地球与环境

EARTH AND ENVIRONMENT

研究成果

  • 喀斯特常绿落叶阔叶混交林旱季CO_2通量特征及其影响因子

    李子涵;罗维均;杜虎;宋同清;彭海军;王彦伟;王世杰;

    对广西木论国家级自然保护区喀斯特常绿落叶阔叶混交林旱季生态系统CO_2净交换(NEE)的变化特征及其与环境因子的关系进行初步分析,计算研究期间碳汇大小,与其他相似气候条件下的不同生态系统进行对比,以期为准确估算该生态系统的年碳汇量提供基础。利用涡度相关法对该地区旱季(2018年10月1日~2019年3月31日) CO_2通量进行连续观测,同时开展降水量(P)、光合有效辐射(PAR)、空气温度(T_(air))、土壤温度(T_(soil))以及土壤含水量(SWC)等环境因子监测。观测期内该生态系统CO_2通量及浓度具有明显的"单谷"状日变化特征,白天表现为明显的碳汇,夜间则表现为明显的碳源,NEE在12:00最强,为-0.309±0.330 mg CO_2/(m~2·s),18:30最弱,为0.074±0.061 mg CO_2/(m~2·s);观测期内NEE、生态系统呼吸(Re)、生态系统总生产力(GEP)分别为-121.4、209.2、330.6 g C/m~2,该生态系统在2019年2月的碳吸收能力最强,Re、GEP在2018年10月达到最强;光合有效辐射是白天生态系统CO_2净交换(NEEd)变化的主要控制因素(R~2=0.40,p<0.01),空气温度与夜间生态系统CO_2净交换(NEEn)存在指数关系(R2=0.1267,p<0.01);观测期内的降雨抑制了该生态系统的碳汇能力,即降水对NEE产生了抑制作用。旱季该生态系统整体表现出明显的碳汇,碳汇值为1.214 t C/ha,明显低于相似气候条件下的其他生态系统。

    2020年05期 v.48;No.337 525-536页 [查看摘要][在线阅读][下载 2892K]
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  • 高能电子沉降对北半球冬季中高层大气活性氮和臭氧影响的数值模拟

    朱志鹏;周立旻;郑祥民;

    高纬度地区平流层臭氧浓度对极地地表生物地球化学过程影响巨大,近年来高能电子沉降对大气臭氧和活性氮的影响成为新的关注点。本工作基于化学-气候耦合模式SOCOL3.0,参考第六次耦合模式比较计划(CMIP6)推荐的低能量电子(LEE)和中能量电子(MEE)的参数化方案构建了SOCOL-EPP-ECNU化学-气候模式,利用该模式对高能电子沉降对中高层大气活性氮(NO_x)和臭氧的影响进行了敏感性试验和评估。结果表明,中高层大气对于LEE效应产生的NO_x通量的上边界条件设定敏感度很高,该设定对模式模拟效果有决定性意义。加入LEE和MEE通量后,模式对北半球冬季平流层中下层NO_x浓度的模拟精度得到提高,同时也使北半球冬季平流层中下层气温的模拟得到改善。模拟结果指示,加入LEE和MEE,进一步完善对高能粒子沉降的模式描述,有助于提高模式对大气化学成分及气候要素模拟的准确度。

    2020年05期 v.48;No.337 537-543页 [查看摘要][在线阅读][下载 2514K]
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  • 克拉玛依市地表灰尘重金属空间分布特征与来源解析

    阿迪莱·伊斯马伊力;麦麦提吐尔逊·艾则孜;阿里木江·卡斯木;娜斯曼·那斯尔丁;

