洞穴滴水水文化学特征及石漠化效应--以贵州石将军洞为例

利用洞穴指标体系研究地表石漠化演变处于理论萌芽阶段.据此,通过对发育在强度石漠化条件下的石将军洞穴滴水滴率、pH值及温度进行为期1 a的动态监测,在分析其特征空间、时间变化规律基础的上,初步探索其石漠化效应.研究结果表明:受石漠化发育引起的地表植被破坏严重、土层稀薄影响,上覆顶板对水分的赋存主要靠基岩来完成,基岩愈厚,洞穴滴水滴率、pH 值与温度变率愈小,因此表现出越靠近洞口受外界影响越强烈、变幅越大的特征;同时,强度石漠化条件下,土壤中可利用的CO2较少,使得洞穴滴水pH 值显示了雨季时值较高、旱季时值较低的反常特征.     

重庆新崖洞4.5ka以来气候变化的石笋微量元素记录及环境意义

根据重庆新崖洞石笋XY6已有的碳氧同位素成果,进一步探讨微量元素指标(Mg/Ca,Sr/Ca,Ba/Ca及Mg/Sr)的气候及环境意义。认为Mg/Ca比值可以作为古降水的气候指标,极好地记录这4 500 a来的气候干湿变化,尤其对4 000 a B.P.左右的季风降水减少有明显的响应。此外,Mg/Ca与碳氧同位素记录反映的气候信息也基本一致。Sr/Ca和Ba/Ca与Mg/Ca比值的变化也有相似性,但其作为气候指标的稳定性较差,易受到地表植被、土壤微生物活动等众多因素的干扰。     

湖相沉积物酸溶与酸不溶组分常量元素的地球化学行为及其环境意义

湖泊沉积物元素地球化学是探讨湖泊沉积环境的有效代用指标之一.通过青藏高原北缘柴达木盆地湖相沉积剖面沉积物中酸溶组分(AS)和酸不溶组分(AI)常量元素(K,Ca,Na,Mg,Ti,Fe,Mn和Al)的测试,分析了不同组分中常量元素的分布特征及其元素含量与矿物组成的关系.结果显示:剖面中常量元素的组成与沉积物矿物成分密切相关,酸溶组分与酸不溶组分中元素含量差别较大,揭示出不同组分对湖泊沉积环境的响应模式存在差异.其中,沉积物酸不溶组分中的Al、Fe等元素与石英矿物相对含量变化呈负相关,而与粘土矿物相对含量呈正相关,揭示出酸不溶组分元素变化与湖泊流域物质组成或风化强度等信息有关.沉积物酸溶组分常量元素含量相对较低,Na和Ca等活泼元素在酸溶组分中相对富集,与碳酸盐含量有较好的相关性,主要形成于湖泊自生作用.通过与常规代用指标沉积物粒度和87Sr/86Sr对比分析,贝壳堤剖面酸溶组分Mg/Ca比值部分继承了源区的信号,不能直接响应于湖泊盐度的变化.利用去趋势方法,去趋势后酸溶组分Mg/Ca比值与中值粒径及锶同位素比值呈现较好的正相关性,响应于传统的盐度模式解释,揭示了Mg/Ca比值指示湖泊环境变化的可靠性,综合分析不同组分的地球化学元素信息在提取和解译沉积物元素地球化学的环境代用指标方面具有重要意义.     

科尔沁沙地的元素,粘土矿物与沉积环境

湿润气候型元素(Fe,Mn,Cr,V,Co,Ni)和干旱气候型元素(Ca,Mg,K,Na,Sr,Ba)的迁移与分配规律,均与古气候密切相关。依据古气候指数C值概念:古气候指数C值=∑(Fe Mn Cr V Co Ni)/∑(Ca Mg Sr Ba K Na)对古气候变化给出定量分析。研究沙物质中元素分配的状况,粘土矿物的组合类型,推断晚更新世以来科尔沁沙地的气候状况和沙漠化进程。     

