地下水污染风险源识别与分级方法

由于目前缺乏一套完整成熟的地下水污染风险源准确识别与分级方法, 在综合解析污染源结构、污染物输移过程评价的基础上, 构建了涵盖地下水易污性和地下水污染源两部分多因素耦合的风险源识别模型, 其中从污染源特性和污染物性质两方面建立了污染源危害性评价参数体系.以地下水易污性指数和污染源潜在危害性评价指数作为风险源分级指标, 采用乘积模型进行了风险源的评价与分级.选择某水源地对所建方法进行实例分析, 确定了地下水污染的高风险源区.结果表明, 污染源和地下水易污性共同决定了地下水污染的风险源, 所建方法对地下水污染的预防及污染源的有效监管有重要意义.      

承德坝上高原如意河流域地表基质调查与编图探索

地表基质调查与编图是当前自然资源调查监测体系中的全新领域,但如何开展还缺乏统一的行动指南。在总结地球关键带理论和地表基质调查研究现状的基础上,充分借鉴区域地质、工程地质、第四纪地质、水文地质、环境地质等调查与编图表达方式,以承德坝上高原如意河流域为研究区,探索建立了基于地球关键带理论的地表基质调查与图件编制方法。基于野外调查结果,将如意河流域划分为玄武岩、安山岩、凝灰岩、流纹岩、冲洪积砂砾石、残坡积砂砾石、风积沙、湖积淤泥和沼积淤泥等9种地表基质类型,研究了不同类型地表基质的分布特征、调查和监测指标,编制了风积沙厚度空间分布图、地表基质与地表覆盖层耦合关系图和地表基质层图。地表基质厚度空间分布图可展布不同类型地表基质厚度的空间分布特征,地表基质与地表覆盖层耦合关系图可直观刻画地表基质的剖面结构特征和理化性质对地表覆盖生态要素的约束作用,地表基质图能系统地反映地表基质与地表覆盖层的结构、展布、特征和耦合关系。地表基质系列图件是岩-土-水-生等地球关键带多圈层交互作用在地质图上的反映。该研究可为在全国范围开展地表基质调查与编图提供参考。     

基于InVEST模型的张承地区水源涵养功能时空变化特征

水源涵养作为重要的生态系统服务功能之一,对张家口和承德地区的生态系统及用水安全有着重要的意义。为了改进以往研究中对地形及土壤渗透性等考虑不足、对数据空间异质性分析不充分等问题,文章基于生态系统服务和权衡的综合评估模型（integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs,InVEST）,使用多种高精度的遥感、再分析数据等产品,对2001—2020年张承地区的水源涵养功能进行定量化评价及驱动因素分析。研究发现,2001—2020年张承地区水源涵养功能空间分布上呈现坝下高坝上低的特点,各年水源涵养功能的空间分布存在差异性的同时也具有一定的相似性。时间变化上,20年间水源涵养深度以−0.08 mm/a的平均速率呈下降波动趋势。结合Sen+Mann-Kendall分析发现区内水源涵养功能变化趋势以“基本不变”、“轻微增长”、“轻微降低”三者为主,总占比近98%。区内降水量对水源涵养功能具有很强的显著正相关关系,气温对水源涵养功能在部分地区具有显著负相关关系,植被与水源涵养功能的关系相对复杂。张承地区2020年林地的水源涵养功能最强,水源涵养深度达28.64 mm,总量而言,草地水源涵养功能的贡献最大,水源涵养量达1.12×109 m3。20年间变化中,耕地水源涵养量的降低最为明显,变化速率达−6.49×106 m3/a。上述结果说明张承地区20年间水源涵养功能的时空特征主要受到降水量与植被型土地利用的控制。研究为张承地区生态建设及水资源管理提供重要的决策依据。     

