冲积平原区重金属元素异常解析中的矿物学方法

冲积平原区生态地球化学调查方法技术研究中矿物鉴定和化学分析结果对比研究表明，土壤中化学元素的含量及其分布特征主要取决于土壤对成壤母质中各种矿物成分的继承，元素的区域地球化学背景差异和在不同深度的含量变化均可通过矿物和矿物组合特征较为直接地示踪显现，土壤中矿物组成对其化学元素含量的影响是直接的、决定性的。因此，利用土壤的矿物组成确定其常量和微量元素的初始值具有重要意义。据此可进一步解析土壤中元素地球化学异常成因，判别土壤的元素地球化学异常类型。     

黄土边坡盐蚀剥落病害特征调查及其水盐迁移规律研究

通过现场调查及室内含水量和易溶盐分析试验开展了黄土边坡盐蚀剥落病害特征的研究。结果表明:盐蚀剥落病害按剥落形态可分为条带状、片块状及凹腔状盐蚀剥落;按地层岩性可分为马兰黄土、离石黄土、古土壤层及人工夯实黄土盐蚀剥落。试样含水量随着距边坡表层垂直深度增加而增大,含盐量随着距边坡表层垂直深度增加迅速降低且很快趋于稳定;阴离子CO₃2-和HCO₃-含量随距边坡表层垂直深度增加无明显变化规律,Cl-和SO₄2-含量随距边坡表层垂直深度增加迅速减小且很快趋于稳定;阳离子K+、Mg2+、Ca2+含量随距边坡表层垂直深度增加无明显变化规律,Na+随距边坡表层垂直深度增加迅速减小且趋于稳定;阴离子以SO₄2-和Cl-为主,阳离子以Na+为主,边坡表层易溶盐主要成分为Na₂SO₄和NaCl。边坡表层富集易溶盐Na₂SO₄和NaCl,在气候变化条件下的反复溶解和结晶作用是黄土边坡盐蚀剥落病害的主要诱因。     

煤矸石中微量元素的地球化学行为

以兖州矿煤矸石中微量元素的淋滤作用及析出含量为例,分析了微量元素在洗选过程和淋滤作用下的分布、迁移规律等地球化学行为。在用不同的pH值酸性溶液作淋滤实验时发现,pH值对微量元素的析出影响很大。研究还发现土壤中微量元素的富集量随着距矸石堆距离的增加呈明显的下降趋势。      

树木年轮与其根部土壤化学元素含量的相关性

运用树木年轮学方法研究了北京南郊土壤环境中元素含量随时间序列演变的规律。依据吸收系数研究了相同土壤类型上生长的不同树种对12种化学元素的吸收状况，结果表明不同树种对元素的吸收情况不同。Zn、Cd和P3个元素吸收系数较高。对杨树年轮及其根部土壤中9种化学元素（Na、K、Cu、Zn、As、Sr、Cd、Ba、Pb）的相关性研究结果表明，年轮中元素的含量与其根土中对应元素的含量呈正相关。采用对数线性相关模式（1gC’=a 1gC＋b），根据逐年年轮中Cu、Zn、As、Cd、Ba、Pb 6种化学元素的含量，反演6种元素在土壤中的逐年（1982-2004年）演变状况。本技术方法能为追溯近代城市化几十年以来的环境污染变迁历史、预测未来污染演变趋势提供更为丰富和科学的信息。     

典型矿山尾矿化学成分研究——以新疆某铜镍尾矿库为例

尾矿作为特定经济技术条件下形成的、具一定规模且可开发利用的资源,研究其化学成分分布特点,对今后尾矿资源再利用具重要意义。选取新疆某铜镍尾矿库作为研究对象,据物理特征差异、距排放口距离、垂向不同深度布署采样,并进行X荧光检测,经尾矿化学含量分析发现,该尾矿具多种再利用价值,且化学成分在时间和空间分布上存在一定规律。     

