北京市不同功能区土壤黑碳的含量特征及其来源分析

随着城市迅猛发展,城市土壤性质发生显著变化,不同功能区之间呈现明显差异性。为了深入讨论人为影响方式和程度、污染来源的差别对土壤碳库(特别是黑碳)的影响,本研究以北京市为对象,对比研究了城区和郊区不同功能区(公园、居民区、道路绿化带)土壤有机碳(SOC)含量、黑碳(BC)含量以及含量比值(BC/SOC)的特点,并通过BC/SOC指标对土壤受到的人类活动影响方式和程度进行详细讨论。结果显示,北京市城区不同功能区的土壤SOC富集程度不同,且公园和居民区土壤在人为管理下SOC含量趋于平均;而郊区不同功能区的SOC含量值接近,表明其受人为影响较小,更接近于自然土壤。城区不同功能区的土壤BC含量存在较大差异,由大到小是公园(0.60%~2.28%,平均值为1.56%)、道路绿化带(0.12%~2.20%,平均值为0.62%)、居民区(0.11%~1.15%,平均值为0.35%),其中公园内区域性的翻种、施肥使得BC大量聚集,道路绿化带受到来自交通环境的强烈影响;而郊区不同功能区的BC含量值低且接近,代表了区域土壤BC含量背景值。土壤BC/SOC总体介于0.11和0.5之间,且郊区BC/SOC小于城区,指示了化石燃料和生物质的燃烧均是城区和郊区土壤BC物质的来源,但所占比重不同,且城区是郊区土壤黑碳的重要来源。另外,城区个别地区BC/SOC显著偏高,反映了BC/SOC不但指示土壤污染程度,同时与城市化时间、特定的人类活动密切相关。     

不同自然环境和城市功能区的土壤黑碳特征及来源研究

黑碳是由生物质和化石燃料等燃烧产生的一系列含碳物质,长期广泛分布于土壤、大气等多种载体中,且表现出不同的环境效应。土壤作为一种不可再生的自然资源,是人类生存与发展不可缺少的物质基础,也是支撑城市发展的空间和生态基础。土壤中的黑碳构成土壤有机碳库的重要组分,且影响着土壤肥力、结构、有机污染物等多方面。目前,对黑碳的研究集中在其对环境的影响,我国在这方面的研究开始较晚,特别是对土壤中黑碳的研究还处于起步阶段。本文详细分析了土壤黑碳的可能来源(自然火灾、人类农业活动、化石燃料燃烧以及汽车尾气排放等),概括了常见的土壤黑碳来源辨析方法(黑碳形态特征分析、黑碳/有机碳比值分析、黑碳碳同位素分析),总结了国内外对不同自然环境、不同城市功能区的土壤黑碳研究现状。最后,提出了全球黑碳研究亟待关注和解决的关键问题,以期为将来合理制定控制黑碳排放的相关政策,减缓黑碳对环境质量和人体健康的影响,提供重要的理论依据。     

东莞市黑碳气溶胶污染特征及来源分析

为探究珠江三角洲典型城市东莞市黑碳气溶胶(BC)的污染特征,对东莞市气象局站点2010年1月1日至2010年12月31日观测得到的BC数据进行了处理,并分析了东莞市2010年全年BC的分布特征、日变化规律以及污染来源。结果表明,(1)东莞站点BC浓度的频率分布为对数正态分布,BC的年均浓度为(3.98±3.42)μg/m³,背景浓度为(1.14±1.04)μg/m³。BC浓度湿季相对较低,干季相对较高。与国内各大城市相比,污染程度较轻,与背景站和一些国外城市相比,该站点处的BC污染问题较为严重;(2)BC浓度的日变化呈明显的两峰一谷型,表明BC浓度的日变化特征是由气象条件和交通源的日变化规律共同影响;(3)观测期间,370～950 nm波段的波长吸收指数(AAE_370～950)的频率分布为对数正态分布,年均值为1.02,年变化呈现湿季减小、干季增大的变化趋势;(4)BC浓度和风速的关系表明,BC浓度随着风速的增大而减小,说明风对BC浓度起到稀释扩散的作用;(5)后向轨迹聚类分析结果表明,东莞站点的污染气团主要来自于局地排...     

