贵州阿哈湖沉积物-水界面微生物活动及其对微量元素再迁移富集的影响

通过功能性微生物、孔隙水微量元素及有机质降解的电子受体的分析, 发现长期受到煤矿废水和生活污水复合污染的阿哈湖沉积物-水界面附近发生着强烈的生物地球化学过程, Fe, Mn和S的微生物还原发生在沉积深度上的不同位置, 硫酸根的还原要高于Fe的还原, 在表层进行并在一定程度上抑制了Fe, Pb等在表层的释放趋势. Fe和Mn在不同位置的还原造成了微量元素的“双重”释放效应. 部分微量金属元素在沉积物表层10 cm范围内出现“强烈富集”现象. 通过研究, 初步解释了这种现象发生的微生物学机理及环境诱发机制, 目的在于认识阿哈湖复合污染的湖泊环境中微量金属的不稳定迁移方式及其潜在环境危害性.     

红枫湖沉积物—水界面Fe、Mn的分布和迁移特征

沉积物—水界面是天然水体中物质输送和交换的重要边界之一,对这一界面及其附近发生的各种物理、化学及生物等地球化学过程的研究已列入地球科学的前沿课题之一。在水环境中,Fe、Mn是典型的氧化还原敏感性元素,对其它微量元素及核素的地球化学循环起着一定的控制作用。一般认为,湖水中的Fe、Mn受氧化还原边界层的控制。但是,迄今为止,对于Fe、Mn在沉积物—水界面及其附近的地球化学行为所知甚少。为此,本文根据贵     

青藏高原湖泊水量与水质变化的新认知

青藏高原湖泊众多,是气候变化敏感的指示器。湖泊作为地表下垫面的重要组成部分,不仅通过陆-气之间的水汽和能量交换影响区域气候(如降水、气温),而且通过沉积物记录了过去的气候变化信息。湖泊的水量和水质是制约湖泊与大气水分能量交换和湖泊沉积过程的基本要素,对青藏高原湖泊水量、水质的基础调查工作是准确认识青藏高原对气候响应与影响的关键。基于最近5年在青藏高原地区开展的湖泊基础调查工作,明晰了过去对青藏高原重要湖泊基础资料的模糊认识,阐述了湖泊面积、水量变化的时空差异及其对气候变化的响应,探讨了基于遥感水色开展大范围长、时间湖泊水质研究的新方法。     

粒度揭示的青藏高原湖泊水动力现代过程:以藏南普莫雍错为例

在全球变暖的背景下,冰川融水占重要补给地位的湖泊对气温变化具有潜在的敏感性.本文以藏南普莫雍错为例,通过湖泊现代水动力过程解析,结合古湖泊学气候环境序列对比,辨析湖泊沉积物中粒度对气温变化敏感性.根据表层沉积物的粒度参数、各粒级百分含量的空间格局以及频率分布曲线特征,分析了该湖不同湖区的水动力环境.结果表明,该湖碎屑沉积可分为5种类型,其中开阔湖区除小岛周围和北岸受近岸碎屑影响外,其他中心湖区主要受悬移搬运控制;沉积动力学模型(粒径趋势方法)分析表明,该湖开阔湖区沉积物具有自西向东运移的输运趋势,表明该湖西部冰川融水补给河流加曲对湖泊的影响不仅限制在冲积扇上,而且影响到整个湖泊,从而也表明了湖泊沉积物粒度的温度指示意义;中心湖区沉积物岩芯粒度指标与气温资料时间序列的对比,验证了在短时间尺度上,粒度环境意义为区域温度的良好指示器,进而验证了水动力现代过程辨析方法的可靠性.作为案例研究,本研究表明,沉积物粒径趋势分析和沉积模式常规对比方法能够辨析青藏高原冰川融水补给湖泊的水动力过程,进而有助于理解钻孔的碎屑来源和粒度大小的控制性因素,有利于提高该类湖泊的古气候反演能力.     

