流域不同地质生态环境中水体碳酸酐酶活性特征——以桂江流域为例

在对桂江流域进行考察时,选取了流域地质类型不同、人类活动程度不一的6条支流以及干流的水体为研究对象,研究比较了流域不同生态环境下水体中的碳酸酐酶(CA)活性、游离CO2浓度和HCO3-浓度,并对比了流域内部分区域的归一化植被指数(NDVI)数据,获得如下结果:(1)证实水体中具有CA活性,且其活性与游离CO2浓度呈负相关,与HCO3-浓度呈正相关;(2)大量的人类活动加剧流域生态环境恶化,造成植被覆盖率降低,使河流水体中的CA活性降低,HCO3-浓度降低,表明CA对岩溶作用具有不可忽视的影响;(3)流域地质类型会影响水体中CA活性,在人类活动程度相似的情况下,岩溶区水体中的CA活性高于非岩溶区。总之,在进行流域碳汇潜力调查研究时,必须综合考虑人类活动、生态环境和地质类型等因素的影响,进行科学分段调查研究与计算。CA所引起的生物岩溶作用不容忽视,其对流域碳汇的潜在贡献值得深入研究。      

不同土地利用类型下土壤碳酸酐酶剖面分异特征研究

利用pH计法来研究西南岩溶区4类土地利用类型11个样地20cm、40cm和60cm土层碳酸酐酶(Carbonic Anhydrase,CA)的剖面分异特征,并与非岩溶样地进行对比。结果表明:西南岩溶区不同土地利用类型不同土层的CA活性存在较大差异。在林地中,40cm和60cm土层的CA活性明显高于20cm土层;而在乔灌丛、灌丛和耕地中,土壤CA活性表现出60cm土层处最高,20cm土层处最低,并与弃耕地不同土壤层CA活性变化趋势截然相反,这是因为弃耕地受人类活动干扰导致土壤CA活性出现逆转。进一步分析还可以看出林地、乔灌丛、灌丛和耕地4种土地利用类型下土壤CA活性总体呈现出随植物根系深度增加而增加的变化趋势,从而说明土地利用类型是导致土壤碳酸酐酶剖面产生分异的主要因素,并为进一步研究土壤CA在自然界碳酸盐岩风化过程中的作用提供了科学依据。     

利用稳定同位素技术研究广西桂江流域水体中碳的来源

本文对岩溶区不同类型样品中的有机碳同位素样品前处理的分离提纯技术进行了研究,并对广西桂江流域水体进行了稳定有机碳同位素分析.结果表明,C3植物对桂江水体可溶性有机碳(DOC)有很大比例的贡献,而水生生物对水体有机碳影响较小.抚河流域比漓江流域有较高的(DOC)含量,可能与非岩溶区土壤微生物活动强,土壤活性有机碳含量高有...     

桂林毛村不同植被类型土壤微生物数量与碳酸酐酶活性比较

以非岩溶区林地为对比,分析了桂林毛村岩溶区4种不同植被类型土壤微生物数量及碳酸酐酶(CA)活性的季度动态变化规律,发现以下主要结果:1随着植被的正向演替,岩溶区弃耕地、草地、灌丛及林地微生物数量及CA活性逐渐升高,微生物总数从64.07×10~4cfu/g上升到178.23×10~4cfu/g,CA活性从0.77 U/g上升到1.82 U/g,岩溶区林地大于非岩溶区林地。2在岩溶区不同植被类型,微生物组成均表现为细菌最多(平均值95.14%),放线菌次之(平均值2.79%),真菌数量最少(平均值1.75%)。而在非岩溶区表现为细菌最多(平均值90.95%),真菌次之(平均值5.32%),放线菌最少(平均值3.73%)。3微生物数量季节动态整体表现为春季至夏季逐渐上升,至秋季达到最高,冬季下降,微生物总数的增长依赖于细菌的倍数增长,真菌和放线菌影响较小。CA活性整体表现为夏季和冬季低于春季和秋季,秋季达到最大值。4 CA活性与细菌及微生物总数呈极显著的正相关,表明土壤CA主要来源于细菌的分泌。     