    从新疆典型石油城市—克拉玛依市采集52个地表灰尘样品,分析其中As、Cd、Cr、Cu、Pb和Hg等6种重金属元素的含量,采用污染负荷指数法(PLI)评价地表灰尘中重金属元素污染水平,基于GIS技术与地统学理论,分析重金属元素含量空间分布格局,利用多元统计分析法,讨论地表灰尘中重金属元素的主要来源。结果表明:克拉玛依市地表灰尘中As、Cd、Cu、Pb和Hg等元素平均含量分别为新疆土壤背景值的1.61、1.75、1.50、1.23和2.94倍。地表灰尘中Hg呈现中度污染,As、Cu、Cr和Pb呈现轻度污染,Cd呈现轻微污染。从空间分布结果来看,克拉玛依市地表灰尘重金属元素含量及污染高值区主要分布于研究区西北部。从污染来源来看,研究区地表灰尘中Hg、As、Pb和Cd等元素主要受到人为污染源的影响,Cu与Cr主要受到土壤地球化学特征的控制。

    2020年05期 v.48;No.337 544-551页 [查看摘要][在线阅读][下载 1975K]
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  • 遵义市PM_(2.5)中水溶性离子的污染特征及来源解析

    张勇;陈荣祥;陈卓;保玉心;

    为探究遵义市PM_(2.5)中水溶性离子的污染特征及来源,于2018年6月~2019年5月采集了遵义市两个采样点共120个PM_(2.5)样品,并利用离子色谱法对样品中8种水溶性离子进行了分析。结果表明:采样期间,遵义市PM_(2.5)平均值为47.6±19.3μg/m~3,呈现冬春高、夏秋低的季节变化特征; 8种水溶性离子平均质量浓度顺序为SO_4~(2-)>NO_~3->NH_4~+>Ca~(2+)>K~+>Cl~->Na~+>Mg~(2+),平均值为13.74μg/m~3,水溶性离子质量浓度的季节变化与PM_(2.5)变化趋势相似; SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4+(SNA)是PM_(2.5)中主要水溶性离子,占比为83.8%,说明遵义市大气PM_(2.5)二次污染较严重;相关性分析表明,PM_(2.5)中NH_4~+主要以(NH_4)_2SO_4、NH_4HSO_4的形式存在,部分以NH_4NO_3的形式存在;[NO_3~-]/[SO_4~(2-)]小于1,表明固定源为主要污染源;主成分分析结果表明,PM_(2.5)中水溶性离子主要来源于燃煤、交通混合源、土壤、建筑扬尘及农业源。

    2020年05期 v.48;No.337 552-557页 [查看摘要][在线阅读][下载 557K]
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  • 不同炭基两性黏土对紫色土吸附Cu~(2+)的影响

    李文斌;叶勇;邓红艳;胡亚菲;王丹;陈星宇;何海霞;易会宇;

    为了探究不同炭基两性黏土材料对紫色土吸附Cu~(2+)的影响,将0%、50%和100%CEC十二烷基二甲基甜菜碱(两性)修饰膨润土分别负载于旱生和水生空心莲子草生物炭上制得炭基两性黏土,然后将其以1%和2%(质量比)添加到紫色土中形成供试研究土样。批量处理法研究pH、离子强度和温度处理对各供试土样吸附Cu~(2+)的影响,并分析最适环境条件下土样对Cu~(2+)的等温吸附和热力学特征。结果表明:(1) pH在2~5范围内,各供试土样对Cu~(2+)的吸附量均与pH呈正相关关系。随着离子强度的增大,供试土样对Cu~(2+)的吸附量均先增加后减少,以0.1 mg/L最高。10℃~40℃范围内,土样对Cu~(2+)的吸附均表现为增温正效应。(2)在pH=5,离子强度0.1 mg/L和40℃条件下,土样对Cu~(2+)的吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附量(qm)保持在160.79~247.12 mmol/kg之间。添加1%和2%炭基两性黏土后土样qm分别为紫色土的1.35~1.74倍和1.57~2.02倍。选择旱生炭基两性黏土和2%材料添加比例下土样对Cu~(2+)的吸附量较大。(3)热力学参数结果显示各供试土样对Cu~(2+)的吸附是自发、吸热和熵增的反应过程。

    2020年05期 v.48;No.337 558-566页 [查看摘要][在线阅读][下载 5778K]
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  • 羟基磷灰石对成都平原水稻土中重金属的钝化效果研究

    杨放;施泽明;孙璐;毛志强;李阳;吴扬;王兵;廖禄云;张恒;