鄂尔多斯盆地早侏罗世富县期岩相古地理特征

在综合研究钻井剖面、野外露头基础上，结合室内编图、比层对比资料，指出早侏罗世富县期冲积扇－河流相沉积与古地貌密切相关，其古地理格局受印支运动后古构造面上的五条河谷控制；区内存在的冲积扇，分布于深沟河谷的陡壁一侧，为进积型冲积扇；富县期5条河流除晋陕河流为网状砂质河流外，其余均为低弯度砾砂质河流，边滩与洪泛平原微相沉积分布较广，并认为甘陕主河道流向为由西向东，“杂富县”为富县晚期洪泛平原微相产物。     

泾阳南塬黄土斜坡结构面发育特征及其影响效应

黄土斜坡中常发育有大量的结构面,这些结构面不仅破坏土体的连续性,同时对斜坡的渗流场、变形场甚至稳定性产生显著的影响。本文以泾阳南塬为研究区,通过现场调查和室内试验及数值模拟等方法,对结构面的发育特征和影响效应进行了系统研究。取得主要结果包括：(1)考虑结构面的形成原因及其对坡体的影响效应等,从宏观、细观及微观3个尺度提出了黄土结构面的分级分类方法,将黄土结构面分为5级,两个大类和25个小类。(2)根据现场实测结果,研究区结构面多分布在距坡肩较近位置,且其走向与坡面走向基本一致,结构面的延伸长度、张开度及错动高差等随其距坡肩距离的增加而增大。(3)由数值模拟结果可见,距坡肩不同距离和不同深度的结构面扩展特性及其对坡体变形破坏的影响差异较大。距坡肩较近和较深的结构面在重力作用下更容易扩展。随着结构面与坡面距离的增加,坡体稳定系数先减小后增大并逐渐趋于一个稳定值。随着结构面深度的增加,坡体稳定系数逐渐减小,最终趋于一个稳定值。研究结果可为黄土边坡的稳定性评价提供一定的地质依据。     

近地表地震映像剖面静校正探析

由于自然或人文扰动,近地表第四系覆盖层在横、纵向上存在局部低速带,地震映像剖面上有效初至波旅行时增加,当利用钻孔取芯所获得的波速v解释时,会使异常深度增加,从而使剖面失去了利用v提取异常相对深度的背景,容易在资料解释过程中产生误判。文中首先利用射线追踪法模拟出不同偏移距、不同目的层深度、不同地表低速带的地震映像剖面时间场,然后利用直达波初至进行静校正,结果表明:偏移距越大,静校正后目的反射层同相轴的拉伸畸变越严重;在偏移距不变的情况下,目的层深度对静校正时间量几乎无影响;当偏移距与目的层深度不变时,低速体与下覆介质速度差异越大,过剩的静校正量越大。利用互相关法对地震映像剖面进行静校正,校正后的剖面异常与钻探结果相吻合,二者相互印证,证实了利用直达波旅行时差静态校正地震映像剖面的可行性及适用性。     

贵州贞丰-关岭花江喀斯特石漠化过程中岩土体化学元素含量与石漠化差异性关系研究

不同等级石漠化地区岩体和土体中化学元素有较大的差异,表现在石漠化演化过程中不断被改变,化学元素的差异性对石漠化等级差异性的形成有着内在的关联性。文章以贵州贞丰-关岭花江石漠化治理示范区为研究区,选取11处样地的岩石样和土样,对其进行室内实验分析,以了解该地区岩石和土壤的化学元素含量,从而研究其含量的差异性与石漠化等级之间的关系。结果显示:① 岩体中CaO/ MgO的值越大,Rb/Sr值越低,石漠化等级越高。②在碳酸盐母岩逐渐溶蚀和风化成土的过程中,岩体中Ca、Mg离子被带走,导致成土后土体中Ca、Mg离子含量降低,但强度石漠化地区的土体中Mg离子含量却增加。③不同等级石漠化地区的样品化学元素流失和富集的程度略有差异,一般强度和潜在石漠化地区(离子)含量要高于轻度和中度石漠化地区。④土体中Rb/Sr值越大,石漠化等级越强。该研究可以为示范区的水土流失及石漠化治理提供理论和实践依据。      

