岩溶区域水体无机氮分布及影响氮素矿化的生境

从时空角度对岩溶区不同赋存条件水体进行研究,目的为掌握无机三氮变化规律、探究影响其转换的环境条件,为喀斯特山区水资源保护与利用提供理论依据。采用标准方法检测水体氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、DO、CODcr、TP、TN等相关指标,研究表明:①自然环境越是相对封闭,三种无机氮形态总体年内变幅也越小,其中亚硝酸盐氮表现最为显著。②赋存封闭的地下水体氨氮、亚硝酸盐氮与硝酸盐氮含量依次是未检出、0. 006和1. 469 mg/L,其浓度依次增高的特点与亚热带喀斯特山区地层溶蚀孔隙和漏斗等地貌形态的充分发育和淋溶土对氨氮的吸附作用是密切关联的。对于该水体亚硝酸盐氮,初秋时节出现浓度峰值,与夏季农业施肥与土壤下渗补给存在2～3个月时间滞后有关。③地表半开放水体清荷园氨氮和亚硝酸盐氮也表现为夏季含量低的特点。低温影响到AOB活性则成为亚硝酸盐氮冬季含量低的主导因素。春秋季气温回升(相比冬季)而降水不大(相比夏季),故各出现一个峰值。其硝酸盐氮曲线夏季仍然平稳,表征NOB增殖的瓶颈因素不是温度,而与溶解氧有关。④地表开放水体流仓桥河段夏季氨氮浓度低主要与降水稀释和水生植物对氨氮有最大吸收偏好有关。夏季陡变的自然环境条件(栖息环境突变、碳源不足等)和NOB自身适应环境能力差等因素,都会造成其增殖受限、硝化受阻而亚硝酸盐氮累积现象的发生。表现为亚硝酸盐氮峰值时节基本对应着硝酸盐氮低谷时段。且地表径流如要激发NOB活性,DO和环境温度的阈值分别应在4 mg/L和10℃以上。     

黔中喀斯特区典型土地利用类型的土壤亲合性元素特征

为阐明黔中喀斯特区不同土地利用类型的土壤亲合性元素特征,揭示土地利用对矿质元素的影响效应,促进农业可持续发展,本研究以玉米（Zea mays）、柚木（Tectona）、火龙果（Hylocereus undulatus）、花椒（Zanthoxylum bugeanum）、金银花（Lonicera japonica）、核桃（Juglans regia）6种典型土地利用类型土壤为对象,测定土壤Fe、Ca、Cu等23种矿质元素含量,探讨不同亲合性元素的变化特征,分析元素间的互作效应。结果表明：（1）黔中喀斯特区各亲合性元素在不同土地利用类型之间的变化规律存在差异,玉米地土壤亲铁、亲铜元素含量较丰富,金银花群落土壤亲铜、亲气元素含量较高,核桃林土壤利于亲气、亲石元素积累,花椒林土壤亲石元素含量较高;（2）不同元素间的关联程度不同,Mn、Ca、Al与其他元素的关系较密切。黔中石漠化区可通过补充土壤铁、硫元素,改善通气性等措施调控矿质元素含量。     

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.      

基于PCR-DGGE和拟杆菌(Bacteroides)16S rRNA的岩溶地下水粪便污染来源示踪研究:以重庆南山老龙洞地下河系统为例

岩溶地下水的微生物污染日益严重,其来源的研究得到国际学术界的广泛关注.本研究以重庆南山老龙洞岩溶地下河系统为对象,采用滤膜法监测地下水中的总细菌、大肠杆菌、粪大肠菌及粪链球菌等微生物指标,以拟杆菌(Bacteriodes)为指示细菌,采用PCR-DGGE示踪地下水中大肠杆菌/粪大肠杆菌的来源.结果表明,老龙洞地下河流域各类细菌含量严重超标,总细菌数为10~2.9×10~7CFU·m L~(-1),大肠菌群总数达4.3~4.0×10~5CFU·m L~(-1),其中粪大肠菌群(FC)和粪链球菌(FS)分别最高达到1.1×10~6CFU·(100 m L)~(-1)、1.1×10~5CFU·(100 m L)~(-1);FC/FS多数为2以上,暗示流域地下水受人类粪便影响为主.地下水样和粪便样品的拟杆菌群落的PCR-DGGE比对分析表明地下水与人粪之间相似性为7.1%~69.1%,其中地下河出口处达到69.1%.地下水与猪粪之间相似性为1.1%~53.4%,地下河出口处仅为1.5%.因此,人类粪便为地下河污染的主要来源,猪粪污染为动物粪便污染的一部分,还存在其他动物粪便污染来源.此外,PCR-DGGE产物切胶测序发现大部分Bacteroides为人类肠道或粪便来源的细菌.     