渭河上游地区樊家城黄土-古土壤剖面Rb、Sr、Ba存留特征及意义

选择渭河上游樊家城全新世黄土-古土壤剖面为研究对象,对该剖面元素Rb、Sr、Ba含量和磁化率、粒度、CaCO₃进行了测定。结果表明：Rb、Sr、Ba含量及Rb/Sr、Ba/Sr比值与磁化率、粒度、CaCO₃含量显著相关,能够指示渭河上游地区全新世的气候变化。剖面中古土壤层的磁化率、黏粒、Rb/Sr、Ba/Sr以及元素Rb、Ba含量高于黄土层,CaCO₃、Sr含量小于黄土层,指示渭河上游地区古土壤层（S₀）形成时期主要受夏季风影响,气候温暖湿润,淋溶作用强,风化成壤作用强;而黄土层形成时期主要受冬季风影响,气候相对冷干,淋溶作用弱,风化成壤作用弱。在全新世中期,古土壤层S₀¹与S₀²之间的黄土夹层,反映了渭河上游地区在全新世大暖期的6 000~5 000 a BP期间气候显著恶化。     

兰州市沙尘和非沙尘天气沉降物的化学特性比较

选择兰州市典型沙尘和非沙尘天气收集两类降尘,并对其元素组成进行测定。结果表明：兰州非沙尘和沙尘天气沉降物中含量较高的主要元素分别为Si、Ca、Al、Fe和Si、K、Ca、Al,含量最低的主要元素均是Ti;含量较高的微量元素是Mn、Ba、Zn、Sr和Mn、Ba、Sr、Zr,含量较低的微量元素均是Nb、Co、Y、As;兰州非沙尘和沙尘天气沉降物中主要元素及微量元素含量的排序差异较小,但是两种样品同种元素的丰度值存在较大变异,说明两种沉降物的来源有一定的差异。兰州非沙尘天气沉降物中Si、Fe、Mg、K、Na、Ti、V、Mn、Co、Ni、Rb、Sr、Y、Zr、Nb等元素主要来自于地壳源,Ca、Cr、Cu、Ba、Pb、Zn、As等元素与本地的人类污染活动有关,其中Pb、Zn、As是兰州重要的污染元素。沙尘天气沉降物中多数元素来自于外地入侵的沙尘,部分元素如Pb、Zn、As、Cu、Cr、K、Ni可能源于沙尘天气长距离传输途中矿物气溶胶与沿途污染源排放的污染物的混合。     

ICP-OES法测定渣驯中9种金属元素

采用两种不同的分解方法处理渣驯样品,用ICP-OES法测定了样品中Al、Ba、Ca、Fe、K、Mg、Mn、Ni、Sr元素的含量,并进行比较。结果表明,两种不同的分解方法所测定的金属元素含量基本相一致,相对误差都小于5%。说明两种分解方法所建立的分析方法都能准确、快速测定Al、Ba、Ca等9种金属元素,是值得推荐的有效测定方法。     

岩溶作用季节性变化对洞穴沉积物沉积速率的影响研究——以重庆雪玉洞地下河系统为例

以重庆雪玉洞地下河系统为例,通过对2007年2月―2011年9月的水化学结果进行分析,结合近年来对洞穴沉积物沉积速率和洞穴CO2浓度的监测,发现雪玉洞地下河水化学成分受围岩的岩溶作用控制,地下河水中的3HCO、Ca2+分别占总离子的84.2%～94.4%,水化学类型为Ca2+-3HCO型。与西南其他岩溶研究区相比,该研究区域由于上覆植被好、枯枝落叶多、土质松软、岩石裂隙发育等因素,促使雨季岩溶作用较旱季异常强烈,雨季地下水中的3HCO、Ca2+和电导率较旱季分别高出20.1%、29.9%和16.5%。洞穴滴水在滴落过程中释放出CO2,导致洞穴CO2浓度升高,但由于雨季水源较旱季更为充裕(洞内表现为滴水增多),因而雨季的洞穴沉积速率较旱季高82.5%。雪玉洞内温度稳定、水汽饱和以及CO2浓度较高,使得岩溶沉积不易风化、色白如玉。     

海螺沟冰川退缩区土壤元素分布特征及影响因素

土壤形成和发育过程中,元素的赋存特征对陆地生态系统的健康发育至关重要。本研究选择海螺沟冰川退缩区,按照土壤年龄设置了6个采样点(0,30,40,52,80和120年),调查了18种元素在O层(有机层)、A层(矿物质层)和C层(母质层)的分布特征,并分析了主要影响因素。结果显示,在海螺沟冰川退缩区C层土壤中所有元素的浓度变化不大,反映了母岩基质相对单一;在表层土壤(O层和A层)中,Al、Ba、Ca、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、Sr、Ti、V发生明显亏损,P和Zn次之,而Cd和Pb存在明显富集。随土壤发育和植被演替,大多数元素的亏损程度增加,特别在针叶林阶段明显高于植被演替前期。土壤风化、植物吸收和径流损失对大多数元素的亏损具有重要影响,而Cd和Pb的高度富集主要归因于大气沉降和植物的归还作用。     