树木年轮与其根部土壤化学元素含量的相关性

运用树木年轮学方法研究了北京南郊土壤环境中元素含量随时间序列演变的规律。依据吸收系数研究了相同土壤类型上生长的不同树种对12种化学元素的吸收状况,结果表明不同树种对元素的吸收情况不同。Zn、Cd和P3个元素吸收系数较高。对杨树年轮及其根部土壤中9种化学元素(Na、K、Cu、Zn、As、Sr、Cd、Ba、Pb)的相关性研究结果表明,年轮中元素的含量与其根土中对应元素的含量呈正相关。采用对数线性相关模式(lgC'=algC+b),根据逐年年轮中Cu、Zn、As、Cd、Ba、Pb6种化学元素的含量,反演6种元素在土壤中的逐年(1982—2004年)演变状况。本技术方法能为追溯近代城市化几十年以来的环境污染变迁历史、预测未来污染演变趋势提供更为丰富和科学的信息。     

基于遥感影像记录的新疆玛纳斯河下游冲积平原河道演变过程研究

干旱区河流变迁与绿洲演变和沙漠进退密切相关,是近年来干旱区环境变化研究的焦点之一。玛纳斯河贯穿山地—绿洲—荒漠系统,是新疆准噶尔盆地环境演变的典型区域。文章利用遥感影像,结合实地测量的地貌与沉积记录、室内沉积分析和测年等资料,研究了玛纳斯河下游冲积平原河道演变过程,即近4 000多年来玛斯河在下游冲积平原发生了3次可识别的迁移事件及方向,河道变迁在空间上总体表现为一个自西南向东北迁移的过程。在此基础上,进一步讨论了玛纳斯河下游冲积平原河道的变迁原因及发展趋势,指出区域构造活动是影响玛纳斯河下游河道近4 000年来定向迁移的主要原因,并预测在没有异常气候波动和构造活动的影响下,今后一段时间内玛纳斯河不会发生大规模的迁移。     

中国北方三流域河流—沙漠过渡带地表沉积物化学元素空间差异分析

通过对克里雅河、毛布拉格孔兑以及西拉木伦河三流域的河流-沙漠过渡带地表沉积物的7种常量氧化物以及15种微量元素进行因子分析,结果显示:三个流域之间或不同河段因子分析提取的公因子均可以概括为较稳定的铁锰矿物、较不稳定的长石类和方解石（白云石）类等硅酸盐矿物以及稳定的稀土元素和重矿物等类别;河流间因子分析结果表明,自西向东三个流域沿河地表沉积物的化学元素富集与迁移程度呈递增趋势,化学风化程度增强;流域内因子分析结果表明,自上游至下游,样点化学组成均愈变复杂,不同河段或不同河岸沉积物化学元素空间分布规律与其物源、地貌格局以及水分条件等因素有关;自河床至阶地,不同地貌单元地表沉积物化学元素呈相异的递变规律,这与在距离河道远近不同,物源、动力因素的分配不同有关。     

三峡水库建成后长江中下游防洪战略思考

三峡水库建成后,长江中下游防洪形势显著改善,但由于经济社会发展,防洪要求的提高和江湖关系的变化,长江防洪形势发生了一些新的变化。以1954年和1998年典型大洪水为例,分析了三峡水库建成后长江中下游防洪形势出现的新变化,讨论了长江中下游蓄滞洪空间格局调整及江湖关系变化对于防洪的影响。根据长江水沙变化、河道演变、水库群调控和分蓄洪区使用几率变化等出现的新问题,提出未来防洪战略及对策。结果表明:三峡建成后,百年一遇以下洪水防御形势明显好转,而百年一遇以上特大防洪的防洪形势仍然严峻,洪水风险主要转移到水库群上;今后需要在加强蓄滞洪区建设的基础上,重点推动防洪非工程措施建设,以减轻特大洪水带来的灾害损失。     

Holocene palaeoflood events recorded by slackwater deposits along the lower Jinghe River valley,middle Yellow River basin,China

