溶解性有机质在岩溶水系统中的迁移转化及影响因素分析

溶解性有机质(DOM)的荧光物质是一种较好的示踪剂,用于鉴别DOM的来源及其在水文系统中的地球化学行为.该物质在岩溶水系统中的研究较少,并且要作为潜在示踪剂,系统中有很多因素影响其光谱信息.实验选取一典型岩溶流域,通过三维荧光光谱技术(EEMs)和平行因子分析(PARAFAC),结合水化学数据分析,揭示DOM荧光物质在不同岩溶含水空间的组成和转化关系,刻画流域尺度DOM的来源,探讨水化学因素对DOM荧光物质转移的影响机制.结果表明,流域外源地表水和岩溶地表水中的DOM以类蛋白色氨酸为主,浅层岩溶水和深层岩溶水以类蛋白色氨酸和酪氨酸为主.荧光指数(FI)、生物指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)的综合分析认为,浅层岩溶水和深层岩溶水的DOM主要来自于内源微生物分解,岩溶地表水和外源地表水的DOM既有陆源输入又有内源微生物分解,且内源贡献占有较大比例.受岩溶水化学参数的影响,3种荧光物质具有明显的分异特征:类酪氨酸物质对Ca~(2+)和HCO_3~-具有较强的适应性,在岩溶水中存在的比例比较大.类色氨酸物质则相反,类富里酸物质则与TDS、浊度、Cl~-、SO_4~(2-)等呈现极显著正相关关系.流域上游浅层岩溶水中的DOM主要来自内源.出露地表以后,其有机质同时来自内源和外源输入.在流域下游渗入深层岩溶地下水以后,DOM逐渐向低芳香烃有机质化合物转化,大分子DOM逐渐减少,荧光强度减弱.主成分分析(PCA)提取出3个主成分,分别为反映岩溶水渗滤、转化、水流条件的水体矿化指标,反映土壤淋滤和自然渗滤关系的TOC、NO_3~-及类蛋白质指标,以及反映岩溶水系统水化学、生物化学过程的Ca~(2+)、HCO_3~-、荧光指数和类富里酸指标.此外研究还认为,总荧光强度,类富里酸物质和类蛋白物质可以分别作为岩溶水快速渗流、转化及岩溶含水层脆弱性的示踪剂.研究结果有助于认识岩溶地下水DOM的生物地球化学循环,进行岩溶系统有机污染控制,为岩溶水系统中物质的地球化学过程表征提供一种新的工具.     

贵州近50年来的径流过程时空演变特征及驱动因素诊断

本文以贵州10个径流站覆盖近50年的实测月径流资料(1956~2000)及19个气象站同期实测资料为基础,结合Mann-Kendall趋势分析和流量历时曲线FDCs等方法,分析了时间变异点(1986年)前后贵州8大主要流域的径流过程的年度和季节变化、洪枯水变化规律及其演变的空间特征。结果表明:(1)从时间规律上看,贵州主要江河近50年间径流变化大部分测站呈现小幅增加趋势,个别下游水文站径流呈明显增加趋势;(2)1987~2000年期间贵州的汛期径流和1956~1986年期间相比更加集中了;(3)贵州大多数水文站月径流洪水指标(Q5)在1986年后有不同幅度增加,而枯水指标(Q95)1986年后涨跌互现。与之对应的洪水指数(Q5/Q50)及枯水指数(Q95/Q50)也存在类似规律;(4)从空间规律上看,贵州西北部地区和东南部地区径流减少,其它地方(主要集中在乌江上游)增加。贵州1986年前后近50年时期内的降水及蒸发的空间规律与其径流变化空间规律是基本吻合的,说明贵州过去近50年来的径流过程变化主要是由气候变化引起的。本文的研究结果对保证并促进贵州地区区域水资源、生态与环境和谐健康的可持续发展具有非常重要的战略意义和科学价值。     