黔中天龙山喀斯特次生林林分空间结构的量化与分析

评估林分的空间结构可为研究森林现状与生长发育过程提供重要信息,在林分的动态过程监测和指导植被的恢复与重建等方面具有重要研究意义。本文利用混交度、大小比数、角尺度3个空间结构指数,分析了黔中普定县天龙山喀斯特次生林2hm~2森林固定样地的林分空间结构特征。结果表明,天龙山喀斯特常绿落叶阔叶混交林的混交度、大小比数和角尺度分别为0.737、0.498和0.516,表明林分中林木种间处于高度混交状态,树木胸径的大小分化程度差异较小,并且树木处于轻度聚集分布状态。研究结果可为西南喀斯特地区天然次生林的空间结构优化以及植被的恢复与重建措施的制定提供参考。     

高原喀斯特土壤养分容量及其林木持续性研究

以高原喀斯特地区土壤为研究对象,研究了土壤中理化指标,探讨了该地区植物生长动态和土壤中营养元素丰缺现状,并对植物生长的土壤养分容量库进行了估算。结果表明:喀斯特高原土壤土层较浅,土壤中钾素丰富,氮素、磷素含量较低,氮素是林木生长的主要限制因子;相比之下,磷素在林地土壤中总量低于钾素与氮素,但其有效态所占的比例高于氮和钾,可能是林木生长过程对磷的吸收利用率高于氮和钾。在次生林生态系统群落结构没有大的变化调整条件下,该地区0.1公顷土壤至少能提供云南鼠刺、圆果化香、槲栎等136棵乔木理想状态下生长发育近600年的养分。土壤有效态养分含量可以满足植物生长的养分需求,但在100年后植物体生长发育主要受到有效磷素的限制。     

喀斯特小流域土壤有机碳分布特征及其影响因素

为阐明喀斯特小流域土壤有机碳含量分布格局及其主要影响因素,采用野外布点采样、实验室测定相结合的方法,利用后寨河流域2755个详细调查的剖面信息,定量研究了土壤有机碳含量的分布特征,并利用主成分分析法分析了影响后寨河流域土壤有机碳含量的主要因子。结果表明,流域内土壤有机碳含量高、变异性强。流域表层土壤有机碳平均含量为25.07g/kg,变幅为1.61~119.11g/kg。全流域整个剖面土壤有机碳平均含量为20.71g/kg,土壤有机碳含量变异系数变幅为52.68%~75.28%,呈中等强度变异;流域土壤有机碳含量处于较高的水平,91.7%的样点表层土壤有机碳含量高于11.6g/kg;石砾含量与土壤有机碳含量性关系不显著,土壤有机碳含量与坡度、海拔、岩石裸露率均呈极显著正相关关系,与容重呈显著负相关关系;主成分分析结果表明,海拔、坡度、土壤类型是影响后寨河流域土壤有机碳分布的主导因子,在土壤有机碳储量估算时必须高度重视。     

水化学和环境同位素在示踪枣庄市南部地下水硫酸盐污染源中的应用

岩溶地下水是枣庄市工农业生产以及居民饮用水的重要供水水源.近年来,随着工业化及城市化的发展,硫酸盐污染日益突出.于2014年8月共采集枣庄市南部不同深度地下水和地表水样品36组,在分析其水化学及δD、δ~(18)O-H_2O、δ~(34)SSO_4~(2-)同位素组成的基础上,通过分析区域地下水水文地球化学演化过程及人为输入的影响,识别了地下水硫酸盐污染的范围和途径.结果表明,区内地下水水化学类型主要为HCO_3·SO_4-Ca型,水化学组分主要来源于碳酸盐岩和硫酸盐矿物的溶解、黄铁矿氧化以及人为活动的影响;地下水主要来源于大气降水补给,地表水与不同深度地下水水力联系密切;地下水中δ~(34)SSO_4~(2-)含量的变化范围为0.2‰~9.3‰,与SO_4~(2-)含量的关系分析显示,硫酸盐具有多种来源,主要包括石膏溶解、黄铁矿氧化、化肥淋滤与工业废水下渗污染.除原生地质成因影响外,工矿企业的废水下渗是造成当地地下水硫酸盐含量升高的主要原因.     

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.     

岩溶区桩端持力层的电磁层析探测

隐伏岩溶的存在对工程危害较大,常规钻探、物探手段对岩溶区桩端持力层勘探存在不足。本文应用电磁波层析成像技术进行桩端持力层探测分析。工程实例表明该方法行之有效,具有较高的探测精细程度,为桩端持力层的确定提供了直观而准确的依据。