风尘堆积中SiO_2/Al_2O_3值与粒度的关系及其对东亚冬季风的指示意义

在渭南及洛川剖面将基本未经历风化的黄土样品分离成8个粒级后进行化学分析,结果表明,<50 μm的各粒级样品中SiO_2/Al_2O_3分子比与粒度φ值呈明显线性负相关,即在<50 μm粒级范围内颗粒越粗,黄土的SiO_2/Al_2O_3值越大;而<50 μm各粒级的含量之和占全岩的98％以上.在黄土层中,SiO_2/Al_2O_3与全岩粒度变化有较好的可对比性,而在古土壤中SiO_2/Al_2O_3值反映出一系列全岩粒度无法揭示的信息.     

中新世黄土-古土壤序列的粒度特征及其对成因的指示意义

对甘肃秦安QA-I中新世黄土剖面进行了系统的粒度分析, 并与第四纪黄土、古土壤及代表性河湖相沉积样品的粒度特征进行了对比. 结果表明, 中新世和第四纪黄土、古土壤样品具有相似的粒度分布特征, 而与河湖相沉积有较大区别. 中新世黄土-古土壤序列与第四纪黄土-古土壤序列一样, 黄土层粒度较粗, 而古土壤层粒度较细, 反映了气候的冷暖、干湿变化. 从长尺度上看, 中新世黄土-古土壤序列的中值粒径与沉积速率的变化大致同步, 与北太平洋深海风尘沉积通量变化也具有较好的一致性. 上述结果不仅进一步证实研究序列的风成成因, 而且说明中新世黄土-古土壤序列的粒度变化与源区的干旱化程度有密切关系.     

十三陵“清洁区”秋季O3在地面及近地边界层垂直分布变化的探测研究

利用2001年9月7~12日北京郊区十三陵(40°17′15″N, 116°12′51″E)探测资料, 对O₃在地面及近地边界层垂直分布特征进行了研究. 结果显示, 在十三陵地区地面和近地边界层内O₃浓度平均日变化特征较为一致, O₃浓度在早晨最低, 上午逐渐增加并在下午2~5时之间升至最高, 夜间逐渐下降. 日出前或日落后受山谷下沉气流、近地面逆温层及沉降的综合影响, 200~300 m以下的O₃浓度普遍是低值. 十三陵地区O₃高浓度的臭氧与北京城区污染输送有密切联系. 当主导风向来自北京城区时, 中午至下午则出现轻度、中度甚至重度O₃污染现象; 相反, 当主导风向为其他来向时, O₃浓度低. 十三陵“清洁区”盆地地形特点使得来自北京城区污染物在该地累积, 并在光化学反应有利的情况下, 造成局地的高O₃污染现象, 此结果在城市发展规划中应引起重视.     

河南省汤阴地堑南部土壤H2浓度及其与构造关系

采用网格化布点野外流动观测的方法测量了汤阴地堑南部380个点的土壤 H₂ 浓度,分析其空间分布特征及其与构造的关系,并进一步揭示出气体地球化学特征与区域地质构造背景间的联系. 研究结果表明,汤阴地堑南部土壤 H₂ 浓度介于(0．26~175．50)×10^-6,背景均值为(17．25±11．19)×10^-6,异常阈值下限为57．30×10^-6.在空间上,土壤 H₂ 呈现出西低东高的分布特征,受覆盖层厚度和地表沉积特征的影响,低于背景值的测点主要分布于研究区西部.高值异常测点主要集中在研究区东部并沿汤中、汤东断裂带分布,H₂ 浓度等值线高值中心点连线与断裂带走向基本一致,汤西断裂带虽没出现高值异常,但 H₂ 浓度相对高值仍然在断裂带及邻近区域,反映出构造对 H₂ 释放的控制作用.同时,土壤 H₂ 等值线空间分布也显示,在研究区存在一条北东-南西向的 H₂ 浓度高值异常条带,推测存在一条规模较大的隐伏断裂.研究区主要断裂带 H₂ 浓度表现为汤西断裂带显著低于汤中、汤东断裂带,而异常衬度表现为汤西断裂带、汤中断裂带小于汤东断裂带.结合研究区地球物理探测资料分析认为 H₂ 浓度及异常衬度是构造活动背景的反映,部分深部来源的 H₂ 通过深大断裂及有利的深浅构造组合向地表扩散迁移,在地壳浅部与浅源 H₂ 混合,并在断裂带上覆土壤层形成浓度高值异常条带.需进一步开展 H₂ 在汤阴地堑南部构造活动监测中的应用探索.同时也需要对研究区由北东-南西向 H₂ 浓度异常条带而推测出的隐伏断裂开展进一步深入研究.     