焦作地区岩溶地下水铬(Ⅵ)污染过程研究

岩溶地下水是焦作市主要饮用水水源,受人类活动影响,局部地下水中铬(Ⅵ)浓度逐渐升高。利用氢氧稳定同位素在辨析不同水体水力联系方面的原理,结合不同水体的水化学组成,判定岩溶地下水中铬(Ⅵ)污染来源。结果表明,研究区岩溶地下水铬(Ⅵ)含量升高与粉煤灰有关,主要污染过程为含铬粉煤灰的灰水渗滤液借助凤凰山断层破碎带进入岩溶地下水G6,同时进入下游岩溶地下水G1,泉水、大气降水、河水以及土壤等不会引起岩溶地下水铬(Ⅵ)含量升高。     

利用Google Earth研究构造对喀斯特地貌的控制和对碳酸盐岩岩系风化成土的影响

通过互联网Google Earth欧洲卫星图像资料的观察,发现贵州喀斯特地区碳酸盐岩风化成土能力与地层岩性、构造和地貌等密切相关。二叠系生物礁石漠化显著,成土能力差;三叠系大冶组薄层灰岩成土能力高,很少有石漠化;地层倾角大的碳酸盐岩区,石漠化不显著;地层平缓的碳酸盐岩区,石漠化强或中等,碳酸盐岩风化成土能力中等。另外,大型节理带对碳酸盐岩风化成土具有明显的控制作用,节理带碳酸盐岩溶蚀相对强烈,常形成低洼地形,碳酸盐岩风化成土速率较高,红粘土堆积相对厚,不容易石漠化;而节理带间的区域往往地形较高,是石漠化易发育的区域。     

基于DEM的小流域石漠化成因的坡度分析——以贵州连续性石灰岩地区为例

本文选择三个典型的连续性石灰岩为基底、不同地貌区域的小流域为研究对象,通过DEM数据源在GIS软件上提取坡度信息,对其石漠化分布与坡度间的相关性进行分析。结果表明从高原区到峡谷区,石漠化的发生在面积上大体相当,强度上则愈加严重。连续性石灰岩地区各坡度上都存在生态恶化的隐患,但坡度对于其生态的恢复并不是明显的限制因素。轻度石漠化和中度石漠化的面积比在坡度的等级由低到高的过程中存在着中间的高峰值。轻、中度石漠化在高原区和峡谷区中集中于15~35°坡度;斜坡区则集中在35~45°间。强度石漠化在高原区和斜坡区中25°以上的坡度中集中分布、峡谷区则在坡度15~45°内。在喀斯特地区的低坡度上要注意人为活动的合理性。     

平果岩溶型铝土矿区苔藓多样性及对金属污染的监测指示

以广西平果岩溶型铝土矿区苔藓为研究对象,采集苔藓样品140份。采用经典形态分类法,发现苔藓属于13科25属44种,其中藓类10科22属41种,苔类3科3属3种,其中丛藓科(Pottiaceae)石灰藓属(Hydrogonium)疣叶石灰藓(Hydrogonium gangeticum)为主要优势种。丰富度指数从大到小的样地依次为原矿区、矿区农田、矿石堆、开采区、香蕉地、浓缩池、废矿区,Shannon-Wiener指数从大到小的样地依次为原矿区、矿区农田、矿石堆、浓缩池、香蕉地、开采区、废矿区。利用ICP-OES测定了该矿区土壤和苔藓的Al、Fe、Mn、Mg和Cr质量比,其中土壤Al质量比从大到小的样地依次为废矿区、浓缩池、矿石堆、原矿区、开采区、矿区农田、香蕉地,苔藓Al质量比从大到小的样地依次为开采区、废矿区、浓缩池、矿石堆、原矿区、矿区农田、香蕉地。冗余分析(RDA)表明,细叶石灰藓(Hydrogonium gracilentum)、疣叶石灰藓(Hydrogonium gangeticum)和卷叶毛口藓(Trichostomum involutum)对Al有一定耐受作用;相关性分析表明,丰富度指数与ShannonWiener指数呈极显著正相关(p0.01),丰富度指数与苔藓Al质量比呈极显著负相关(p0.01),土壤Al与苔藓Al质量比、苔藓Al与苔藓Fe质量比呈显著正相关(p0.05)。研究表明,苔藓可作为该矿区金属污染的监测指示植物。     

