哈拉湖岩芯XRF扫描元素统计分析及其环境意义

青藏高原东北缘高山湖泊哈拉湖是位于季风与西风影响的交汇带的封闭深水湖泊,是区域环境和气候变化的良好记录载体。目前对该湖的研究还较少,缺乏对沉积物中元素环境意义的系统认识。通过高分辨率XRF岩芯扫描,用相关、聚类和因子分析的方法对哈拉湖沉积岩芯地球化学元素进行分析。结果显示Ti、K、Si、Al、Fe、Mn等元素变化一致,相关性高,归为同一类,即径流输入的陆源碎屑组分,反映了流域水文状况如径流量的变化。Sr、Zr元素相关性高,为赋存在粗颗粒沉积物中的元素,根据哈拉湖实际,应为冬季湖泊冰面风力搬运,反映了湖区冬季风力强度的变化。Ca元素既与径流输入元素总体变化一致,也与Sr、Zr元素显著相关,且在第一和第二主成分(径流和风力)上的载荷相当,表明哈拉湖沉积物中的碳酸盐既有粗颗粒的外源碎屑,也有湖泊自生的组分,这在利用碳酸盐进行地球化学研究时应重视,注意去除外源碎屑碳酸盐的影响。可溶元素S和Cl可能反映了入湖水量与蒸发对比情况,与湖泊盐度有关。     

托素湖沉积物中重金属元素分析及地球化学特征研究

首次对托素湖沉积岩芯上部沉积物的重金属元素Cr、Cd、Cu、Zn和Pb的含量进行分析测试。精确测得沉积物中Cr,Cd,Cu,Zn和Pb的平均浓度分别为32.9 mg.kg-1,2.2 mg.kg-1,19.5 mg.kg-1,188.5 mg.kg-1和32.3 mg.kg-1。与区域背景值和标准值相比,托素湖沉积物样品中Cd和Zn都偏高。研究结果表明除了Cd污染程度比较严重,托素湖当前的Cr、Cu、Zn和Pb污染程度相对较轻。各元素经Ti校正后的分析结果显示,重金属元素含量在沉积剖面的10cm处出现波动性增大的明显转折,表明托素湖沉积物中Cd、Cr、Cu、Zn和Pb主要来源于流域侵蚀的造岩矿物元素,Cd污染可能源于人类活动所致。 关键词：托素湖;重金属元素;污染程度;地球化学特征     

托素湖沉积物中重金属元素及地球化学特征研究Symbol`@@

对托素湖沉积岩芯上部沉积物的重金属元素Cr、Cd、Cu、Zn和Pb的含量进行分析测试。精确测得沉积物中Cr、Cd、Cu、Zn和Pb的平均浓度分别为32.9 mg·kg-1、2.2 mg·kg-1、19.5 mg·kg-1、188.5 mg·kg-1和32.3 mg·kg-1。与区域背景值和标准值相比,托素湖沉积物样品中Cd和Zn都偏高。研究表明,除了Cd污染程度比较严重,托素湖当前的Cr、Cu、Zn和Pb污染程度相对较轻。各元素经Ti校正后的分析结果显示,重金属元素含量在沉积剖面的10 cm处出现波动性增大的明显转折,表明托素湖沉积物中Cd、Cr、Cu、Zn和Pb主要来源于流域侵蚀的造岩矿物元素,Cd污染可能源于人为活动。     

岱海近400年以来的环境变化:高分辨率XRF岩芯扫描结果的研究

岱海是东亚夏季风边缘地带的闭流型半咸水湖泊,其汇水流域降水量的变化易于引发湖泊水位和水化学变动。选用DH11-1岩芯进行1 mm分辨率XRF元素扫描分析,并对测试结果进行多元数理统计分析,旨在查明这些元素与外源碎屑、自生碳酸盐沉积以及岱海水位、水化学变化的关联。结果显示,Si、Al、Ti、K、Fe、Rb等元素相关性好,并呈现相似的变化趋势,其含量变化与主要河流带入的碎屑物的多寡有关;Ca元素主要反映沉积物中自生碳酸盐即文石和方解石矿物含量的增减。研究发现,在人类活动严重影响之前,岱海在过去~400年期间的环境特征总体可划分为4个阶段,各阶段的水位、水化学特征及水量平衡有所不同,总体受汇水盆地降水量变化的控制。此外,沉积物中Cu、Zn、Cr可能与人类活动影响有关。     