南极阿德雷岛湖泊沉积:企鹅粪土层识别

在 CHINARE- 1 5考察期间 ,采集了南极阿德雷岛 Y2湖 67.5cm长的一支湖芯。室内分析测试了部分化学元素的含量 ,与南极西湖沉积物、新鲜企鹅粪、阿德雷岛鸟粪土和南沙太平岛鸟成土的元素特征进行对比后指出该湖泊沉积物为企鹅粪土。元素的聚类分析结果表明该粪土的元素标型组合包括 P、S、Sr、Ba、Cu、Zn、Se、Ca和 F等 9种元素。这为进一步解释其中所记录的气候环境事件提供了依据。     

哈尔滨沙尘暴的化学特征及其物质源探讨

对哈尔滨2002年3月20日的沙尘沉降物进行了收集。地球化学元素分析表明,哈尔滨沙尘暴沉降物化学成分以SiO2、Al2O3和Fe2O3为主,三者之和达77.8%,比兰州沙尘暴沉积物高8.72%,比兰州黄土高7.06%。V、Rb、Nb、Ba等微量元素含量要明显高于兰州沙尘,而Ni、Cu、Pb、Zn、As、Sr则低于兰州沙尘。Ca、Na、Sr元素的富集因子明显小于1,为亏损元素;Mg、K、Si、Fe、Mn、P、Ti、Co、Ni、V等元素的富集因子都在1左右,主要是地壳来源,来源于地表土的风力起尘。Cu、Pb、Zn、Cr、Se等元素有一部分来自于地壳源之外的其他污染源;As、Cd和Sb元素的富集因子大于10,为大气污染来源。沙尘的化学组成及富集因子、判别函数、物源指数、地表土的粘粒率、化学风化指标等分析表明,西北黄土的元素组成非常接近兰州沙尘,而明显不同于哈尔滨沙尘,哈尔滨沙尘源区不同于西北黄土及兰州沙尘,其气候生物状况和化学风化程度要明显好于或高于西北沙尘源区。     

敦煌莫高窟大气可吸入颗粒物的化学元素特征

利用电感耦合等离子体质谱仪测定了敦煌莫高窟洞窟内外大气可吸入颗粒物中 27 种元素 的质量浓度。结果表明：典型地壳元素 Na、Mg、Al、K、Ca、Fe 占测定元素总质量浓度的 96%以上。 通过洞窟内外 PM2.5 与 PM10-2.5 中元素质量浓度对比发现,Li、Na、Mg、K、Ca、Co、Ni、Zn、Sr、Cs、Ba、U 等 元素主要存在于 PM10-2.5 中。沙尘天气时,洞窟外环境中的 Co、Ga、As、Cs、Ba 元素质量浓度降低,表 明沙尘过程对这些元素有稀释作用。富集因子分析显示,洞窟内外可吸入颗粒物中 B、Na、Ca、Mn、 Cu、Zn、As、Sr、Tl、Pb、Bi、U 的 EF 值均大于 10,表明人类活动产生的污染物对以上元素的富集起主 要作用。富含 Ca、Mn、Cu、Zn、As、Pb 等元素的矿物颜料在洞窟壁画制作中被大量使用,其对区域环 境大气可吸入颗粒物微量元素的富集也有一定的贡献作用。游客数量与洞窟内外元素 Bi 浓度存 在较显著的线性关系,表明环境中的 Bi 元素浓度变化受游客活动影响。本研究首次对莫高窟大气 可吸入颗粒物中元素含量进行了监测和分析,研究成果为石窟文物及其赋存环境中可吸入颗粒物 污染的治理及控制提供了科学依据。     

