广西大石围巨型漏斗土壤中多环芳烃与环境因素

选择典型的广西乐业大石围巨型岩溶漏斗(天坑)为研究对象,采集大石围漏斗不同部位的表层土壤,采用气象仪器观测大石围漏斗的环境因子,利用气相色谱-质谱仪(GC-MS)测定16种多环芳烃(PAHs)优先控制污染物.结果表明,大石围天坑群地表(正地形)土壤中ΣPAHs浓度范围为75.20～373.79 ng·g-1,平均值120.70 ng·g-1;地下(负地形)土壤,绝壁中ΣPAHs浓度范围为19.88～330.79 ng·g-1,平均值131.86 ng·g-1;底部中ΣPAHs浓度范围为127.48～661.62 ng·g-1,平均值395.22 ng·g-1;地下河(洞穴)中ΣPAHs浓度范围为1 132.11～1 749.95 ng·g-1,平均值为1 412.39 ng·g-1;土壤中PAHs以4～6环为主.比值法推断大石围漏斗土壤PAHs的来源主要为化石燃料燃烧源,主要污染途径为大气传输沉降.总体上,大石围漏斗土壤中PAHs浓度的空间分布随温差和相对湿度的升高呈现地面-绝壁-底部-地下河(洞穴)逐渐增加,PAHs显示"冷陷阱效应"的垂向富集与分异作用.影响PAHs分布的主要环境因素是温度,其次是湿度、风向和风速,在漏斗局部显示多环境因子共同作用.环境因子夏季影响大于冬季.监测发现,2007年比2006年大石围漏斗底部土壤中PAHs的浓度增加了3.5倍.因此,本研究提出巨型岩溶漏斗PAHs的富集和分异作用与环境因素密切相关.     

喀斯特山区植被恢复过程中土壤水解酶和氧化酶活性的响应

土地利用方式的改变,如农田退耕是影响土壤有机碳固持的重要因素.喀斯特地区正开展大规模的生态系统恢复工程,然而生态系统恢复过程中土壤有机碳的固持机制依然不甚清楚.土壤有机碳的分解是土壤碳循环的一个关键过程.不同组分有机碳的分解受不同酶的活性控制,因此,在西南喀斯特山区不同植被恢复阶段下开展土壤酶活性特征研究,有助于了解该地区土壤有机碳固持机制并为该地区的生态恢复实践提供理论支撑.本研究在广西河池市环江县典型喀斯特区域的农田、草地、灌丛、次生林4种不同植被恢复阶段下采集0~10 cm深度的土壤样品,采用荧光光度法和紫外分光光度法测定3种土壤水解酶(即β-葡糖苷酶、α-纤维素酶和β-木糖苷酶)和1种氧化酶(过氧化物酶)的活性及相关土壤理化属性指标,研究植被恢复过程中土壤水解酶(参与活性碳库的分解)和氧化酶活性(参与惰性碳库的分解)的响应.结果显示,随着植被恢复土壤水解酶活性不断增加(次生林灌丛草地农田),而土壤氧化酶无明显变化.导致该结果的原因可能是由于喀斯特地区土壤有机碳极高的稳定性导致微生物趋向于利用活性有机碳库,而对于惰性有机碳库的分解并无显著差别.本研究间接说明喀斯特地区农田退耕后将有利于土壤惰性有机碳的累积.     

中国南方喀斯特地区碳循环研究进展

中国南方喀斯特地区碳循环路径与过程基本清晰,与其他陆地生态系统明显不同,呈现出鲜明的区域特色:雨热同季、地质构造背景与碳酸盐岩可溶性的耦合,导致碳酸盐岩中大量封存的碳重新进入生态系统碳的循环;二元三维结构中地下空间CO_2具体动态变化性,可视为次级碳库,影响生态系统碳的循环过程;陆生植物、水生植物均有利用HCO_3~-碳源进行光合作用的新途径;发现了碳酸盐岩快速的风化作用与水生植物生物碳泵的耦合机制,喀斯特作用碳汇效应得以确证。但是,中国南方喀斯特地区碳循环的研究还存在明显不足:喀斯特作用碳汇量的估算受到气候变化、土地利用变化的正负机制、外源酸等多因素的挑战,还具有很大的不确定性;植被、土壤与岩石、地下空间次级碳库、大气、大气降水存在复杂的多界面作用过程,碳的通量及迁移转化机制仍不明确。未来研究应重视:针对喀斯特地区特点的新研究方法、技术的研发;喀斯特关键带理念的统领;联网长期观测;模型的集成与创新。     