岱海近400年以来的环境变化:高分辨率XRF岩芯扫描结果的研究

岱海是东亚夏季风边缘地带的闭流型半咸水湖泊,其汇水流域降水量的变化易于引发湖泊水位和水化学变动。选用DH11-1岩芯进行1 mm分辨率XRF元素扫描分析,并对测试结果进行多元数理统计分析,旨在查明这些元素与外源碎屑、自生碳酸盐沉积以及岱海水位、水化学变化的关联。结果显示,Si、Al、Ti、K、Fe、Rb等元素相关性好,并呈现相似的变化趋势,其含量变化与主要河流带入的碎屑物的多寡有关;Ca元素主要反映沉积物中自生碳酸盐即文石和方解石矿物含量的增减。研究发现,在人类活动严重影响之前,岱海在过去~400年期间的环境特征总体可划分为4个阶段,各阶段的水位、水化学特征及水量平衡有所不同,总体受汇水盆地降水量变化的控制。此外,沉积物中Cu、Zn、Cr可能与人类活动影响有关。     

XRF岩芯扫描分析方法及其在湖泊沉积研究中的应用

XRF岩芯扫描分析方法在海洋和湖泊沉积环境变化方面的应用研究,已取得了显著的成果,但在国内尚未见到研究成果的报道。XRF岩芯扫描分析方法具有快速、无破坏性、连续测试元素和对样品制备要求不高等特点,在获取高分辨环境记录方面更具独特的优势。因此,这一分析方法具有极好的应用前景,它能提高分析的准确性和精确度,加强高分辨率湖泊沉积与环境演变的整体性研究,促进环境指标的综合运用与定量化研究。从介绍XRF岩芯扫描分析方法的原理、特点、影响因素、分析结果的校正入手,进而分析该测试方法的应用现状与远景。     

青藏高原全新世环境变化的兹格塘错元素地球化学沉积记录

兹格塘错是位于藏北高原腹地的一个封闭型湖泊,流域内没有现代冰川和永久积雪存在,其湖泊的水量平衡主要是大气降水和蒸发之间的平衡,因此其湖泊的变化过程可直接反映区域的气候变化。为了探讨该区域全新世的气候与环境变化过程,在其湖泊中心水深30m处钻取了一支深727cm的沉积岩芯,对沉积岩芯进行了元素地球化学分析,利用主成分分析得出影响沉积物化学组成的三个主要因子,主要受控于流域侵蚀因子和径流因子,区域背景作用因子所占比重很小。结合Mg/Ca的变化,其结果反映了全新世期间湖泊水体退缩与扩张,水质的浓缩与淡化的过程,揭示了兹格塘错流域气候的干湿变化,呈现暖干／冷湿气候组合模式;元素地球化学所反映出的湖面波动与环境变化得到了其他资料较好的支持,同时又显示了区域的差异性。     

我国湖泊沉积环境演变研究中元素地球化学的应用现状及发展方向

全球气候恶化,洪涝、风沙、干旱等自然灾害频繁,科学研究预测区域乃至全球环境演变趋势,并采取有效措施加以防治,成为目前全人类面临的一大课题。要科学的掌握环境变化的规律,就必须研究过去的环境变迁,沉积物无疑是最好的研究对象。而湖泊在其发生发展过程中,直接出露于地表,其沉积物则是最好记录环境变化信息的载体。近几年来元素地球化学在研究湖泊演变历史,揭示湖泊环境变迁等方面取得了很大的进展。根据目前的研究现状,今后的工作应着眼于分析研究引起源泊环境变化的原因,环境演变与人类活动的关系及其演变规律,进而对未来环境演变趋势进行预测和对自然灾害进行防治,或许是今后湖泊沉积物元素地球化学研究的主要方向。     

多元统计回归及地理加权回归方法在多尺度人口空间化研究中的应用

对统计型人口数据进行格网形式的空间化可更直观地展示人口的空间分布,但不同的人口空间化建模方法和不同的格网尺度在表达人口空间化结果方面存在差异。本文在人口特征分区的基础上,引入DMSP/OLS夜间灯光对城镇用地进行再分类,采用多元统计回归和地理加权回归方法(GWR),开展人口统计数据空间化多尺度模型研究,生成1 km、5 km和10 km等3个尺度的2010年安徽省人口空间数据,并对3个尺度下2个模型结果进行精度评价与比较。结果表明：人口空间数据精度不仅与建模所用方法关系密切,还受到建模格网尺度大小的影响。基于多元统计回归方法的模型估计人口数与实际人口的平均相对误差值随着尺度的增加而降低,而基于GWR方法获得的人口空间数据误差值随着尺度的增加而升高。整体来看,基于GWR方法的1 km研究尺度的人口空间数据平均相对误差最低(22.31%)。区域地形地貌条件与人口空间数据误差有较强的关联,地貌类型复杂的山区人口空间数据误差较大。     

