长江水系河水化学侵蚀的水化学和碳同位素证据

对长江干流及其主要支流河水的水化学、溶解无机碳(DIC)含量及其碳同位素组成进行了分析.河水的阳离子以Ca2+、Mg2+为主,占阳离子质量总量的75%以上;阴离子以HCO3-、SO42-为主,占阴离子质量总量的90%以上,表明河水的水化学组成主要受流域碳酸盐矿物的风化侵蚀控制.     

宿州市城区地下水化学特征及成因机制研究

为深入研究宿州市城区地下水化学特征及其控制因素,在调查采样的基础上,综合运用数理统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs图和离子比例系数等方法对水样测试结果进行分析研究。结果表明：① 浅层地下水优势阳离子为Ca2+,中深层地下水中Na+为优势阳离子,二者优势阴离子均为HCO3-。浅层地下水溶解性固体总量的质量浓度（TDS）均值为790. 65 mg/L,有3组为微咸水,其余均为淡水;中深层地下水TDS均值为585. 67 mg/L,均为淡水。② 浅层地下水化学类型复杂,以HCO3-—Ca2+·Mg2+、HCO3-—Na+·Ca2+·Mg2+型为主,其次为HCO3-—Na+·Mg2+型;中深层地下水化学类型相对简单,以HCO3-—Na+·Ca2+·Mg2+型为主。③地下水水化学特征受岩石溶滤作用、阳离子交替吸附作用和人类活动的共同影响,水化学成分多数来自于硅酸盐岩和碳酸盐岩矿物的溶解。浅层地下水受人类活动影响较大,而中深层地下水受其影响不明显。     

宿州市城区地下水化学特征及成因机制研究

为深入研究宿州市城区地下水化学特征及其控制因素,在调查采样的基础上,综合运用数理统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs图和离子比例系数等方法对水样测试结果进行分析研究。结果表明：① 浅层地下水优势阳离子为Ca2+,中深层地下水中Na+为优势阳离子,二者优势阴离子均为HCO3-。浅层地下水溶解性固体总量的质量浓度（TDS）均值为790. 65 mg/L,有3组为微咸水,其余均为淡水;中深层地下水TDS均值为585. 67 mg/L,均为淡水。② 浅层地下水化学类型复杂,以HCO3-—Ca2+·Mg2+、HCO3-—Na+·Ca2+·Mg2+型为主,其次为HCO3-—Na+·Mg2+型;中深层地下水化学类型相对简单,以HCO3-—Na+·Ca2+·Mg2+型为主。③地下水水化学特征受岩石溶滤作用、阳离子交替吸附作用和人类活动的共同影响,水化学成分多数来自于硅酸盐岩和碳酸盐岩矿物的溶解。浅层地下水受人类活动影响较大,而中深层地下水受其影响不明显。     

德阳市城市规划区地下水化学特征分析

根据39个丰水期地下水的水化学分析结果,对德阳市城市规划区内地下水水化学特征及空间分布进行了研究。研究表明:(1)沿地下水渗流途径,TDS以及Mg2+、Na+、SO42-浓度呈上升趋势;而Ca2+浓度却呈下降趋势。(2)地下水化学类型具有较明显的分带性,在渗流途径的上游,水化学类型以HCO3-Ca型水和HCO3-Ca+Mg型水为主;在径流途径的下游或排泄区域,水化学类型以HCO3+SO4-Ca+Mg型水和HCO3+SO4-Na+Ca型水为主。(3)区内铁锰污染比较明显,部分地区总铁和锰的含量达到Ⅳ类地下水标准,铁锰超标主要是受原生地质环境的影响;总硬度超标明显,39件水样中12件达到Ⅳ类地下水标准。     

南通海门浅层地下水水化学特征及演化机制

为系统掌握南通海门区浅层地下水水化学现状,在采集区域地下水样本并分析水化学特征的基础上,综合运用描述性统计、相关性分析、Piper三线图、Gibbs模型以及离子比例系数法等分析手段,对南通海门区浅层地下水化学特征及其形成机理进行系统分析。结果表明：HCO3-和Ca2+分别是研究区浅层地下水中占比最大的阴、阳离子;HCO3-Ca和HCO3-Ca·Mg型为该地区主要地下水化学类型;浅层地下水TDS和总硬度的平均质量浓度相对较低,平均值分别为598.00、374.32 mg/L。根据相关性分析,Cl-和Mg2+为影响该区域地下水TDS的特征因子。研究区浅层地下水化学特征主要受到岩石风化作用影响,地下水水质成分主要源自碳酸盐岩和硅酸盐岩等的长期风化溶解。同时,逆向阳离子交换作用也在一定程度上影响着浅层地下水化学的组成。研究结果可为该区地下水开发利用管理提供理论依据和数据支撑。     

