广西岩溶塌陷类型、影响因素、成因机制及其防治措施

岩溶塌陷是覆盖型岩溶区最突出的地质灾害问题,是广西重要的地质灾害之一,对经济建设和人民的生活构成严重危害。文章从塌陷的物质组成及成因上讨论了广西岩溶塌陷的类型,分析了其危害、影响因素及其形成机制。在此基础上,提出了岩溶塌陷防治的对策建议。     

岩溶区水库冬季溶解有机质组成特征及来源:以桂林五里峡水库为例

近年来,三维荧光技术被广泛应用于研究天然水体中溶解有机质(DOM)的物理化学特性.为了解岩溶区水库水体溶解有机质的特征,利用三维荧光光谱并结合平行因子分析法研究桂林五里峡水库冬季水体中DOM分布特征及其来源,探讨其水化学特征以及初步估算DOM荧光组分的相对比例.结果表明,五里峡水库水体中的Ca~(2+)、HCO_3~-为主要阳阴离子,水体水化学主要受碳酸盐风化作用影响,DOC质量浓度占TOC质量浓度的91%;五里峡水库水体DOM在冬季主要由类富里酸、类腐殖酸和类色氨酸组成;荧光指数、腐殖化指标、自生源指标和新鲜度指数显示五里峡水库水体DOM在冬季整体呈现弱腐殖质化特征,自生源特征明显,微型光合生物对水体中DOM的形成起到至关重要的作用,说明水生微型生物的光合作用在岩溶碳循环中扮演着重要的角色.     

岩溶地下河水文地球化学对降雨的响应：以重庆雪玉洞地下河系统为例

通过对降雨条件下重庆雪玉洞地下河水文地球化学指标的监测,发现各种指标对降雨响应迅速,且存在相关性.采用主成分分析对各指标数据进行处理,提取能代表82.761%信息量的3个主成分,来分析降雨条件下岩溶地下河水文地球化学的特征及其成因.结果表明,以全Fe、全Mn、Al3+等浓度升高为代表的土壤淋失和以K+、Na+、Sr2+浓度降低、EC下降为代表的稀释效应,对水文地球化学特征变化的贡献率为41.718%,降雨加剧了岩溶区土壤的侵蚀,同时危及饮用水的安全,应引起相关部门的足够重视;岩溶水对白云岩的溶解和补给区农业活动、洞穴生物对水文地球化学特征变化的贡献率为29.958%;以Ca2+浓度升高为代表的岩溶水对灰岩的溶蚀作用对水文地球化学特征的贡献率为11.084%.     

岩溶区稻田土壤真菌群落结构及功能类群特征

真菌是土壤生物地球化学循环的重要驱动者,然而岩溶区土壤真菌群落结构和功能类群具有怎样的特征还未见报道.以桂林毛村岩溶试验场稻田耕层土壤为研究对象,采用高通量测序技术,比较岩溶区和非岩溶（红壤）区（对照）水稻生长季土壤真菌群落结构,并用FUNGuild对真菌进行功能预测.结果表明,毛霉菌门（Mucoromycota）在岩溶区的平均相对丰度为4.87%,显著低于其在非岩溶区的平均相对丰度（29.92%）;被孢霉纲（Mortierellomycetes）在岩溶区的平均相对丰度为3.36%,显著低于其在非岩溶区的平均相对丰度（29.15%）,球囊菌纲（Glomeromycetes）、壶菌纲（Chytridiomycetes）和外担菌纲（Exobasidiomycetes）在岩溶区的平均相对丰度分别为0.91%、0.98%和0.23%,显著高于其在非岩溶区的平均相对丰度（0.47%、0.28%和0.04%）; Ramophialophora和翅孢壳菌属（Emericellopsis）在岩溶区的平均相对丰度分别为2.39%和1.25%,显著高于其在非岩溶区的平均相对丰度（0.05%和0.09%）,而被孢霉属（Mortierella）在岩溶区的平均相对丰度为3.04%,显著低于其在非岩溶区的平均相对丰度（28.34%）.岩溶区优势OTUs为OTU141、99和192等32个OTUs;在优势OTUs和土壤理化性质相关性网络图中,岩溶区的OTU69（Emericellopsis terricola）和OTU138（Westerdykella globosa）与阳离子交换量、交换性钙离子和总磷的连接度较高.共生营养型和病理-腐生过渡型在岩溶区平均丰度分别为1.29%和1.50%,显著高于其在非岩溶区的平均丰度（0.08%和0.09%）,而腐生-共生过渡型在岩溶区的平均丰度为10.81%,显著低于其在非岩溶区的平均丰度（63.69%）;岩溶区和非岩溶区最优势真菌分别是粪腐生-木质腐生菌和内生菌根-植物病原-未定义腐生菌,平均丰度分别占优势OTUs的9.73%和45.93%.以上研究表明,岩溶区稻田较高的阳离子交换量、交换性钙和总磷等土壤因子对优势真菌群落和功能类群的构建具有重要的作用.     