喀斯特地区碳酸酐酶与环境的关系及意义

本文综述了喀斯特地区碳酸酐酶及其与环境的关系和地球化学意义。碳循环通过碳酸酐酶影响水生生态系统。碳酸酐酶是水体碳循环的一个重要因子，是生物地球化学作用的一个重要标志。不同环境条件如水、光、pH值、无机和有机离子等可对碳酸酐酶活性造成不同程度的影响。对于不同岩溶生态系统，植被覆盖率低的土壤碳酸酐酶活性低于植被种类丰富的土壤碳酸酐酶活性。同一类型岩溶生态系统不同岩溶地形的土壤碳酸酐酶活性也不同。研究岩溶地区土壤碳酸酐酶的地球化学作用，可以为岩溶生态系统碳循环的研究提供新的途径和方法，并为岩溶地区石漠化的防治提供理论依据。     

岩溶山地土壤有机碳的分布特征及表层土壤有机碳的影响因素分析——以重庆市北碚区为例

通过野外采样调查分析,运用地统计学方法,分析了北碚区土壤有机碳（SOC）的分布特征和表层土壤有机碳的影响因素。结果表明:空间上,从表土层到底土层SOC含量依次降低,且差异显著,降幅依次为35.02 %和47.12 %;时间上,与1984年第二次土壤普查相比,从表土层到底土层土壤有机碳的含量呈增加趋势,增加幅度分别为:4.36 %,31.92 %和14.74 %。对表层土壤有机碳的影响因素进行了分析,发现SOC含量随着土壤中全氮、碱解氮、黏粒含量的增加而增加;含有碎屑岩的碳酸盐岩比纯碳酸盐岩形成的土壤有机碳含量高;随着海拔的升高SOC含量增大,表现为:山顶(21.94 g/kg)＞平坝(19.53 g/kg)＞槽谷(15.60 g/kg)＞山腰(13.40 g/kg);不同土地利用方式下的SOC含量高低顺序为:林地(26.16 g/kg)＞草坡(21.95 g/kg)＞菜地(16.75 g/kg)＞果园(15.31 g/kg)＞耕地(12.85 g/kg)。传统的耕作方式容易造成SOC损失,建议在岩溶山地通过退耕还林还草、坡改梯、增施有机肥增加土壤有机碳;推广应用免耕、少耕、秸秆还田等耕作措施,增加农田土壤固碳能力。      

广南县幅岩溶区与非岩溶区土壤碳氮磷生态化学计量比空间变异分析

借助1∶25万云南省广南县幅土壤地球化学调查数据,并利用单因素方差分析、多重比较法以及地统计学方法,对岩溶区和非岩溶区土壤碳氮磷生态化学计量特征及其空间分布进行了对比分析。结果显示:广南县幅岩溶区土壤中有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量显著高于非岩溶区,而碳氮比（C∶N）、碳磷比（C∶P）、氮磷比（N∶P）显著低于非岩溶区;无论是岩溶区还是非岩溶区,表层（0～20 cm）SOC、TN、C∶N、C∶P、N∶P均显著高于深层（＞100 cm）。克里格空间插值结果表明,研究区表层土壤中SOC、TN、TP含量具有东高西低的特征,而C∶N、C∶P、N∶P具有低值区集中于东部、高值区散布在西部的空间分布格局。成土母质和土壤类型等自然因素严重制约了研究区土壤碳氮磷的空间变异,同时土地利用变化等人为因素也起到了不可忽视的作用。      