亚热带城市湖泊与河流CO2气体通量特征及其影响因素

湖泊、河流等内陆水体是连接陆地生态系统和海洋的“长程碳环路”的重要节点,也是温室气体二氧化碳(CO₂)排放源,在调节陆地、海洋间的碳迁移转换中发挥着重要作用。相对于自然水体,城市水体因面积小、水深浅且受监测方法限制,水-气界面碳通量经常被忽略。为探讨我国亚热带城市水体温室气体排放特征,本研究以湖南省长沙市典型城市水体,包括洋湖、西湖、松雅湖、月湖4个湖泊和湘江长沙段为研究对象,分别于2022年4和10月采用光化学反馈-腔增强吸收光谱法(OF-CEAS)和扩散模型法对水-气界面CO₂通量进行对比测定。结果表明,长沙城市湖泊与河流春季为CO₂排放源,秋季为吸收汇,河流水-气界面CO₂通量呈显著季节差异。河湖之间CO₂通量在春季表现为显著差异,秋季差异不显著。CO₂通量与水体溶解氧、水体总氮浓度等呈显著正相关。2种方法的CO₂通量对比测定在湖泊上显著相关,但对河流而言相关性不显著。研究揭示的城市湖泊与河流CO₂气体的排放特征有利于深入探究城市水体碳的迁移转化,可对全面了解全球气候变化过程和河湖湿地温室气体减排和调控提供科学支撑。     

CO2气体在地震孕育与发生过程中的作用及其机理研究

通过甘东南地震危险区地震宏观异常观测实例分析,系统研究CO_2气体在地震构造活动过程中的地球化学演化过程,以及发生的一系列酸碱平衡和氧化还原化学反应。结果表明地下深部CO_2气体不仅是其他微量气体Rn等向地表方向运移的载体,而且参与酸碱平衡和氧化还原反应,是地下深部生物化学反应的重要影响条件,地震前兆及宏观异常现象的发生常伴随着CO_2的异常变化。因此CO_2气体可以作为良好的示踪气体,在地震前兆观测及重大异常落实中尤其要重视对其进行监测。     

南亚热带森林土壤CO2排放的季节动态及其对环境变化的响应

应用静态箱／气象色谱法对南亚热带3种森林土壤地表CO₂排放通量的季节动态及其对环境变化的响应规律进行了2年的连续观测,结果表明:季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松针叶林(S+L)CO₂年排放总量分别为3942．2,3422．36和2163．02 gCO₂．m^-2·a^-1,并且3种林分具有相同的季节性变化特征,排放高峰均出现在6～8月,这期间的土壤CO₂排放量占全年排放总量的35．9％,38．1％和40．2％:不同森林土壤CO₂排放过程对环境变化的响应有明显差异,具体体现在针叶林(PF)对温度变化的响应较阔叶林(BF)和混交林(MF)敏感,Q10值较大,而且CO₂排放通量的季节变化幅度较大,表明结构单一的森林生态系统抗干扰能力较差;3种森林土壤CO₂排放通量与土壤温度(Ts)、土壤含水量(Ms)和空气压力(Pa)均呈显著相关;但多元回归分析表明,空气压力对森林土壤CO₂排放通量的影响并不显著;基于经验模型,以土壤5 cm处温度和土壤含水量两个指标可以分别说明阔叶林、混交林和针叶林土壤CO₂排放通量变异的75．7％,77．8％和86．5％,该模型可以较好地描述受水分胁迫的土壤或干旱或半干旱土壤CO₂的排放过程．     

太湖有色可溶性有机物(CDOM)对COD及BOD5的指示意义

化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD_5)及溶解性有机碳(DOC)是指示湖泊水质的重要指标,然而上述指标测定通常耗费大量时间、试剂及人力物力且排放大量有害废液.有色可溶性有机物(CDOM)是溶解性有机物(DOM)中可以强烈吸收光谱中的紫外光和可见光的部分,数据测定耗时短、方便快捷,且样品处理过程环境友好,能在很大程度上反映湖泊水质.本研究基于2016年2、5和8月在太湖均匀布设的32个采样点进行样品采集,运用光谱吸收与三维荧光-平行因子分析(EEMs-PARAFAC)探究太湖CDOM的光谱吸收和荧光组分,探讨CDOM光谱指标对湖泊BOD_5、COD及DOC浓度等湖泊环境质量指标的可替代性.结果表明:(1)运用EEMs-PARAFAC方法解析出3种荧光组分:类腐殖酸C1、类酪氨酸C2和类色氨酸C3.(2) COD和BOD_5和DOC在空间上呈现出相似的分布趋势,不同水期的最高值均出现在竺山湾和梅梁湾,由西北湖区至中部敞水区、东南湖湾递减.(3)在不同水期,COD、BOD_5、DOC浓度和C1组分均表现为丰水期极显著大于枯水期和平水期,a_(254)在丰、平、枯水期间无显著性差异,最大值出现在丰水期;C2与C3组分均在枯水期和平水期极显著大于丰水期.(4)在不同水文时期,COD、BOD_5和DOC浓度均与a_(254)、类腐殖酸C1呈显著正相关,丰水期太湖COD、BOD_5和DOC浓度与CDOM光谱指标的线性相关性要优于枯水期和平水期.(5) CDOM光谱指标在不同水文时期均能很好地替代COD、BOD_5和DOC等作为反映太湖水体中有机物污染程度及湖泊水质的指标.     