藏南羊卓雍错沉积物元素地球化学记录的过去2000年环境变化

以青藏高原南部的羊卓雍错（简称羊湖）沉积岩芯为研究对象,以较可靠的年代数据（ ²¹⁰Pb和AMS ¹⁴C交叉定年）为框架,基于高分辨率的元素地球化学记录,通过数理统计分析方法提取环境信息,结合粒度和磁化率,重建该地区过去2000年来的环境变化。结果显示,该区黑暗时代冷期（DCAP）和小冰期（LIA）气候较为寒冷,降水量较高;而中世纪暖期（MWP）和现代暖期（CWP）气候较为温暖,降水量较低,气候具有冷湿—暖干的特征。其中,重建的温度显示,中世纪暖期的温暖程度似乎持平甚至超过20世纪暖期;小冰期期间可能存在一次百年尺度的温暖事件,而17世纪和18世纪可能是过去2000中最寒冷的一段时期。分析发现,过去2000年以来青藏高原南部存在着冷湿—暖干的气候模式;过去2000年青藏高原南部地区温度的变化可能主要受到太阳辐射的影响,而小冰期期间西风环流的南移和增强可能是导致区域降水增加的重要因素。另外,该时期羊湖的湖泊水位的变化受温度和降水共同控制：当温度降低,降水增加时,湖泊水位上升,反之亦然。     

青海湖南岸全新世黄土地球化学特征及气候环境意义

位于青藏高原东北部的青海湖是我国最大的内陆湖泊，通过湖相沉积进行湖区全新世环境演变研究已取得诸多成果。作者选择青海湖南岸黑马河有绝对年代控制的全新世黄土剖面，利用CaCO2、CaO、MgO和Sr元素组分以及氧、碳同位素等较为可靠的地球化学指标，尝试进行了湖区全新世黄土的分层，探讨了黄土堆积过程中的气候环境演变。结果表明，青海湖南岸的黄土按成土作用强度的不同可分为两层：上部为成土化较弱的黄土层；下部为成土化较高的古土壤层，其仍可进一步分为两个亚层。全新世湖区气候环境的波动在地球化学分布特征中有较强表现。     

基于统计降尺度模型的博斯腾湖流域未来最高和最低气温变化趋势分析

SDSM统计降尺度模型是解决空间尺度不匹配问题的有效工具,它使气候变化响应研究得以在区域尺度上展开。本文将SDSM模型应用于博斯腾湖流域分析它的适用性,并对流域未来最高和最低气温的变化趋势进行了预测。以日最高气温和最低气温为预报量,选取合适的NCEP大气环流因子为预报因子,建立预报量与预报因子间的回归关系。使用1961-1990、1991-2001年的实测数据和NCEP大气变量分别对SDSM模型进行率定和验证,效果较好。把HadCM3输出的A2、B2情景下的大气环流变量作为模型输入变量,模拟流域未来3个时期(21世纪20、50和90年代)的气温变化。结果显示,流域未来日最高气温和日最低气温都呈现明显上升趋势,升高幅度依次为:日最高气温日平均气温日最低气温,且A2情景下气温增幅略大于B2情景下的增幅;冬季气温增幅最小,夏季增幅最大。分析结果可为博斯腾湖流域开展气候变化的水文响应研究以及气候变化的适应性研究提供科学依据。     

多元统计分析在分区研究中的应用

探讨了基于因子分析的聚类分析方法在遵循主要地理区划原则,特别是综合分析与主导因素相结合的原则和相对一致性原则过程中的特色。以中国土地利用程度和效益分区为例,首先利用因子分析对评价指标进行了降维处理,并研究了各个评价指标之间的关系;然后利用聚类分析,结合主要区划原则,将全国划分为5个类型区,12个亚区。     

中国湖泊与环境演变研究的回顾与展望

我国70～80年代中期,湖泊沉积研究受油田开发的带动而得以兴起;80年代中期之后,科研力量不断壮大,研究的内容侧重气候变化,研究区域不断扩大,方法不断完善,测年手段更趋精确;近几年来又特别注重研究云贵高原和青藏高原的湖泊,强化短时间尺度研究,注重人为因素对湖泊沉积环境的影响。今后该领域研究应注意加强环境指标的综合运用与定量化研究,强化分析环境演变中人为因素的影响,尽快建立中国第四纪湖泊数据库,积极开展极地地区湖泊的相关研究。