2010—2020年黄河下游河南典型灌区浅层地下水中砷和氟的演化特征及变化机制

黄河下游典型灌区河南段是豫北平原重要的农业种植区。该地区浅层水质整体较差,因常用于作物灌溉或家畜饮用,会对人体健康产生风险,因此对该地区地下水中砷与氟浓度变化特征和机制的研究将有助于提高对该地区地下水污染的认识水平。本文基于2010年和2020年在灌区范围内采集的327组浅层地下水样品,研究区内地下水砷和氟分布情况,并在此基础上对比研究十年间灌区浅层地下水中砷、氟的演化特征,探索分析砷与氟浓度及空间变化机制。研究结果表明：该地区浅层地下水中存在砷与氟超标问题,2020年浅层地下水中高砷（砷浓度大于10μg/L）和高氟（氟浓度大于1mg/L）的样品数量分别占总数的26.1%和26.06%。高砷水分布在太行山前洼地与黄河冲积平原等泥沙互层结构的沉积环境中,还原性较强,同时地下水径流不畅,较强的阳离子交换作用使得其所处环境中Ca²⁺浓度较高。近十年间砷浓度增加的水样占总数31.8%,砷浓度减少的水样占36.7%。砷浓度的增长（减少）是地下水还原性增强（减弱）使得锰氧化物溶解释放（吸附）导致。近十年间不同地区农业灌溉和水源置换等用水方式导致水位变化是引起砷浓度变化的潜在因素。高氟水主要分布在河南新乡与濮阳的黄河沿线,氟离子浓度受到沉积物中萤石等钙质矿物溶解影响,使得高氟地下水出现在低钙环境中。近十年间研究区中氟离子浓度减少的占总数60.2%,氟离子浓度增加的占32.1%,整体变化趋势向好,但是高氟区中氟离子浓度继续增加。氟浓度的变化同样受到Ca²⁺变化影响,在Ca²⁺浓度降低（升高）时氟浓度进一步升高（降低）。地下水中氟升高地区分布在黄河沿线,因此受到黄河水补给影响较大,地下水径流条件较好,阳离子交换作用减弱,使得Ca²⁺浓度降低,此时地下水中砷浓度受到环境影响而降低,因此研究区氟增加地区中砷与氟的分布和演化呈现反向关系。     

基于计算流体力学的寒区土壤水热耦合模型研究

土壤水文过程（水分运移和传热）及其对气候变化的响应是寒区水文学的前沿问题。然而,冻土的存在使得寒区土壤水文过程变得极其复杂。此外,寒区自然环境恶劣,较难获取长时间序列和高分辨率的野外观测资料。近年来,充分利用已有的观测数据,构建寒区土壤水热耦合模型,并开展相应的数值模拟研究,已成为理解寒区土壤水文物理过程,揭示其动力学机制的重要途径。基于寒区土壤水文物理过程和计算流体力学方法,构建了高分辨率、适用于完全饱和状态下的寒区土壤水热耦合模型,且自主研发了相应的数值求解器和软件包。随后,通过一系列完全饱和状态下的验证算例,如经典的一维传热方程解析解、被广泛应用的二维基准测试算例和室内土柱冻结实验等,对已构建的模型进行了系统的检验。模型模拟结果与解析解、基准算例的结果以及实验数据相比,均有较好的一致性,表明该模型较为准确且高效地模拟了寒区土壤在完全饱和状态下的水分运移和传热过程,尤其能够精细刻画冻土水-冰相态变化等关键过程,有望成为研究寒区土壤水文过程的有力工具。     

