喀斯特洞穴通风效应特征变化及其对洞内空气环境的影响研究——以贵州绥阳麻黄洞为例

为探究喀斯特洞穴内部空气变化特征,揭示喀斯特洞穴通风效应时空变化规律及其变化模式,于2016年1月～2019年6月间两个监测周期对贵州绥阳麻黄洞洞内外温度、湿度、C02浓度以及气压进行为期32个月的数据采集,并基于相关模型进行系统分析,结果表明:(1)麻黄洞存在3种通风模式:限制性通风模式、积极性通风模式和过渡阶段.其中夏季主要为限制性通风模式,洞内外气流交换较弱;冬季主要为积极性通风模式,洞内外气流交换运动明显,春季和秋季处于过渡阶段,两种模式交替存在.(2)洞道结构影响通风模式,同样,通风效应影响洞穴空气环境变化.根据洞道结构和通风效应对洞穴空气环境的影响可以将麻黄洞洞道分为3个部分:空气环境变化较大的1#～5#监测点、空气环境变化逐渐减小的6#～9#监测点以及空气环境稳定的10#～15#监测点.(3)受特殊的洞道结构影响,洞道中6#～9#存在"狭管效应"引起的"峡谷风",使得春秋两季洞道中部存在明显气流.基于模型分析洞穴通风效应及其对洞穴空气环境影响,研究喀斯特洞穴通风模式及其变化特征,对洞穴沉积物形成及气候变化及碳循环模式研究有重要意义.     

白云岩地区土壤呼吸日变化及其与土壤温湿度的响应关系

为揭示贵州绥阳双河洞国家地质公园白云岩地区表层土壤呼吸作用昼夜变化特征及其影响因素.研究利用土壤呼吸测量系统(SRS-SD2000,ADC,UK),在无降水影响下监测了双河洞国家地质公园岩溶地区灌木林地、竹林、旱地和人工草地4种不同土地利用方式的表层土壤呼吸通量昼夜变化特征,结合土壤温湿度和大气温湿度等环境参数,探究影响土壤呼吸昼夜变化的关键因素.结果 表明:4种不同土地利用方式土壤呼吸速率变化均呈"昼高夜低"的单峰型变化规律,日变化最大值出现在12:00～14:00之间,最低值出现在5:00～7:00之间;各样地土壤呼吸速率和土壤温度均呈现显著的正相关关系(P＜0.001),灌木林地、竹林和旱地土壤呼吸速率与土壤湿度有显著负相关关系(P＜0.001),人工草地土壤呼吸与土壤湿度之间有低度相关性(P＜0.05);气温是影响土壤呼吸速率变化的关键因子,实测数据表明土壤呼吸在达到峰值后不会随着气温的升高而增大;不同样地类型的土壤呼吸速率对土壤温度和湿度的昼夜响应特征存在差异.     

麻黄洞洞穴水水化学变化特征及其气候指示意义

洞穴滴水作为喀斯特地区地表-地下二元结构之间的物质传输者,外界气候环境变化对滴水中各种指标将产生重要影响。作者于2018年7月-2019年10月对麻黄洞洞穴水进行了连续16个月的监测,结合当地气温和降雨数据,采用数理统计、Piper三线图及离子比值关系等方法,对麻黄洞地下水水样数据进行分析。结果表明:(1)麻黄洞为典型白云岩洞穴,受岩性控制其滴水水化学类型为HCO₃^--Ca·Mg型。(2)在顶板厚度、渗流通道、水-土-岩反应等因素影响下,麻黄洞洞穴水中Ca²⁺、Mg²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺浓度变化呈现明显的空间特征,表现为常年慢速滴水点大于季节性滴水点、常年快速滴水点和地下河流水。(3)麻黄洞洞穴水的阳离子中Ca²⁺、Mg²⁺浓度表现出明显的季节变化特征,Sr²⁺、Ba²⁺浓度季节变化特征不明显,Ba²⁺浓度受强降雨天气影响较大。(4)洞穴水中Mg...     

短时间高强度旅游活动下洞穴空气环境变化特征及其影响因素分析——以绥阳大风洞为例

文章通过对大风洞2017年、2018年十一"黄金周"洞内外温度、CO_2浓度、相对湿度、游客量等为期7天的连续监测,并运用系统分析方法对各个监测指标进行综合分析。结果表明:(1)监测期间,受洞穴通风效应和游客量等的影响,大风洞空气环境要素(温度、湿度、CO_2浓度)呈现明显昼夜变化,表现为白昼夜晚;(2)洞道结构对洞穴空气环境空间变化具有重要影响,表现为神泉玉露洞道结构较夜明珠更为复杂,在2017年、2018年的温度、湿度、CO_2浓度等均要比夜明珠的高;(3)洞外空气环境变化对洞穴通风效应具有重要的影响,表现为降雨导致洞外温度、湿度降低,虚拟温差发生改变,促使气流方向由限制性通风模式向积极性通风模式转变;(4)受气候及游客因素影响,2017年洞内温度、CO_2浓度的昼夜变化特征较2018年更明显,且当游客产生的CO_2浓度大于洞穴空气环境的自净能力时,CO_2会出现累积效应,进而影响洞穴旅游景观及洞穴环境的舒适性,建议景区在进行旅游活动时要充分考虑短时间尺度游客人数高峰期对CO_2的影响及岩溶景观的合理保护。     

喀斯特关键带洞穴系统碳循环研究进展

作为陆地生态系统碳循环中重要的一环,喀斯特关键带洞穴系统碳循环是不可忽视的。岩溶区地上地下二元三维结构使洞穴系统碳循环复杂且不可知,为了研究陆地生态系统碳失汇现象,对洞穴系统这一次级碳库碳循环路径及机理研究是十分必要的。该文总结了近年来洞穴系统碳循环的研究成果,包括CO₂迁移和以同位素为媒介来揭示碳循环过程的经典案例研究,将洞穴系统碳循环路径分为4个部分:垂直"黑箱"的碳循环、水气交换中的碳循环、通风效应(烟囱效应)中的碳循环与其他碳源。喀斯特关键带洞穴系统碳循环研究仍存在不足之处,未来研究中应注重人类活动与洞穴系统之间碳贡献比较、洞穴上覆至洞内的碳转移转换机制的研究、碳转移过程中的量化以及碳储量计算模型的建立。