常州市地下水化学特征与成因分析

常州市是长江三角洲地区典型的工业化城市,多年来的快速发展对地下水环境产生了系列影响,地下水化学组分受到天然条件和人为活动的双重因素控制,现状地下水化学成因和影响因素亟需深入研究。本文在地下水赋存条件分析的基础上,综合采用统计分析、离子比值、主成分分析法对常州各层地下水化学特征和成因开展分析。结果表明,区域潜水水化学类型以HCO3-—Ca2+·Mg2+、HCO3-—Ca2+和HCO3-·Cl-—Na+·Ca2+型为主,第Ⅰ承压水以HCO3-—Na+·Ca2+和HCO3-—Ca2+型为主、第Ⅱ承压水以HCO3-—Na+·Ca2+型为主。从浅层至深层,地下水的碱性逐渐增强,ρ(TDS)均值降低,水化学类型由多元向单一转变。地下水化学组分主要受矿物溶解、阳离子交替吸附和人类活动共同影响。其中,潜水和第Ⅰ承压水化学成因主要受控于碳酸盐、硅酸盐、蒸发岩盐和硫酸盐矿物溶解作用,且二者受人类活动影响特征较显著。第Ⅱ、Ⅲ承压水受碳酸盐、硅酸盐矿物溶解和阳离子交替吸附作用明显,人类活动对深层地下水影响甚微。     

内蒙古杭锦旗气田区地下水化学特征及其形成机制

对内蒙古杭锦旗气田区浅层地下水运用Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数图等方法进行水化学特征及其形成作用分析研究,结果表明：杭锦旗气田区浅层地下水具有较高的矿化度,偏碱性,硬度较大,枯水期TDS浓度和总硬度高于丰水期;研究区浅层地下水化学组分在小范围内具有一定的空间变异性,地下水阳离子以Na+、Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主,水化学类型主要有HCO3 Ca型、HCO3 Na型和SO4·Cl Na型;研究区浅层地下水化学组分来源于碳酸盐矿物、硅铝酸盐矿物和蒸发岩的风化溶解,且丰水期和枯水期水化学组分有微弱变化,地下水化学特征的形成以岩石风化溶解作用为主。     

西藏搭格架地热区天然水的水化学组成与稳定碳同位素特征

为探究青藏高原搭格架地热区地热水、湖水、河水、冰雪融水等天然水体的水化学组成及物质来源控制因子,于2014年8月对该地区进行了考察和取样。利用紫外-可见光分光光度计和ICP-OES测定了水样中各阴、阳离子含量,利用Gas Bench连接同位素质谱仪测定了水样中溶解无机碳（DIC）同位素比值。结果表明,地热水中总溶解固体（TDS）含量为977.13~1 279.50 mg/L,阳离子以K+和Na+为主,阴离子以HCO3-和Cl-为主,湖水的TDS含量为77.81~810.94 mg/L,阳离子以Na+和Ca2+为主,阴离子以HCO3-(CO32-)和SO42-为主,地热水和湖水的水化学类型为HCO3-Na型;河水和冰雪融水的各离子含量较低,水化学类型为HCO3-Ca型;地热水的DIC浓度范围为9.2~15.4 mmol/L,δ13CDIC值为-9.09‰~-0.95‰;湖水的DIC浓度为1.1~9.7 mmol/L,δ13CDIC值为-8.84‰~-0.27‰。根据水化学Gibbs分布模式图判断出区域水化学特征主要受硅酸盐岩风化控制,以钠长石和钾长石风化为主,但是地热水的水化学组分受到硅酸盐岩和蒸发盐岩共同控制。通过碳同位素比值分析对区域主要风化过程中CO2的来源示踪表明,湖区周围的硅酸盐风化其碳源主要为土壤CO2,热泉区硅酸盐水解其碳源为地球深部CO2输入。      

新疆伊犁盆地512矿床水文地球化学特征

在系统分析伊犁盆地 5 12砂岩型铀矿床成矿地质背景基础上 ,阐述了补给区、径流区和排泄区地下水水文地球化学特征 ,并由此得到矿区氧化带、矿化带地下水化学类型分别为SO4·HCO3-Na·Ca型和HCO3·SO4-Ca·Na型 ,其水化学成分演化过程与岩石中硫化物氧化和脱硫酸作用有关 ,水化学类型为铀矿化地段的确定提供了证据。     

