青藏高原表土重金属污染评价与来源解析

为了解青藏高原表层土壤重金属的污染特征、空间分布及污染来源,沿东北-西南方向对青藏高原表土(0～20 cm)样品进行了采集,对土壤中的Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Sc和Zn等13种重金属总量进行了分析,并利用主成分分析-绝对主成分分数-多元线性回归(PCA-APCS-MLR)受体模型初步定量解析了重金属的潜在来源.结果表明Cd和Sb均显著超标,分别是20世纪70年代青藏高原土壤背景值的2. 13与1. 52倍.富集因子(EF)、地累积指数(I_(geo))和Nemero综合指数(PN)分析同样表明青藏高原表土主要以Cd和Sb污染为主,但污染程度普遍不高.在空间分布方面,青藏高原中部、东南部及东北部均呈不同程度污染,但中部及东南部污染相对较重. PCA-APCS-MLR分析表明,青藏高原土壤重金属主要有3个来源,分别为自然、交通和采矿等综合因素. Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni和Sc主要受自然因素影响,Ba、Cd、Mo和Pb主要受交通因素影响,Zn主要受自然和交通因素共同影响,Sb主要受采矿、自然和交通等综合因素影响.青藏高原土壤重金属污染防治过程中应着重考虑受交通、采矿等综合因素影响下的Cd和Sb污染.     

黄土高原典型土壤有机碳和微生物碳分布特征的研究

以阐明黄土高原典型区域土壤有机碳(SOC)含量和储量及微生物碳(Mc)含量随土壤类型、土层和土地利用方式变异规律为目的,研究了从北向南依次分布的干润砂质新成土(神木)、黄土正常新成土(延安)和土垫旱耕人为土(杨凌)等典型土壤的SOC含量和储量及Mc含量的变化特征。结果表明,不同土壤类型、不同土层SOC和Mc含量存在显著差异。同一土壤类型SOC和Mc含量在0～60cm随土层深度增加下降很明显,60～120cm土层有轻微下降,120cm土层以下低而稳定,同层次土壤从南到北,SOC、Mc和SOC储量含量显著下降,均以土垫旱耕人为土最高,黄土正常新成土次之,干润砂质新成土最低,且差异显著(P<0.05);0～200cm土层SOC总储量也沿土垫旱耕人为土(102.23±30.12t/hm²)、黄土正常新成土(67.78±9.23t/hm²)、干润砂质新成土(27.07±4.59t/hm²)依次下降;土垫旱耕人为土、黄土正常新成土和干润砂质新成土在100～200cm土层SOC累积量分别是0～100cm土层的65%、74%和58%,因此在研究黄土高原SOC贮量时必需考虑深层贮量的贡献。Mc随土壤类型的变化趋势与SOC基本相同,与SOC间存在极显著正相关关系(P<0.01);土壤Mc/SOC比值范围为0.005～0.05,土地利用仅对干润砂质新成土和土垫旱耕人为土SOC含量和储量影响显著(P>0.05),但对3种土壤Mc和Mc/SOC比值均产生显著影响;与农田土壤相比,草地土壤Mc和Mc/SOC比值均明显增加,这一结果说明用Mc和Mc/SOC比值更能有效反映土壤质量的变化。     

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.     

甘肃黄土高原各级降水和极端降水时空分布特征

利用甘肃黄土高原地区1960－2011年12个及周边4个站点的逐日降水观测资料,用阈值检测方法计算出甘肃黄土高原地区极端降水的阈值并运用气候线性趋势、多项式拟合、反距离加权法、Mann-Kendall检验、Morlet小波、R／S方法分析了近52a甘肃黄土高原各级雨量和R95极端降水的时空变化特征及对未来进行预测。结果表明：①近52a来甘肃黄土高原春季以小雨为主,夏、秋季以暴雨为主,冬季以大雪为主,R95极端降水主要集中在夏季;②春、秋季主要以大雨降水强度最强,夏季暴雨降水强度最强,冬季则为大雪;R95极端降水强度夏季降水强度最强。③小雪呈显著增加,微雨、中雨、大雨、微雪、R95极端降水量均呈显著减少;④微雨量、小雨量、中雨量、大雨量、R95极端降水量与年降水总量有很好的相关性,对年降水总量有很好的响应;⑤在空间分布上,各量级降水和R95极端降水大部分存在减小趋势,减小区主要集中在西南部和东北部;⑥各量级降水和R95极端降水突变年份不尽相同;⑦各量级降水和R95极端降水在不同的时间序列存在长短不同的周期震荡;⑧R／S分析表明不同量级降水和R95极端降水的未来变化趋势和过去一致。     