Palaeoflood slackwater deposits (SWDs), are the natural record of overbank flooding and are often found within aeolian loess‐soil profiles along the river valleys of the middle Yellow River basin. These pedo‐stratigraphic sequences are studied using a multi‐disciplinarily approach to reconstruct Holocene hydro‐climatic variations. Our field investigations along the lower Jinghe River valley have identified palaeoflood SWDs at several sites along the riverbanks based on sedimentological criteria. Analytical results, including magnetic susceptibility, particle‐size distribution and concentrations of chemical elements, indicate that these well‐sorted palaeoflood SWD beds were deposited from the suspended sediment load in floodwaters. We identify two episodes of extraordinary palaeoflood events along the Jinghe River valley. These hydro‐climatic events were dated to 4200–4000 and 3200–2800 a BP, by using the optically stimulated luminescence method in combination with archaeological dating of retrieved anthropogenic remains, and with pedo‐stratigraphic correlations with the previously studied Holocene pedo‐stratigraphy in the Jinghe River drainage basin. The flooding events are therefore considered to be a regional expression of known climatic events in the northern hemisphere and demonstrate Holocene climate was far from stable. This study provides important data in understanding the interactions between regional hydro‐climatic systems and global change in semi‐arid and sub‐humid regions. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄河下游洪水冲淤相对平衡的分组含沙量阈值探讨

河床冲淤相对平衡下的洪水分组含沙量阈值是多泥沙河流水沙调控的重要参数.基于河床演变学的原理,根据黄河下游200余场次洪水实测资料,探讨了洪水分组含沙量阈值和分组来沙系数阈值.研究表明,黄河下游洪水过程中,在一定的分组含沙量及来沙系数条件下,可以使得河床冲淤达到相对平衡.对于悬沙以细泥沙为主的洪水,其河槽冲淤临界含沙量与主槽单宽流量、最大日均流量、花园口以下河段最小平滩流量、床沙中值粒径大于0.05 mm的沙重百分数有关;对于悬沙以中粗泥沙为主的临界含沙量则与粒径大于0.05 mm的沙重百分数无关;对于悬沙以粗泥沙为主的临界含沙量除与细泥沙临界含沙量的因素有关外,还与悬沙中值粒径小于0.025 mm、大于0.05 mm的沙重百分数有关.对于含沙量级相近的洪水,若流量级不同,同样可以产生不同的冲淤结果,即存在着分组来沙系数临界值.     

小秦岭大湖峪矿渣型泥石流的物源特征及其危险度评价

河南省灵宝市大湖峪峪道金矿开采活动强烈,采矿废渣成为当地泥石流主要的物源隐患。在2007年对峪道内采矿废渣堆进行实地调查的基础上,依据矿渣型泥石流的特点,选择渣堆规模、河道堵塞程度、渣堆稳定性、沟谷纵坡降比、河流弯曲度和沟谷汇水面积6个因子,利用层次分析法确定各因子的权重,进而对大湖峪主峪道及其支沟进行了泥石流危险度评价。结果表明,13条沟谷中有10条为高危险度区,其中东峪黑峪子沟、东峪主峪道、西峪东槽桐沟和槽桐沟均为泥石流极高危险区。大湖峪泥石流危险度评价结果为泥石流的防治和预警提供了科学依据。     

长江在三峡库区段实现东流过程探讨

三峡如何贯通并实现东流的问题历来是学术界关注和争议的问题。笔者认为,三峡的连通不是简单的江汉平原水系与四川盆地水系的连通,而是包括三峡库区段众多中小盆地及其水系的纵横交织性连通,连通过程中有地表水的溯源侵蚀作用,也有地下水的溶蚀、风化和侵蚀作用。地表水的流路与地下水的流路不尽相同,地下水的作用形成地下河,许多峡谷是地下河经进一步溶蚀垮塌形成的。地表河与地下河相连接构成长江主河道。虽然当时的水流有东西分流,但没有明显的分水岭,许多地段水流的方向因各盆地降雨量的变化而频繁改变。由于河流下切和新构造运动造成地表西升东降,最后流向四川盆地的水改向东流,形成统一的长江。三峡库区段是年轻的河段,成为完全地表河和东流的时间不长。这些认识对深化大江大河的成因理论具有重要的意义。     

Hydrogeochemical and isotopic study of the Kumho River, Korea: implications for anthropogenic and seasonal effects