济南趵突泉泉域岩溶水化学特征时空差异性研究

水文地球化学一直是水文地质领域的研究重点,而地下水化学组分的时空变化特征受多种因素的影响。为了掌握济南趵突泉泉域岩溶地下水水化学特征时空差异性,本文分别于枯、丰水期在泉域内采集并分析了岩溶地下水样品,并采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图解法及离子比例系数法等分析手段,对研究区岩溶地下水水化学特征及时空差异性进行了研究。结果显示,研究区地下水优势阳离子为Ca,优势阴离子为HCO3,丰水期除HCO3外,其他离子的变异系数较枯水期普遍升高,且大于05,表现出丰水期空间差异性增大的特点。地下水水化学类型具有以HCO3·SO4- Ca为主,多种类型并存的特点。Ca、Mg、HCO3含量在枯、丰水期比值要小于1,且比其他离子要相对稳定,呈现出全局性特点。而Na、K含量在枯、丰水期比值波动较大,大部分比值大于1,Cl、SO4、NO3含量在枯、丰水期比值具有波动剧烈的特点,呈现出区域性特征,同时表明人类活动大大改变了研究区地下水水化学场的分布特征。     

陆地生态系统碳汇在实现“双碳”目标中的作用和建议

2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和(简称“双碳”)是我国对国际社会的庄严承诺,已被纳入生态文明建设的总体布局。生态系统碳汇是实现“双碳”目标的重要手段,也是林业和草原实现高质量发展的必然要求。国际有关机构对全球森林、草地和湿地生态系统的碳储量和碳循环进行了评估。自1990年以来,附件一国家(指《联合国气候变化框架公约》附件一列出的经济合作发展组织中所有发达国家和经济转型国家)对本国的碳排放和碳汇进行估算,编制了年度温室气体清单; 我国也编制了5次国家温室气体清单。这些工作对我国开展应对气候变化的研究提供了基础。提出了如下建议: 在编制“双碳” 路线图和时间表时,既要考虑我国生态系统碳汇与能源和工业领域碳排放在区域空间分布和时间维度上的差异性,也要考虑生态系统同时所具有的碳汇和碳排放的特殊性; 生态系统碳汇是碳达峰的非选项,是碳中和的必选项; 生态系统碳汇要遵循国家实现“双碳”目标的基本原则,要将生态系统碳汇作为国家生态建设和保护工程的主要目标,提高碳汇计量和监测能力,完善市场和融资机制。     

碳中和愿景下森林碳汇评估方法和固碳潜力预估研究进展

碳中和愿景下,加强森林的固碳增汇功能是抵消和吸纳碳排放最经济和最有效的途径.精准评估森林碳汇和预估森林固碳潜力,有助于量化森林在应对气候变化和实现碳中和愿景中的贡献.然而,森林分布的广泛性、森林生态系统结构的复杂性以及评估数据的代表性不够和方法学的差异性,造成森林碳汇评估的结果普遍存在精度低、不确定性高的问题.在界定森...     

Black carbon and organic carbon emissions from wildfires in Mexico

In Mexico, approximately 7650 wildfires occur annually, affecting 263 115 hectares of land. In addition to their impact on land degradation, wildfires cause deforestation, damage to ecosystems and promote land use change; apart from being the source of emissions of toxic substances to the environment (i.e., hydrogen cyanide, black carbon and organic carbon). Black carbon is a short-lived greenhouse pollutant that also promotes snow and ice melting and decreased rainfall; it has an estimated global warming potential close to 5000.¹ We present an estimate of the black carbon and organic carbon emissions from wildfires in Mexico from 2000 to 2012 using selected emission factors from the literature and activity data from local agencies. The results show average emissions of 5955 Mg/yr for black carbon and 62 085 Mg/yr for organic carbon. Black carbon emissions are estimated to be 14 888 Gg CO₂ equivalent (CO₂ eq) per year on average. With proper management of wildfires, such emissions can be mitigated. Moreover, improved air quality, conservation of ecosystems, improvement of visibility and maintenance of land use are a subset of the related co-benefits. Mitigating forest organic carbon emissions, which are ten times higher than black carbon emissions, would also prevent the morbidity and mortality impacts of toxic organic compounds in the environment.     