中国西南喀斯特森林土壤有机碳空间变化及影响因素

喀斯特地区土壤碳储量及其影响因素的认识是评估我国陆地土壤生态系统碳汇能力不可或缺的内容。本文通过对中国西南北起秦岭北坡南至中越边境一条剖面上土壤有机碳的分析,研究了喀斯特森林0~10cm土壤有机碳空间变化及其控制因素。研究发现西南地区土壤有机碳含量和碳密度平均为32.3 g/kg和33.1t/hm2。无论是在整个西南区还是其省市范围内,二者均低于非喀斯特森林土壤。通径分析表明,影响喀斯特表层土壤碳含量和密度的主要因素有土壤容重、地形海拔和有机质C/N;粘粒含量和年平均气温的影响很小,而降水量仅在地处最北部的陕西省构成了土壤碳密度的影响因素。此现象与世界许多地区特别是高纬度地区形成鲜明对比。本研究结果表明,不同区域/气候带土壤碳库的主要影响因素会存在很大差异,这对认识气候变化背景下土壤碳库的反馈作用具有重要意义。     

植物利用碳酸氢根离子的特征分析

以构树、椿树、金银花、盆肤木等植物为材料,分析植物的碳酸酐酶活力与δ13 C的关系,结果表明,碳酸酐酶的活力与δ13C值呈显著的正相关.以甘蓝型油菜、诸葛菜、构树、桑树为实验材料,通过测定植物叶片稳定碳同位素组成以及光合速率来获得植物利用碳酸氢根离子的信息,结果表明,构树和诸葛菜碳酸氢根离子的利用能力明显地大于桑树和甘...     

从威宁草海的演化分析0.73Ma来贵州威宁地区喀斯特环境的演变

根据草海0.73 Ma.B.P的沉积记录和林树基等的草海研究成果,结合威宁地区喀斯特环境特征,以及贵州喀斯特溶洞及层状地貌、新构造运动等,确定了草海泥炭沼泽发育与喀斯特夷平面、层状溶洞、河流阶地之间的关系,大尺度上恢复喀斯特环境的侵蚀速率。建立了威宁地区岩溶发育期次,即经历了较强—缓慢—强烈—缓慢—强烈的五个发育阶段。认为喀斯特岩溶发育严格受构造控制,并且新构造运动是威宁地区喀斯特侵蚀速率主要控制因素。这一大尺度研究方法,为贵州喀斯特环境变迁的研究提供了新的研究思路。     

AGRICULTURAL LAND USE IMPACTS ON BACTERIAL WATER QUALITY IN A KARST GROUNDWATER AQUIFER1

ABSTRACT: The impact on water quality by agricultural activity in karst terrain is an important consideration for resource management within the Appalachian Region. Karst areas comprise about 18 percent of the Region's land area. An estimated one-third of the Region's farms, cattle, and agricultural market value are on karst terrain. The purpose of this study was to compare fecal bacteria densities in karst groundwater impacted by two primary agricultural land uses in central Appalachia. Fecal bacteria densities were measured in cave streams draining two primary land management areas. The first area was pasture serving a beef cow-calf operation. The second area was a dairy. Neither area had best management practices in place for controlling animal wastes. Median fecal coliform and fecal streptococcus densities were highest in cave streams draining the dairy. Median fecal coliform densities in the dairy-impacted stream were greater than 4,000 CFU/100 ml and the median fecal coliform densities in the pasture-impacted streams were less than 10 CFU/100 ml. Median fecal streptococcus densities in the same streams were greater than 2,000 CFU/100 ml and 32 CFU/100 nil, respectively. A second dairy, with best management practices for control of animal and milkhouse waste, did not appear to be contributing significant amounts of fecal bacteria to the karst aquifer. It was concluded that agriculture was affecting bacterial densities in the karst aquifer. New management practices specifically designed to protect karst groundwater resources may be one way to protect the groundwater resource.