积累特点

论文探讨了江汉平原果园、旱地、水田、水旱轮作等利用方式下土壤团聚体的组成、有机碳与活性有机碳的分布与积累特点。结果表明:供试土壤团聚体的组成均以2～20μm粒径为主,其次为<2μm和20～50μm粒径,<50μm粒径团聚体的含量占团聚体总量的80.8%～94.1%。不同利用方式下有机碳含量的峰值均出现在200～2000μm团聚体中,且>50μm粒径团聚体中有机碳的含量比<50μm粒径的高;但69.8%～86.6%的有机碳分布在<50μm粒径团聚体中,其中以2～20μm团聚体中有机碳所占的比例最大(35.2%～45.9%),细微团聚体固碳能力较强,而粗粒径团聚体中的有机碳对土地利用方式的变化较为敏感。土壤团聚体中的活性有机碳以2～20μm粒径的最低,<2μm和20～50μm中有机碳的活性相差不大;不同粒径的团聚体中均为水耕利用方式下(水田和水旱轮作)土壤活性有机碳的含量比旱耕利用方式下(果园和旱地)的高,但随着土壤团聚体粒径的增加,由水耕利用方式下活性有机碳所占的比例较大逐渐过渡到以旱耕利用方式下活性有机碳的比例较大。由于供试样品中2～20μm团聚体中有机碳积累最大、固定的有机碳最多,可以考虑将2～20μm团聚体作为土壤固定有机碳的特征团聚体。这些结果可为我国区域土壤有机碳的循环提供科学数据。     

成都平原西部土壤中镉的分布与镉污染

本文扼要概述了镉元素的生物地球化学特性,详述了成都平原西部土壤中镉元素分布及镉污染现状,并从地质地球化学的角度阐述了引起土壤中高镉的地质原因,提出了若干防治镉污染的措施和建议。     

华北平原地下水重金属山前至滨海空间分布特征与规律

结合华北平原水文地质条件,从山前至滨海选取"保定-沧州"、"石家庄-衡水-德州"两个剖面,通过野外采集地下水样品,分别测定了Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cr、Se等9种重金属元素含量及其他相关指标。结果表明,调查剖面地下水中出现Fe、Mn、Se、Cr超标现象,其中Fe超标严重。本文首次在区域尺度上对华北平原地下水重金属的空间分布进行了分析,分别阐述了两个剖面地下水重金属的横向与垂向分布特征。总体上,随着地下水埋藏深度的增加,重金属离子总量降低,尤其是对人体有害的重金属元素含量降低显著。通过回归分析对地下水中重金属空间变化规律进行了定量分析,其中Cd、As、Zn、Mn元素含量与空间变量呈现显著相关性。本研究结果可为华北平原地下水质量评价与防控提供一定的依据。     

基于证据权重法地下水中氮浓度影响因素分析

针对地下水中氮素浓度主控因素难以确定的问题,本文以三江平原松花江-挠力河流域为例,采用证据权重法,选取降水量、土地利用类型、人口密度、土壤有机质含量、粘土层厚度、地下水埋深、含水层厚度和地下水类型为证据因子,分别建立地下水中氨氮和硝态氮的预测模型,并分析其对氮素浓度分布的影响程度,取得了较好的预测结果,其中氨氮和硝态氮的预测精度分别达到77.2%和89.1%.分析表明:三江平原地下水中氨氮和硝态氮浓度与降水量、人口密度呈正响应关系;氨氮浓度与含水层厚度呈正响应关系,而硝态氮与含水层厚度则呈负响应关系,说明氨氮受含水层氧化还原环境条件影响较大,硝态氮受含水层对流弥散作用影响较大;当土地利用类型为居住用地时,地下水中氨氮和硝态氮浓度通常较高.     