中国岩溶碳汇通量估算与人工干预增汇途径

中国是岩溶大国,岩溶作用吸收土壤或大气CO2形成溶解无机碳,并随河流排向海洋,这是陆地碳循环的重要组成部分.中国地质调查局从2009年开始对岩溶碳汇进行探索性调查,基本查明了岩溶碳汇的作用机理、影响因素和计量方法.研究表明:碳酸盐岩溶蚀试片、径流-水化学和回归模型等方法均揭示了中国岩溶碳汇潜力巨大;植被恢复、土壤改良、...     

Ecosystem-driven karst carbon cycle and carbon sink effects

It is recognized that karst processes are actively involved in the current global carbon cycle based on twenty years research, and the carbon sink occurred in karst processes is possibly an important part of “missing sink” in global carbon cycle. In this paper, an overview is given on karst carbon cycle research, and influence factors, formed carbon pools (background carbon sink) and sink increase potentials of current karst carbon cycle are analyzed. Carbonate weathering could contribute to the imbalance item (B_IM) and land use change item (E_LUC) in the global carbon cycle model, owing to its uptake of both atmospheric CO₂ (carbon sink effect) and CO₂ produced by soil respiration (carbon source reduction effect). Karst carbon sink includes inorganic carbon sink resulted from hydrogeochemical process and organic carbon sink generated by aquatic photosynthetic DIC conversion, forming relatively stable river (reservoir) water body or sediment carbon sink. The sizes of both sinks are controlled by terrestrial ecosystems and aquatic ecosystems, respectively. Desertification rehabilitation and carbon sequestration by aquatic plants are two effective ways to increase the carbon sink in karst area. It is estimated that the rate of carbon sink is at least 381 000 t CO₂/a with vegetation restoration and afforestation in southwest China karst area, while the annual organic carbon sink generated by aquatic photosynthesis is about 84 200 t C in the Pearl River Basin. The development of a soil CO₂ based model for assessment of regional dissolution intensity will help to improve the estimation accuracy of carbon sink increase and potential, thus provide a more clear and efficient karst sink increase scheme and pathway to achieve the goals of “double carbon”. With the deep investigation on karst carbon cycle, mechanism and carbon sink effect, and the improvement of watershed carbon sink measurement methods and regional sink increase evaluation approaches. Karst carbon sink is expected to be included in the list of atmospheric CO₂ sources/sinks of the global carbon budget in the near future.     

内陆水体溶解无机碳同位素研究进展及展望

碳是陆地生态系统中最重要的生命元素,能够在各个圈层之间相互转换和运移。碳循环作为地球各圈层相互连接的纽带,被认为是地表系统最重要的元素地球化学循环。碳在水体中主要以溶解性有机碳（dissolved organic carbon,简称DOC）和溶解性无机碳（dissolved inorganic carbon,简称DIC）形式存在。内陆水体（包括河水、地下水、湖水和水库等）尽管只占陆地表面1%,但它们在碳循环过程中发挥了重要作用。其DIC浓度(CDIC)和DIC同位素组成(δ13CDIC)可以为碳循环研究提供线索,因此成为近年来国际研究的热点之一。本文系统总结了全球内陆水体DIC同位素的研究进展。DIC同位素具有广泛的地质应用,不同碳源具有独特的同位素特征。因此,DIC同位素被用于定性和定量地示踪碳源,指示碳循环过程以及确定河水补给端元。     

Terrestrial carbon sequestration in southeast and south-central United States

Analyses of regional carbon sources and sinks are essential technologies in mitigating the accumulation of CO2 in the for assessing the economical feasibility of various carbon sequestration atmosphere and in preventing global warming. Such an inventory is a prerequisite for the regional trading of CO2 emission. As a U.S. Department of Energy Southeast Regional Carbon Sequestration Partner, we have estimated the state-level terrestrial carbon pools in the southeast and south-central US, and have projected the potential for terrestrial carbon sequestration in the region. This region includes： Alabama, Arkansas, Florida, Georgia, Louisiana, Mississippi, North Carolina, South Carolina, Tennessee, Texas, and Virginia. The total terrestrial carbon storage in southeast and south-central US （11 states） was estimated to be 21.1 Pg C. Total annual terrestrial carbon sink in the region was calculated to be 189.1 Tg C/a. Of the various carbon sinks, the annual forest carbon sink （estimated as 76 Tg C g/a） could compensate for 13% of the total annual greenhouse gas emission in the region in the early 1990s. Through proper policies and the use of best management practices, a further 9.3% of the total greenhouse gas emission could be offset by terrestrial sequestration （53.9 Tg C/a）.     

