基于碳酸盐岩风化的碳源分析及土壤的影响作用机制

在CO2 - H2O- 岩石系统中由于碳酸盐岩的可溶性,使其回收土壤/大气CO2 的通量比硅酸盐岩更大。通过大陆河流湖泊HCO-3 来源和海洋碳来源两种计算方式得出,碳酸盐岩溶解回收大气CO2 的量是其它岩类的3倍以上。与同纬度地带性土壤相比,岩溶地区土壤通过促进土下碳酸盐岩的溶解与固碳作用对大气CO2 产生更为强烈的汇效应: 土壤的覆盖使土下碳酸盐岩的溶蚀速率平均提高4.35倍,从而加快了对土壤/大气CO2 的回收速率;富钙的土壤地球化学背景使石灰土富含胡敏酸钙,胡敏酸在土壤中的存留时间长达780～ 3 000年,是其它类型土壤有机质如富里酸的4～ 5倍,稳定的胡敏酸钙使土壤有机碳稳定性增加、周转周期延长而得以累积,固碳作用将减少土壤CO2 向大气的排放。石灰土的平均有机质含量比同纬度红壤、黄壤分别提高了44%、33% ,固碳作用十分明显。      

地下水污染场地水质空间相关性分析

地下水污染场地的监控需要依据水文地质条件、地下水流场和溶质运移特征,利用水化学的示踪作用开展空间分析,以识别地下水和溶质运移特征。该方法具有简易和经济的优点。以台湾苗栗县某化工污染场地为例,通过对地下水中多种离子浓度的空间等值线分析及对比,判断污染物的来源和分布范围。采用离子浓度的统计特征值P95、P75、P50、P25构成的等值线,作为判断离子空间分布特征的依据,并形成离子之间对比的统一标准。所有离子都采用浓度P95等值线包围的区域作为其污染源,其它三种等值线表示可能出现的污染物扩散范围。在此基础上通过对比发现10种离子的污染源集中出现在场地一个范围内,并形成一个污染带,表明它们的来源具有密切的联系。10种离子P75等值线划出的污染物分布范围同样比较集中,但几乎都分布在污染带的南部,显示离子的迁移方向和迁移距离是一致的。根据离子空间分布的相似性将其分为三组,空间分布相似性高的离子组同时出现在一个区域的机会更多。通过多种水化学成分识别地下水流场和溶质运移特征,提高了结论的可信度,为污染物监控提供参考。     

我国西南岩溶区表层岩溶带的水文动态分析

以西南地区10个表层岩溶泉的长期观测和自动化监测数据为基础,分析了表层岩溶带的水文动态特点。表层岩溶泉的月径流量变化和连续的水位变化表明表层岩溶带具有水文动态不稳定的共性,不稳定性和表层岩溶带的功能和降水有关。根据表层岩溶带的形态和水文动态变化特点进行分类,认为以间互型碳酸盐岩为基础的溶丘洼地表层岩溶带和以连续型碳酸盐岩为基础的峰丛洼地表层岩溶带是西南岩溶区两种重要的表层岩溶带类型。溶丘洼地表层岩溶带相对于峰丛洼地表层岩溶带具有较连续的土壤盖层和较大的表层岩溶泉密度以及较稳定的水文动态变化。白云岩上发育的表层岩溶带水文动态比灰岩稳定,森林覆盖下的表层岩溶带的水文动态比灌木林稳定。表层岩溶带的水文动态受控于它的补给类型和径流特征。土壤层的厚度和植被类型会使表层岩溶带集中补给的比例发生变化,而岩性则通过影响表层岩溶带的空隙类型来控制径流特征。     

南海北部沉积物间隙水中营养盐研究

通过2004年9月对南海北部6个站位的采样分析,探讨了间隙水的营养盐含量及其空间分布特征,估算了沉积物-海水界面营养盐的扩散通量。结果表明,NH4-N含量为8.9—142.3μmol.L-1,是南海北部间隙水中营养盐的主要组分,占溶解态无机氮的比例范围为49.1%—75.2%。在平面分布上,NH4-N含量表现为近海高于远海,PO4-P则差别不大。NH4-N、NO3-N、NO2-N和PO4-P在沉积物-海水界面的平均通量分别为7.08、-0.61、-0.51、0.14μmol.(m2.d)-1。NH4-N、PO4-P主要是从沉积物向上覆水扩散,是底层水体营养盐的来源之一。     

表层岩溶泉的水资源管理与开发工程设计

表层岩溶泉的水资源通常在时间分配上很不均匀,利用水窖可以将雨季剩余的水资源储存下来供枯季利用。水窖的容积、泉能够提供的最大日用水定额以及某个时段的水资源最大利用量三者是相互联系的变量,如何确定他们是一个水资源优化管理问题．利用专门为之设计的遗传算法可以对这个问题求解。以广西马山县古零镇弄拉表层岩溶泉为例,利用遗传算法对水资源进行优化管理,设计出满足水资源利用量最大化的最佳水窖容积和最大日用水定额。计算结果还表明水窖的初始存水量和用来优化计算的泉流量序列对优化的结果有很大的影响。以此建议在雨季修建水窖．并且水窖利用之前应该预先存入尽量多的水。此外还提供了水窖容积和日最大用水定额之间的定量关系,作为工程设计的参考。     