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。     

天津市城区不同功能区绿地土壤重金属分布特征及来源研究

对天津市中心城区内居住文教区、交通绿化带、工业区、公园、河岸5类功能区的绿地土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn进行了调查研究。结果表明:天津市绿地土壤中重金属累积程度HgCdPbZnCu; As、Cr、Ni平均含量接近背景值。Pb、Zn、Cu、As在工业区绿地土壤中含量最高,Cd、Hg、Ni、Cr在河岸绿地土壤中含量最高。大气沉降是重金属进入绿地土壤的主要途径;大气沉降物质重金属平均含量和土壤背景值的比值与绿地土壤重金属累积系数显著相关。大气重金属沉降量的差异是造成不同功能区绿地土壤重金属差异的主要原因;河岸绿地还受到河道污水灌溉和河道底泥的影响;生产和生活垃圾也可能造成重金属的局部累积。     

泉州城市表层土壤中金属元素来源分析

采集了泉州市47个城市表层土壤样,用ICP-MS检测技术,研究了土壤中26种重金属元素的富集特征、环境风险及污染来源。富集因子结果显示,与泉州市土壤背景值相比,Li、Ni、Co、Cu、Zn、Sr、Cd、Sn、Sb、Pb、Ta在城市表层土壤中的富集因子大于1,而Ti、V、Cr、Fe、Mn、Ga、Ge、As、Rb、Y、Nb、Cs、Bi、Th、U的富集因子小于1。从功能区上看,工业区污染最为严重,其次依次为农业区、商住区、城市绿地、交通区。环境风险指数表明,泉州市城市表层土壤中重金属污染具有极高的环境风险,达到极高风险级别的样品占48.9%。采用多元统计分析方法对土壤样品中各金属元素来源进行解析,结果表明,研究区城市表层土壤中金属元素总体可分成5类：①交通运输类（Sn、Pb、Sb、Bi）;②工业因子类（Cr、Co、Ni、Fe、Mn）;③自然因子类别（Ga、Ge、Ti、V、Cu）;④混合因子类别（Zn、Cd、Sr、Th、U、Y、As、Cs、Nb、Ta、Rb）;⑤生活垃圾因子类别（Li）。     

长春市城市土壤铅同位素组成特征及其来源解析

为查明长春市土壤铅的污染来源,采集了长春市表层(0～20 cm)土壤及城市环境污染端元(燃煤尘、汽车尾气尘,建筑尘)样品,采用X荧光光谱法(XRF)测定土壤Pb含量,用质谱仪测定各样品的铅同位素组成.分析结果表明,长春市表层土壤Pb平均质量分数44.72×10-6,是长春市土壤背景值(19.06×10-6)的2.35倍,已受到一定程度铅污染;长春市土壤铅同位素208Pb/207Pb和206Pb/207Pb比值变化较大,分别为2.249～2.473和1.158～1.213;各污染端元物质铅同位素组成差异较大,能很好区别各端元物质.运用铅同位素示踪技术追踪土壤铅的污染来源结果表明,长春市中心城区土壤铅污染主要来源于以热电二厂为代表的工业燃煤排放和历史汽车尾气残留,而与当前汽车尾气排放关系不大;建筑尘也一定程度上对城市土壤产生了影响.     