山东省土壤有机碳库及其时空变化特征

土壤作为陆地生态系统的重要组成部分,土壤碳储量研究在全球碳循环变化中意义重大。利用山东省多目标区域地球化学调查(2003年)获得的双层网格化大密度、高精度土壤有机碳(SOC)含量数据,估算了全省0～20 cm、0～100 cm及0～160 cm的土壤碳密度和储量,并对SOC密度和储量的时空变化规律及土壤固碳潜力进行研究。结果表明：(1)山东省0～20 cm、0～100 cm和0～160 cm土层SOC密度分别为222 kg/m2、764 kg/m2、1009 kg/m2,各土层SOC密度均明显低于全国平均水平(319 kg/m2、1164 kg/m2和1534 kg/m2);(2)0～20 cm表层SOC密度分布总体呈现为沿海地区低,鲁西北平原、鲁东丘陵中等,鲁中南山区偏高的分布格局;(3)与18年前第二次土壤普查(1985年)数据对比,表层SOC密度从143 kg/m2升高到222 kg/m2,全省陆域(1570万km2)0～20 cm表层SOC储量则由22641 Mt增加至35065 Mt,净增了12424 Mt,SOC密度以0044 kg/(m2·a)的平均速率在土壤中积累,整体表现为“碳汇”效应;据估算,尚有50523 Mt的固碳潜力。     

1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层土壤有机碳变化及固碳潜力估算

土壤有机碳(SOC)是评价土壤肥力和固碳能力的重要指标。因此,研究土壤有机碳的变化,对准确评价区域土壤固碳潜力,实现土壤资源的可持续利用具有重要的意义。利用黑龙江省第二次土壤普查数据和2019年实测土壤数据,运用GIS空间分析方法,分析了1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层(0～20 cm)土壤有机碳密度(SOCD)的时空变化特征,运用土壤类型法估算了土壤有机碳储量,运用平衡法估算了土壤固碳潜力。结果表明:30多年来表层SOCD平均减少1.06 kg/m~2,SOCD减少的地区主要分布在黑龙江省松嫩平原中部和东南部地区;表层SOC储量减少约143.99 Tg, SOC储量减少较多的土壤类型是草甸土、黑钙土和黑土,三者减少量占总SOC储量减少量的84.55%;当前黑龙江省松嫩平原表层土壤固碳潜力为-2.08 Tg,其中暗棕壤、白浆土、黑土为正潜力,其余土壤类型为负潜力。建议通过增施有机化肥、秸秆还田、推广免耕少耕等方法措施,以提高松嫩平原土壤固碳潜力。     

内蒙古自治区土壤有机碳库储量及分布特征

根据内蒙古自治区土壤资料中共461个土壤剖面数据估算表层及全剖面的土壤有机碳密度(SOCD)和储量(SOCR),绘制其SOCD的空间分布图,并对其影响因素进行了探讨。结果表明:内蒙古地区的表层SOCD为0.63～15.93 kg.m-2,平均为3.68 kg.m-2;全剖面SOCD为0.22～68.77 kg.m-2,平均为10.35 kg.m-2,不同土壤类型之间有一定差异。内蒙古表层SOCR为4.10 Pg,而全剖面储量为10.79 Pg。土壤有机碳含量及分布受气候、土壤性质和人为活动的影响明显。最后,根据年均温与土壤有机碳密度的相关关系,估算得出当气温升高1℃,内蒙古地区土壤有机碳的释放量为0.91 Pg。     

克里金算法与多重分形理论在岩土参数随机场分析中的应用

岩土参数的空间分布特征由于存在取样数据之间自相关和互相关的特性,未知点的岩土参数属性可通过特定的方法内插或外推,经典的数理统计方法难以确定周围的数据样本点以及相应的插值系数。首先介绍地统计学中基于距离加权的普通克里金（ordinary kriging, OK）算法、泛克里金算法（UK）和协克里金算法（CK）。由于基于滑动距离加权的OK算法无法度量局部空间的奇异性,将引入多重分形理论弥补该缺陷。以2010上海世博会的世博轴区域（长525 m,宽80 m）为工程背景,区域内共有42个取土钻孔,以典型的粉质黏土层3个重要的物理力学指标,即黏聚力、内摩擦角和压缩模量验证以上算法。对于岩土参数黏聚力和内摩擦角,预测精度由高至低为多重分形联合模型（MK）、协克里金模型（CK）、泛克里金模型（UK）、普通克里金模型（OK）;对于岩土参数压缩模量,相应的顺序为泛克里金模型和普通克里金模型位置互换。研究结果证明,在岩土参数空间场的分析中,辅助信息有助于提高数据预测精度,并且多重分形联合模型有助于分析空间局部的奇异性。     