岩溶水系统的水化学曲线及其在水文地质研究中的应用

为了认识水文地质条件与岩溶泉水化学之间的关系,以西南地区的6个典型岩溶水系统丫吉试验场S31号泉、毛村地下河、官村地下河、陈旗岩溶泉、青木关地下河以及金佛山水房泉为例进行研究。通过对比发现,在这些强烈非均质的山区裸露型岩溶水系统中,仪器能够实现自动化监测的电导率、温度和pH值等指标的水化学曲线存在差异。分析可知控制水化学变化的主要因素如下:首先是降雨补给引起系统的水量与碳酸盐岩溶解过程的变化;其次是CO₂气体随降雨进入含水层,促进碳酸盐岩的溶解;最后是地表污染物的淋滤。当电导率、水温、pH曲线出现降低和碳酸盐岩矿物饱和指数下降时,反映的是岩溶水的稀释作用;当电导率曲线出现高峰时,反映的是岩溶水补给的CO₂效应,此时水中二氧化碳分压(p_CO2)升高;当场雨中水化学曲线的变化滞后于水文动态曲线时,反映的是岩溶管道的活塞流效应;与人类活动有关的NO₃^-等污染物质量浓度在降雨后出现高峰,反映土壤的降雨淋滤作用,并可能影响电导率的变化趋势。某个系统的水化学曲线趋向于经常出现某几种效应,并且彼此的类型不同,表明了降雨补给的面状渗流方式和集中灌入方式对岩溶水影响的强弱不同,以及系统在径流方式和调蓄机制上的差异。一般而言:以面状补给方式为主的系统,水化学曲线多表现为CO₂效应,较少出现稀释作用;而岩溶发育强烈的系统,降雨补给受控于溶蚀裂隙和管道,其水化学曲线较多出现稀释作用,较少出现CO₂效应;以管道为主要径流方式的系统易出现活塞流效应,而包气带厚度大和含水层储水能力强的系统水化学变化被减弱。     

石羊河下游农户的土地利用行为及效率

农户的土地利用行为不仅决定着土地资源能否可持续利用,更影响着农村生态环境质量。本文以石羊河下游484户农户的问卷调查为基础,采用多独立样本和数据包络分析(DEA)法分析不同区域和不同类型农户土地利用行为的差异性和土地利用效率及影响因素。结果表明:(1)越向石羊河尾闾,粮食作物的种植比例越小,而经济作物种植比例越大;(2)坝区种植多样化指数最高,湖区农户土地的投入和产出最高,坝区与湖区土地利用的综合技术效率和规模效率均高于泉山区;(3)随着非农化水平的提高,农兼户的种植多样化指数最高,纯农户、农兼户和兼农户的土地投入与产出、综合技术效率、规模效率依次降低;(4)家庭规模、户主年龄、非农业收入与土地利用效率呈显著负相关性,劳动力受教育水平、农业总投入、农业收入与土地利用效率呈显著正相关性。最后,提出改善石羊河下游农户的土地利用行为、提高土地利用效率的对策建议。     

桂林甑皮岩地下水与地表水的水力交互作用

桂林甑皮岩遗址地处典型的峰林平原区,面临地下水运动破坏遗址区稳定性的问题。为掌握水塘岩溶渗漏过程特征,揭示遗址保护区岩溶地下水与地表水的相互作用,保护遗址区的稳定性,分析了遗址保护区地下水与地表水的水位动态特征,并根据岩溶地下水与地表水系统的水均衡要素建立水箱模型的基本物理结构和水塘水位衰减方程,将模拟水位与实际水位对比分析,量化地表水与降雨及遗址洞地下水之间的相互关系。水塘水位动态与地下水水位动态存在水位高差、上升起点、衰减速度和峰值滞后的差异性,两者动态过程的差异反映遗址区岩溶介质的沟通能力较强;地表水渗漏过程主要控制因素是水塘底部的岩溶渗漏能力;地下水补给地表水塘的方式以主径流带管道流集中补给为主。遗址区地下水与地表水的水力交互作用表现出强烈的动态模式,地下水与地表水互相转化特征显著。地下水与地表水的水力交互有利于削弱地下水潜蚀力,缓解地下水对覆盖层的侵蚀破坏。      

中国南方岩溶石山地区不同岩溶类型的地下水与环境地质问题

依据碳酸盐岩的出露形式、岩性和层组类型、大地构造等,将南方岩溶环境系统划分为裸露型、埋藏型、覆盖型和断陷盆地型,其中裸露型又可分为连续型和间互型.简要叙述了连续性、间互型、埋藏型和覆盖型岩溶区的大地构造、岩性和岩层组合方面的特征,结合多个典型点最新的研究成果,重点介绍了连续型岩溶区的地表水缺乏、污染、内涝和石漠化问题,提出修建水窖、封山育林等措施缓解缺水和治理石漠化;同时介绍了间互型岩溶区的地表、地下水污染、缺水、石漠化问题,提出依托高位隔水层溶洼成库、寻找蓄水构造打井、封山育林等治理措施;最后介绍了埋藏型岩溶区的缺水、石漠化和塌陷问题,指出打井、恢复植被等治理措施.     

地下水污染预警研究进展

分析了地下水脆弱性、地下水污染风险和地下水污染预警三者之间层层递进的关系;在归纳总结国内外地下水脆弱性和地下水污染风险评价理论和方法的基础上,综述国内外相关地下水污染预警的大量研究成果,基于地下水污染预警等级划分方法,整体上将地下水污染预警方法概括为基于设定临界值的地下水污染预警和基于既定标准的地下水污染预警两大类。最后阐述地下水污染预警研究在地下水资源可持续发展中的重要意义,并指出地下水污染预警的评价方法和理论研究应进一步考虑多学科的交叉、与先进技术的耦合以及资料的精确度等问题。