西南背景区冬、夏季黑碳稳定碳同位素组成及来源

为确定中国西南背景区不同季节细颗粒物中黑碳的浓度水平和来源特征,分别于2018年冬季(1月)和夏季(7月)在贵州普定喀斯特生态系统观测研究站采集细颗粒物样品,测定其水溶性离子成分、黑碳浓度及稳定碳同位素组成(δ¹³C_BC),结合贝叶斯模型探讨黑碳来源贡献。结果表明,采样期间黑碳冬季平均浓度为(1.2±0.6)μg/m³,夏季为(1.9±0.6)μg/m³,接近于其他区域背景点浓度水平。δ¹³C_BC平均值冬季为(-23.4±0.9)‰,夏季为(-24.3±0.8)‰,处于煤燃烧及机动车排放来源的δ¹³C值范围。贝叶斯模型结果表明,机动车尾气在冬、夏季节对黑碳贡献较高,分别为(45.1±14.2)%和(69.5±8.6)%,煤燃烧贡献分别为(41.7±9.8)%和(24.1±7.2)%。结合后向轨迹分析结果可知,西南背景区冬季黑碳来源受燃煤、机动车尾气排放及生物质燃烧共同影响;夏季黑碳污染源主要为机动车尾气和煤燃烧,生物质燃烧较少。     

重庆地区岩溶地下河水溶解无机碳及其稳定同位素特征

稳定碳同位素是指示岩溶动力系统碳来源及转化的重要指标。为揭示重庆地区岩溶地下水中溶解无机碳基本特征和碳来源,本文对该地区63条岩溶地下河水样进行了水化学和碳同位素分析。研究结果表明,重庆地区地下河水溶解无机碳主要表现形式为HCO3-,雨季由于稀释作用其浓度低于旱季。重庆岩溶地下河水δ13C-DIC（V-PDB）旱季变化范围为-15.34 ‰～-5.89 ‰,雨季变化范围为-17.40 ‰～-4.23 ‰。根据δ13C同位素质量平衡方法,计算得到重庆地下河旱季碳酸盐岩溶蚀对DIC贡献为45.1 % ～79.7 %,雨季平均为34.6 %～82.1 % 。计算结果表明,在人类活动不断增强的情况下,岩溶水体DIC通量中碳酸盐岩溶解来源的DIC和其参与岩溶地下水δ13C值的形成并不一定是岩溶作用理论方程中所计算的50 %,而是有一定的变化范围。因此在计算岩溶作用碳汇时,建议通过δ13C值扣除碳酸盐岩溶蚀形成DIC的通量后再来推算岩溶作用形成的碳汇量。      

兰州市冬季气溶胶吸光特性研究——黑碳与棕色碳的区分及特征分析

为研究兰州市冬季亚微米气溶胶的吸光特性,利用2014年1月10日至2月4日黑碳仪（AE31）和高分辨率飞行时间质谱仪（HR-ToF-AMS）观测资料,对气溶胶的吸光特性进行了分析。首先根据黑碳气溶胶（BC）和棕色碳气溶胶（BrC）的光学特性差异对二者进行区分,然后分析两者的吸光特性。结果表明：观测期间亚微米气溶胶中黑碳和有机物的平均浓度分别为3.7 μg·m^-3和29.3 μg·m^-3。随着亚微米气溶胶浓度的增加,黑碳和棕色碳吸收系数均增加,但棕色碳吸收系数增加得更快。黑碳和棕色碳在550 nm处的平均吸收系数分别为（9.9±5.9）Mm^-1和（51.0±28.1）Mm^-1。棕色碳的Angstrom指数为4.4。另外,采用正定矩阵因子解析模型（PMF）将棕色碳的来源划分为六种（碳氢类有机气溶胶（HOA）、烹饪类有机气溶胶（COA）、生物质燃烧（BBOA）、燃煤排放（CCOA）、半挥发低氧化程度有机气溶胶（SV-OOA）和低挥发高氧化程度有机气溶胶（LV-OOA））,并通过多元线性回归方法计算了各来源的吸光贡献,其中BBOA和CCOA对棕色碳吸光系数的贡献为41.5%,其次是SV-OOA（32.8%）、LV-OOA（14.2%）、HOA（7.8%）和COA（3.8%）,说明一次和二次有机气溶胶均为兰州地区棕色碳的重要来源。