农业生态系统中同位素示踪技术及发展趋势

在土壤侵蚀研究中，^137Cs、^210Pb和^7Be示踪技术已得到广泛应用，^210Pb主要用在沉积速率的测定及沉积年代的示踪研究上，^137Cs特别适用于大面积的水土流失普查和土壤侵蚀普查，^7Be用于短期内土壤侵蚀研究。在土壤肥效和植物营养元素研究中，常用^13C、^32P和^15N及其化合物示踪定量评价土壤养分，追踪植物对养分的吸收、运转、分配和代谢过程。在环境污染方面，用重金属如Pb、Hg、Cd、Zn等元素的同位素判别污染物质来源，研究污染历史和污染元素在土-水-气-植物中的迁移转化以及在动物有机体内的迁移累积。文章综述了同位素示踪技术在上述方面的应用现状和发展趋势。     

自然粒度下渤海沉积物中有机碳的地球化学特征

对渤海三个典型海域6个站位柱状沉积物自然粒度下的有机碳（OC）进行了研究，探讨了有机碳的垂直分布特征及其氧化还原环境（Eh^0,Es^0,Fe^3 /Fe^2 比值）因素对渤海沉积物中有机碳的影响，渤海自然粒度沉积物中的有机碳含量在0.39-0.86%之间，一般在表层-次表层含量变化较剧烈，在下层变化较缓，相关分析说明，在中层，一般沉积物的还原性相比表层有增强，氧化环境与还原环境共存，有机质被氧化，OC浓度变得趋于减小，Fe^3 /Fe^2 也趋于减小，二者有明显的正相关；在下层，还原环境占据了主导地位，导致大量OC不能被氧化，就被保存了下来，而Fe^3 /Fe^2 却明显减小，所以在下层OC-Fe^3 /Fe^2 呈较强的负相关；在表层又掺杂了生物化学与物理扰动等因素，使OC-Fe^3 /Fe^2 的相关性变得复杂，且不规律，表层-次表层OC主要取决于物质来源和物理搅动，变化较复杂；中，下层主要受氧化还原环境影响，矿化作用明显，有机碳含量逐渐降低；下层除C3区和A区外，有机碳含量也逐步降低。有机碳含量不同层次受不同的物质来源，沉积环境，氧化还原进程与不同的生物化学过程共同影响，从C区的断面分布看，表层-次表层呈垂直叠层分布，主要是逐步垂直沉降沉积的结果。25cm以下呈水平推进式梯度分布，可能由于特殊的沉积事件如大洪水冲刷沉积而致。     

TOTAL SOLUTES LOADS AND GEOCHEMICAL YIELDS IN THE SASKATCHEWAN RIVER BASIN1

ABSTRACT: River solute loads have seldom been measured in very large, complex drainage basins, nor have the methods of calculating loads been critically examined. For sites in the Saskatchewan River Basin, Canada, rating curves were poor predictors of solute loads because correlations between discharge and total solutes concentration were weak (R² < 0.05 in most cases) and suffered from hysteresis. In contrast, the interval method produced reliable estimates in all seasons and sites tested, and was little affected by sampling schedule. The limit of precision (SE) for estimates of mean annual or seasonal solute load was 10–15 percent of the mean (5 percent in very small basins), reached with 10 years or more of data. Two-thirds or more of total annual solute load was transported during the open-water season, but the proportion carried during winter increased from 8 percent to 34 percent from the upstream to the downstream end of the basin, due to reservoirs retaining and mixing water. Annual loads of total solutes varied from 6.2 × 10⁴ tonnes in foothills tributaries to almost 4.0 × 10⁶ tonnes in the Saskatchewan River near the mouth. But, on an areal basis, the mountain and foothills region was the dominant solute source, producing 43–97 tonnes/km²/yr, compared with only 3–22 tonnes/km²/yr for prairie rivers. This difference is a consequence of greater rainfall and, hence, more rapid erosion in the mountains.     

Water and solute movement in soil as influenced by macropore characteristics: 2. Macropore tortuosity

The paper describes the results of a laboratory study on the effects of macropore tortuosity on breakthrough curves BTCs and solute distribution in a Forman loam (fine loamy-mixed Udic Haploborolls) soil. BTC were obtained using 2-D columns (slab) containing artificial macropores of five different tortuosity levels. The BTCs were run under a constant hydraulic head of 0.08 m over an initially air dry soil. The input solutions contained 1190 mg l⁻¹ of potassium bromide, 10 mg l⁻¹ of Rhodamine WT, and 100 mg l⁻¹ of FD&C Blue #1. A soil column without macropores served as a control. The displacement of a non-adsorbed tracer was not affected by the tortuosity level. An increase in macropore tortuosity progressively increased the breakthrough time, increased the apparent retardation coefficient (R′), decreased the depth to the center of mass of a given adsorbed tracer, and increased the anisotropy in tracer distribution profile. The relative importance of macropore tortuosity increased with an increase in the adsorption coefficient of the tracer. Compared to macropore continuity, the macropore tortuosity had greater impact on solute distribution profile than in its leaching.     