NURE航空计划回顾与新时代航空γ能谱勘查启示

国家铀资源评价(NURE)计划实现了覆盖美国本土和阿拉斯加的1∶250000 NTMS图幅航空γ能谱测量和航磁测量,通过简要回顾该计划历程,重点针对NURE中航空地球物理勘查(航空γ能谱和航磁测量),讨论了航空地球物理勘查中测量技术、数据处理及解释方法等。NURE航空测量在铀矿勘查和辐射环境评价、洲际航空地球物理编图等领域发挥了巨大作用,产生了意义深远的影响。在总结NURE航空测量经验和做法的基础上,针对我国航空γ能谱测量勘查现状,建议从国家层面进行顶层设计,尽快实施我国陆域范围内的航空γ能谱和航磁框架性测量,实现对我国陆域航空γ能谱测量全覆盖,建设具有中国特色的航空γ能谱测量与监测体系。     

Inter‐laboratory Characterisation of Apatite Reference Materials for Chlorine Isotope Analysis

Here we report on a set of six apatite reference materials (chlorapatites MGMH#133648, TUBAF#38 and fluorapatites MGMH#128441A, TUBAF#37, 40, 50) which we have characterised for their chlorine isotope ratios; these RMs span a range of Cl mass fractions within the apatite Ca₁₀(PO₄)₆(F,Cl,OH)₂ solid solution series. Numerous apatite specimens, obtained from mineralogical collections, were initially screened for ³⁷Cl/³⁵Cl homogeneity using SIMS followed by δ³⁷Cl characterisation by gas source mass spectrometry using both dual‐inlet and continuous‐flow modes. We also report major and key trace element compositions as determined by EPMA. The repeatability of our SIMS results was better than ± 0.10‰ (1s) for the five samples with > 0.5 % m/m Cl and ± 0.19‰ (1s) for the low Cl abundance material (0.27% m/m). We also observed a small, but significant crystal orientation effect of 0.38‰ between the mean ³⁷Cl/³⁵Cl ratios measured on three oriented apatite fragments. Furthermore, the results of GS‐IRMS analyses show small but systematic offset of δ³⁷Cl_SMOC values between the three laboratories. Nonetheless, all studied samples have comparable chlorine isotope compositions, with mean 10³δ³⁷Cl_SMOC values between +0.09 and +0.42 and in all cases with 1s ≤ ± 0.25.     

短波红外光谱、X射线荧光光谱、黄铁矿热电性分析在胶东新城金矿田深部找矿中的应用

胶东半岛是我国最重要的金矿集区之一,其矿床是典型受北东向断裂构造(焦家断裂带、三山岛断裂带和招平断裂带),以及次生断裂构造(如望儿山断裂和灵北断裂等)控制的矿床类型。前人在该区域做了大量研究,但主要集中在地表和浅层成矿段,对于深部成矿规律与预测的研究相对较少。新城金矿田是胶东半岛的特大型金矿之一,由新城矿床、曲家矿床和招贤矿床三部分组成。由于受到焦家断裂带控制,在招贤矿区中的科研深钻达到2 500 m以下,为我们研究深部成矿规律提供了良好的样品。本文通过该地区蚀变矿物的短波红外光谱特征(short-wave infrared spectroscopy,SWIR),并结合X 射线荧光光谱(X-ray fluorescence spectrometry,XRF)法和黄铁矿热电性法,选取该地的不同成矿阶段的蚀变岩石和典型载金矿物黄铁矿,并在三维环境中,定量化分析了主要的蚀变矿物——白云母族的短波红外光谱的特征值,揭示其找矿规律与指示意义,进一步提取矿床中蚀变矿物的找矿标志。研究结果表明:(1)在靠近焦家主断裂构造蚀变岩型矿体的位置,伊利石结晶度(≥1.2)和绢云母Al—OH吸收位置(≥2 205 nm)偏高,而在远离焦家主断裂构造蚀变岩型矿体的位置伊利石结晶度和绢云母Al—OH吸收位置偏低,分别为0.2~1.2和2 198~2 205 nm。(2)X 射线荧光光谱结果提取了该地区20种元素含量,通过对元素的主成分分析和聚类分析, Al—OH吸收峰位置偏移与Al、K、Si含量变化有一定相关性。(3)黄铁矿热电性导型在近焦家主断裂构造蚀变岩主要为P型,远离主断裂的主要为N型。在新城矿区的Ⅰ号和Ⅴ号矿体的顶部到底部整体呈现N-P→P→P-N→N→N-P→P-N和P-N→N-P的规律;在招贤矿区中绝大部分是P型。剥蚀度整体处于在25%~50%,因此在新城矿区约-800 m以下和招贤矿区约-1 500 m以下,仍有较好的深部找矿前景。整体上P型黄铁矿成矿温度主要为180~250 ℃,N型成矿温度主要区间值在380~460 ℃;利用温度场进行三维插值建模,其与三维矿体品位模型空间展布趋势一致。本文综合研究方法为深部矿产资源评价提供新的研究思路,将光谱数据、地化数据等多维度信息集成整合,同时使用三维模型可视化功能,对于矿产模型定量化构建具有重要参考价值。     