    本研究选取成都平原典型农田系统受Cd和Zn复合污染土壤为研究对象,采用淋溶试验和老化试验,探索添加羟基磷灰石对土壤中重金属生物有效性以及形态分布的影响,羟基磷灰石添加比例(w/w)设置为0%(CK)、1%(P1)、3%(P3)和5%(P5)。结果表明:①添加羟基磷灰石能够明显降低土壤中Cd和Zn淋失量,P1、P3和P5与CK的Cd累积淋失量(110μg)相比,降低比例分别为82.7%、92.7%、90.7%,P1、P3和P5与CK的Zn累积淋失量(9.30 mg)相比,降低比例分别为94.8%、97.1%、94.6%;②添加羟基磷灰石能够显著提高土壤pH,P1、P3和P5的pH分别比CK升高了0.30、0.53、0.95个pH单位;③添加羟基磷灰石能够显著降低土壤有效态Cd和Zn(0.025 mol HCl),相较于CK,P1、P3和P5的有效态Cd含量分别降低了59.0%、94.7%、98.7%,有效态Zn含量分别降低了18.6%、49.6%、87.6%;④添加羟基磷灰石能够显著降低土壤可交换态和碳酸盐结合态Cd和Zn含量,增加土壤中残渣态Cd和Zn含量,从而促进Cd和Zn向非活性态转化。本研究结果表明羟基磷灰石在成都平原区典型农田系统耕地Cd和Zn污染的修复中有较大的应用潜力。

    2020年05期 v.48;No.337 567-573页 [查看摘要][在线阅读][下载 1917K]
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应用研究

  • 赣江上游典型流域水体三氮及重金属空间分布特征与风险评价

    许燕颖;刘友存;张军;陈明;刘正芳;李荣秀;乔丽潘古丽·吐尔洪;

    论文以赣江上游典型稀土、钨矿区流域-渥江流域为研究对象,沿程设置42个取样点,对水体的pH、氨氮、硝态氮、亚硝态氮以及Cr、Co、Cd、Pb、Hg、Ni、Mn、Cu、Zn、As这10种重金属的含量进行调查分析,同时运用内梅罗综合污染指数法、健康风险评价模型对渥江流域水体污染状况进行评价,运用Pearson相关性分析、主成分分析方法对重金属污染来源进行探究。结果表明:(1)各采样点氨氮、硝态氮、亚硝态氮含量在沿程分布上趋于一致,且与pH呈负相关;(2)渥江流域不同采样点重金属含量存在较大差异,干流重金属含量总体上高于支流,且干流部分河段和支流无重金属污染,而位于流域内稀土矿山和钨矿山附近的采样点目前已表现为轻度和重度重金属污染,主要健康风险来源于致癌重金属As和Cd。(3)各类水质指标、重金属含量具有显著相关性,研究区域水体重金属污染主要来自于周边稀土矿区和钨矿区。

    2020年05期 v.48;No.337 574-583页 [查看摘要][在线阅读][下载 3332K]
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  • 吐鲁番盆地葡萄园土壤重金属环境容量评价与预测

    麦尔哈巴·图尔贡;麦麦提吐尔逊·艾则孜;阿依努尔·麦提努日;王维维;

    土壤与农产品重金属污染风险评价是当前国内外研究的热点领域。从新疆吐鲁番盆地葡萄园采集101个代表性土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Ni、Pb和Hg等6中元素的含量。采用综合环境容量指数法(PI),分析葡萄园土壤重金属环境容量特征及其空间分布规律,估算静态和动态环境容量,并预测其近百年变化趋势。结果表明:(1)吐鲁番盆地葡萄园土壤中As、Cd、Cr、Ni、Pb与Hg含量平均值均未超出《农用地土壤污染风险管控标准(GB15618-2018)》中的土壤风险筛选值;(2)葡萄园土壤各重金属元素单项环境容量指数平均值由大到小依次为:Ni>Pb=Hg>As>Cr>Cd其中,Ni元素的环境容量指数处于高容量状态As、Cd、Cr、Pb与Hg等5种元素环境容量指数均处于中容量状态。研究区98.02%的葡萄园土壤处于中容量区,研究区中部葡萄园土壤重金属元素的PI值较高,研究区东部和西部葡萄园土壤重金属元素的PI值较低;(3)静态年容量和动态年容量排序相同大小依次为:Cr>Ni>Pb>As>Hg>Cd。20~40年之内的静态和动态年容量变化速度大于其他年限的变化速度,各年限动态年容量均大于静态年容量。

