研究成果

• 岩溶洞穴滴水氢氧稳定同位素时空变化特征及其指示意义

  张叶;周忠发;董慧;丁圣君;龚晓欢;苏丹;王小朵;郑佳佳;

  为探究麻黄洞滴水δD、δ~(18)O时空变化特征及其指示意义，本文对双河洞系一级支洞麻黄洞中4个滴水点进行系统监测分析，4个监测点分为2个Ⅰ类(低流量点)和2个Ⅱ类(高流量点)。研究得出：(1)洞穴滴水δD、δ~(18)O值表现出旱季高、雨季低的变化特征。(2)低流量滴水点的δ~(18)O及离子的变化均较小，对外界气候的响应较小；高流量点中又有渗滤流和包气带流之分，渗滤流滴水点对外界气候无明显响应，推断其有稳定的含水层补给；包气带流滴水点δ~(18)O值与气温、降雨量的相关性最大，能很好地响应气候的变化。本研究通过阐述麻黄洞滴水δD、δ~(18)O时空变化特征及其水化学特征，以期对洞穴沉积物古气候重建提供参考依据。

  2024年04期 v.52 397-408页 [查看摘要][在线阅读][下载 2602K]
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• 重庆金佛洞高分辨率石笋记录的MIS10期间东亚夏季风变化

  胡明广;杨勋林;许奕滨;葛晓艳;龚萌;

  海洋氧同位素阶段10(Marine Isotope Stages10, MIS10)气候不稳定，重建这一时段气候变化历史，对于理解末次冰期的千年尺度气候突变和预测未来气候变化具有重要意义。因此，本文利用中国金佛洞石笋J33 ~(230)Th测年和氧碳同位素数据，重建了380～330 ka B.P.(thousand years before present, ka B.P.)时段的古气候序列，旨在探究西南地区东亚夏季风(East Asian Summer Monsoon, EASM)以及水文气候环境变化。研究结果显示，在轨道尺度上，MIS10时期的EASM和区域水文环境变化跟随北半球太阳辐射变化，整体上呈现出一峰两谷的形态。MIS10时期气候变化共分为3个阶段：MIS10c冰阶期间EASM相对偏弱，气候冷干；MIS10b间冰阶期间季风相对比较强盛，气候温暖湿润；MIS10a冰阶期间EASM急剧减弱，气候最为冷干。受太阳辐射缓慢变化引发的大西洋经向翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC)大幅度振荡的影响，MIS10时期气候不稳定，EASM千年尺度气候突变事件频发，如MIS10b阶段发生了6次显著的季风增强事件。在冰期终止点Ⅳ(Termination-Ⅳ,T-Ⅳ)结束期间，随着北半球太阳辐射的上升和全球冰量的下降，石笋J33 δ~(18)O记录显示在EASM恢复期间发生了一次与冰期终止点Ⅰ(Termination-Ⅰ,T-Ⅰ)新仙女木事件(Younger Dryas, YD)极其相似的季风减弱事件。类YD事件是最近4个冰消期的普遍特征，而太阳辐射和北大西洋冷事件可能是造成冰消期气候变化错综复杂的主要原因。

  2024年04期 v.52 409-419页 [查看摘要][在线阅读][下载 2790K]
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• 淮河流域颍河上游河谷沉积物物源分析

  王兆夺;黄春长;周亚利;查小春;庞奖励;尚瑞清;

  通过详细的野外考察，在淮河流域颍河上游的河谷地段见到具有典型代表性的完整沉积剖面，进一步对其进行野外宏观分层描述并每隔2 cm进行高分辨率采样，带回实验室进行分析。采用粒度端元分析手段，分析了地层剖面的物源问题。分析结果表明：本区黄土物源和黄土高原典型黄土有所不同，区域东北风作用下近源的风沙流沉积物占了相当份额；依据粒度端元分析，沉积动力组分主要由3部分组成，分别代表了风化成壤改造作用下的产物、东亚冬季风作用下从西北荒漠搬运而来的粉尘物质以及东北风作用下从近源搬运而来的黄泛沉积物；在不同的时期，沉积作用动力强弱有明显的变化，表明了全新世以来区域季风气候对全球气候变化的响应过程。研究对淮河流域颍河上游局部河谷沉积物物源组成特点进行了量化分析，这对于深入理解淮河上游沉积物物源及全新世以来其季风作用下的地表过程演变特征具有重要的科学意义。

  2024年04期 v.52 420-428页 [查看摘要][在线阅读][下载 3532K]
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• 内蒙古土默特左旗地下水化学特征及成因

