磷石膏堆场渗漏影响下岩溶地下水地球化学过程

通过分析贵州省福泉市马场坪镇磷石膏堆场渗滤液及周边地下水水化学组成,运用主成分分析法探究地下水污染来源,结合PHREEQC反向模拟推测渗滤液渗漏影响下岩溶地下水地球化学过程。结果表明,渗滤液呈强酸性,EC高达8750μS·cm~(-1),渗滤液中特征污染物以TP、SO_4~(2-)、F~-为主,渗滤液的性质主要与湿法制磷酸工艺有关。研究区发财洞方向(G1)地下水受磷石膏堆场渗漏影响,TP、SO_4~(2-)、F~-远超过GB 3838—2002和GB/T14848—93规定的限值,龙井方向(G10)地下水受周边磷肥厂、废弃普钙厂影响可能性较大,呈现出SO_4~(2-)所占比例逐渐增大、HCO_3~-逐渐减小的趋势,水化学类型变为SO_4-Ca型;其余采样点地下水水化学类型为HCO_3-Ca型,主要来自自然地质背景下地下水和含水介质的水岩反应。模拟显示,渗滤液渗漏至地下水系统的过程中,加速了水岩反应及岩溶发育,渗滤液中的PO_4~(3-)、Fe进入地下水系统后,在一定反应条件下,可能形成羟磷灰石、Fe(OH)_3、蓝铁矿沉淀。     

酸沉降背景下鼎湖山林区径流的水化学组成特征

为了解酸沉降背景下湿热流域源区不同径流的水化学组成特征,选取鼎湖山林区溪流水、土壤水、地下水作为研究对象,在2019—2020年以季节为周期对水化学组成进行了观测分析。结果表明：鼎湖山林区溪流水、土壤水和地下水pH值和酸中和容量较低,分别介于3.45—6.77和-545.51—302.09μmol H~+/L之间,水体均呈弱酸性。林区土壤、植被和扬尘颗粒缓冲酸沉降物质的能力较低,对减缓水体酸化的作用较小。不同径流水体化学组成含量存在差异。土壤水K~+、Ca²⁺、NO~-₃和SO■浓度显著高于地下水和溪流水,地下水和溪流水之间除NO~-₃浓度存在显著性差异外,其余3个指标浓度没有显著性差异;地下水Na~+、Mg²⁺、Cl~-、DSi浓度显著高于土壤水和溪流水,土壤水和溪流水之间除Cl~-浓度没有显著性差异外,其余3个指标浓度存在显著性差异;这与土壤硝化、吸附、矿物化学风化等作用有关。溪流水水化学组成类型为NO~-₃·SO■-Ca²⁺·Mg²⁺     

沙颍河流域人为输入对水体水化学组成的影响

人类活动输入影响河流水体化学组成,增加经河流体系向海洋输出物质的通量,影响全球物质循环过程。有效识别人为输入的影响途径和范围对于量化人类活动对全球物质循环的影响具有重要作用。沙颍河是淮河上游最大支流,流域水体受人为输入影响严重,通过研究沙颍河流域强人为输入对河水水化学组成的影响过程,有利于弄清楚强烈人为活动干扰下河流输出物质通量的变化。本文通过平水期(2019年12月)采集河水(n=41)以及地下水样品(n=12),分析其水化学及氢氧同位素组成,阐明人为输入影响方式和途径以及在空间上的分布规律,辨别控制水体化学组成的主要因素。结果表明:沙颍河支流河水和地下水阴离子以HCO₃^-为主,阳离子以Ca2⁺为主,干流河水逐渐转变为阴离子以Cl^-为主,阳离子以Na⁺为主的水体水化学类型;碳酸盐岩和硅酸盐岩化学风化、城市工业和生活污水以及农业面源是控制流域水体化学组成的主要因素。多数沙河河水以及上游颍河河水水化学组成主要受岩石化学风化为主,少受工业废水及生活污水影响,贾鲁河和沙颍河干流河水受城市工业及生活污水影响,流域地下水普遍受到农业面源的影响;研究区地下水氯碱指数小于0,与硅酸盐岩矿物中K⁺和Na⁺与水体中Ca2⁺和Mg2⁺发生阳离子交换有关。沙颍河干流河水水体K⁺和Na⁺含量高于地下水,除地下水补给河水部分K⁺和Na^(⁺)外,工业废水和生活污水输入的K⁺和Na⁺是沙颍河干流河水K⁺和Na⁺含量升高的主要原因;沙颍河干流河水Cl^-等行为保守元素含量往下游逐渐降低,与地下水补给和下游闸坝畜水稀释有关,而水体氘盈余值持续升高,显示下游河水经历强烈蒸发过程。本研究阐明了强人为输入对河水的影响,为沙颍河流域水污染治理提供了科学依据。     

