西藏地热异常区CO2 脱气研究: 以朗久和搭格架地热区为例

地球CO₂ 脱气作用在长时间尺度上对大气CO₂ 浓度有着巨大的影响, 是全球碳循环模型的重要组成部分. 西藏地区独特的构造条件形成大量水热异常区, 为研究热液运移过程中CO₂ 脱气作用提供了绝好的条件. 通过对朗久和搭格架地热异常区地质环境、水汽特征的研究表明两区热液组成成分均由钾长石和钠长石控制, 但出露温泉水朗久地区为Na-Cl 型, 搭格架地区为Na-HCO₃ 型. 两个地热田温泉水中CO₂ 分压模拟结果显示温泉水在从含水层向地表迁移过程中发生脱气作用. 通过对朗久地热田和搭格架地热田不同CO₂ 脱气机理的研究, 分析出不同的CO₂ 脱气量计算公式并计算出朗久地热田CO₂ 的脱气通量约为3.6×10⁶ kg km^-2 a^-1, 搭格架地热区CO₂ 的脱气通量约为3.3×10⁶ kg km^-2 a^-1.     

岩溶生态系统中微生物对岩溶作用影响的认识

从土壤及岩生微生物影响岩溶作用的速度和微生物捕获CO₂ 及诱导碳酸盐形成等方面分析了岩溶生态系统中微生物对岩溶作用的影响, 指出岩溶作用的速度和碳汇稳定性以及岩溶地区的碳循环与微生物有密切关联. 提出需要结合不同生态环境来定量研究自然条件下微生物对岩溶作用的影响, 以揭示生物对环境变迁的响应及其与岩溶效应之间的关系.     

我国西南岩溶区水环境问题

岩溶又称喀斯特,是石灰岩地区的一系列溶蚀作用过程和产物的总称,其分布面积约占地球陆地面积的10%～15%.20世纪初,岩溶成为一门独立的学科,在其发展过程中,人们对岩溶环境脆弱性的认识不断深入.一方面由于岩溶作用的基础--可溶岩(如石灰岩、白云岩等)的风化作用是以化学溶蚀作用为主,90%以上的物质都溶解于水中而被带走,留下的成土物质极少,成土速度慢,如广西岩溶地区形成1米厚的土层,需要25万到85万年的时间,而在贵州甚至可达63万年到788万年,以致土壤贫瘠,稍有水土流失即留下一片石海,很难恢复;另一方面由于岩溶地区地表地下的"双层结构",地表水与地下水的快速转化,地表又常缺少天然防渗层或过滤层,以至于污染物质很容易通过落水洞、岩溶裂隙等进入地下水系统中.脆弱性的这两方面原因,给岩溶地区带来一系列区别于非岩溶地区的特殊地质环境问题,如石漠化、岩溶地下水污染等.     

降雨期间岩溶地下水化学组分的来源及运移路径

对降雨期间重庆青木关岩溶地下水系统出口姜家泉的水物理化学动态变化进行监测,获取高分辨率的数据,运用主成分分析法探索岩溶地下水化学组分的来源;结合水物理化学数据的变异系数,探讨化学组分在岩溶含水层中的运移路径.结果表明,水-岩作用和农业活动,以及水土流失是研究区岩溶地下水化学组分的主要来源.K+,Na+,NO3,Cl和PO43等离子从地表输入后,与碳酸盐岩溶解产生的Ca2+,Mg2+,Sr2+和HCO3等一并存储于裂隙、孔隙和溶隙等岩溶非饱和带中,受岩溶非饱和带的调蓄.这些离子在降雨期间随扩散流补给地下河,其浓度较为稳定,变异系数低.而全Fe、全Mn和Al3+等未经岩溶非饱和带的调蓄,在降雨期间随坡面漫流直接通过落水洞灌入地下河,其浓度极不稳定,变异系数高.农业活动和水土流失输入的物质严重威胁着岩溶地下水生态环境和当地居民的健康,因而有必要加强岩溶生态系统管理工作,从控制岩溶地下水外界物质输入端的源头抓起.     