  李浩乾;孟姝蓉;董生旺;董少刚;刘凡瑶;崔亚倩;田国良;

  本文以土默特左旗为例，基于地下水系统理论、利用水文地球化学分析方法，揭示干旱-半干旱区地下水化学特征及其成因。结果表明：(1)研究区地下水整体偏碱性，大多处于还原性环境中；(2)潜水主要水化学类型为HCO_3-Ca型水，以及少量Cl-Ca型水、HCO_3-Mg型水，HCO_3-Na型水与Cl-Na型水；承压水水化学类型主要为HCO_3-Ca型水，以及少量HCO_3-Na型水、HCO_3-Mg型水与Cl-Ca型水；(3)潜水主要受水-岩相互作用、蒸发浓缩作用影响，承压水主要受水-岩相互作用影响；(4)研究区砷的主要来源是河湖相细粒沉积物和大青山富砷岩层，砷化物的主要形态是H_3AsO_3,而铁、锰氧化物的还原性溶解、HCO~-_3与H_3AsO_3的竞争吸附以及缓慢的地下水流速是地下水中砷富集的主要原因。

  2024年04期 v.52 429-437页 [查看摘要][在线阅读][下载 2153K]
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• 城市大气细颗粒物中烃类污染物的污染特征、来源及影响因素研究

  莫文清;樊芸;付思琪;陈艺欢;曾源;陈社军;

  正构烷烃、霍烷和甾烷是大气细颗粒物(PM_(2.5))中常见的烃类污染物。然而，这类污染物在城市不同区域的污染特征及其与人类活动之间的关联仍缺乏认识，环境因子对其大气浓度的影响还有待探明。本项目以大城市广州为研究区域，对PM_(2.5)中两类烃类污染物进行分析。结果发现，广州这两类烃类污染物的浓度(正构烷烃：1.75～126 ng/m~3,霍烷和甾烷：0.077～3.35 ng/m~3)整体低于我国其他城市；正构烷烃浓度在工业活动相对较为密集的城区较高；石化企业的生产活动对霍烷和甾烷具有潜在的排放贡献。正构烷烃特征指标显示，植物源是PM_(2.5)中该类污染物重要的来源；在市政和工业活动密集的采样点，人为源的影响更为显著。源解析模型也证实，植物源对城区正构烷烃的排放贡献达38.1%,高于生物质燃烧和机动车尾气等排放源。夏季，机动车尾气对霍烷和甾烷的排放贡献明显增加；该类污染物在其他季节主要源于煤燃烧。温度和风速是影响这两类烃类污染物大气浓度最重要的环境因子，与污染物浓度呈负相关；环境因子对正构烷烃浓度的影响与其同系物的碳数有关。

  2024年04期 v.52 438-449页 [查看摘要][在线阅读][下载 2308K]
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• 黄淮海地区吸收性气溶胶和对流层臭氧时空变化及来源解析

  宋宜凯;刘旻霞;王晓雯;王扬;

  全面掌握黄淮海地区吸收性气溶胶和臭氧的时空分布和潜在源区，对推动区域大气污染联防联控有重要意义。基于OMI卫星数据，采用空间自相关、空间相关性、GTWR模型分析黄淮海地区2005～2021年17年间的吸收性气溶胶指数(absorptive aerosol index, AAI)、对流层O_3浓度的时空变化特征，并利用后向轨迹模型对济南市进行模拟，探究其污染物的潜在源区。结果表明：黄淮海地区AAI和O_3月均值呈现显著的周期性，以年为周期，呈现“W”特征；AAI年空间格局为中间高，四周低，O_3浓度空间格局随着纬度的升高而升高；AAI四季变化为冬季高，秋春次之，夏季低；O_3四季变化春季高，冬夏次之，秋季低；AAI和O_3的空间关系大致以北纬35°线来划分，北纬35°以北，二者呈现正相关关系，北纬35°以南，二者呈负相关关系，气温和降水对AAI和O_3都有影响作用；济南市四季轨迹聚类变化明显，潜在源区计算结果表明影响济南空气质量的污染物多为本地排放，同时还受西北方向长距离气流和海洋气流的影响。气溶胶和臭氧的时空变化综合分析结果可为当地制定减排策略提供数据支撑。

  2024年04期 v.52 450-465页 [查看摘要][在线阅读][下载 8982K]
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• 裸露型岩溶区人类活动输入对地下河水化学的影响

  王荷英;吴贻创;杨应增;何守阳;吴攀;罗维;