    2020年05期 v.48;No.337 584-592页 [查看摘要][在线阅读][下载 3901K]
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  • 天津中心城区典型区域雨水径流污染特性

    杨宗政;龚红君;曹井国;常素云;

    不同生活水平区域因生产结构、生活方式等因素的不同,导致雨水径流指标呈现出区域差异性特征。针对天津雨水径流污染问题,以天津中心城区降雨特征为研究对象,选取天津中心城区5个区域,研究不同生活水平区域与径流污染之间的关系。通过对试验区域内9个监测点5次降雨径流过程分析发现,天津中心城区道路径流中固体悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)的次降雨径流平均浓度(EMC)值分别为159.5~386.1 mg/L,74.6~157.6 mg/L,6.5~10.2 mg/L,1.9~5.4 mg/L和0.38~1.07 mg/L,屋面径流中SS、COD、TN、NH_3-N和TP的EMC值分别为107.7~135.1 mg/L,70.5~102.3 mg/L,8.3~9.1 mg/L,3.1~4.1 mg/L,0.24~0.69 mg/L;对于道路径流,SS、COD和TP浓度与生活水平拟合线的斜率分别为-104.7,-44.8和-0.28,SS、COD显著受区域生活水平影响,呈负相关关系;径流中SS与COD的相关系数为0.86,具有很强的相关性;区域生活水平越低,降雨量对径流污染的影响越大;对于屋面径流,污染浓度与区域生活水平拟合程度较差,无显著关系;降雨量对屋面径流的影响较小,主要影响因素为初期效应的强弱;区域污染源为生活源且具有高生活水平时,可采用Sartor-Boyd冲刷模型进行模拟。

    2020年05期 v.48;No.337 593-601页 [查看摘要][在线阅读][下载 1207K]
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  • 新疆阿克苏平原区地下水水化学演化特征

    雷米;周金龙;范薇;张杰;

    地下水作为新疆平原区重要的饮用水水源。为了解新疆阿克苏平原区地下水化学演化过程,运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比法、矿物稳定场图和反向水文地球化学模拟,对研究区2017年30组地下水取样点的检测结果进行分析。其结果表明:阿克苏平原区地下水中阳离子平均含量总体为Na~+>Ca~(2+)>Mg~(2+)>K~+,阴离子平均含量总体为SO_4~(2-)>HCO_3~->Cl~-;从山前倾斜平原到冲积平原地下水中各离子表现出累积作用;地下水各化学成分不仅来源于蒸发盐岩和碳酸盐岩的溶滤,钠长石、钙长石等硅酸盐岩对地下水中化学成分也存在一定影响,各矿物溶解强度表现为岩盐岩>蒸发盐岩>碳酸盐岩>硅酸盐岩;在反应路径中,含水介质岩土颗粒越细,反应路径越长,越有利于离子交换。

    2020年05期 v.48;No.337 602-611页 [查看摘要][在线阅读][下载 4975K]
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  • 阿哈水库枯水期入库河流可溶性氮、磷含量分布特征

    孟凡非;杨成;彭艳;郭云;李婷婷;袁菊;王志康;