汾渭平原复杂地形影响下冬季PM2.5污染分布特征、来源及成因分析

汾渭平原受其复杂地形特征及产业结构影响,和京津冀、长三角地区一起被列为大气污染重点防治区域.本研究应用2014—2019年冬季中国环境监测总站汾渭平原各城市的六大空气污染物逐小时数据,结合欧洲中心ERA-5数据,利用HYSPLIT后向轨迹模型及T-model斜交旋转主成分分析法（PCT）,揭示过去6年汾渭平原冬季颗粒物浓度演变规律,厘清汾渭平原复杂地形影响下大气污染来源特征、潜在源区及成因,识别影响汾渭平原冬季空气污染的主要天气系统类型.HYSPLIT模拟结果表明,冬季喇叭口地形城市主要受本地和邻近区域污染源影响;山区盆地地形城市更易受到100~300 km距离以内污染源的传输影响,其中,来自陕北的气团对其影响最大;峡谷地形城市更易受到300~600 km范围内污染源的传输影响;平原地形城市的污染物浓度受区域传输的影响较大.影响汾渭平原冬季颗粒物重污染的天气系统可分为高压前部型、高压后部型、均压场型及低压倒槽型,其中,高压前部型是汾渭平原冬季重污染时段最易出现的天气形势.     

基于OMI的汾渭平原对流层NO2长期变化趋势

利用2007~2020年臭氧检测仪（OMI） OMNO2d对流层NO₂垂直柱浓度（TVCD）数据、欧盟基本气候变量质量保证计划（QA4ECV）基于卫星观测约束下的NO_x日排放估算数据（DECSO）、大气红外探测仪（AIRS）臭氧（O₃）垂直廓线AIRS2SUP数据,研究了汾渭平原NO₂TVCD长期变化趋势及其对NO_x排放变化的响应,以及二者变化对于对流层中下层O₃的影响.结果表明,汾渭平原NO₂TVCD于2012年达峰,峰值为（9.8±4.6） x10¹⁵molec/cm²,2013年后基本呈现逐年下降趋势;NO₂TVCD冬季最高,夏季最低,冬季均值约为夏季3.6倍;NO₂TVCD并非随NO_x人为源减排单调下降,夏季NO₂TVCD低百分位上升;NO₂TVCD变率为（-1.5±0.6）%/a,低于NO_x排放降幅的1/3,可能与人为NO_x大量减排的背景下,对流层NO_x自然源的贡献大且相对贡献不断上升有关;对流层中下层O₃变率仅为（-0.2±0.2）%/a,近地层O₃变率为（0.8±0.1）%/a,汾渭平原对流层O₃生成基本处于VOCs控制区或者VOCs-NO_x过渡区,减排NO_x无法降低对流层O₃;汾渭平原NO_x减排可有效降低城市高排放区NO₂,乡村地区受NO_x自然源影响较大,人为减排收效不明显.     

秸秆还田少免耕对冲积土微生物多样性及微生物碳氮的影响

土壤微生物是耕地质量的重要指标,为阐明秸秆还田少免耕对土壤质量的影响及其机理,在成都平原(温江)冲积水稻土区,开展了水稻–小麦/油菜轮作秸秆还田培肥定位试验(2003～2008年),在小麦生长季节,系统研究了土壤耕层微生物数量和微生物生物量的变化特征.结果表明,秸秆还田翻耕与秸秆还田免耕的土壤耕层微生物总量分别增加了51.7%、12.8%,土壤微生物数量增加主要来自土壤细菌数量的增加;从小麦全生育期看,在小麦分蘖期的增加幅度高于小麦播种期和小麦收获后,有利于促进小麦养分吸收与生长发育.秸秆还田少免耕显著增加了微生物生物量,秸秆还田翻耕和秸秆还田免耕处理土壤微生物碳总量分别比对照提高74.1%、25.8%,土壤微生物氮分别提高60.2%和12.1%.秸秆还田循环利用显著增加了土壤微生物数量和生物量,有利于土壤养分循环与转化,有利于提高土壤有机质含量并改善有机质质量,是耕地质量建设的重要途径.     

江汉平原东部地区地下水资源的开发利用与保护

根据国家科技攻关的结果，论证了江汉平原东部地区地下水资源的分区和地下水单元的富水性，水质，含水层的水文地质地征，地下水开发利用合理井距，单井开采水量，提出了地下水资源开发利用中的保护对策。