The geochemical and isotopic compositions of river water are controlled by different factors. The seasonal and spatial variations in the geochemical composition, δD, δ¹⁸O, and δ¹⁵N–NO₃ of the Kumho River were investigated to reveal the geochemical processes occurring at different seasons. The Kumho River, which runs through different geologic terrains with different land use characteristics, is the largest tributary of the Nakdong River, the longest river in South Korea. The data varied significantly according to the land use and the season. Each monitoring station showed the lowest concentrations of various ions during July, the rainy season, due to the increase of precipitation rate. The ionic concentrations gradually increased downstream by the mineral weathering and anthropogenic activity. At the upper regions of the river, Ca and HCO₃, which are closely associated with mineral weathering, were the most dominant cation and anion, respectively. The relatively high Si concentration of the headwater samples, caused by the weathering of volcanic rocks, also showed the importance of weathering in the upper regions mainly composed of volcanic rocks. The downstream regions of the Kumho River are mainly influenced by sedimentary rocks. At the lower reaches of the river, especially near the industrial complexes in Daegu, the third largest city in Korea, Na, Cl, and SO₄ became the dominant ions, indicating that the anthropogenic pollution became more important in regulating the chemical composition of the river. The increasing (Ca + Mg + Na + K)/HCO₃ ratio downstream also indicates that the anthropogenic effects became more important as the river flows downstream. The isotopic compositions of δD and δ¹⁸O indicate that the river waters were significantly affected by evaporation during May and July, but the evaporation effect was relatively low during October. The isotopic composition of δ¹⁵N–NO₃ increased downstream, also confirming that anthropogenic effects became more significant at the lower reach of the river and near Daegu.     

Application of chemometric methods to analyze the distribution and chemical fraction patterns of metals in sediment from a metropolitan river

Rivers in metropolitan areas are often highly polluted with materials that pose a threat to a large number of residents. Human influences lead to contaminants in metropolitan rivers having more complex sources than those in rural rivers. This complexity results in contamination that is unstable and rapidly changing. Here, the contents and chemical fractionation patterns of eleven toxic elements (As, Cd, Co, Cu, Cr, Mn, Ni, Pb, Zn, Y, and Hg) were evaluated in 13 samples collected from along the Beiyunhe River in Beijing, China. The results revealed that the metal contents were unevenly distributed along the river, with higher levels being observed in the downriver sites and the rendezvous sites. Additionally, more than 80% of the metals were found to be in the residual phase. The organic and sulfide phases were the most important extractable phases of most metals, with Ni, Co, Cu, and Cr primarily being associated with these phases and As, Cd, and Zn having a strong association with the iron/manganese oxide and hydroxide phases. Additionally, Mn was associated with the exchangeable and carbonate phases, with the lowest concentrations being observed in the organic and sulfide phases. Conversely, the metal exchangeable and carbonate phases were uniformly distributed throughout the river. Analysis of the metal sources revealed that particles input from the atmosphere comprised a considerable amount of the metals in the Beiyunhe River. However, these metals likely do not enter the sediment via atmospheric deposition directly, but rather through rainwater runoff into the river. The methods used in the present study will be useful in other studies that require analysis of complex data.     

不同时间段青木关岩溶地下河水化学变化主导因素分析

利用多参数水质分析仪,对典型岩溶槽谷区重庆青木关岩溶地下河出口姜家泉的月尺度、农耕期和暴雨期3个不同时间段的水化学动态变化特征进行监测,通过主成分分析法,研究这3个不同时间段水化学变化主导因素的异同。结果表明:月尺度期间,电导率、pH值和Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+、HCO_3~-受雨水稀释作用,使丰水期低于枯水期;水化学变化主要受5个主成分影响,累积方差贡献率为90.75%,但其主导因素是水-岩作用。农耕期,降雨携带残余的粪肥、氮磷钾肥汇入地下河,电导率和Cl~-、NO_3~-、K~+、Na~+浓度升高;水化学变化主要受3个主成分影响,累积方差贡献率为87.81%,但其主导因素是施肥活动。暴雨期间,各离子浓度变化经过平稳期、上升期、稳定期、特殊期4个阶段。上升期,降雨对地下河影响最大,导致水-岩作用增强,电导率和Ca~(2+)、HCO_3~-浓度上升;对地表土壤和化肥的冲刷淋溶作用显著,导致Al、Fe、Cl~-、K~+、Na~+和NO_3~-浓度明显上升。水化学变化主要受4个主成分影响,累积方差贡献率为80.09%,但其主导因素是水-岩作用、地表土壤和养分流失。