页岩油(气)微尺度流动中的若干问题

本文调研了国内外近些年在页岩油(气)微尺度流动方面的研究成果。从分子动力学方法(MD)、格子玻尔兹曼方法(LBM)、孔隙网络模型(PNM)3种计算模型的角度展开分析,同时结合作者的前期工作,分析了影响页岩油(气)流动输运的关键因素,指出3种方法的局限性及存在的问题,认为PNM方法可作为微尺度流动研究的基础模型,并将3种方法之间的联系有机地体现在研究路线框图中,为页岩油(气)微尺度流动的研究指明了方向。     

Karst database implementation in Minnesota: analysis of sinkhole distribution

This paper presents the overall sinkhole distributions and conducts hypothesis tests of sinkhole distributions and sinkhole formation using data stored in the Karst Feature Database (KFD) of Minnesota. Nearest neighbor analysis (NNA) was extended to include different orders of NNA, different scales of concentrated zones of sinkholes, and directions to the nearest sinkholes. The statistical results, along with the sinkhole density distribution, indicate that sinkholes tend to form in highly concentrated zones instead of scattered individuals. The pattern changes from clustered to random to regular as the scale of the analysis decreases from 10–100 km² to 5–30 km² to 2–10 km². Hypotheses that may explain this phenomenon are: (1) areas in the highly concentrated zones of sinkholes have similar geologic and topographical settings that favor sinkhole formation; (2) existing sinkholes change the hydraulic gradient in the surrounding area and increase the solution and erosional processes that eventually form more new sinkholes.     

Speciation of Cr and V within BOF steel slag reused in road constructions

Basic Oxygen Furnace (BOF) steel slag is a residue from the basic oxygen converter in steel-making operations, which is partially reused as an aggregate for road constructions. It is essentially composed of calcium, silicon and iron but also contains potential toxic elements present as traces, like chromium (Cr, 2600 mg kg^− 1) and vanadium (V, 690 mg kg^− 1), which can be released. The linked results of chemical analysis, XRD and SEM-EDX enabled to identify the main mineral phases composing BOF slag and EDX micro-analyses indicated that V and Cr were associated to dicalciumferrite. A 47-days static leaching test at a laboratory scale with a controlled pH of 5 (pH_stat leaching test) showed that Cr was little released, while V was significantly released. Finally, X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectra of 3 BOF slag samples were recorded (“raw”, leached 47 days at pH 5 and aged 2 years in a lysimeter). XANES spectra showed that Cr is present at octahedral coordination in the trivalent form, the less mobile and less toxic one, and that its speciation does not evolve during natural ageing and leaching at pH 5. They also indicated that V is predominantly present in the + 4 oxidation state and seems to become oxidized to the pentavalent form (the most toxic form) during natural ageing.     

“3S”技术在煤田勘查中的应用

讨论了“３Ｓ”技术用于煤田地质勘探的优越性,分析了“３Ｓ”技术在烟田地质勘查领域的应用现状及存在的问题,并展望了应用前景。     

利用直接推进技术测定渗透系数的最新进展

高精度测定渗透系数（K）的重要性不言自明,但是现阶段野外试验手段能够提供的关于K的信息不能满足高度非均质地层中污染物迁移预测模拟的需求。直接推进注入记录器(Direct Push Injection Logger, DPIL)和直接推进渗透仪(Direct Push Permeameter, DPP)是新发展的水文地质参数测量仪器,能够使K值的测定达到前所未有的分辨率和成本效益水平。工具向地下推进过程中,通过对注水量、注水压力和其它的水文地球物理参数的同步监测,直接推进技术(Direct Push, DP)能快捷准确地获得地层渗透系数的垂向分布。DP技术几乎适用于所有野外松散地层,并且对场地的干扰很小。因此,它克服了许多基于既有井的传统含水层测试方法的局限性。最近在美国MADE试验场的一个案例研究表明,使用DPIL/DPP可以获得空间分辨率达15cm的K值垂向分布。未来,高精度直接推进技术还可以与新一代的地球物理技术,例如高精度探地雷达相结合,以实现不同位置DP测定K值的互联以及整个试验场K值三维分布的确定。     