基于表面能量平衡模型的张承地区蒸散发研究

张家口承德地区是京津冀城市群生态安全的重要屏障,针对该地区长时间序列实际蒸散的时空变化研究较少,以张家口承德地区为研究区,基于表面能量平衡模型（SEBS）结合MODIS和GLDAS数据反演了研究区2001年1月—2020年12月逐月的蒸散量,将反演结果与MOD16A2数据在趋势上进行了对比,并用2021年7月的野外实测数据在像元尺度上对其进行验证,利用Sen+MannKendall显著性检验方法对其时空趋势变化进行了分析,用相关性分析研究了其影响因素。结果表明：模型蒸散量反演结果与MOD16A2数据在月尺度上相关性良好,与野外实测数据的相对误差小于15%,具有较高的可靠性;研究区的年蒸散量在20 a间呈现波动上升趋势,最大值为2013年的545 mm,最小值为2002年的348 mm,且承德地区的蒸散量明显高于张家口地区;20 a间研究区75.41%的区域蒸散量基本稳定不变,5.13%的区域蒸散量增加,1.11%的区域蒸散量显著降低,18.35%的区域蒸散量轻微降低;气温、植被对蒸散量的影响具有显著的正相关性,不同土地用地类型下蒸散量由高到低的顺序为：林地>水体>草地>耕地>建设用地>未利用土地。     

北京市东南郊不同灌区表层土壤中PAHs来源解析

采用正三角形布点法在北京市东南郊污灌区、再生水灌区、清灌区分别进行了3个表土的样品采集,采样间隔为1 m,共采集9个样品,分别测试了样品中16种多环芳烃的质量分数。测试结果表明：大部分PAHs在3个灌区表土中均有检出,污灌区除了蒽和苯并[a]蒽外,其余均有检出;再生水灌区除二氢苊和苯并[a]蒽外,其余均有检出;清灌区16种PAHs均有检出。其中,污灌区的Σ_PAHs大约为730 μg/kg,再生水灌区Σ_PAHs大约为207 μg/kg,清灌区PAHs大约为43 μg/kg。分别利用比值法、聚类分析法和主成分分析法对研究区土壤中PAHs的可能来源进行解析,通过比值法和聚类分析法可以得出：污灌区表土PAHs污染主要来源于石油源,而再生水灌区和清灌区的PAHs主要来源于燃烧源。由主成分分析法可以定量地计算出各个污染源对PAHs的贡献率：在污灌区采样点,燃烧源/汽车尾气和焦炭源/石油源的贡献率分别为30％和70％;在再生水灌区,PAHs的主要来源为煤的燃烧、汽车尾气的排放和部分石油源的输入,贡献率分别为83.2％和16.8％;在清灌区,PAHs的主要来源为煤的燃烧和汽车尾气的排放,贡献率分别为83.6％和16.4％。     

全国地下水质分布及变化特征

以2013—2017年地下水监测站点水质监测数据为基础,统计地下水质监测指标的变化特征,筛查影响地下水质的主要指标,研究地下水质变化规律。选取2013—2017年具备连续监测数据的地下水监测井,对常规20项监测指标进行分析。研究发现:就监测站点水质指标而言,总硬度、铁、锰、“三氮”等超标率均达到了10%及以上,是导致地下水水质恶化的主要指标。总硬度超标集中在华北、东北、西南和西北地区的监测井,超标率在各省市间差别较大。氨氮超标率在各省市地区的监测井中差别较大,超标较为严重的省份是黑龙江、江苏、广东和宁夏。硝酸盐氮超标率年际变化稳定,华北、东北和西北地区的监测井中硝酸盐氮超标较为严重。亚硝酸盐氮超标在华北、东北和西北,以及上海、江苏、湖北、广西和贵州的监测井中较为严重。铁、锰超标主要集中在华北、华东、中南地区的监测井中,东三省、安徽、湖北、四川、宁夏等省份尤其严重。基于地下水监测井统计数据,在全国尺度上对地下水质量进行了综合分析评价,总结出了地下水监测中需要着重关注的指标,如“三氮”总硬度,铁、锰等。     