典型岩溶区水环境中全氟化合物分布特征及风险评价

为探究典型岩溶区PFASs（per-and polyfluoroalkyl substances,全氟化合物）分布特征及生态环境与健康风险,采用超高相液相色谱串联质谱对都安县地下水、地表水及污染源中PFASs进行分析测试.结果表明:①PFPeA（Perfluoropentanoic acid,全氟戊酸）是该地区检出率最高的PFASs污染物,检出率为100%,ρ（PFPeA）检出范围为0.067~1.021 ng/L.ρ（PFASs）平均检出情况满足污染源（2.592 ng/L）>地表水（0.737 ng/L）>地下水（0.340 ng/L）,污染物检出种类的平均值满足污染源（7.1个）>地表水（4.4个）>地下水（2.9个）.②研究区内仅有G2、S9、S13、P3采样点ρ（PFASs）可能受点源类污染源的影响较大,整个研究区PFASs分布特征及质量浓度受大气沉降影响较小.地表水及地下水ρ（PFASs）较高的采样点基本集中在人类活动聚集区;由于岩溶作用影响,东南部地下水中ρ（PFASs）相对较低.③地下水、地表水及污染源中PFASs的来源均可以分为两类,一类是以PFOS（perfluorooctane sulfonate,全氟辛烷磺酸）为主产物的五金电镀、消防、采矿、电子等行业,另一类可能主要与农业活动相关,来源于农用塑料品及其降解产物.④在利用当前已有参数进行评价时,都安县水环境中ρ（PFOA）（perfluorooctane acid,全氟辛酸）和ρ（PFOS）尚未达到对生态环境和人体健康具有风险的水平.研究显示,西南岩溶区水环境中ρ（PFOA）和ρ（PFOS）尚未达到对环境及人体健康具有风险的水平,但鉴于岩溶区特殊的水文地质条件,仍需加强产氟工矿企业的控制.      

岩溶山区不同土地利用方式对土壤活性有机碳动态的影响

对贵州茂兰自然保护区内三种典型土地利用方式(林地、草地和耕地)下土壤活性有机碳组分(土壤溶解有机碳和土壤微生物量碳)的月变化及其对环境因子的响应进行了研究,结果表明在不同的土地利用方式下上覆植被类型不同,其凋落物数量、质量及分解行为不同,有机质的输入量及质量也不相同,从而形成不同的土壤溶解有机碳含量差异,土壤有机碳的大小也存在较大差别。研究结果显示:从全年平均值来看,林地土壤溶解有机碳分别比草地和耕地高25%、48%;从3月到8月,三者均随气温的上升呈增加的趋势,林地和耕地在8月均达到最大值,而草地则在10月达到最大值;林地和草地土壤微生物量碳分别高于耕地81%和45%,林地和草地在10月达到最大值。不同的土地利用方式导致土壤活性有机碳的差异较大,这说明岩溶生态系统中土地利用方式对土壤碳库的大小有较大影响。不同土地利用方式下土壤活性有机碳对环境因子的响应也各不相同,这表明土壤活性碳受众多因素的制约而呈现出一种动态平衡关系,进一步的机理仍需要进行深入研究。     