植被-侵蚀动力学模型参数的确定及在黄土高原的应用

植被-侵蚀动力学是研究流域植被与侵蚀在人类活动影响下演变规律的一门新的边缘学科。由植被-侵蚀动力学模型可绘制植被-侵蚀状态图,以预测停止人为干扰后植被及侵蚀变化趋势,评价水土保持措施成效,提出小流域优化治理方略。植被-侵蚀动力学模型4个参数a、c、b、f是流域重要特征参数,其值的确定是进行植被-侵蚀动力学模拟及绘制植被-侵蚀状态图的前提和基础。它们依赖于流域气候、土壤和地形地貌。本文以黄土高原典型小流域为例,采用试算法确定了它们的取值,通过相关分析发现参数a与P、T,参数c、b、f与D50、S之间存在明显的相关关系,并得到了相关关系式。将其用于吕二沟小流域植被-侵蚀动力学模拟,结果与实际情况符合较好。绘制了各参数的取值分布图。最后以燕儿沟小流域为例,将以上相关关系式用于植被-侵蚀状态图的绘制,及小流域自然状况、植被-侵蚀状态及水土保持效果的评价。     

Trace elements and rare earth elements in wet deposition of Lijiang, Mt. Yulong region, southeastern edge of the Tibetan Plateau

In order to investigate the compositions and wet deposition fluxes of trace elements and rare earth elements (REEs) in the precipitation of the southeastern edge of the Tibetan Plateau, 38 precipitation samples were collected from March to August in 2012 in an urban site of Lijiang city in the Mt. Yulong region. The concentrations of most trace elements and REEs were higher during the non-monsoon season than during the monsoon season, indicating that the lower concentrations of trace elements and REEs observed during monsoon had been influenced by the dilution effect of increased precipitation. The concentrations of trace elements in the precipitation of Lijiang city were slightly higher than those observed in remote sites of the Tibetan Plateau but much lower than those observed in the metropolises of China, indicating that the atmospheric environment of Lijiang city was less influenced by anthropogenic emissions, and, as a consequence, the air quality was still relatively good. However, the results of enrichment factor and principal component analysis revealed that some anthropogenic activities (e.g., the increasing traffic emissions from the rapid development of tourism) were most likely important contributors to trace elements, while the regional/local crustal sources rather than anthropogenic activities were the predominant contributors to the REEs in the wet deposition of Lijiang city. Our study was relevant not only for assessing the current status of the atmospheric environment in the Mt. Yulong region, but also for specific management actions to be implemented for the control of atmospheric inputs and the health of the environment for the future.     

排水对若尔盖高寒沼泽CO2和CH4排放通量的影响

建立3块标准样地（天然沼泽、1990s和1970s排水沼泽）,于2014年生长季期间,采用静态箱-快速温室气体分析仪野外原位观测CO₂和CH₄排放通量.结果表明：沼泽排水增加了土壤温度（5,20,45cm）,但降低沼泽水位;1990s[（680±329）mg CO₂/（m²·h）]和1970s排水沼泽[（973±234）mg CO₂/（m²·h）]生态系统CO₂排放通量分别较天然沼泽增加了200%和330%,但CH₄排放通量[（0.78±0.52）mg CH₄/（m²·h）]和[（-0.01±0.02）mg CH₄/（m²·h）]较天然沼泽分别降低了90%和100%;综合考虑两者排放通量,1990s[（186±89）mg C/（m²·h）]和1970s排水沼泽[（265±64）mg C/（m²·h）]生态系统碳（C）排放通量较天然沼泽分别增加了180%和300%.天然沼泽、1990s和1970s排水沼泽生态系统CO₂排放通量与5cm土壤温度存在显著正相关,而仅1990s排水沼泽生态系统CO₂排放通量与水位存在显著负相关.天然沼泽生态系统CH₄排放通量与土壤温度（5,20,45cm）存在显著正相关,但1970s排水沼泽生态系统CH₄排放通量与土壤温度（20,45cm）存在显著负相关,1990s排水沼泽生态系统CH₄排放通量与水位存在显著正相关.沼泽排水显著增加了若尔盖高寒沼泽生态系统C排放通量,降低了沼泽C汇功能,可能增强区域气候变暖.     