中国北方季风尾闾区不同类型湖泊表层沉积物花粉组合特征

岱海、红碱淖、囫囵淖和对口淖108个湖泊表层沉积物样品花粉组合和花粉浓度特征研究表明, 4个湖泊花粉组合均以蒿属、藜科、禾本科和菊科等草本植物花粉为主, 松、桦、栎、榆、杨、虎榛子、胡颓子等花粉类型经常出现, 较好地反映了地带性植被和湖泊周围植被特征. 同一湖泊各采样点花粉组合有较好的一致性(平均相似系数分别为0.66 ± 0.17, 0.71 ± 0.11, 0.73 ± 0.12和0.67 ± 0.12), 表明湖泊花粉沉积前受到湖水的搅匀作用, 但也存在一定差异, 其中岱海湖泊表层沉积物花粉组合差异明显, 其次为对口淖、囫囵淖、红碱淖(平均欧氏距离分别为20.09 ± 11.11, 11.22 ± 4.51, 10.67 ± 4.03和8.44 ± 3.64). 4个湖泊湖水搅匀作用、花粉来源途径、流域面积及流域内植被等的差异可能是湖泊内各样点花粉组合差异性不同的原因. 湖水深度大于5 m的岱海和红碱淖, 近岸和浅水区湖水对花粉的再悬浮作用较强, 花粉浓度较低, 深水区再悬浮作用较弱, 汇集作用较强, 花粉浓度较高. 湖水深度小于5 m的囫囵淖和对口淖, 湖水对整个湖泊花粉再悬浮和搅匀作用均较强, 各样点花粉组合和花粉浓度一致性较好. 湖泊样品和入湖河流样品花粉组合对比表明, 红碱淖湖泊花粉以风力传播为主. 花粉以风力搬运为主的湖泊花粉组合差异较小, 河流搬运为主的湖泊花粉组合差异较大.     

湖泊富营养化发生机制与控制技术及其应用

从湖泊富营养化的自然演化、湖泊沉积物中营养盐的释放及其内源污染机制、湖泊蓝藻水华暴发机理和湖泊富营养化控制与治理等方面进行了回顾与总结. 特别是围绕占中国淡水湖泊总数达70%左右的浅水湖泊富营养化机制与控制进行了探讨. 研究表明, 自然条件下湖泊也有可能富营养化, 特别是浅水湖泊更容易富营养化. 推断其原因可能与洪水有关. 浅水湖泊中的沉积物在风浪作用下发生悬浮, 致使沉积物中大量的营养盐释放出来并进入上覆水, 为生物生长所利用, 这是浅水湖泊内源污染负荷较深水湖泊重的原因所在. 蓝藻水华暴发是湖泊富营养化之后生态系统的一种异常响应, 其发生的原因与湖泊物理环境如光照(或透明度)、温度和适宜的水动力条件有关, 也与湖泊化学环境, 如氮、磷浓度及其氮、磷比值等有关, 还有形成水华的蓝藻本身的某些生理特性有关, 如伪空泡及抗拒紫外伤害的能力, 从而在对光照和营养盐的竞争中处于优势地位等特性, 这种竞争优势在浅水湖泊中尤为明显. 而浅水湖泊“水浅”的特性, 也使得营养盐负荷和蓝藻水华的控制难度加大. 对于湖泊富营养化的治理与控制应该遵循控源、湖泊生态修复和流域管理的原则. 对于湖泊沉积物中营养盐释放导致的内源污染控制, 既可以采用物理化学的方法、机械的方法和生物的办法, 甚至是仿水生植物的方法. 实施湖泊生态修复, 就是把富营养化的藻型湖泊生态系统转化为草型生态系统. 要实现这样的改变, 必须首先改善环境条件. 在现阶段, 把生态修复的重点放在水生植物种植上是有盲目性的, 而应该放在环境改善上. 由于各个湖泊类型不同, 因此, 各种治理的技术应该结合具体的情况来实施.     