  地下河是西南岩溶水的重要赋存形式，在区域人畜供水中发挥重要作用，裸露型岩溶区因其特殊水文地质结构，地下河易受到人类活动输入的影响。利用水文地球化学分析、水化学演化图(Hydrochemical Facies Evolution Diagram, HFE-D)、环境同位素辨析等多手段研究人类活动输入对开阳地下河水化学的影响。结果表明：阴阳主要离子分别是HCO~-_3、SO_4~(2-)和Ca~(2+)、Mg~(2+),水化学类型为HCO_3-Ca·Mg,主要受控于岩石风化控制，但地下河系统中SO_4~(2-)、NO~-_3及Cl~-受到南部县城、垃圾填埋场和渣场输入的影响。HFE-D发现地下河下游始终处于受影响状态，δ~(34)S-SO_4~(2-)同位素表明SO_4~(2-)主要来源生活污水输入(71%),其次是大气降雨(22%)。δ~(15)N-NO~-_3-δ~(18)O-NO~-_3同位素计算显示NO~-_3主要来源于污水排放(42%)、大气降雨(37%)和农业输入(21%),地下河系统的开放性不利于氮素的反硝化降解。

  2024年04期 v.52 466-478页 [查看摘要][在线阅读][下载 3267K]
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• 贵州省主要水稻产区土壤与大米锗分布特征及影响因素研究

  黄煦;周明旭;蒋科;张奇;吕玉清;黄婧;曾广能;王慧;

  探究贵州省主要水稻产区水稻田土壤和大米锗(Ge)含量的分布特征和影响因素，以期为贵州省富锗农产品开发提供科学依据。采集了贵州省主要水稻产区水稻田土壤和对应大米样品，并测试土壤有机质含量、pH以及所有样品锗和镉的含量。结果表明，研究区大部分地区为一等富锗土壤，且锗含量总体呈现出东西高、南北低的特征，受自然因素影响显著。当土壤锗含量大于1.80 mg/kg时，锗与土壤有机质含量呈显著正相关，低于1.80 mg/kg时，锗与土壤pH呈显著负相关，说明土壤锗含量在一定程度上受土壤有机质和pH的影响。研究区大米锗含量平均值为11.2μg/kg,大米锗生物吸收系数(Ax)平均值为0.71%。当Ax≥0.7%时，大米锗生物吸收系数与土壤有机质含量呈显著正相关(r=0.56,p<0.01),说明提升土壤有机质含量有利于土壤中锗的富集以及促进水稻对锗的吸收。此外，水稻吸收锗与镉的能力和大米锗与镉元素含量之间均呈现正相关，指示在土壤-水稻体系锗与镉之间可能存在一定的协同作用，还需进一步的研究。

  2024年04期 v.52 479-488页 [查看摘要][在线阅读][下载 2001K]
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• 贵州典型岩溶区不同植被类型下碳酸盐岩溶蚀速率及影响因素

  李源永;周华;丁访军;吴鹏;叶雨艳;崔迎春;

  为探究不同岩溶区不同植被类型下碳酸盐岩溶蚀特征及其影响因素。采用溶蚀试片法研究贵州茂兰自然保护区(ML)、镇宁沙子乡(SZ)、兴义郑屯镇(ZT)和施秉干竹槽(GZ)4个典型岩溶区不同植被类型下的溶蚀速率，并分析其主要影响因素。结果表明：不同岩溶区基岩试片、标准试片在一年和一年半的溶蚀速率为2.37～7.42 mg/(cm~2·a),溶蚀速率大小表现为SZ>GZ>ML>ZT。4个岩溶区不同植被类型下的试片溶蚀速率存在明显差异，ML和GZ的试片溶蚀速率表现为乔木林>灌木林>草地，SZ和ZT的试片溶蚀速率表现为灌木林大于乔木林和草地，说明不同岩溶区乔木林和灌木林能明显促进碳酸盐岩溶蚀；在土壤0～30 cm,试片溶蚀速率整体随土层增加而增加。ML和ZT的溶蚀速率主要受到土壤CO_2含量和土壤pH的影响；SZ主要受到土壤pH和土壤含水量的影响；GZ主要受到土壤CO_2含量和土壤有机碳的影响，可见土壤因子对不同岩溶区溶蚀速率的影响存在差异。该研究可为岩溶碳汇精准估算和生态修复与保护提供参考依据。

  2024年04期 v.52 489-499页 [查看摘要][在线阅读][下载 2087K]
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实验研究

• 铁阴极活化过硫酸盐高效去除水中四环素的动力学研究

  张双龙;李倩倩;钱傲;谢世伟;廖鹏;