地下水微生物功能群及生物地球化学循环

地下水系统是地球关键带的重要组成部分,为微生物提供了特殊的栖息环境和复杂的生存条件,进而演化出复杂的生物地球化学过程。随着多技术、多学科的交叉融合及发展,近几十年地下水微生物功能群及生物地球化学循环研究取得了引人瞩目的重要进展。本文从地下水中的微生物群功能分区、微生物介导的地球化学元素循环、污染与修复中的生物地球化学过程,以及生物地球化学过程数值模拟等方面对国内外相关研究进展进行了综述,并对地下水系统中微生物"暗物质、暗过程"、微生物修复、地下水医学地质学,以及地下水多学科交叉融合等研究方向和前景进行了展望。     

地下鼠生物学特征及其在生态系统中的作用

地下鼠生活型、行为、种群结构的特殊性,决定了此类动物对植被、土壤及生态系统作用的多样性。地下挖能改变土壤的物理环境,导致土壤类型、发育速率、营养可利用性、微地形等的变化。地下啃食直接影响植物的形态、丰富度、种间竞争、植被类型和物种多样性、生物是及群落组成构成等,植物对植食性动物的防御策略具有更明显的化学防卫特性。地下鼠与其他植食性动物种间竞争、空间利用等关系密切,是食肉动物重要的食物资源。地下鼠对生态系统生产力、空间异质性、营养结构和循环、碳素储存以及微量气体释放等生物地球化学过程均能产生影响,显示出有别于地面植食性动物的重要性和不可替代性。     

黄河流域河水水化学组成的时间和空间变化特征

选择我国黄河流域河水作为研究对象,分别在上游唐乃亥和青铜峡站,中游花园口站和下游的济南站对河水进行为期2年的逐月采样。分析河水主要离子浓度时空变化特征,探讨自然因素和人为活动对河水水化学组成的控制作用。结果表明:(1)黄河流域不同站点河水pH值变化范围6.90~9.00,均值为7.94,TDS值变化范围为178~685 mg·L~(-1),均值为453 mg·L~(-1),河水pH均值呈现从上游到下游逐渐降低的趋势,TDS均值呈现从上游到下游逐渐增加的趋势;(2)黄河流域不同站点河水水化学类型差异明显,上游唐乃亥站河水水化学类型以HCO3-Ca型为主,青铜峡和花园口站点河水水化学类型以HCO_3-SO_4-Ca-Na型为主,花园口站点个别月份河水水化学类型变为SO_4-Ca-Mg型和Cl-Na型,济南站点河水水化学类型以HCO_3-SO_4-Na-Ca型为主,个别月份河水水化学类型变为ClNa型;(3)黄河流域不同站点受降雨稀释作用影响,丰水期(7月份和8月份)河水溶解性离子含量普遍偏低,在冬季(12月份左右)和冰融期(3月份左右)河水溶解性离子含量普遍偏高;(4)黄河流域河水水化学组成主要受到自然因素控制,其中上游唐乃亥站点河水受碳酸盐岩矿物化学风化影响较大,同时硫酸参与碳酸盐岩矿物化学风化;进入黄土高原区后,受硅酸盐岩矿物风化和蒸发盐岩矿物溶解影响增加。下游花园口和济南站河水5月份和6月份左右NO_3~-含量略微升高可能与农田灌溉回水有关。     

西藏土壤中铜含是及分布

1　引　　言目前 ,西藏的生态环境基本保持原生状态 ,是至今地球上受人类活动影响和污染最少的地区之一 .所以 ,西藏是进行生态环境本底调查和表生地球化学研究最为理想的场所 .西藏的土壤中Ｃｕ含量数据 ,不但有助于进一步研究西藏高原表生环境中Ｃｕ的地球化学特征 ,而且还可以为这一地区环境监测与评价等提供基础信息和依据 ,也可以成为全国乃至全世界土壤生态环境背景的永久性参比资料 .2　材料与方法2 1　供试材料样品采自北起唐古拉山 ,南至亚东、樟木、吉隆、普兰 ,东从金沙江 ,西到班公错—除羌唐高原北部以外的西藏广大地区 ,共计…     