海陆相活性铁埋藏研究进展及其对松辽盆地烃源岩成因的启示

陆相烃源岩提供了中国主要的油气资源,但是其成因机制的研究显得尤为薄弱。近年来对海相烃源岩成因机制的研究表明,海洋沉积物中活性铁的埋藏对海相烃源岩中有机碳的埋藏起到了重要的调节和控制作用。通过对湖泊中铁循环及其生物地球化学效应进行回顾,指出湖泊沉积物中铁埋藏过程与海洋中类似,同样受到硫酸盐还原作用的影响,并引起营养盐(主要是磷)的大规模释放,从而使得湖泊处于富营养状态,有利于湖泊有机碳的生产和埋藏。松辽盆地在其发展过程中受 到海侵作用的影响,因此该过程可能对松辽优质烃源岩的形成发挥了重要作用。     

基于监测的藏东南然乌湖现代过程:湖泊对冰川融水的响应程度

青藏高原冰川和湖泊广布,湖泊水质、沉积物对冰川变化的响应研究较为匮乏.本文通过藏东南外流区第二大湖泊然乌湖监测的系统设计,研究了湖泊对冰川的响应程度.利用水位计对比然乌湖和各大补给河流水位与水温的关系,发现冰川融水补给河流(曲尺河)对湖泊水量平衡的重要性;利用水质多参数仪器定期监测湖泊和河流的水质参数的时空变化,发现冰川融水对然乌湖温度的时空变化有重要影响,导致水温自上而下降低,流量小的季节湖泊温度差异变小;自上游到下游电导率逐渐升高,显现出离子浓度低的冰川融水对湖泊的冲淡效应,p H随之变化;甚至影响到了叶绿素含量的时空变化;利用在上、中和下湖布设的沉积物捕获器监测沉积通量的时空变化,发现沉积速率非常大,通量具有上湖中湖下湖的规律,且时间上各湖具有入湖流量大的季节大于小的季节的规律,说明了冰川融水对然乌湖在沉积量方面的影响是决定性的.总之,然乌湖水体和沉积物能够高信度地响应上游冰川的变化,然乌湖沉积物具有高分辨率反演该区域冰川和气候变化的潜力.     

云南星云湖现代盘星藻与湖泊水深关系及其化石记录的探讨

盘星藻化石在我国第四纪湖相地层中频繁出现,但其在第四纪古环境研究中的指示意义存在较大的争议.一些研究认为盘星藻大量的出现代表了湖泊变浅,一些研究则认为盘星藻主要集中在湖泊水深较大的区域.本文对位于云南中部的星云湖现代水样和湖床表层沉积物样品中盘星藻的分布状态进行调查研究,结果显示湖面水体中盘星藻浓度在水平方向上随水深基本没有变化,在垂直方向上盘星藻在湖水底部浓度最大,推测可能与盘星藻重力沉降及波浪扰动底泥产生的再沉积作用有关;湖床表层沉积物中盘星藻含量与水深无明显关系.初步认为,在一些较大湖泊的沉积物中,盘星藻的分布与水深的关系可能是沉积过程造成的,较大湖泊中风浪的作用使得盘星藻趋中沉积非常明显;而湖水中是否有大量盘星藻生长可能与河流输入、水体营养化状态、水温、p H、盐度等水环境状态有关.不同区域、不同类型的湖泊可能机制并不一样,没有统一的规律.因此,在第四纪古环境研究中将盘星藻含量作为水深的指标需结合其他指标综合分析.星云湖过去3000年化石盘星藻含量的变化与沉积物粒度和磁化率指示的区域人类活动强度变化趋势一致,且更敏感地响应了人类活动导致的湖泊水体富营养化过程.     