副蝎蛉科化石（昆虫纲长翅目）在中国首次发现

报道了华夏三叠副蝎蛉Triasoparachorista huaxiaensis gen. et sp nov. (T2t)、吐孜沟准噶尔蝎蛉Junggarochorista tuzigouensis Hong. nom. nov. (J1b) 和1个新转移属——冀北直脉蝎蛉属Jibeiorthophlebia Hoing, 1983 (transl. nov.) (J2)及其2个种J. xiaofangzhangziensis Hong,1983 (transl. nov.)、J. internata Hong,1983 (transl. nov.) 在中国首次发现。根据它们的脉序特征,在分类上应当归于Parachoristidae Tillyard, 1937。这个科既具有二叠蝎蛉科(Permochoristidae) MP 带6支脉的特征,又有直脉蝎蛉科(Orthophlebiidae) Rs1至少带3支脉呈扇形排列的特征, 形成二叠蝎蛉科和直脉蝎蛉科之间的一种独特的过渡特征的中间类群,这个类群对它们之间的演变关系的研究有重要意义。副蝎蛉科化石在中国的发现很有意义：①填补了中国中三叠世、早侏罗世、中侏罗世副蝎蛉科的空白;②可以帮助我们追溯副蝎蛉科、直脉蝎蛉科和二叠蝎蛉科之间在不同地质背景中的演变关系;③关于中侏罗世燕辽生物群及其有关问题,笔者曾先后指出,燕辽生物群(Yanliao Biota)（J2）和热河生物群（K1）均起源于华北古陆（North China Paleocontinent）,燕辽地区（覆盖了新增加的内蒙古宁城地区）是它们的起源中心,尔后向外扩散与迁移,并向北覆盖到蒙古东部、俄罗斯外贝加尔等地区,形成东亚古陆（Eastern Asian Paleocontinent）中一个广阔的燕辽生物群和热河生物群的区系;④讨论了宁城地区地层层位的归属问题。     

Adsorption of Lead (II), Copper (II) on tourmaline from Altai mine in China's Sinkiang

Tourmaline from Altai mine in China's Sinkiang was used to remove lead (II), copper (II) from aqueous solution. The results demonstrate that tourmaline contains Na(Mg,V)3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4, NaFe3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4. The data show that Tourmaline from Altai mine in China's Sinkiang can be used natural adsorbent for lead (II), copper (II).It is observed that the adsorption data fitted to the Langmuir isotherm. Furthermore, both Pb (II) and Cu (II) absorbed by tourmaline and tourmaline were characterized by X-ray diffraction, Laser Raman Spectrum, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray energy dispersive spectrometer, Transmission electron microscopy and Zeta potential.     

基于SVD和PCA方法重构干涉格林函数

地震干涉法(SI)是一种用来计算两个信号接收点之间格林函数(GF)的方法,它的基本假设是以其中一个接收点位置为虚拟源,可用来计算两点间震源传播的旅行时间。然而采用直接叠加的方法压制干扰信号,计算得到的干涉格林函数效果不佳,因而计算得到的旅行时间也不够精确。这里基于奇异值分解法(SVD)对叠加前的互相关矩阵进行分解及重构,可以有效压制两点间来自干扰源的信号,再利用主成分分析法(PCA)对固有几何拓扑结构降维特性提取主信号,计算得到新的干涉格林函数。数值模拟及实测数据处理结果表明:使用SVD和PCA综合处理方法,能有效提高干涉格林函数的准确性。     

土壤Cd污染对甘蓝光学显微成像特征的影响

在不同浓度CdNO_3的土壤中栽培甘蓝,应用光学相干层析成像系统(OCT)对甘蓝不同生长时期的叶片进行检测。结果显示:土壤中Cd含量较低时OCT值有降低的趋势,表明Cd对甘蓝植物的种子萌友与生长有一定的促进作用;而Cd浓度高于100mg/kg时,OCT值持续升高,表明Cd对甘蓝植物的种子萌发与生长均起到强烈的抑制作用,并且后期的累积作用对甘蓝叶片组织造成一定的损害。