国内外自然资源监测与观测网络建设现状及经验启示

自然资源是人类生存、社会发展和经济建设的物质基础,监测与观测地球系统各圈层及山水林田湖草沙冰等要素对自然资源管理决策和地球系统科学研究具有十分重要的科学和现实意义。梳理了美国、英国、德国、法国、澳大利亚等国家自然资源相关网络的建设思路及站点部署、监测与观测内容指标、技术方法、新型装备等,总结国际经验与启示,即注重地球系统科学框架下的系统监测与综合观测,提升标准化长期连续监测与观测能力,加强天-空-地立体化协同式监测与观测。分析中国自然资源相关监测网络的发展现状和存在不足,提出建设国家自然资源监测网络的初步构想,以期为中国自然资源监测体系建设提供参考与借鉴。     

承德北部茅荆坝地热田地热流体的水化学和同位素特征及其成因

承德北部茅荆坝地区地表出露的地热水温度高达98.7 °C,赋存于裂隙较发育的侏罗世中粗粒二长花岗岩热储,${\mathrm{SO}}_4^{2-} $含量较高,但关于该区地热流体的补给来源、循环演化过程与成因机制研究尚少。为了认识该基岩山区地热系统的成因以合理开发利用地热资源,在区域地热地质调查的基础上,测试分析了不同水体的水化学组分、地下水年龄（3H和14C）、硫酸盐硫、氧同位素（δ34S-${\mathrm{SO}}_4^{2-} $和δ18O-${\mathrm{SO}}_4^{2-} $）、碳酸盐碳同位素（δ13C-$ {\mathrm{HCO}}_3^-$）、锶同位素（87Sr、86Sr）等特征值。结果表明：（1）茅荆坝地区地热水化学类型以${\mathrm{SO}}_4 $—$ {\mathrm{Na}}$型为主,硅酸盐矿物的溶解及阳离子交换作用促进了地热水中${\mathrm{Na}}^+ $、${\mathrm{K}}^+ $和SiO2的富集,水中${\mathrm{SO}}_4^{2-} $并非来源于硫酸盐岩矿物溶解,推测为H2S气体从深部还原环境上升到浅部氧化后生成${\mathrm{SO}}_4^{2-} $,也可能来源于高温地热水与硫反应形成的硫酸盐;（2）地热水n(87Sr)/n(86Sr)均值为0.7092,与海相碳酸盐岩比值接近,揭示热储深部可能存在海相碳酸盐岩储层;（3）地热水属于古地下水,14C校正年龄为11.9～14.9 ka,循环更新能力差,由周边山区的大气降水补给,补给高程在1532～1632 m;（4）地热系统深部热储温度为142～144 °C,高温中心位于热田北部。研究结果对冀北山地地热资源的可持续开发利用具有重要意义。     

河北张家口市某种植区土壤营养元素生态化学计量与空间分异特征

应用地统计学、生态化学计量学和GIS技术,对河北省张家口市万全区某种植区的表层土壤N、P、K₂O、CaO、MgO、S、Mo、Mn、Fe₂O₃、B、Corg、pH等参数含量特征、趋势分布、空间变异性及生源要素的分布特征进行研究。结果表明,研究区Corg属于较强分异型,变异系数为71.54%,其余元素均属于弱或均匀分异型。N、P、K₂O和pH整体呈现极丰富和丰富等级,S、Mo、Mn、Fe₂O₃、B和Corg则处于缺乏和极缺乏等级。通过不同趋势阶数中误差的比较叠加块金系数分析,初步确定研究区可分为3种预测类型,即无趋势预测、一阶趋势预测和二阶趋势预测。K₂O、CaO、MgO、S、Mn和Corg主要受结构型影响,N、P、Mo、Fe₂O₃、B和pH主要受结构型和随机性混合影响,其中S和Mo的变异函数表面具有较弱的方向性。生态化学计量学表明,生源要素平均含量K₂O>Corg&...     

滑坡勘查中关键问题的识别与案例应用

山地丘陵地貌在我国分布广泛,滑坡地质灾害多发,严重制约着我国社会经济的发展.以滑坡地质灾害为研究对象,提出了在滑坡勘查中需要重点关注解决的四个关键技术问题,包括滑坡特征调查与稳定性定性评价、滑带识别与位置判定、参数取值和计算模型确定、滑坡稳定性定量分析.结合典型案例应用分析,提出了相应的解决方法,掌握了滑坡特征及目前稳...