贵州喀斯特森林34个优势种叶片构建成本特征

探讨喀斯特森林优势种叶片构建成本特征可为优势种对喀斯特环境的适应与生存策略、喀斯特退化生态系统植被恢复与重建研究提供理论依据。本研究分析了贵州喀斯特森林34个优势种叶片构建成本(CC),讨论了其与叶片比叶面积、糖类、水溶性酚、脂类、蛋白质、木质素、矿物质和有机酸含量之间的关系。结果表明:1)喀斯特地区植物叶片CC为1.37±0.05g glucose/g DW,显著低于非喀斯特地区(p0.05);2)叶片中有机酸和矿物质含量与叶片CC负相关,可能与植物适应喀斯特地区高碱环境策略有关;3)纸质叶和落叶有机酸和蛋白质含量分别显著高于革质叶和常绿叶,前者CC低于后者,纸质叶和落叶物种更加有利于喀斯特地区植被恢复;4)植物对钙的适应程度越高,叶片CC越低,嗜钙、喜钙植物对喀斯特地区植被恢复具有潜在重要意义。     

基于综合治理和水文模型的广西县域石漠化小流域区划研究

以小流域为单元布置各项石漠化治理工程,是国家开展石漠化综合治理的主体内容。研究基于石漠化综合治理的理念,厘定石漠化小流域概念体系。首先,运用数字高层模型数据,在Arc GIS水文模型的支持下,划分几何小流域;在此基础上,综合考虑石漠化综合治理实践经验,结合岩溶地下流域,生成实体小流域。根据小流域的自然地理背景,对实体小流域进行聚类,得到4种小流域类型,针对每种类型分别推广适宜的石漠化治理模式;最后,根据石漠化综合治理的需要,从实体小流域中选择出少数适宜安排治理工程的治理小流域,并将结果应用于天等县和环江县等石漠化综合治理工程中。     

荔波板寨小流域水体硫同位素特征及其对流域风化的指示意义

在生态脆弱的喀斯特地区,硫酸的参与加快了碳酸盐岩的风化速率,改变了区域碳循环过程。选择位于西南喀斯特森林地区的板寨小流域为研究区域,结合地表、地下水化学及其SO_4~(2-)的δ~(34)S同位素特征,分析了水体主要溶解物的来源,验证硫酸参与区域碳酸盐的风化过程。研究结果显示:所有水样均表现出明显的岩溶水化学特征,其主要阴离子为HCO_3~-,占总阴离子的57.4%~93.8%,流域内小学附近采样点的泉水中含有较多的SO_4~(2-);流域水体主要阳离子为Ca~(2+)、Mg~(2+),二者分别占总阳离子当量的61.4%~90.8%和7.64%~37.6%,其中板寨河水中含有较多的Mg2+,平均可占总阳离子当量的33.0,表明板寨河水可能受石灰岩和白云岩风化的共同作用。小学样点的SO_4~(2-)含量远高于其余各个样点。而δ~(34)S同位素结果显示小学和黎明关两个样点地下水SO_4~(2-)的平均δ~(34)S同位素值分别为-11.1‰和-9.12‰,接近贵州煤的δ~(34)S同位素统计值,表明其可能受到地下煤层中硫化物氧化的影响。瑶寨地下水和板寨河水的δ~(34)S同位素与西南喀斯特地区大气降水SO_4~(2-)的δ~(34)S同位素值相近,可能主要来源于大气降水。     

桂林市酸雨变化特征及来源分析

对桂林市2008~2011年共396个降水样品p H值统计表明,桂林市酸雨具有明显的季节性差异,夏季酸雨污染程度较低,冬春两季最为严重;对其中44个降水样品做离子分析,通过计算中和因子(NF)分析2008年酸雨程度低主要是NH_4~+和Ca~(2+)等碱性离子中和所致,相对酸度FA达到0.006,表明有99.4%酸性离子被中和;通过富集因子(EF)分析降水中主要离子来源,CI~-和Na~+主要为海洋来源,Ca~(2+)主要为地壳来源,K~+、SO_4~(2-)、NO_3~-主要为人为来源;最后通过Hysplit后向轨迹模拟分季节对2010年强酸雨水汽来源进行追踪,聚类,分析桂林市酸雨受区域输送的影响,确定致酸物质的3个主要源地:1东北向的江西、安徽、湖南、湖北等省份的工业集中、人口密集地区,来源于这些地区的气团春季占到19%,夏季26%,秋季19%,冬季由于盛行东北风,占到36%;2东南方向的广东省尤其珠三角地区,来源于西太平洋的气流经过此地到达桂林,春季占到19%,秋季占到33%,冬季占到36%;3西南向的南宁、柳州等本省城市,春季所有的强酸雨水汽气团都汇合到桂林的西南侧,经南宁、柳州抵达桂林,夏季直接受西南季风的控制,来自印度洋的水汽径直抵达桂林占到75%,秋季途经该地的西南向气流占到14%,冬季63%.     