碳与锶同位素在六盘水地下水研究中的应用

分季节采集贵州省六盘水市地下水,并分析其水化学组分、溶解无机碳及其碳同位素和锶同位素组成,研究其地下水的水质情况和污染特征。结果表明:研究区水化学组成主要是以HCO3-Ca为主,属于典型的喀斯特区域地下水组成特征;地下水方解石饱和指数SIcalcite接近稳态,具有弱侵蚀性,与pCO2之间呈负相关关系,说明有机污染物降解CO2对于水岩反应起到了相当程度的影响;枯水季节溶解无机碳含量高于丰水季节,而δ13C季节变化并不明显,同位素与水化学的分析表明,区内城镇居民区和农田区地下水受人为活动污染明显;研究区87Sr/86Sr变化不大,而污水的87Sr/86Sr在0.7080。通过水化学和同位素分析表明,人为输入对于地下水的影响与地质背景、污染源特征及水文条件等有关。     

辽西地下水化学影响指标的水岩作用分析

为查明葫芦岛市浅层地下水的水化学特征,对采集的地下水样品进行了测试分析,采用模糊综合评价法和层级阶梯法进行地下水质量与污染综合评价。在此基础上,利用相关系数法筛选出影响地下水化学特征的指标,应用水文地球化学模拟方法分析各指标的成因机制。结果表明:研究区由低山丘陵向沿海冲积平原,地下水化学类型由HCO_3型水过渡至HCO_3·SO_4、HCO_3·Cl型水;Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ和Ⅴ类水质分别占样品总数的44%、4%和52%;中度、重度和极重度污染水样比例分别为48%、36%和16%;影响水质与污染状况的指标有Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-、Br、NH_4~+、NO_3~-和Pb,成因机制主要是阳离子交换吸附、蒸发蒸腾和氧化还原作用,地区农业生产、采矿活动和海水入侵现象是造成浅层地下水水质恶化、污染加重的主要因素。     

生态环境中微量元素硒与克山病

一、前言 生态环境中的生物地球化学过程,决定于自然因素和人为因素的综合作用。生态环境中的化学元素,主要来源于自然界的基岩,以后通过地下水、土壤、植物、动物,最后多以食物形式进入人体。所以生态环境中的生物地球化学过程,是受各个元素之间相互关连、相互制约的复杂反应所控制。人类也必然受到这种生态环境中的生物地球化学过程的深刻影响。为了研究我国多年来没有解决的克山病(地方性心肌病)病因及其防治,把岩石—土壤—生物—人体视为统一的生态系统,并研究人体必需的微量元素在此系统中的迁移变化规律及与人体的关系,来说明环境中微量元素与克山病之间的关系,具有十分重要的意义。     

黑河下游河岸绿洲区包气带土壤水分与植被生长状况的研究

黑河下游荒漠平原区近年来由于河水流入量的持续减小,致使依赖河水补给来源的地下水呈减少趋势,造成区域性地下水位下降,从而引起一系列生态环境问题。通过研究黑河下游河岸绿洲区非饱和带的含水量、地下潜水埋深、土壤类型结构等与河岸绿洲植被生长状况之间的关系,发现土壤结构、地下水位埋深和土壤盐分是决定研究区植被生长状况的3个主要因素,而土壤结构是不可改变的,土壤盐分又与地下水关系密切,因此,地下水是极端干旱区植被生长状况的决定因素。     

玉渡山水库生长季温室气体排放特征及其影响因素

为了探讨温带水库温室气体排放规律,采用静态箱-色谱分析法,研究了温带地区库龄10年内的北京玉渡山水库生长季3种温室气体CO2、CH4及N2O排放特征,及其影响因子。结果表明:样地类型、测定月份与样地类型交互作用对3种温室气体通量影响极显著,5月消落带CO2通量(664.31mg·m-2·h-1)达到最大,显著高于入库口和浅水区;8月消落带CH4通量(0.87mg·m-2·h-1)及N2O通量(3.05mg·m-2·h-1)最大;8月,切除消落带样地地上植物后,3种温室气体通量均有所降低。CO2通量与地下5cm地温、氧化还原电位和水体总氮显著正相关,与地上生物量和水体pH显著负相关;CH4通量与地表温度、地上生物量、水体pH呈显著相关,与水体总氮和水体铵态氮显著负相关;N2O通量与水体总氮含量显著相关,与水体pH显著负相关。采取平均估值法初步推测,在生长季,水库消落带、入库口及浅水区CO2排放量依次为15960、2160、-70kg·hm-2;CH4排放量依次20.04、-7.05、14.8kg·hm-2;N2O排放量依次83.42、3.79、-1.54kg·hm-2;表明消落带3种温室气体的排放量均较高,为玉渡山水库3种温室气体排放的重点区域。     