三亚活体珊瑚的微量元素与硼同位素组成的初步研究

测定了三亚活体珊瑚和其生长海域海水的Ca、Mg、B、Sr含量和B同位素组成,结果表明珊瑚中这些元素的浓度与对应海水的相同元素呈现出弱的正或负相关性,所有的相关系数均不大于0.3,这表明珊瑚的这些化学成分主要不是由对应海水所决定。Ca,Sr和B在珊瑚中均得到富集,其中Sr的富集程度最高,达3.08×103,而Mg在珊瑚中却是贫化的。珊瑚中Sr的掺入对B的掺入的影响要高于主成分Ca本身的影响,δ11B值与珊瑚的主成分Ca的浓度几乎无关,而与B、Sr和Mg浓度分别具有较弱的正相关和负相关关系,相关系数分别为0.343,0.309和0.276,珊瑚Sr浓度的增加引起B浓度的增加,同时会引起δ11B值的增加,而Mg的影响与此相反。     

喀斯特关键带水—土—气CO2分压垂直转化特征及影响因素

喀斯特关键带是碳循环在岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的主要综合作用区域,各层相互作用形成不同的反应体系,其中,CO₂扮演了十分重要的作用。通过对双河洞洞穴上覆土壤及洞穴水及空气CO₂浓度的监测,采用数理统计分析方法,根据碳酸平衡系统理论对CO₂的垂直向转化特征进行系统分析。结果表明：CO₂的垂直向转化过程受洞穴内外部气温变化、滴水pH及脱气沉积过程的影响,其供给来源、离子饱和状况在雨季和旱季存在明显差异;雨季时,大气降水在土壤中下渗速度较快,构成一个相对稳定的封闭环境,土壤、表层喀斯特带对渗透水CO₂补充作用较弱,渗透水中CO₂分压（即PCO₂）变化范围在0.035~0.126 vol%,洞内水—气CO₂分压（△lg PCO₂ > 0）,洞穴水具有溶蚀性,此时表层喀斯特带下部中的CO₂应为洞穴水CO₂的主要来源;旱季时,由于降水量较小,渗透水有充分时间接受土壤与表层喀斯特带CO₂补充,构成开放系统,渗透水变化范围为0.038 vol%~0.095 vol%,更有利于发生先期沉积过程（PCP）,此时洞内空气PCO₂小于洞穴水（△lg PCO₂ < 0）,促使滴水在洞内再次发生沉积、形成沉积物,此时土壤和表层喀斯特带均为洞穴水CO₂的主要来源。     

新疆孔雀河北岸72～51 ka BP湖相沉积物元素地球化学特征分析

通过对新疆孔雀河北岸LX02剖面湖相沉积物开展光释光和地球化学测试分析,重建了研究区72~51 ka BP的气候变化过程。72.4~66.8 ka BP期间,Al、K、Ti、Fe、Ca、Mg元素含量和烧失量低,Fe/Mn、Rb/Sr、(Fe+A1+Mn)/(K~+Ca+Mg)、CIA、C值低,而Sa、Saf值高,指示该时段为冷干气候环境;66.8~56.1 ka BP期间,Al、K、Ti、Fe、Ca、Mg元素含量和烧失量均增加,Fe/Mn、Rb/Sr、(Fe+A1+Mn)/(K~+Ca+Mg)、CIA、C值明显增加,而Sa、Saf值明显降低,指示该时段为暖湿气候环境;56.1~51.0 ka BP期间,Al、K、Ti、Fe、Mg元素含量和烧失量均减少,Fe/Mn、Rb/Sr、(Fe+A1+Mn)/(K~+Ca+Mg)、CIA、C值略有降低,而Sa、Saf值明显增加,指示该时段为较冷干气候环境。这与粘土矿物特征所反映的古气候特征及其变化一致,亦与柴达木盆地东部介形类丰度特征研究、柴达木盆地东部古湖泊高湖面光释光年代学研究、北京平原区有机碳同位素研究等结果吻合较好。研究表明塔里木盆地东部晚更新世气候仍以暖湿-冷干气候变化模式为主,但这一气候变化规律的内部驱动机制还有待进一步深入研究。     

控制土壤硒化学行为因素的探讨

用Jackson系统分离土壤磷的程序,研究了我国土壤中结合态硒的含量及其控制因素。结果表明,在酸性环境中,Fe、Al、Mn的氧化物或矿物是控制土壤硒化学行为的主要因子,Ca、Mg、K的作用不大。在碱性环境中,Ca、Mg、K的化合物或矿物是制约土壤非闭蓄性硒均主要因子,而控制闭蓄性硒的则是Fe、Al、Ma的氧化物或矿物。P、Si不仅以络阴离子的形式参与土壤硒的固定和影响植物对硒的利用,而且以化台物或矿物的肜式影响硒在土壤中的循环。在所研究的土壤中,未发现Cr、V、Sr、Ba、Co、Cu、Ni.Ti,Cd、Pb等与结合态硒含量在统计学上相关。     

敦化盆地晚全新世泥炭沉积中化学元素记录的古气候分析

在对敦化吉祥泥炭剖面的Na、K、Mg、Ca、Fe、Cr、Mn、Sr、Ba和Pb等元素进行分析的基础上,采用Morlet一维连续小波分析其时频变化,将剖面晚全新世以来的古气候过程分为6个阶段:公元前730年前的温暖降温期;公元前730年～公元前205年的温和湿润期;公元前205年～公元255年早期温暖湿润,之后变凉干;公...     