岩溶泉口沉积物有机碳的来源及环境指示意义

灵水湖为岩溶大泉出口形成的水体,具有优良的水质和几乎恒定的水温,但近年来水生生态系统却发生退化,湖底水草几近绝迹。为了寻找退化原因,利用沉积物的有机碳及其同位素、总氮、烧失量、C/N比值环境代用指标,以及~(210)Pb测年来重建过去环境。结果显示,灵水湖沉积物具有稳定的沉积速率(1.769 cm/a),1957~2013年,δ~(13)C_(org)在-29.6‰~-20.3‰之间波动,与TOC有很好的负相关关系,C/N显示有机碳主要来源于内源的湖泊生物;1960至1990年期间,降雨量、气温和湖水最高水位与δ~(13)C_(org)均有一定的对应关系,是此阶段影响有机碳碳同位素的主要因素;而1990至2013年,尽管有机碳主要来源不变,但与降雨量、气温和湖水水位等无明显对应关系,说明影响此阶段有机碳碳同位素的还有人类活动等其它原因。总结该区水生环境演化模型,认为区域尺度的人类活动是导致局部尺度(泉口)环境变化的主要原因。     

枯季乌江河流“呼吸”作用及其性质探讨

发源于云贵高原上的乌江是长江流域的重要支流之一。乌江流域喀斯特地貌广泛发育，是中国南方典型的喀斯特河流。以枯水季节乌江流域水体中的实测温度、溶解氧、碱度和pH值等理化参数为依据，探讨了乌江流域河道水体的CO2分压(〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2)与河流“呼吸”通量的变化规律。乌江流域枯水季节河道水体〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2介于2913~1 530 μatm之间，平均值为9493 μatm，约为大气的3倍，各支流样点的平均值为9924 μatm，大于干流平均值9026 μatm，由此推断乌江流域干支流河道在枯季是大气CO2的“源”。受各游段流域特征以及人类活动的影响，干支流河道水体〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2表现出明显的空间差异。水体〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2与溶解氧的相关关系不显著，说明河道内有机质的异养呼吸不是喀斯特乌江流域枯季水体中溶解无机碳的主要来源，其河道水体中高〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2成因复杂。〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2的上述分布规律是流域支流汇入、地下水以及河道水体有机质氧化分解等共同作用的结果。     

岩溶地下河流域表层土壤有机氯农药分布特征及来源分析

为研究有机氯农药(OCPs)在重庆南山老龙洞地下河流域表土中的分布趋势、组成特征、来源及污染水平,采用气相色谱-微池电子捕获检测器(GC-μECD)分析了6个代表性表层土样中20种OCPs.结果表明,研究区表层土壤中20种OCPs均有不同程度检出,其中(除DDE、顺式氯丹、反式氯丹、狄氏剂)16种检出率高达100%,氯丹类和DDTs是主要污染物,不同采样点有机氯农药含量差异较大.OCPs总量变化范围在5.57~2 618.57 ng·g~(-1)之间,平均值为467.28 ng·g~(-1),与国内外其它区域相比,研究区表层土壤中HCHs和DDTs含量处于中上水平.有机氯农药总量和HCHs、DDTs、氯丹类农药总量分布具有相似的空间变化趋势,均为:上游中游下游,并且上游与中、下游的差距尤为显著.来源分析表明,HCHs主要来源于林丹的使用,DDTs既来源于历史农药残留,也来源于近期工业DDT的非法使用和三氯杀螨醇的输入,氯丹主要来自历史残留和大气沉降.结合中外土壤质量标准,新力村土壤属于有机氯农药严重污染土壤,下龙井湾、夏家咀和赵家院子土壤受到有机氯农药轻度污染,龙井旁和高中寺土壤属于无污染土壤.