成矿流体活动的地温信息及地球物理示踪

本文对流体活动与地温结构的相互作用关系流体活动的热效应、地温异常导致的地球化学效应、流体活动 -地热传输的耦合过程及其模拟进行了研究。初步建立了识别流体活动热效应的地球物理及地球化学标志 ,指出通过热史模拟、流体史模拟、热-质迁移模拟及地球物理等方法识别这些标志可以进行流体活动的示踪。     

大气生成宇宙成因核素~(10)Be在中国黄土中的应用研究进展

中国黄土~(10)Be研究大体上经历了三个阶段:(1)地球化学行为研究:~(10)Be主要吸附于细颗粒及粘土颗粒,在黄土中保存性好,不会发生明显的化学迁移过程;(2)古气候代用指标应用:~(10)Be在黄土和古土壤层中的浓度变化与代表气候变化的深海氧同位素曲线变化一致,且可借此进行黄土年代标尺的建立;(3)地球环境示踪研究:示踪地磁场倒转及漂移事件,恢复古地磁场相对强度变化,以及定量重建黄土高原地区古降水变化历史等。由于近年来黄土~(10)Be环境示踪研究取得了可喜的成果,笔者认为有必要从以上三个方面对中国黄土~(10)Be研究历史进行较为系统的梳理回顾,总结当前最新研究进展,展望未来黄土~(10)Be在环境示踪中的研究方向,希望能使读者在短时间内了解中国黄土~(10)Be研究的发展脉络。     

基于生态地球化学调查的广东省普宁市土壤地球化学环境预警

通过基于元素形态的缓变型地球化学灾害模型和基于元素全量的多重分形对广东省普宁市表层土壤有毒有害元素含量及分布进行研究,结果表明,普宁的有毒有害元素As、Cd、Pb、Cu、Ni、Zn具有缓变型地球化学灾害特征,其地球化学灾害爆发临界点分别为2.86、81.48、41.44、10.17、5.42和0.69mg/kg。60%土壤样品的Cu、35%土壤样品的Cd和Pb的可释放总量超过临界值,上述元素在研究区有产生地球化学灾害的潜力;As元素服从高浓集的连续多重分形叠加模式,说明受人类活动影响强烈,Cu具有较小的分维数,说明低值区域向高值区域转变慢,有较多高值区域分布。综合缓变型地球化学灾害评价和多重分析,表明普宁市有毒有害元素在未来有加剧污染的可能性。     

煤炭型城市河流沉积物重金属地球化学基线厘定及应用[KH*9]——以安徽宿州市为例

煤炭型城市是重金属富集的重要区域,国内外学者对其河流沉积物重金属地球化学基线研究较少。本研究在煤炭型城市宿州市沱河和环城河沉积物39个采样点重金属含量测试的基础上,运用相对累积频率法对Fe、Ti、V、Cr、Cu、Zn、As及Pb8种重金属地球化学基线进行厘定,并以地球化学基线值为评价标准,通过沉积物富集系数法和内罗梅指数法进行污染程度分析。结果表明:Fe、Ti、V、Cr、Cu、Zn、As和Pb的地球化学基线值分别为2.37%、0.29%、61.7mg/kg、43.0mg/kg、33.9mg/kg、62.1mg/kg、13.0mg/kg和25.3mg/kg,其中Fe、Ti、V、Cr和Pb低于安徽省土壤背景值,而Cu、Zn和As高于安徽省土壤背景值;宿州煤炭产业及其相关产业的发展导致该区域河流沉积物重金属富集程度较高,其中市中心环城河流沉积物重金属污染程度高于沱河;与背景值相比,地球化学基线的探索能够反映水体沉积物重金属元素在水-沉积物界面的反应及迁移特性,其在污染程度分析和人为影响识别的应用更具有现实意义,。     

渝西经济区土壤地球化学基准值与背景值及元素分布特征

基于渝西经济区多目标区域地球化学调查资料,采用正态和对数正态法,获得了土壤54种元素(指标)的地球化学基准值和背景值,并研究其分布特征;同时分析了岩石风化成土过程元素的富集贫化规律,以及表层土壤元素分布特征。结果表明,与全国土壤相比,该区重金属元素Cd、Cr、Hg、Ni基准值较高,As较低,Pb、Zn、Cu与全国值相当;多数重金属元素和植物营养元素背景值偏高,仅K、Mn、P、Cl元素背景值低于全国水平。对比土壤背景值与基准值,发现多数元素(指标)背景值与基准值相当,说明表生作用和人为活动对表层土壤影响较小;而Se、Hg、S、N等14种元素在表层土壤富集,人为输入作用显著。不同母岩区表层土壤元素(指标)分布表现为,碳酸盐岩区多数元素含量较高;就不同pH值范围而言,CaO、MgO、K2O、P以及除Hg以外的重金属元素均在碱性环境含量较高,SiO2在酸性环境含量高,较多元素(指标)在中性环境中趋于稳定。     

成都大气污染物在焚烧秸秆时的溯源初步探究

在空气污染指数(API)的数据基础上,结合卫星遥感、气团后向轨迹及气象数据,通过初步分析秸秆焚烧对本地及区域范围输送对城市空气质量影响,研究不同空气污染类型(本地型、本地区域相结合型、输送型)特征,探索重污染条件的大气污染物溯源方法。