搬迁农户生计策略与土地利用行为耦合协调度分析--以贵州省习水县为例

易地扶贫搬迁改变了搬迁农户生计策略,同时影响了其土地利用行为,二者之间的耦合协调度直接影响着农户的可持续生计。本文以贵州省习水县易地搬迁农户调研数据为基础,构建以农户生计策略和土地利用行为为子系统的耦合协调度模型,分析2个子系统之间的耦合关系和耦合协调关系。研究表明:纯农型农户、农兼型农户、兼农型农户生计策略与土地利用行为之间的耦合度值介于0.4~0.5之间,水平较低,处于拮抗状态;不同类型农户生计策略与土地利用行为系统耦合协调度值均处于0.39~0.49之间,处于濒临失调阶段,存在较大优化空间;传统的农业生产形式对于改善农户生计无明显效果,引导农户向专业农业型农户转变对于促进移民安置区“人地系统”协调发展大有裨益。研究结果可为农户生计与土地利用的可持续发展提供理论依据。     

降雨型地质灾害预报方法研究进展

开展降雨型地质灾害预报是减少灾害损失的有效方法。该文在讨论降雨型地质灾害预报相关概念的基础上,结合国内外已有的研究成果,系统总结了隐式统计模型、显式统计模型和动力模型等降雨型地质灾害预报模型的特点和适用条件。近几年区域降雨型地质灾害的预报技术研究有以下新特点:统计模型简单实用,目前已经由单一考虑降雨特征的第1代隐式统计模型,进一步发展为考虑地质、地貌等静态因子的显示统计模型;动力模型逐渐由基于垂直入渗理论的边坡稳定性模型开始向基于水土耦合机制的复杂预报模型发展;降雨型地质灾害业务预报预警的核心是地质灾害预报模型的本地化运行,我国已经基于统计模型搭建了服务于不同区域的业务预报预警系统。结合多源预报降雨资料,搭建基于水土耦合机制的降雨型地质灾害集合预报预警系统是未来可能的发展方向。     

微波等离子体炬原子发射光谱法测定铁和铝的研究

研究了低功率微波等离子体炬原子发射光谱法（ＭＰＴ－ＡＥＳ）对Ｆｅ，Ａｌ的测定。样品经气动雾化后，分别以流动注射与连续式两种方式引入ＭＰＴ。考察了用这两种进样方式时ＭＰＴ－ＡＥＳ的分析性能，证明低功率ＭＰＴ－ＡＥＳ具有良好的分析特性。     

矿石中金的在线固相萃取及缝管火焰原子吸收测定

介绍了将流动注射在线因相萃取预浓集与石英缝管火焰原子吸收相结合测定矿石中金的方法，用ＸＡＤ－８吸附树脂填充的微型柱（１００μｌ）在６ｍｌ／ｍｉｎ的流速下，从０．５ｍｏｌ／ＬＨＣｌ介质的试样溶液中浓集金氯络合物，再用乙醇洗脱，最后由火焰原子吸收检测，在采样频率为１０３样／ｈ的流速下灵敏度提高４７倍，分析精度为１．３％，检出限为１．０μｇ／Ｌ；在６５样／ｈ的采样频率下灵敏度提高９５倍，检出限可达０．７