    以贵阳市阿哈水库五条入库河流为研究对象,研究了阿哈水库枯水期入库河流水体可溶性氮、磷含量分布特征,可溶性氮组分比例及沿程变化规律。结果表明:五条入库河流水体可溶性氮、磷含量差异较大,可溶性总氮(DTN)、可溶性总磷(DTP)平均含量分别为1.71~9.74 mg/L和0.03~0.52 mg/L。蔡冲河、烂泥沟河、金钟河受人类活动影响较大,水体DTN、DTP含量较高。不同河流水体可溶性氮组分比例差异显著,受人类活动影响小的游鱼河、白岩河,其水体可溶性氮以可溶性有机氮(DON)为主,DON占DTN的比例高达94%。受人类活动影响大的蔡冲河、烂泥沟河、金钟河则相反,以可溶性无机氮(DIN)为主。不同河流氮、磷含量自上到下游沿程波动较大,人为源造成的氮、磷污染远高于自然源。金钟河的DTN、DTP年输入量分别为97.03 t、46.64 t,对阿哈水库的DTN、DTP输入贡献最大,分别达到45%和66%。

    2020年05期 v.48;No.337 612-621页 [查看摘要][在线阅读][下载 1905K]
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专题综述

  • 遥感技术在土壤污染中的应用研究进展

    肖胡萱;蒲生彦;何发坤;刘世宾;

    近年来遥感技术不断地拓展着应用的领域和范围,在土壤污染方面得到了广泛的关注和应用。传统土壤污染的研究存在许多弊端,需要耗费大量时间和精力。遥感技术具有建模范围大、实时性短的特点,它的出现使这些繁琐的过程更加简化。特别是近些年来图像处理手段和无人机遥感技术的发展,极大地提高了该技术的应用精度。本文从遥感技术在土壤污染状况的识别、反演、监管和风险评估等方面的应用出发,列举了遥感技术应用过程中常用的反演手段和方法,梳理了监管数据来源和监管对象。通过目前土壤污染与遥感技术结合的发展现状,较为全面地回顾了国内外遥感技术应用于土壤污染的发展历程,总结了遥感技术应用于土壤污染的各个方面的进展,并对该方面的未来发展趋势进行了展望。

    2020年05期 v.48;No.337 622-630页 [查看摘要][在线阅读][下载 492K]
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  • 喀斯特地区丛枝菌根真菌多样性研究进展

    米屹东;李信茹;刘秀明;彭韬;王伟;黄以程;白英臣;魏源;

    丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AM真菌)在喀斯特地区生态修复中具有潜在的可利用性,关于喀斯特地区AM真菌多样性以及生态功能的研究已成为近年来的热点问题。本文归纳了喀斯特地区分离出的AM真菌名录,旨在为喀斯特高效生态修复菌种筛选提供支撑材料。综述了喀斯特地区土壤石灰性、营养物质匮乏、空间异质性强,植被逆向演替、植物种类多样等特点对喀斯特地区AM真菌多样性的影响规律,总结了AM真菌对于喀斯特地区土壤结构、营养元素循环、植物抗旱性、植物个体养分吸收、植被演替方面的生理生态功能及作用机理,以期为喀斯特地区AM真菌适生性研究、AM真菌潜在生态功能有效利用、AM真菌-植物共生体系筛选与培育等环节做出指引,为菌根技术在喀斯特生态修复中的应用提供理论基础。未来的研究应进一步深入探究AM真菌多样性影响机制,探讨AM真菌与植物适生性之间的关系,以及加强AM真菌-植物共生体系筛选与培育。

    2020年05期 v.48;No.337 631-641页 [查看摘要][在线阅读][下载 726K]
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  • 《地球与环境》加入中国知网《中国学术期刊(网络版)》录用定稿网络首发征稿启事

    <正>为了以规范的网络期刊出版方式更快更好地确立作者的科研成果首发权,全面提高学术论文的传播效率和利用价值,我刊现已与《中国学术期刊(光盘版)》电子杂志社有限公司(简称电子杂志社)签署《CAJ-N网络首发学术期刊合作出版协议》,通过《中国学术期刊(网络版)》(CAJ-N)正式出版我刊网络版。从2018年1月1日起,凡经我刊审定录用的稿件(录用定稿)均将首先在我刊网络版上首发,后视编排情况发布排版定稿和整期汇编定稿,最后由我刊印刷版出版。针对我刊数字出版转型情况,特发布录用定稿网络首发征稿启事。

    2020年05期 v.48;No.337 642页 [查看摘要][在线阅读][下载 55K]
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