北京市土壤Hg污染的区域生态地球化学评价

城市土壤Hg异常/污染是中国普遍存在的重大生态环境问题。文章对北京市近1000km2范围内的地表土壤、壤中气、大气干湿沉降、大气颗粒物、大气中的Hg含量水平和空间分布模式进行了系统研究,查明北京地表土壤Hg平均含量为0.41mg/kg,大气干湿沉降物中的Hg平均含量为0.194mg/kg,壤中气Hg的平均含量为559.65ng/m3,大气颗粒物PM10和PM2.5中的Hg含量分别为0.59和0.67ng/m3,大气中的Hg平均含量为3.13ng/m3。北京市自2000年起实现了由燃煤转变为燃气的减排措施,导致干湿沉降物中的Hg沉降通量显著减少,2006年大气干湿沉降物中Hg的沉降通量1.837mg·m-2·a-1,北京市城区(近1000km2)Hg全年沉降为1837kg,空气中总Hg浓度由1998年的8.3~24.7ng/m3下降到2006年的3.13ng/m3,大气颗粒物中Hg含量由2003年的1.18ng/m3下降到2006年的0.59ng/m3(PM10)和0.67ng/m3(PM2.5),表明北京市煤改气减排措施的实施显著改善了大气环境质量。通过对土壤中Hg的存在形式研究,发现土壤中有硫化物(辰砂)及各种Hg盐(HgCl2)的含Hg矿物,Hg也可以各种吸附方式或壤中气方式存在。研究证实北京壤中气Hg与大气Hg存在显著的相关性(n=131,R=0.267,p<0.01),表明壤中气Hg是大气Hg的重要来源之一。利用2005年地表土壤总Hg与Hg释放速率的线性方程估算,土壤Hg平均释放速率为102.42ng·m-2·h-1,2005年土壤释放进大气的Hg通量为936.70kg。在查明土壤中存在大量辰砂矿物的同时,还分布有大量具有高温熔融特征的金属微球粒和玻璃质微球粒,证明燃煤和冶金烟尘是地表土壤Hg的主要来源。土壤中Hg、S、pH和辰砂颗粒浓度在空间上的高度耦合性表明,碱性条件下,土壤中高含量的S和Hg是辰砂形成的重要原因。按国家土壤环境质量标准,北京市I级土壤Hg环境质量的面积为176km2,Ⅱ级为808km2,Ⅲ级为24km2,超Ⅲ为36km2。Ⅲ级、超Ⅲ级主要分布在二环路以内的中心城区。城南(长安街为界)大气Hg环境质量明显优于城北,在北四、北五环之间的部分地区,大气颗粒Hg的环境质量为Ⅲ级或超Ⅲ级。在地表土壤Hg含量较高的中心城区,居民每天因呼吸摄入的Hg高达364ng,对人体健康构成潜在风险。根据我国"十一五"规划中每年实现10%节能减排的目标,对北京市未来50年土壤Hg含量的时空演变趋势预测,预测2050年北京因干湿沉降带来的Hg输入量为16.03kg,地表土壤释放Hg的输出量为37.36kg,明显大于Hg的输入通量,土壤Hg的环境质量将得到根本改善。预测到2040年Ⅲ级土壤Hg环境质量的区域将完全消失,到2060年以Ⅰ级土壤为主。     