辽河平原土壤环境中若干元素的地球化学分布

采用对应分析方法研究了辽河平原土壤中14种元素的地球化学分布,将其分为亲氧、亲硫、易淋溶元素3个组群。土壤类型、成土母质、土壤机械组成和有机质对元素分布有一定影响。指出了元素的地球化学性质是产生分异的内在原因,土壤机械组成中的大于0.01mm的粘粒仅对易淋溶元素分布有一定影响,0.01-0.001mm粒级的粘粒与亲硫元素、土壤有机质与亲氧元素分别呈显著正相关。     

沁河流域水化学组成的空间和时间变化特征

选择我国北方小流域(沁河)作为研究对象,分丰水期(8月)和平水期(12月)采集干流和支流河水样品,结合野外现场测试和室内分析等方法,辨析河水化学组成的空间和时间变化特征,阐明人类活动和自然因素对河水溶解组分的控制作用。结果表明:(1)沁河流域河水丰水期和平水期阳离子主要以Ca~(2+)和Mg~(2+)为主,丰水期当量浓度占比均值分别为45%和41%,平水期分别为43%和41%。阴离子主要以HCO_3~-和SO_4~(2-)为主,丰水期当量浓度占比均值分别为46%和39%,平水期分别为55%和27%。水化学类型表现为HCO_3~--SO_4~(2-)-Ca~(2+)-Mg~(2+)。(2)丰水期河水δD和δ18O均值分别为-65.4‰和-8.76‰,平水期河水δD和δ~(18)O均值分别为-64.6‰和-8.68‰,大气降水是沁河河水主要补给来源,部分水体由于蒸发作用表现为富集氢氧同位素。(3)丰水期和平水期河水[SO_4~(2-)]/[HCO_3~-]当量浓度比值均值分别为0.96和0.54,[Ca~(2+)+Mg~(2+)]/[HCO_3~-]当量浓度比值均值分别为1.88和1.78,硫酸参与碳酸盐矿物化学风化过程,硫酸的来源包括酸雨和硫化物矿物氧化等。(4)沁河流域下游河水NO_3~-和THg含量逐渐升高,受人为活动影响较大,主要来源包括生活污水、工业废水以及农业活动等。     

镁同位素在森林生态系统研究中的应用

镁元素是常量元素之一,也是生物维持生命活动的重要物质之一。含镁矿物的风化产物经河流输送到达海洋,并在此过程参与生态系统的物质循环,最终通过碳酸盐沉淀重新成岩,这一过程与全球的碳循环密切相关。近年来,随着非传统金属同位素体系的不断完善,以及MC-ICP-MS(多接收器电感耦合等离子质谱仪)的使用,镁同位素的测试精度与便利程度都有提升,镁同位素因为其广泛参与化学风化过程以及与生命活动密切相关,从而成为示踪表生环境中物质来源与各类生物地球化学过程的有效工具。因此,研究镁同位素在各类生态系统中的组成特征与分馏机理,可以帮助我们了解生态系统内发生的各类地球化学过程,进而探寻全球物质循环与气候变化规律。本文系统阐述了森林生态系统中各组分镁同位素的组成和分馏的影响因素,提出了目前森林生态系统研究存在的问题,并基于现有研究成果对未来森林生态系统中镁同位素的研究方向进行了探讨。     

Dominant roles but distinct effects of groundwater depth on regulating leaf and fine-root N,P and N:P ratios of plant communities

地下水位对植物群落叶片与细根氮磷化学计量特征的调控作用不同但影响显著 地下水作为干旱区水资源可利用性的决定因素,在调节植被分布和生态系统过程中具有至关重要的作用。尽管近年来在环境胁迫与群落水平性状的关系方面取得了较大的研究进展,但对于干旱区地下水变化所引起的水分胁迫如何影响植物群落水平化学计量比仍知之甚少。本研究的目的是评估植物群落地上地下部分化学计量比对地下水变化的不同响应。我们通过对典型干旱内陆河流域的110个样方进行调查,测定叶片和细根的氮磷含量,利用生物量加权法计算其化学计量比,并试图探究沿地下水位梯度,群落水平的化学计量比的变化模式及其关键驱动因素。研究结果表明,在群落水平上,地下水、植被类型以及物种组成是影响叶片与细根氮、磷与氮磷比的主要因素,其中地下水位起着主导性作用。地下水的作用主要表现为间接作用,其主要通过调控植被类型和物种组成来影响群落水平的氮磷化学计量比。植被类型和物种组成均对群落水平的氮磷化学计量比具有显著的直接作用。此外,在群落水平上,地下水对叶片与细根氮磷化学计量比的作用不同。地下水通过影响植被类型进而降低叶片氮、磷含量,以及增加叶片氮磷比与细根氮含量。地下水通过影响物种组成进而增加细根磷含量,降低细根氮磷比。综上所述,地下水而不是气候有效的调控了群落水平的氮磷化学计量比。此外,植物群落地上地下部分氮磷化学计量比对地下水位变化具有不同的响应。     