胶体TiO2颗粒对不同来源溶解性有机质光降解的影响:基于分子量差异分析

溶解性有机质(DOM)广泛存在于多种水环境介质,其光降解过程显著影响水体污染物的化学形态及生态风险.本文以典型陆源天然有机质(NOM)和藻源有机质(AlgOM)为研究对象,采用切向超过滤技术将初始DOM样品(Bulk,0.45μm)分为高分子量(HMW, 1 kDa～0.45μm)和低分子量(LMW,1 kDa)组分,研究胶体TiO2颗粒存在下不同分子量有机组分的光降解行为差异.表征结果表明,DOM样品的有机质均相对较多地分布在LMW组分中(55.3%～57.8%),但HMW的芳香性比LMW组分高;三维光谱结果表明AlgOM富含类蛋白和类腐殖物质,而NOM只含类腐殖物质;进一步分析发现类蛋白物质主要分布于HMW组分,类腐殖物质则主要分布于LMW组分.胶体颗粒的存在通过吸附作用抑制AlgOM中有机质及芳香性物质的光降解,而通过催化作用促进NOM中有机质及芳香性物质的光降解.胶体颗粒不改变不同分子量DOM中有机质的光降解效率顺序,均为HMWBulkLMW,说明HMW有机质更易光降解.但无胶体颗粒时AlgOM和NOM芳香物质的光降解效率为LMWBulkHMW,且胶体颗粒的存在改变不同分子量NOM芳香性物质的光降解顺序.另外,无胶体颗粒存在时陆源类腐殖物质比藻源类腐殖物质更易光降解,而胶体颗粒的存在均可促进藻源和陆源类腐殖质物质光降解;相比于HMW类腐殖质,LMW类腐殖物质具有较高的光敏性和优先降解特性.     

CO2浓度升高对浮游藻类元素化学计量值的影响

通过梅梁湾和东太湖的四季原位实验,研究CO_2浓度升高对不同营养水平淡水生态系统中浮游藻类C、N、P元素计量值的影响.实验设置了270、380和750 ppm共3个CO_2浓度,分别代表工业革命前、当前和IPCC预测的21世纪末的CO_2浓度.结果表明梅梁湾水体营养盐浓度在四季均高于东太湖水体营养盐浓度,但梅梁湾原位实验中浮游藻类C、N、P含量却普遍低于东太湖原位实验中浮游藻类营养元素含量,并且前者在季节上变化更大.CO_2浓度升高使梅梁湾原位实验中浮游藻类C∶P比明显增加,N∶P比略有增加,这种增加归因于藻细胞内C、N含量的升高,而东太湖浮游藻类化学计量值对CO_2浓度变化的响应不显著.因此浮游藻类元素化学计量值对CO_2浓度变化的响应程度与水体营养盐的绝对浓度无关,而与浮游藻类的生长是否受营养盐限制有关,只有当藻类生长受到水体营养盐浓度限制时,CO_2浓度升高才会显著改变其元素组成.     

青藏高原金露梅灌丛草甸净生态系统CO2交换量的季节变异及其环境控制机制

应用静态箱／气象色谱法对南亚热带3种森林土壤地表CO₂排放通量的季节动态及其对环境变化的响应规律进行了2年的连续观测,结果表明:季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松针叶林(S+L)CO₂年排放总量分别为3942．2,3422．36和2163．02 gCO₂．m^-2·a^-1,并且3种林分具有相同的季节性变化特征,排放高峰均出现在6～8月,这期间的土壤CO₂排放量占全年排放总量的35．9％,38．1％和40．2％:不同森林土壤CO2排放过程对环境变化的响应有明显差异,具体体现在针叶林(PF)对温度变化的响应较阔叶林(BF)和混交林(MF)敏感,Q10值较大,而且CO₂排放通量的季节变化幅度较大,表明结构单一的森林生态系统抗干扰能力较差;3种森林土壤CO₂排放通量与土壤温度(Ts)、土壤含水量(Ms)和空气压力(Pa)均呈显著相关;但多元回归分析表明,空气压力对森林土壤CO₂排放通量的影响并不显著;基于经验模型,以土壤5 cm处温度和土壤含水量两个指标可以分别说明阔叶林、混交林和针叶林土壤CO₂排放通量变异的75．7％,77．8％和86．5％,该模型可以较好地描述受水分胁迫的土壤或干旱或半干旱土壤CO₂的排放过程．