不同土地覆被下岩溶表层系统CO2体积分数研究

对重庆金佛山林地、裸地表层岩溶生态系统CO2体积分数进行了野外监测,揭示了CO2体积分数变化规律,这种变化与土壤温度有密切的关系。林地与裸地各个层次土壤的CO2体积分数与土温呈一致性变化,随着土温的升高或降低而相应的增加或减少。文章进一步揭示了林地植被平抑这种动态效应,而裸地则响应于温度变化;这种不同植被系统下的动态差异在解释岩溶沉积记录和讨论岩溶作用与碳循环的关系时值得充分注意。     

降雨条件下岩溶泉水中悬浮颗粒物的运移特征及来源分析

降雨期是揭示岩溶地下水系统物质能量输入和输出的重要阶段.以重庆青木关地下河系统的出口姜家泉为例,监测了降雨条件下泉水中不同粒径悬浮颗粒物分布,辅助以水文地球化学手段,对岩溶地下水悬浮颗粒物的运移特征和来源进行了探讨.结果表明,在降雨初期,由于外源物质的输入,泉口渠道地表水中0～11μm悬浮颗粒物的数量急剧升高;而后当地下水主要靠岩溶裂隙水补给时,泉水中0～11μm悬浮颗粒物的数量升高,再悬浮作用占到主导地位;继而雨水补给整个流域地下水系统,稀释作用占主导地位时,泉水中0～4μm悬浮颗粒物的数量升高,地下水悬浮颗粒物为外源物质.由于研究区特定的水文地质条件和降雨强度,悬浮颗粒物的临界粒径为4μm,对于泉水是否受到微生物的污染可能有着重要的指示意义.     

不同岩性试片溶蚀速率差异及意义

评价岩性对溶蚀速率的影响有助于提高岩溶碳汇强度估算精度,对当前全球气候变化研究意义重大。本文通过在山西晋中盆地西南,吕梁山东侧的半干旱岩溶区典型小流域开展标准试片与当地试片的对比溶蚀试验研究,结果显示当地试片的溶蚀速率(0.122 3~0.532 8mg/(cm2·a)和岩溶碳汇强度(1.713tCO2/(km2·a))明显小于标准试片(0.254 7~0.551 1mg/(cm2·a)和1.821tCO2/(km2·a)),表明使用标准溶蚀试片法会使岩溶碳汇强度被高估。当地试片的溶蚀速率与酸不溶物含量呈负相关关系,进一步表明当地试片酸不溶物含量(2.58%~10.86%)大于标准试片(3%)是造成其溶蚀速率和岩溶碳汇强度小于标准试片的重要原因。也就是说,由于埋放地地层岩性与标准溶蚀试片岩性特征存在差异,不同地区均采用埋放标准试片的溶蚀实验方法来研究岩溶碳汇效应会产生较大的误差。因此,为了更加精确的计算岩溶碳汇量,后期研究中有必要使用埋放地的岩性试片来替代标准溶蚀试片。     

广西大石围天坑群有机氯农药的大气干湿沉降

为研究大气有机氯农药(OCPs)的沉降对广西乐业大石围天坑群喀斯特生态环境的影响,选择典型的大石围天坑,采用大气干湿采样器分季节进行了为期一年(2007-03—2008-03)的大气干湿沉降样品采集,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定22种有机氯农药。结果表明,大气干湿沉降中PAHs的干湿沉降通量为10.236～88.728 ng(/m.2d),平均值为48.974 ng(/m.2d),研究期间大石围天坑的OCPs沉降量为2.986 g;OCPs沉降通量的空间分布为东垭口>南垭口>北哑口>西峰,与风的进出口密切相关;不同季节的沉降通量为春季>秋季>夏季>冬季,春、夏季OCPs沉降通量高于秋、冬季1.0倍,且春季以滴滴涕(DDTs)和六氯苯(HCB)为主,夏季以β-硫丹和HCB为主,秋季以HCHs和顺式-氯丹为主,冬季以HCHs为主。研究区大气OCPs沉降通量与季风、地理位置、降雨量和温度等因子密切相关;OCPs来源分析显示大石围天坑群春、夏季大气中OCPs主要来源于高气温、低海拔的水稻、水果主产区百色、南宁盆地的远距离传输,秋、冬季则来源于北部相邻的贵州省境内。