典型工业城市土壤重金属元素形态特征及生态风险评估

城市工业化发展易造成土壤重金属污染等环境问题。已有研究表明, 土壤重金属对生态环境的危害不仅与其总量有关,更大程度上取决于重金属的赋存形态。为查明河套平原某典型工业城市城区土壤重金属的含量特征、赋存状态和风险状况,本文在该市不同功能区采集土壤样品52件,利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、原子荧光光谱法(AFS)等分析技术测定土壤重金属元素含量和赋存形态状况的基础上,采用风险评价编码法(RAC)对城区土壤重金属的生态风险进行评价。结果表明: ①表层土壤重金属元素含量(除As外)均不同程度地高于河套平原背景值,Pb、Cr、Mn、Cd、Zn的变异系数较大,空间分布不均匀,受人类活动影响显著;工业区重金属含量超过背景值程度最重,尤其是Cd(背景值的5.83倍)和Pb(背景值的3.58倍);道路重金属含量也明显高于背景值,Cd是背景值的近4倍。②重金属Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb、As元素形态以残渣态为主;Cr、Ni、Cu和As的残渣态平均占比都大于70%,Cd的残渣态在各功能区约占30%。③RAC风险评价结果显示各功能区的Cd和工业区的Pb达到高风险等级,生态风险较大。研究结果可为城区土壤重金属潜在生态风险防范提供科学依据。     

长春市城市土壤中重金属元素的积累及其微生物特性研究

由于人为活动的影响,长春市城市土壤中重金属Cu、Zn、Pb、Cd已有了显著积累。在重金属的胁迫下,土壤微生物特征发生了明显变化,微生物代谢活动明显增强,但微生物生物量却有较大的降低。微生物生理生态参数土壤微生物量碳与总有机碳的比值(Cmic/Corg)和代谢商QCO2(微生物呼吸作用强度与微生物量碳的比值)变化异常。研究表明,微生物特性可作为城市土壤环境中重金属含量变异的有效指标。     

雪冰中的黑碳记录研究的历史回顾

黑碳(Blackcarbon)是一类大气气溶胶,也是重要的气候驱动因子之一,它与人类活动密切相关.迄今发现,雪冰是保存和记录历史时期黑碳变化的最好介质.根据前人对南极冰芯、格陵兰冰芯、中低纬度山地冰川冰芯以及雪坑样品中的黑碳记录的研究成果,讨论了不同研究地区雪冰中黑碳含量的变化,黑碳对气候环境突变、大气环流变化的响应,总结了人类活动与雪冰黑碳记录之间的关系.雪冰黑碳记录还可以获得如森林大火这样的特殊事件的信息.     

成都经济区不同地貌景观区土壤有机碳分布特征及储量估算

利用四川省成都经济区多目标区域地球化学调查获得的土壤有机碳含量数据,探讨了成都经济区不同地貌景观区土壤有机碳的分布特征。山区表层土壤有机碳含量(SOC)最高(22 g/kg左右),较平原区、丘陵区高一倍以上,丘陵区最低(9.49 g/kg)。成都平原区和东部丘陵区深层土壤碳含量相差不大,且均低于研究区深层土壤碳含量均值(6.99 g/kg)。利用指数模型对单位土壤平均碳量(USCATOC)、有机碳储量(USCATOC,h)、有机碳丰度指数(R)进行了估算。结果表明:各地貌单元土壤碳含量、单位土壤平均碳量、有机碳储量、有机碳丰度指数(R)分布具有山区高于平原区、丘陵区最低的一致性特征。龙门山区、西南山区面积约占全区的42%,土壤有机碳储量约占全区的59%;成都平原区、丘陵区面积占58%,土壤有机碳储量约占全区的41%。单位土壤平均碳量、有机碳储量在不同地貌单元中分布的差异主要与不同地貌单元的土壤有机碳含量有关,此外还可能与成土母质、植被发育情况、土地利用方式有关。     

海河流域平原区土壤碳密度分布特征和碳储量估算

基于2003年以来多目标区域地球化学调查积累的大量表、深层土壤有机碳、全碳分析数据,以土壤类型和土地利用类型为基本计算单元,本文重点对海河流域平原区土壤碳密度与碳储量分布规律进行了研究.结果表明:海河流域表、深层土壤全碳和有机碳密度空间分布规律基本一致,总体均表现为"北东呈带、区域连片","南部高于北部,山前高于平原,城市高于农田"的特征.从土壤类型上看,湿潮土的有机碳密度最高,为17.92 kg/m2,其次为石灰性褐土,达到15.49 kg/m2,草甸风沙土的有机碳密度最低,为7.9 kg/m2;有机碳密度最大者与最小者相差将近2倍.从土地利用类型来看,耕地的有机碳密度最高,这与近年来推广的秸秆还田和人工施肥有关.     