内蒙古岱海古盐度定量复原初探

通过分析湖泊表层沉积物中活体介形类（Ｌｉｍｎｏｃｙｔｈｅｒｅ ｃｆ。ｉｎｏｐｉｎａｔａ）壳体的Ｓｒ,Ｃａ比值以及湖水的Ｓｒ＾２＋,Ｃａ＾２＋比值,获取岱海介形类壳体的Ｓｒ分配系数Ｋｄ（Ｓｒ）。利用湖水Ｓｒ＾２＋／Ｃａ＾２＋值与盐度的相关关系,建立岱海湖水盐度与水介质离子比函数方程。结合岱海沉积钻孔中同种介形类壳体的 Ｓｒ,Ｃａ比值,定量恢复湖水的古盐度。     

红枫湖沉积物顶部~(210)Po_(ex)垂直剖面的变异

自1963年Goldberg倡导~(210)Pb计年方法后,该项技术已广泛应用于湖泊、海湾近代沉积物计年。然而,由于Rn的丢失,可能使~(210)Pb_(ex)方法的沉积物堆积速率偏低15—20％。近年对Greifen湖等的研究发现,在湖底界面处激烈的Fe、Mn循环条件下可能存在~(210)Pb的沉积后扩散迁移,导致~(210)Pb_(ex)方法的沉积物堆积速率显著偏低。     

巴丹吉林沙漠诺尔图湖泊水化学特征与补给来源

选取巴丹吉林沙漠最大、最深的湖泊诺尔图作为研究对象,通过分析湖水和地下水八大离子、总溶解固体含量、稳定同位素18O和2H组成,地下水放射性同位素氚浓度,研究了诺尔图水平和垂直方向上湖水理化参数及同位素特征.结果表明,诺尔图湖水理化性质年际和季节变化明显大于附近地下水的变化,水平和垂直方向上湖水混合较均匀,不同深度湖水的水化学型一致,均为Na-Cl-CO3-(SO4).诺尔图湖水、地下水同位素沿着低于全球大气降水线斜率的当地蒸发线展布,较低的斜率表明研究区强烈的蒸发环境特征.湖水同位素大多位于蒸发线的右上角,地下水同位素大多位于蒸发线的左下角,结合湖水及地下水水位变化趋势,表征湖泊的主要补给来源为地下水.诺尔图钙华泉水(地下水)的年龄约为75~80 a,说明湖泊水初始补给源可能为次现代~1952年之间补给的混合或年代更老,有待进一步研究.     

太湖沉积物悬浮的动力机制及内源释放的概念性模式

在野外调查观测与实验室试验分析的基础上, 发现了太湖水土界面处物质交换主要发生在沉积物表层5~10 cm范围内. 沉积物的物理化学特征在空间分布较为均匀. 湖流及波浪的观测结果表明, 作用于水土界面上的动力来源在小风速条件下, 波浪与湖流产生的切应力大致相当, 但是当风速较大时, 波浪作用占主导. 导致沉积物悬浮所需的临界切应力约为0.03~0.04 N/m², 相当于野外风速达4 m/s以上的情况. 如果动力强度远大于此临界值, 如风速达6.5 m/s, 沉积物将发生大规模悬浮. 调查发现沉积物中空隙水中的营养盐浓度远较上覆水高, 从而为沉积物营养盐释放提供了客观条件. 通过沉积物表层5~10 cm中空隙水营养盐浓度的分析, 估算了太湖一次大的动力过程所可能造成的内源释放的最大数量, 即总氮浓度将增加0.12 mg/L, 总磷浓度将增加0.005 mg/L. 最后, 提出了大型浅水湖泊内源释放的一般性模式, 即在无风情况下, 沉积物中营养盐的释放主要靠浓度梯度释放, 当有风浪作用的情况下, 将导致沉积物大量悬浮, 沉积物中的营养盐得以释放. 但是, 由于风浪作用的复氧, 将部分抵消由于扰动导致的营养盐从沉积物释放进入上覆水中. 而当风浪过程过后, 悬浮物质沉降并将部分释放的营养盐通过吸附作用带入沉积物中去, 有机颗粒物在沉积环境中降解析出进入空隙水中, 等待下一次风浪过程.     