太湖流域土壤重金属元素污染历史的重建:以Pb、Cd为例

太湖是位于长江下游的一个大型浅水湖泊,通过对4个代表太湖不同沉积环境的湖底沉积剖面的137Cs和210Pb沉积定年,重建太湖湖底沉积物和太湖来水流域土壤Cd、Pb的污染历史。结果显示:1980年以前,太湖底积物中Cd、Pb含量与流域内的自然背景含量相当,1980年以后,湖底沉积物中的Cd、Pb含量显著增高,这与我国大规模工业化进程的起始时间基本一致,推测工业化进程是湖底沉积物中Cd、Pb含量增加的主要原因。1900年以来太湖湖底沉积物中累积含有Cd和Pb分别为146t和25980t,其中苕溪来水提供的Cd和Pb分别为40t、6777t,宜溧河来水提供的Cd、Pb分别为36t、6023t,其他来水(洮、滆、运河)提供的Cd、Pb分别为71t、13179t,其他来水是太湖Cd、Pd累积的主要输入途径。Cd、Pb累积的高峰期为20世纪80—90年代,1980年以来,运河来水Cd、Pb的输出通量为28.26t、3419t;苕溪流域Cd、Pb的输出总量分别为13.70t、1585t,其中人为源的Cd、Pb为8.90t、610t,人为源输出的Cd、Pb通量占总输出量的64.96%和38.47%;宜溧河流域Cd、Pb的输出总量分别为10.09t、1063t,人为源的Cd、Pb分别6.96t和500t,人为源输出的Cd、Pb通量占总输出量的68.68%和47.08%,表明太湖流域人类活动所导致的Cd已超过自然剥蚀过程,因此削减工业化进程中的Cd、Pb排放总量,控制太湖运河来水的输出通量是改善太湖底积物Cd、Pb环境质量的关键措施。     

太原市区土壤中多环芳烃污染特征研究

采用1个样/km2的密度,1个分析组合样/25km2的方法,对太原市区土壤中多环芳烃进行了调查。结果表明,太原市区土壤中多环芳烃的平均含量为8.65μg/g;空间分布上北高南低,高值点主要位于工业区及交通要道地段;组成上以四环及四环以上的多环芳烃为主。通过与国内外城市土壤的对比可知,太原市土壤PAHs污染已相当严重,其来源主要是煤炭的燃烧。太原市工业布局、能耗类型和地理位置是造成土壤PAHs污染的主要原因。     

基于协整Granger因果分析的地区一体化进程研究——以京津冀和长三角为例

基于协整分析和Granger因果检验,分析了京津冀和长三角1980年以来地区一体化发展进程.研究发现,从总体上看,京津冀和长三角地区一体化进程都在不断加深.京津冀地区,1980-1992年,北京与天津、北京与河北间都不存在Granger关系,天津和河北不存在协整关系;1993-2004年间,京津冀区域一体化不断加深,北京是河北、北京是天津的Granger原因;长三角地区,上海与江苏不存在协整关系,1980-1992年,上海与浙江、江苏与浙江之间不存在Granger因果关系,而在1992-2004年,上海与浙江、江苏与浙江均存在Granger因果关系.     

西秦岭关家沟组地层时代、物源及其构造响应

在西秦岭关家沟组贾昌沟砂板岩所夹的硅质岩层中发现晚石炭世和晚二叠世的古生物化石;在关家沟组砾岩中所采的花岗质和火山质砾石,利用氩-氩(40Ar/39Ar)法测年所获得的年龄为晚三叠世。对关家沟组物源及其古水流分析,其古水流方向230°~356°,其物源主要来自南东侧活动大陆边缘的碧口岛弧,且秦岭全面碰撞造山期为早中生代。由此,初步推测关家沟组形成时代可能与秦岭全面碰撞造山为同期——早中生代。     

水沙调节后荆江典型河道横向调整过程的响应——Ⅱ.上、下荆江调整差异初探

三峡水库2003年6月蓄水运用后,下游河道水沙过程已发生大幅变化,对于岸滩抗冲性较弱的荆江河道来说,河道的横向调整过程势必受到影响。采用考虑岸滩崩塌的河势研究数值模型,针对三峡水利枢纽工程运行所引发的水沙变异过程,初步探讨了荆江典型河道横向调整及河势变化对水沙条件变化的响应。对于下荆江石首河段来说,来沙减少后,冲刷加剧,局部河岸坍塌及平面变形加剧,主要发生在受弯道水流顶冲的位置,但河势演变趋势及平面变形总体上基本一致,并未发生较大变化。对于上荆江沙市—新厂河段来说,来沙量减小后,河道平面变形幅度总体上减小,局部最大减幅可达50%左右。     