黄土高原中部麻栎宽度年表的气候响应特征初探

黄土高原是世界上水土流失最严重和生态环境最脆弱的地区之一,由于人类活动的日益频繁,森林面积急剧缩小,现有林地多为人为破坏后形成的天然次生林。目前很难在该区找到适合树轮气候学研究的老龄针叶树种,在此背景下,寻找适合开展树轮气候学研究的替代树种尤为重要。本研究以黄土高原中部桥山林区的老龄麻栎林为研究对象,为该区建立了近一百多年的标准年表（1891—2016）和差值年表（1884—2016）,评估其树轮气候学研究潜力。相关计算表明,麻栎差值年表与当年3—7月降水量相关最高（r=0.58,p＜0.001）,几乎达到了可以重建的水平。该年表还与陕西中北部旱涝指数和黄土高原西部树轮降水重建序列显著相关,共同反映了区域降水变化历史。空间相关分析也进一步说明了桥山麻栎差值年表对区域降水量变化具有较强代表性。本文首次利用黄土高原中部阔叶树种开展树轮气候学研究,发现了麻栎树轮宽度年表具有记录过去降水变化的巨大潜力。     

黄土高原植被数量区划研究

采用GIS技术与数量生态分析技术(TWINSPAN)相结合的方法,对黄土高原植被进行数量区划。植被数量区划的结果表明:黄土高原可划分为4个植被区,包括5个植被亚区,与黄土高原植被DCA、CCA、DCCA排序的结果相吻合。     

黄土高原高浑浊水体CDOM光学特性及影响因素

为确定黄土高原地区高浑浊水体有色溶解有机物(CDOM)组成来源及研究环境因素对其的影响,本文基于2018年5月陕蒙黄土高原地区河流与湖泊(咸水湖和淡水湖)的实测数据对CDOM光学吸收特性,各组分对水体吸收的贡献,光谱斜率S_(275～295)及水质参数与CDOM光学特征参数的相关性进行分析.结果表明,陕蒙黄土高原区河湖CDOM吸收光学特性差异显著(P0.01),湖泊CDOM吸收系数a_(CDOM)(440)(8.45 m~(-1))高于河流(2.70 m~(-1)),咸水湖CDOM浓度(13.52 m~(-1))高于淡水湖(3.38 m~(-1)),淡水湖对光的有效利用率高于咸水湖和浑浊河流.河流与湖泊、咸淡水湖之间酸碱度(pH)和溶解有机碳(DOC)差异均呈显著水平(P0.01);河湖水体电导率(EC)、浊度(Tur)和总悬浮物浓度(TSM)差异显著;排除极大值点,咸水湖与淡水湖叶绿素a(Chla)相接近.基于S_(275～295)分析发现,湖泊CDOM分子量小于河流,咸水湖分子量小于淡水湖;由SUVA_(254)得出,河流陆源腐殖质输入比湖泊多,淡水湖陆源腐殖质输入较咸水湖多.通过冗余分析(RDA)发现,河流与湖泊水质参数累积方差解释率分别为35.2%和61.4%,咸淡水湖均达到100%;溶解氧(DO)、水温和EC对河流CDOM光学特性影响较大(P0.01),而DOC、 TSM和Tur对湖泊CDOM光学特性影响较大(P0.01);咸水湖水体中DOC以及淡水湖水体的pH与CDOM吸收系数相关性较强(P0.05).