水合物降压分解过程中沉积物孔隙结构动态演化规律

选取两种不同粒径分布的天然海砂样品,在相同实验温度及压力条件下合成甲烷水合物.开展水合物降压分解X-CT微观实验,获取不同时刻的沉积物内部构成图像.对X-CT扫描图像进行阈值分割、三维重建及拓扑等效等处理,建立不同粒径含水合物沉积介质不同分解阶段的三维孔隙网络模型,研究水合物降压分解过程中沉积物孔隙结构动态演化规律及其控制机理.研究表明,甲烷水合物微观分布非均质特征显著,分解过程开始于气-水合物接触的位置,分解初期水合物具有孔隙填充、颗粒胶结等多种赋存模式,而分解后期孔隙中主要赋存颗粒胶结型水合物.随着水合物饱和度的减小,不同粒径含水合物沉积物的平均孔喉半径、孔隙度、绝对渗透率以及两相共渗区宽度均不断增大,配位数、形状因子及束缚水饱和度逐渐减小.受水合物分解动力学行为影响,分解前期沉积物平均孔隙半径缓慢降低,水合物饱和度下降至某一临界值(小于0.1)后,平均孔隙半径和绝对渗透率急剧增大.粒径分布越窄,相同水合物饱和度下沉积物平均孔隙及孔喉半径、孔隙度和绝对渗透率越高,但不同粒径沉积介质配位数和形状因子的变化存在交叉点,表明含水合物沉积物微观孔隙结构特征受粒径分布、水合物微观赋存状态及空间分布的协同影响.     

青藏高原不同类型湖泊温度季节性变化及其分类

青藏高原广泛分布的湖泊是研究高原气候变化及其与全球气候系统相互关系的理想载体,但是目前对于高原湖泊现代过程研究仍然比较缺乏,在某种程度上制约了对过去气候环境变化记录的指标意义和湖泊生态系统演替的深入理解.本研究对青藏高原西部淡水湖泊班公错和中部咸水湖泊达则错开展了为期1年的湖水温度监测,讨论其湖水分层、翻转等水文物理过程.数据显示班公错属于典型的双季对流混合型湖泊(dimictic lake),而达则错属于半对流湖泊(meromictic lake),可能与达则错深部湖水盐度较高有关.利用湖泊模型Lake Analyzer进一步确认达则错不完全混合是由湖水盐度梯度所致.现代湖泊温度监测为高原湖泊分类提供有效数据,也为进一步深入研究过去气候变化和生态系统演替提供了水文物理学基础.     

湖泊沉积物磁学性质的环境意义

对湖泊沉积物磁性矿物的来源及其鉴别方法进行了较为深入系统的分析,发现不同湖泊沉积物的磁学参数具有不同的气候响应过程,提出为了恢复古气候和古环境的变化过程,详细的岩石磁学和土壤磁学研究是认识湖泊沉积物磁学性质及其环境意义的基础。     

新型水浊度双管对比检测装置

<正>水是人类生命的源泉。近年来,河流、湖泊遭受污染的事件常见诸报端,我们青少年应对保护水环境多作贡献。于是我想,我们美丽的杭州城区的河流、湖泊的水质怎么样?能否利用我们所学的知识,对水况和水质情况进行检测呢?通过查阅资料后,我们发现在水质检测过程中,最为重要的数据就是水浊度,于是决定这次的调查和探究就围绕水浊度而展开。通过网络搜索,结合平时对水浊度的观察,我们发现水质好的     