高放废物处置库甘肃北山预选区地下水位动态特征

阐明了甘肃北山预选区地下水位动态特征及其与当地大气降水的关系,并对其动态类型进行了剖析,由此得出北山地区地下水源自当地大气降水补给的认识。为处置库预选区场址评价提供了水文地质依据。     

湖南洞庭湖区土壤酸化及其对土壤质量的影响

酸雨沉降引起的土壤酸化是当前全球最大的环境问题之一,湖南洞庭湖地区是中国土壤酸化非常严重的地区之一。随着土壤的酸化,Cd和Pb等有害元素的水溶态和交换态含量上升,特别是土壤在碱性至弱酸性范围内,Cd的生物活性急剧提高,给农作物安全生产带来了危害。土壤酸化还造成K、Na、Ca、Mg等盐基离子大量淋失,有益元素有效态含量也急剧减少,土壤肥力下降,养分贫瘠,土壤质量下降。针对土壤酸化带来的种种影响,提出了建议:提高能源利用率;增施有机肥,提高土壤缓冲能力;改进施肥结构;适量施用石灰、白云石粉,调整土壤pH值。     

伊犁盆地北部山麓黄土粒度端元指示的粉尘堆积过程

中亚干旱区是全球重要的粉尘源区,是全球变化与区域响应研究的关键区域之一。中亚粉尘形成搬运沉积过程一直是全球变化研究的热点科学问题。本文选取位于伊犁盆地北部、北天山南麓不同地形和气候条件下的两处黄土剖面,对其沉积速率最高的层段进行了粒度测试分析,结合聚类分析和粒度分布曲线拟合两种方法,重建了黄土粉尘的堆积过程。伊犁盆地黄土主要由远源和近源物质组成,分别由高空西风和中尺度的区域风搬运而来。高空西风所携带的远源粘粒级矿物颗粒对盆地东部降雨较高地区有一定的贡献,而在盆地西部不容易沉降下来。中尺度区域风所搬运的近源物质组成了黄土沉积物的主体,而近源区沉积物的可用性在黄土的形成过程中扮演着重要角色。另外,非风暴过程中(沙尘暴过后)出现的浮尘在沙尘暴天气频率减少的时期对黄土的发育有重要贡献,而在沙尘暴天气频发的时期,较差的植被覆盖度能够使得已经沉降下来的浮尘组分重新被扬起至大气中。由此建立了一个粉尘堆积的概念模型。认识黄土粉尘的堆积过程对现代沙尘天气的治理和人类生存环境的改善具有重要作用。     

南极半岛邻近海域夏季POC分布特征及其影响因素

海水中的颗粒有机碳(POC)与生物的生命过程、初级生产力关系密切,是海洋食物链中重要的物质基础和能量来源,因此POC的分布特征可以有效反映其生物地球化学环境。利用中国第33次南极考察期间(2016年12月至2017年1月)在南极半岛邻近海域采集的海水颗粒物样品,研究POC的空间分布特征及其影响因素。结果表明,斯科舍海0—200 m的POC浓度范围为7.44—193.52μg·L~(-1),平均浓度为(48.84±35.09)μg·L~(-1);南斯科舍海岭0—200 m的POC浓度范围为9.13—62.17μg·L~(-1),平均浓度为(29.76±14.12)μg·L~(-1);鲍威尔海盆0—200 m的POC浓度范围为5.87—270.72μg·L~(-1),平均浓度为(48.57±38.92)μg·L~(-1)。表层POC高值出现在斯科舍海区和鲍威尔海盆区,而低值出现在海岭区,与叶绿素a(Chla)的变化趋势一致,与营养盐的变化趋势相反。垂向分布上,各个区域POC平均浓度随深度的增加而减少,鲍威尔海盆和斯科舍海POC最高值都出现在25 m层。分析结果表明光合浮游植物是研究海域POC的主要来源, POC的主要影响因素为温度、水团混合以及海冰环境。斯科舍海与鲍威尔海盆整体非生命POC占比高,可能是由于高磷虾生物量、海冰碎屑以及陆源输入的干扰;南斯科舍海岭整体非生命POC占比低。