CHEMISTRY OF COALBED METHANE DISCHARGE WATER INTERACTING WITH SEMI‐ARID EPHEMERAL STREAM CHANNELS1

ABSTRACT: The objective of this study was to examine the chemistry of Coalbed Methane (CBM) discharge water reacting with semi‐arid ephemeral stream channels in the Powder River Basin, Wyoming. The study area consisted of two ephemeral streams: Burger Draw and Sue Draw. These streams are tributaries to the perennial Powder River. Samples were collected bimonthly from three CBM discharge points and seven channel locations in Burger Draw and Sue Draw. Samples were also collected bimonthly from the Powder River above and below the confluence of Burger Draw. Before sample collection, the pH and electrical conductivity (EC) were measured in the field. Samples were transported to the laboratory and analyzed for alkalinity, major cations, and anions. From the measurement of sodium (Na), calcium (Ca), and magnesium (Mg), practical sodium adsorption ratio (SARp) and true sodium adsorption ratio (SARt) were calculated. Results suggest pH and EC of CBM discharge water was 7.1 and 4.3 dS/m, respectively. The CBM discharge water consisted of higher concentrations of sodium and alkalinity compared to other components. The pH of CBM discharge water increased significantly (p = 0.000) in the downstream channel of Burger Draw from 7.1 to 8.84 before it joined with the Powder River. Dissolved calcium concentration of CBM discharge water decreased significantly (p = 0.000) in the downstream channel water. Subsequently, SARp increased approximately from 24 to 29. The SARt also increased significantly (p = 0.001) in the downstream channel water. For instance, SARt of CBM discharge water increased from 32.93 to 45.5 downstream channels after the confluence of Sue Draw with the Burger Draw. The only significant difference in water chemistry above and below the confluence of Burger Draw with the Powder River was pH, which increased from 8.36 to 8.52. The significant increase in SAR values of CBM discharge water in Burger Draw and Sue Draw tributaries suggest a careful monitoring of salinity and sodicity is needed if CBM discharge water is used for irrigation in semi‐arid environments. Results discussed in this study will be useful to downstream water users who depend on water for irrigation.     

基于稳定碳同位素技术的干旱区绿洲土壤有机碳向无机碳的转移

应用稳定碳同位素技术测定土壤无机碳稳定碳同位素组成(soil inorganic carbonδ13C,SICδ13C),并对干旱区绿洲土壤无机碳进行区分,结合土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)与SIC含量关系进一步探讨SOC向SIC转移的碳量.结果表明,4种类型土壤SICδ13C值差异性极显著(P0.01),风沙土SICδ13C值最高且为正,均值为(0.32±0.04)‰,随土层深度增加而增加,说明风沙土原生性碳酸盐占绝对优势;灌漠土、棕漠土和盐碱土SIC的δ13C均值分别(-0.30±0.24)‰、(-1.96±0.66)‰和(-1.24±0.49)‰,随土层变化均呈先降低后逐渐增大的趋势,说明灌漠土原生性碳酸盐占优势,棕漠土和盐碱土发生性碳酸盐相对前者占优势.风沙土、灌漠土、棕漠土和盐碱土的发生性碳酸盐占SIC比例均值分别为1.33%、4.72%、15.01%、35.71%,均小于50%,说明干旱区绿洲土壤发生性碳酸盐比例总体水平较低.风沙土、灌漠土、棕漠土和盐碱土在土壤发生性碳酸盐形成或重结晶过程中固定土壤CO2的量分别为0.30、2.44、4.96、12.40 g·kg~(-1),其中固定来自大气CO2量平均为0.18、0.79、1.45、8.67 g·kg~(-1),来自SOC氧化分解转化为CO2的量分别为0.06、0.83、1.62、1.86g·kg~(-1),说明盐碱土、棕漠土SOC的贡献相对较高,灌漠土、风沙土较低;对土壤固定CO2量的来源比较发现,风沙土、盐碱土固定土壤CO2的量来自大气CO2量较高,SOC的贡献较低,而灌漠土、棕漠土固定来自SOC氧化分解CO2的量较高,大气贡献较低.研究区整体SOC向SIC的碳转移量介于0.03~2.38 g·kg~(-1)之间,平均每千克土壤固定1.09 g的CO2,说明干旱区绿洲土壤发生性碳酸盐所占比例较低,SOC的贡献较少.     

我国干旱半干旱煤矿区环境问题及对策

近年来,伴随着东部地区煤炭资源的枯竭,我国煤炭开采的重心逐步由东部湿润地区转移到西部干旱半干旱地区。生态环境脆弱是干旱半干旱区自然本底特征,大规模的煤炭开采一定程度上改变了当地的环境现状,带来了诸多环境问题。基于"井工"和"露天"两种不同煤炭开采方式,文章分析了干旱半干旱区煤炭开采造成的主要环境问题,并基于生态累积效应理论,分析了采煤活动的生态累积评估方法。最后,针对存在的主要环境问题提出了相应的对策与策略。     

Ecological-breaking zone originates and its ecosystems reconstruction in arid area

Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ－ｂｒｅａｋｉｎｇｚｏｎｅｏｒｉｇｉｎａｔｅｓａｎｄｉｔｓｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｎａｒｉｄａｒｅａ￥ＨｕａｎｇＰｅｉｙｏｕ；ＬｕＺｉｌｉ（ＢｉｏｌｏｇｙＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＸｉｎｊｉａｎｇＵｎｉｖｅ...     