  抗生素广泛存在于地表水和地下水中，对水生环境和人类健康构成了严重威胁，已成为国际公约管控的重要新污染物。高级氧化技术是处理难降解新污染物的有效技术。基于电化学-过硫酸盐的高级氧化技术在抗生素等新污染物治理中受到了广泛关注，但传统铁阳极活化方法仍存在污泥产量大等缺陷。因此，本研究开发了基于铁阴极电化学活化过硫酸盐(PDS)的高级氧化技术，并研究了其对抗生素(四环素)的降解动力学和机理。研究建立了四环素降解的多过程耦合动力学理论模型，模型模拟结果与实验数据基本吻合，结果表明铁阴极体系能高效降解四环素(0.42±0.007 38 M~(-1)·s~(-1))并降低电极损耗。通过对主控因子的解析，发现PDS浓度、电流大小、初始pH值、初始四环素浓度均能不同程度影响四环素的降解动力学。通过对降解机制研究，发现铁阴极体系中的主要活性氧物种为·SO~-_4和·OH,它们对四环素降解的贡献分别为28.02%和71.98%。研究结果为应用铁阴极-过硫酸盐技术高效治理抗生素等新污染物提供了重要支撑。

  2024年04期 v.52 500-508页 [查看摘要][在线阅读][下载 1665K]
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• 除铁减酸反应池处理酸性矿山废水的效果研究

  付金帅;宁增平;李航;肖唐付;姚冬菊;刘意章;孙静;刘承帅;

  通过对除铁减酸反应池(RIAUM)处理酸性矿山废水(AMD)的效果进行持续监测与系统采样分析，查明了RIAUM处理系统中AMD的pH、酸度、总铁以及亚铁等理化指标的变化规律，评估了RIAUM处理系统对不同理化指标的净化效果，探讨了RIAUM各单元的潜在除铁减酸机制。结果表明：RIAUM处理系统运行效果稳定，具有良好的除铁减酸能力，Fe平均去除率在94.00%以上，出水Fe浓度满足《煤炭工业污染物排放标准(GB 20426—2006)》的限值要求；酸度平均去除率为70.29%;此外，RIAUM对Mn、Pb、Cr、Cd、SO_4~(2-)均具有一定的去除效果，去除率分别为37.34%、61.65%、86.82%、39.42%、28.56%。RIAUM的潜在除铁减酸机制主要为：氧化沉淀反应单元通过化学氧化沉淀作用和帷幕吸附与过滤作用除铁；微生物反应单元可能存在“二元”Fe净化机制，即在表层水体中，除化学氧化作用外，微生物如铁氧化细菌介导催化了Fe(II)的快速氧化沉淀，而在底层水体中则可能依靠硫酸盐还原菌等厌氧细菌介导的SO_4~(2-)的还原产生的S~(2-)与水体中的Fe反应生成低溶解度的铁硫化物沉淀，但该作用机制还有待进一步研究证实；碱中和反应单元中，碳酸盐岩溶解能够中和酸度，提升水体pH值。除铁减酸反应池的成功应用将为酸性矿山废水的治理提供重要的理论指导和潜在的技术支撑。

  2024年04期 v.52 509-524页 [查看摘要][在线阅读][下载 3886K]
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专题综述

• 环境中阿斯巴甜的分布、来源及环境风险研究进展

  韩雪婷;曹正梅;郎印海;李爱峰;郑磊;

  阿斯巴甜(ASP)是一种广泛应用的人工甜味剂，在环境中被频繁检出，对人类健康和水生生态系统具有潜在的不利影响，作为一种新污染物日益受到人们的关注。国际癌症研究机构将其列入可能致癌物清单，因此，研究其在自然环境中的污染水平、来源和健康风险具有重要的科学意义。本文系统梳理了国内外有关人工甜味剂ASP在环境中的分布、来源和环境风险等方面的研究现状，结果表明：1)ASP在全球范围内各种环境介质中分布广泛，浓度处于ng/L或ng/g水平，属于痕量有机污染物；2)ASP易于分布在水体固相有机体系，如悬浮颗粒物、河流沉积物和污泥中，当环境条件改变时，吸附在固相中的ASP可能会重新释放到水体，导致环境水体中ASP浓度高于污水处理厂出水的现象；3)风险评估显示目前环境中ASP基本处于低风险或无风险水平；4)固相萃取和液相色谱质谱联用(SPE-LC-MS/MS)是准确定量环境样品中ASP的有效分析方法。基于现有文献分析，今后研究应重点关注ASP的生物地球化学行为、毒性效应及人体健康风险。

  2024年04期 v.52 525-534页 [查看摘要][在线阅读][下载 1198K]
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