北京市东南郊不同灌区表层土壤中PAHs来源解析

采用正三角形布点法在北京市东南郊污灌区、再生水灌区、清灌区分别进行了3个表土的样品采集,采样间隔为1 m,共采集9个样品,分别测试了样品中16种多环芳烃的质量分数。测试结果表明：大部分PAHs在3个灌区表土中均有检出,污灌区除了蒽和苯并[a]蒽外,其余均有检出;再生水灌区除二氢苊和苯并[a]蒽外,其余均有检出;清灌区16种PAHs均有检出。其中,污灌区的Σ_PAHs大约为730 μg/kg,再生水灌区Σ_PAHs大约为207 μg/kg,清灌区PAHs大约为43 μg/kg。分别利用比值法、聚类分析法和主成分分析法对研究区土壤中PAHs的可能来源进行解析,通过比值法和聚类分析法可以得出：污灌区表土PAHs污染主要来源于石油源,而再生水灌区和清灌区的PAHs主要来源于燃烧源。由主成分分析法可以定量地计算出各个污染源对PAHs的贡献率：在污灌区采样点,燃烧源/汽车尾气和焦炭源/石油源的贡献率分别为30％和70％;在再生水灌区,PAHs的主要来源为煤的燃烧、汽车尾气的排放和部分石油源的输入,贡献率分别为83.2％和16.8％;在清灌区,PAHs的主要来源为煤的燃烧和汽车尾气的排放,贡献率分别为83.6％和16.4％。     

柴达木盆地天然气的碳同位素地球化学特征及成因分析

依据天然气碳同位素中δ13C1、δ13C2、δ13C3的组成与划分标准，将柴达木盆地天然气划分为煤型气、裂解气、油型气与生物气四种类型，通过对天然气同位素中的δ13C1、δ13C2-δ13C1、δ13C3-δ13C2值的差异分析以及与对应的烃源岩干酪根碳同位素进行对比分析，探讨了柴达木盆地不同地区天然气的成因以及影响因素，这对于探索柴达木盆地的成气规律以及在不同地区天然气勘探的目标选择都有着现实意义。     

某四氯化碳污染场地自然恢复的地球化学特征

为了给某四氯化碳污染场地修复设计提供理论基础,在场地监测采样的基础上结合地球化学还原脱氯作用的反应过程,筛选了硫酸盐、二价铁、氯化物、三氯甲烷、碳酸氢盐作为标志性组分,开展了场地自然恢复的地球化学特征分析,划分对比了污染羽中部内外两区域各指标的质量浓度差异,结果显示：污染羽中部范围内标志性组分间具有明显的空间相关性,即反应物硫酸盐质量浓度明显降低,伴随了生成物二价铁所占比例的明显升高和降解产物氯离子与三氯甲烷质量浓度的升高,且显示了碳酸氢盐质量浓度的减少;上述指标之间的关系说明了四氯化碳脱氯作用的发生。本次地球化学特征分析显示出该污染场地具有较强的自然恢复潜势。     

青藏公路沿线多年冻土变化及环境意义(英)

The permafrost on the Qinghai-Tibet Plateau(QTP) is unstable and sensitive to thermal disturbance due to the combined influences of anthropogenic forcing and global warming on the unique environmental background for permafrost development and preservation. Observations in about 40 years show natural and engineering environments of permafrost region along Qinghai-Tibet Highway(QTH)have changed significantly. The change of permafrost environments on the plateau will result in the remarkable shifts of physical geography and engineering geological environments. In addition, permafrost on the QTP responses actively and feedbacks to global climatic changes significantly. The study of permafrost on the plateau is no less important than the Arctic and Antarctic, and also provide a valuable linkage of climatic and environmental change studies between the other two poles. As the development of the plateau and adjacent areas in large scale is eminent, permafrost as the most important natural environmental factor, its stability and possible changes are extremely important in regional economical development. Therefore, the prediction of these changes and reasonable assessment of permafrost engineering conditions on the plateau based on permafrost monitoring are indispensable for the healthy and sustainable economical development in these regions.     