基于景观结构和空间统计方法的绿洲区生态风险分析——以石羊河武威、民勤绿洲为例

论文以石羊河流域武威、民勤绿洲为研究区域,在ArcGIS 10.0、ArcView 3.2 软件和景观格局分析软件FRAGSTATS的技术支持下,采用干扰度指数、景观脆弱度指数、优势度指数和破碎度等指数,并通过分析景观格局与生态风险度之间的关系,将各景观指数进行栅格叠置运算,从而构建生态风险度,在此基础上,利用GIS局部空间统计方法研究分析了绿洲区景观结构格局和生态风险的时空变化特征及聚集模式。研究结果表明:① 城乡用地快速扩展的同时,耕地和草地景观有较大幅度的降低,优势景观类型由耕地、草地向耕地和建设用地转变;② 武威绿洲生态风险经历了从较高到中度的转变,生态风险整体趋于好转,而民勤绿洲生态风险从中/较高到较高/高变化,生态风险有所恶化;③ 武威绿洲主要为高于平均值的要素趋于聚集,表现为低生态风险小区高度聚集,且聚集度有上升的趋势,而民勤绿洲则主要为低于平均值的要素趋于聚集,高生态风险小区高度聚集,随着时间的推移呈现面积增大、空间扩展的态势。     

黑河流域及绿洲水资源可持续利用理念及对策

针对黑河流域及绿洲的水资源短缺、时空动态分布差异及其对区域社会经济生态发展演变的影响等问题,进行系统分析和深入探讨,并就其可持续利用的理念、对策与方法等,试图有所创新和发展。研究显示,本区社会经济生态发展与水资源可持续利用的关键,在于理念更新、人口合理调控和水的适度高效利用,并在生态系统维系及环境整治上,理性地面对其长期性、复杂性和艰巨性。     

干旱区城市化对生态系统碳库的影响——以乌鲁木齐市为例

城市化是影响区域生态系统碳循环的主要原因,也是评估生态系统碳循环的最大不确定因素。论文利用1990与2010年Landsat TM数据,基于V-I-S城市土地覆被模型和决策树分类法,获得乌鲁木齐土地变化时空格局;结合野外实测数据和文献检索得到研究区不同土地覆被类型的土壤与植被碳密度,估算了城市土地变化对生态系统碳库的影响。结果表明：1）1990—2010年间,乌鲁木齐城市不透水地表（impervious surface areas, ISA）以中部南部内部填充与北部扩张的形式约增加62%,主要占用农田（27%）与荒漠（62%）。2）乌鲁木齐市生态系统碳库主体（95%）分布在土壤中,城市土地覆被变化导致约25%的碳库损失,由农田、裸土/残存荒漠以及城市绿地转变为ISA解释了68%的土壤有机碳和63%的植被碳损失量,其空间分布与ISA的扩张相一致。城市植被及其土壤具有较高的碳密度,合理的城市规划可以抵消部分因土地变化而损失的生态系统碳。     

干旱区土壤小麦根系界面Cd行为的环境影响研究——以甘肃省白银市区耕作灰钙土为例

通过大田环境-土壤-作物系统Cd行为的环境影响研究,初步发现,共存元素Cd、Cu、Ni、Pb、Zn对Cd元素在土壤-作物根系界面行为的影响表现为正效应,其影响顺序为Cd>Pb>Cu>Zn>Ni;pH值、粘粒、粗粉粒含量与根系Cd含量呈负相关;磷和砂粒含量与根系Cd含量呈正相关;细粉粒、粗粘粒、有机质和CEC     

干旱区绿洲土壤中重金属的形态分布及生物有效性研究

测定了Cd、Pb、Zn和Ni等重金属在不同处理土壤中的全量和各赋存形态,以及它们在盆栽试验油菜（Brassica cole）中的质量分数,并利用Pearson相关系数分析了该区土壤-油菜体系的生物有效性。结果表明,供试绿洲土壤原状土中,Cd、Pb、Zn和Ni均以稳定的残渣态形式存在;而在处理土壤中,重金属被钝化的量有限,Cd的存在形式主要以碳酸盐态为主,Pb、Zn和Ni则主要以铁锰氧化态为主。根据相关性分析,油菜根部和叶部的Ni质量分数均与土壤中Ni的各非残渣态分布系数有相关性,表明当土壤中Ni以非残渣态存在时,活动性Ni的质量分数较高,其被生物吸收利用的可能性也较大;油菜根部的Zn质量分数与土壤中Zn的碳酸盐结合态分布系数显著的正相关性;油菜各部位Cd和Pb的质量分数与土壤中Cd和Pb的各形态分布系数之间无显著相关关系。     

秸秆与氮肥配施对辽西旱区土壤酶活性与土壤养分的影响

通过田间试验研究了玉米（Zea mays L.）秸秆与氮肥配施对耕层土壤酶活性及土壤养分的影响。试验设4个秸秆还田量水平,2个施氮量水平。结果表明：在秸秆配施氮肥条件下,耕层土壤中性磷酸酶、脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性以及有机质和全氮质量分数均表现为随着玉米秸秆还田量的增加而提高,而硝态氮（3NO-N）和铵态氮（＋4NH-N）质量分数则表现为随着玉米秸秆还田量的增加而减少,4种土壤酶活性与土壤有机质和全氮质量分数均呈显著正相关,与土壤硝态氮和铵态氮质量分数则呈显著负相关。玉米秸秆还田量9 000 kg.hm-2配施氮肥量420 kg.hm-2是辽西风沙半干旱区效果较好的技术措施。