青藏高原西南部湖泊沉积正构烷烃及其单体δD的气候意义

对青藏高原西南部-南部3个不同气候区9个湖泊的表层沉积物正构烷烃及其单体氢同位素分布特征进行了分析,并与流域植被的正构烷烃和气候要素进行了对比.结果表明,湖泊表层沉积物的n-C23主要来自水生植物,n-C27~n-C33来自陆生高等植物.湖泊表层沉积物正构烷烃n-C27~n-C33平均碳链长度(ACL27~33)与年均降水量正相关.陆生植物来源的高碳链n-C29和n-C31氢同位素比值分布范围分别为-169‰~-214‰和-185‰~-226‰,与年均降水量反相关,但与大气降水的年均-D变化一致,且n-C31的-D值与生长季节(5~9月)大气降水平均-D值相关性较强(R2=0.74).水生植物来源的n-C23的-D值较陆生n-C31偏高(平均约27‰),体现了青藏高原西南部-南部干旱-半干旱地区湖水由于强蒸发作用引起的较大气降水富集-D值的特点.-n-C25~31/p(高碳链表观分馏)平均值为-95‰,较欧洲湿润地区明显偏高(-128‰),其中εn-C31/p约为-116‰(SD=9较恒定,进一步说明湖泊表层沉积物n-C31对于环境变化具有较好的指示作用.     

东海潮间带埋藏古木影响下的Fe-S矿物特征

中国东海舟山群岛的潮间带存在一处距今5600年左右的古木堆积层. 对采自该潮间带的新鲜基岩样品、海岸风化壳剖面、海岸带渗滤水系统、埋藏古木渗滤水、潮间带沉积物、潮间带海水、岛上淡水和埋藏古木以及埋藏古木形成的泥炭质等潮间带环境介质进行元素地球化学分析, 对海岸带渗滤水系统中的细菌成因铁氧化物和潮间带沉积物进行了详细的透射电子显微镜-选区电子衍射分析, 并对埋藏古木形成的泥炭质和潮间带海滩泥的无机硫组成及其硫同位素组成进行了测定. 结果显示, 该潮间带环境介质出现了不同程度的Fe, Mn, S (SO^2-₄)富集, 是埋藏古木腐烂发酵对潮间带的Fe-S生物地球化学循环产生影响的结果. 透射电子显微镜-选区电子衍射分析结果不仅证实铁细菌和硫酸盐还原菌在该潮间带环境中的大量存在、参与了Fe-S循环过程, 而且诱导了胞外成矿作用. 潮间带海滩泥中高的铬还原性硫(FeS₂)含量和低的特征δ ³⁴S值(?2.9‰)不仅可能指示了潮间带沉积物中大量硫酸盐还原菌的存在, 而且可能显示其中的铁硫矿物是在高的硫酸盐还原速率条件下形成的. 本研究对于深刻认识潮间带、河口和近海岸带等高有机质累积速率和高硫酸盐还原速率条件下Fe-S生物地球化学循环和生物成矿特征具有重要的意义.     

共和盆地更尕海湖泊现代水环境与碳酸盐碳氧同位素组成变化

通过分析更尕海轮藻碳酸盐结壳、软体动物壳体等碳氧同位素的季节变化,结合湖水溶解无机碳(DIC)碳同位素(δ13CDIC)和湖水氧同位素(δ18OLake),探讨其与现代湖泊水体环境的关系.结果表明,5~8月,轮藻植物生长速率约为5~6 cm/月;期间,沉水植物强烈的光合作用和碳酸盐的析出导致湖水pH升高,同时湖水DIC和Ca2+含量显著下降.结合流域水体氧同位素、气温和降水量等观测资料,指出更尕海湖泊水位季节变化是区域降水量与蒸发作用平衡的结果;湖水氧同位素组成主要受入湖水氧同位素组成、湖泊内蒸发过程和降水量等的影响.软体动物壳体氧、碳同位素组成可分别代表δ18OLake与δ13CDIC的年际变化.然而,轮藻结壳氧同位素与δ18OLake之间非平衡分馏效应显著,有待于进一步开展工作.