以PCA揭示降雨期间岩溶地下水文地球化学的形成

通过对降雨条件下重庆青木关地下河出口姜家泉水文地球化学指标的高分辨率监测, 发现各种指标对降雨响应迅速. 采用主成分分析(PCA), 提取能代表84.961%信息量的3个主成分, 来反映岩溶地下水水文地球化学的形成. 结果表明, 降雨造成的以浊度、Al³⁺、全Fe、全Mn、Ba²⁺和NO₂⁻等离子浓度升高为代表的土壤流失, 和以HCO₃⁻, Ca²⁺, Sr²⁺等与灰岩溶解有关的离子浓度和电导率降低为代表的稀释效应, 对水文地球化学特征变化的贡献率为41.495%; 以Na+, NO₃⁻, PO4₃⁻, K⁺, Cl⁻等离子浓度和电导率升高为代表的农田中残留肥料及鸭子代谢物, 对水文地球化学特征变化的贡献率为37.449%; 白云质灰岩、白云岩的溶解对水文地球化学特征变化的贡献率为6.017%. 第一场降雨期间, 水质变化主要受进入地下河的农田中残留肥料和鸭子代谢物的控制, 而在第二场降雨期间, 水质变化则主要为土壤流失所影响.     

长安南部地区地下水化学特征与污染防治

通过对长安南部黄土塬不同深度、皂河一级阶地及翠华山地区地下水的化学分析,研究了地下水的pH值、电导率的变化和K 、Na 、Ca2 、Mg2 、HCO3-含量的特点及产生原因.结果表明,长安南部黄土塬随着层位的降低,pH值有逐渐增大趋势,电导率和HCO3-含量有逐渐减少的趋势;黄土地下水、冲积层地下水和酸性岩石地下水的化学成分存在明显差异,这与其埋深、地层性质、溶滤与蒸发作用不同有关;长安南部少陵塬黄土地下水元素含量较高,比呈酸性、元素含量低的翠华山泉水更适于饮用.该区地下水存在多种污染因素,需要采取措施,防止地下水的进一步污染.     

桂林东区土地利用变化对浅层岩溶地下水质的影响

桂林东区近20年来土地利用变化对岩溶地下水产生了很大的负面影响,通过对研究区这一时段土地资料图像、历史水文资料的收集和土地利用状况的实地考察,以及现在水质状况的监测和化验,对桂林东区土地利用与地下水变化的关系进行了初步的探讨.水质监测和实验的结果显示:近20年,桂林东区地下水水质持续恶化,同时这一地区岩溶水化学含量的高值分布区与土地利用的高强度分布中心表现出高度的一致性.由此,我们认为桂林东区近20年来土地利用变化是岩溶地下水水质持续恶化的主要原因.因此合理的开发利用土地对保护岩溶地下水具有重要意义.     

西安东南部7月份土壤CO2释放量和释放规律研究

根据碱溶液吸收法,对西安东南部地区7月份不同植被条件下土壤CO2释放量进行了昼夜观测,观测资料显示,西安东南部地区7月份土壤CO2释放量一昼夜内具有明显变化,从当日9时到次日9时,CO2释放量表现出由低变高再变低的规律,土壤CO2释放量变化与温度变化具有相同的特征,但释放量的变化具有滞后性,相对于温度的变化滞后4－6h,温度是决定土壤CO2释放量昼夜变化规律的主要因素,它的升高和降低分别造成了土壤CO2释放量的增加和减少,不同植被条件下,土壤CO2释放量不同,林地释放量大于草地,草地释放量大于裸地,夜间12h释放量大于白天12h释放量。     

基于GIS的岩溶槽谷区小流域土壤侵蚀量估算

在修正的通用土壤流失方程(RUSLE)中引入石漠化因子,以重庆市南川区木渡河小流域为研究对象,在GIS技术的支持下,对岩溶槽谷区小流域土壤侵蚀量的估算方法进行了探讨.研究结果表明,研究区现实土壤侵蚀量40011.51 t/a,土壤保持量835963.94 t/a.计算研究区及不同土地利用类型的现实土壤侵蚀模数时,石漠化程度越高,总面积现实土壤侵蚀模数和可流失面积现实土壤侵蚀模数的差异越大;在岩溶区,使用可流失面积现实土壤侵蚀模数更能真实的反映岩溶区土壤侵蚀的状况.研究区水田和林地土壤保持能力最大,旱地土壤保持能力最小,控制土壤侵蚀的有效措施是在裸岩山地和陡坡地植树造林,大于25°的陡坡地退耕还林还草,扩大林地面积,减小陡坡耕地面积.