不同类型泥炭沼泽湿地无机离子、溶解有机质的变化特征及生态学意义

泥炭沼泽湿地仅占地球陆地面积的3%,而碳储量却占全球的30%,是陆地生态系统重要的碳库。溶解性有机质(DOM)是泥炭地碳循环重要组成部分,也是泥炭地生物地球化学过程的重要参与者。本研究利用新型电化学方法、稳定同位素技术对2个泥炭样地(矿养型泥炭沼泽,LB;雨养型泥炭沼泽,OS)地表水、地下水、土壤孔隙水中DOM及无机离子的氧化还原能力变化特征进行分析。结果表明: LB样地的无机元素丰富且浓度较高,无机主导的厌氧呼吸过程起主要作用;不同来源(地表水、地下水和孔隙水)水样中的氧化还原能力差异主要受实际氧化还原电位影响,孔隙水剖面铁和硫酸盐大多以还原价态赋存,无机电子受体会影响DOM的氧化还原活性基团发生氧化还原反应的水平和深度。OS样地的有机质极其丰富,有机电子受体参与氧化还原过程贡献显著,不同来源(地表水、地下水和孔隙水)水样中氧化还原能力差异同样受实际氧化还原电位影响,孔隙水剖面的氧化还原能力还受不同深度泥炭基质化学组成差异的影响。利用电子接受能力(EAC)和氧化指数(OI)值可表示沿梯度变化的氧化还原条件,进而可有效指示水生系统中有机质氧化还原状态。     

隆务河流域植物区系研究

隆务河流域共有种子植物65科、329属、970种。区系特征如下：（1）本区系是在高寒类型和寒温、干旱类型兼具的生态环境下形成的。（2）以多年生草要为主、木本植物和一年生植物为辅的植物种类比较丰富。（3）以北温带成分为主的温带性质明显。（4）区系具有年轻性和衍生性质。（5）本区的中国特有种是以我国西南、西北和华北地区为集中分布区或分别为分布中心的种为基础组成的。（6）本区系具有促使物种分化的“过渡生境”的性质和作用,或可称之为“过渡区效应”。区系分析表明,本区系应属与横断山和甘肃南部区系联系密切的青藏高原区系范围,并且在以高原、高山区系成分为主的基础上兼有我国西北寒旱区的荒漠旱生成分。建议是否可在其周围区系更进一步研究的基础上重新确定唐古特地区的界线。     

地下生态系统对生态恢复的影响

生态系统破坏与退化的加剧使生态恢复成为全球性的挑战课题,近年来生态恢复的研究已逐渐由地上向地下部分转移,地下部分对生态系统退化所起的作用、机理和过程已倍受关注。本文通过探讨恢复生态学的关键概念,从土壤、地下水循环、生物系统3个方面探讨了地下生态系统对生态恢复的作用机理和反馈机制。针对目前的研究现状,指出地下生态系统研究中存在的问题,并提出今后需要深入研究的几个方向:1)生态系统退化程度的诊断及其标准;2)基于诊断标准,针对不同退化生态系统类型选定恢复的目标植物群落,如何改善土壤性质,确定土壤性质的改善程度;确定地下水位及土壤含水量的阈值;如何有效选择、引入和接种土壤生物;3)生态系统地上和地下部分整合及恢复过程中监测指标的确定。     

呼伦湖非冰封期与冰封期水化学特征变化研究

选取呼伦湖为研究对象, 利用Gibbs 图分析其主离子组成变化特征, 确定呼伦湖湖泊水体离子类型; 并对冰封期和非冰封期水化学分布特征进行研究。结果表明: 呼伦湖水化学类型为[C]NaⅠ 型水; 非冰封期内湖泊水体总溶解性固体(TDS)值为831.31 mg·L^–1, 低于冰封期冰下水体TDS 均值976.57 mg·L^–1; 电导率(EC)全年极值为2.120 ms·cm^–1 出现在冰封期内的冰下水体; 冰封期内, 冰下水体阴阳离子浓度是冰层中的10 倍以上; 对9 月份水体进行分层研究发现表层水各离子浓度平均值较下层偏大, 分层无明显规律; Gibbs 图显示湖水离子组成受蒸发作用, 与干旱区湖泊特征相似。