Study on the Soil Carbon Pool and Potential Capacity of Carbon Sequestration in the Northern Tibetan Plateau

It is important to investigate the soil organic carbon reserves of the northern Tibetan Plateau for understanding the global carbon cycle. The surface soil carbon storage is 1.27×10⁸ t, and the surface topsoil organic carbon density is 4.96×10³ t/km² in the study area. Compared with the results of the second National Soil Census, the distribution of organic carbon reserves of chestnut soil, sierozem, alpine steppe soil, swamp soil, sandy soil and ustic cambisols increased gradually, which are mainly distributed in savanes of the northern Qinghai Lake and woodland in middle-high mountain areas of the eastern Qinghai Lake; savanes and woodland are classified as the carbon sink area because this area’s carbon sequestration is greater than the release quantity. By contrast, the distribution of organic carbon reserves of mountain meadow soil, alpine meadow soil, grey cinnamon soil, chernozem and anthropogenic-alluvial soil decreased gradually, which are mainly distributed in the farming areas of eastern Qinghai Province. This area’s carbon sequestration is less than the release quantity because of cultivation effect, and is classified as the carbon source area. The 97.5% of organic carbon storage cumulative frequency is closed to the threshold value of the organic carbon saturation. The carbon sequestration potential of the study area is 241.57×10⁶ t. Take the widely distributed chestnut soil as a case, it will take 18.66 years to reach saturation for the soil organic carbon reserves of chestnut soil.     

珠江口及南海沉积物碳黑的放射性碳年龄

放射性碳同位素(14C)是含碳物质年代测定的有效手段,它的半衰期是5730年.研究了珠江口及南海沉积物碳黑的放射性碳年龄,碳黑样品采取化学氧化方法提取,用加速器质谱仪(AMS)测定珠江三角洲沉积柱中碳黑的放射性碳同位素剂量.研究结果表明,位于珠江口的钻孔3的碳黑的14C年龄是倒置的,邻近香港的钻孔30的碳黑14C年龄旱现老.新.老的趋势,而钻孔E2的碳黑的14C年龄则儿乎是不变的.碳黑的这种14C年龄的变化趋势与碳黑的来源相关,化石燃料来源的碳黑的增加使得碳黑的14C年龄偏老.     

塔里木盆地东部地区天然气地球化学特征及成因探讨(之二)

天然气的组分和碳、氢同位素组成特征研究表明塔里木盆地已发现的天然气均为热解气。通过气源对比可知,该盆地东部地区的天然气主要有两种类型 :1)是来自震旦纪到下古生界海相腐泥型母质的油型气,其甲烷、乙烷、丙烷δ13C值,分别为-44.5‰～-33.8‰、- 42‰～-2 8.1‰和-35.4‰～-2 8.4‰,其甲烷的氢同位素组成大于- 2 0 0‰;2 )是产自中生代陆相腐殖型源岩的煤型气,其甲烷、乙烷、丙烷的δ13C值分别为-40.5‰～-33.1‰、- 2 9.7‰～-2 1.3‰和-2 6.3‰～-2 0.3‰,其甲烷的氢同位素组成小于-2 0 0‰。将天然气的地化特征与地质背景相结合判断可知,在塔北隆起地区一些天然气藏是由成熟 (高成熟 )阶段的油型气与过成熟阶段的油型气混合形成,另一些天然气藏是由成熟阶段的油型气和成熟阶段的煤型气混合形成.