重庆雪玉洞CO_2浓度变化的自然与人为因素探讨

通过对重庆雪玉洞洞穴CO2浓度、地下河CO2分压及地下河水、滴水次生沉积物稳定碳同位素δ13C等地球化学指标进行的完整水文年监测,并结合该洞以往的CO2短期观测记录,发现洞内与CO2相关的环境因子均存在显著的季变性,其总体特征是:CO2浓度夏高冬低,δ13C夏轻冬重。对比每月游客量变化,发现人为因素对洞穴CO2环境的改变远弱于自然因素,洞内发育的常年地下河在其中起主导作用。地下河的存在使不同相态的碳在洞内快速流动交换以达到平衡,从而在"质"上(同位素比)和"量"上(浓度)反映外部环境的季节变化,又使得各项地球化学指标在每年的4月和11月换季时呈现突变特征。可推断雪玉洞CO2的改变来源于地下河对洞穴上部土壤CO2的传递,最终归因于土壤层生物活动对季节气候条件变化的响应。而雪玉洞地下河在CO2变化过程中的传递作用十分突出,可作为同类型洞穴的借鉴,为旅游开发服务。     

西天山温泉地区全新世沉积物元素地球化学记录及其古环境意义

通过对西天山温泉湿地钻孔沉积物Rb/Sr、Sr/Ca、Ti/Sr、Mg/Ca、Zr/Sr 5种特征元素比值综合分析与对比研究,识别温泉湿地全新世气候变化驱动模式。结果表明：（1）温泉湿地沉积物提供了新疆全新世气候变化的可靠记录,其全新世气候经历了暖干（10300—7700 cal a BP）-暖干向温湿过渡期（7700—7000 cal a BP）-温湿（7000—4200 cal a BP）-温干（4200—2900 cal a BP）-冷湿（2900—81 cal a BP）5个阶段变化过程。（2）与邻近区域其他替代性指标所指示的气候变化相吻合,验证了新疆地区全新世早期暖干、中晚期冷湿的气候变化模式,表明新疆地区全新世气候类似于西风模式。（3）温泉湿地沉积物化学元素比值在7700—7000 cal a BP期间指示的降温过程是8200 cal a BP全球变冷事件的响应;4200—2900 cal a BP期间指示的升温过程或许与3000—2900 cal a BP敦德冰芯反映的全新世次高温事件相关。同时,与周边区域其他替代性指标对比发现,新疆地区逐渐湿润的变化趋势可能是全新世温度...     

海鸟活动在东南极中山站区莫愁湖沉积物中的记录

本文对采自东南极拉斯曼丘陵中山站区的莫愁湖沉积物的元素、氨基酸和Sr同位素组成进行了详细的地球化学分析。结果表明莫愁湖沉积物中Zn、Cu、F、S、P、Se等六种元素具有共同的物质来源,其标型组合特征很可能揭示了莫愁湖沉积物在历史时期曾受到过企鹅等海鸟粪的影响,沉积物中酸溶相Sr同位素组成则确认了海洋源Sr的生物地球化学转移过程。酸溶相87Sr/86Sr值和研究区的新鲜海鸟粪酸溶相Sr同位素组成基本一致,都非常接近于海洋来源锶同位素组成(87Sr/86Sr=0.7092),并且沉积物中的生物元素Zn、Cu、F、S、P、Se含量和酸溶相Sr浓度具有非常高的统计相关性。酸溶相的87Sr/86Sr比值和反映湖泊中藻类等生物自然生成量的氨基酸含量表现出明显的负相关关系,进一步揭示了莫愁湖沉积物在历史时期曾受到企鹅等海鸟活动的影响。上述研究结果为更深入地研究该地区的生态、气候和环境的演变历史及其相互作用提供了有价值的参考资料。