高陡岩质边坡生态修复基材模拟试验研究

为修复云南省西北部裸露岩质边坡的生态环境,研发了集多功能于一体的生态修复基材。该生态基材分为结构层和面层,以陶粒、复合肥、保水剂等为原材料,分别设计结构层正交试验和面层正交试验,选取发芽率和生长高度作为定量评价植物生长情况的指标。根据设计的各试验组配比和观测结果,建立模糊综合评价模型和多项式回归模型,求出其在给定条件下的最优配比,并分析各影响因素间的关系。结果表明:基材结构层最优配比为谷壳750 g/m^(2)、复合肥20 g/m^(2)、EPS颗粒40 g/m^(2)、陶粒1.88 kg/m^(2)、团粒剂34.65 g/m^(2)、保水剂84.6 g/m^(2);基材面层最优配比为复合肥9.24 g/m^(2)、保水剂9.12 g/m^(2)、团粒剂13.51 g/m^(2)。基材各组分存在交互作用,而土壤的理化性质与护坡植物生长存在一定的相关性。研究结果可为高寒地区高陡岩质边坡生态基材的制备与生态修复提供理论依据和技术支持。

氨氮在膨润土改性黄土衬垫层中的吸附和扩散行为研究

膨润土改性黄土可以用作生活垃圾填埋场底部衬垫层。然而,污染物在膨润土改性黄土衬垫层中的吸附和扩散行为尚不明晰,无法对该类衬垫层的截污性能进行准确评价。研究向黄土中掺入质量占比为15%和30%的膨润土,通过开展批式吸附试验和扩散试验,研究氨氮在改性衬垫层中的吸附和扩散行为。研究结果显示:当膨润土的掺入量为15%时,氨氮在改性衬垫层上的吸附量与纯黄土衬垫层相比没有明显变化,但扩散速率下降了400%;当膨润土的掺入量达到30%时,氨氮在改性衬垫层上的吸附量增加了1.25倍,而扩散速率下降了420%。Pollutev7.0的模拟计算结果表明,在对膨润土改性黄土衬垫层的截污性能进行评价时,如果不考虑污染物的扩散行为,评价结果将产生3.50~4.75倍误差;而不考虑污染物的吸附行为,则将产生334~382倍误差。研究成果可为膨润土改性黄土衬垫层的截污性能评价提供理论依据。

生态环境地质调查的基本内涵与技术分析

改革开放以来我国经济快速发展,但“先发展,后治理”的理念导致我国出现了一系列较为严重的生态问题,土地沙化、石漠化、水土流失、沙尘暴等现象的出现,就是生态环境遭到破坏最直接的表现。随着可持续发展战略的提出,调查、研究、修复生态环境的需求日益迫切,这需要深入研究生态环境基本特点,积极探索生态环境与地质环境的相互关系与作用机理,不断发展生态环境地质学的学科理论。从生态环境地质调查的研究目的和基本特点出发,系统阐述生态环境地质调查工作内容与服务方向,并对其未来的发展进行了积极展望,以期为生态环境地质学科发展中及生态环境地质调查工作提供建议。

长江沿线废弃露天矿山生态修复模式研究

长江流域生态环境修复是中国近年来生态环境保护工作的重要组成部分,文章基于长江流域(江苏境内)废弃露天矿山现状特征以及大量矿山生态修复工作经验,提出了生态工程模式、土地整治模式、景观再造模式及自然恢复模式,并对这四种模式的特点及适用性进行了阐述,结果可以为废弃矿山生态修复提供借鉴。以江苏省长江沿岸某废弃露天矿山生态修复工程为例,通过生态环境问题分析,明确该废弃露天矿山在地质灾害隐患发育、生态环境及地貌景观破坏以及土地资源浪费等方面存在的主要问题,最终成功采用生态工程模式开展该废弃矿山的生态修复工作,产生了良好的生态效益、社会效益和经济效益。

锡林郭勒盟大型露天煤矿区地质环境时空演化评价

内蒙古锡林郭勒盟大型露天煤矿区经过20多年的开发,产生了一系列矿山地质环境问题,矿区地质环境在一定程度上遭到破坏,因此,开展大型露天煤矿区地质环境时空演化评价可为矿区生态地质环境修复提供参考。本文对锡林郭勒盟3个大型矿区进行地质环境时空演化评价。首先通过现场调查,明确了研究区主要的矿山地质环境问题,包括植被覆盖度下降、土地压占(排土场和工业场地)、地形地貌景观破坏(露天采坑)和含水层破坏等4类;其次利用遥感影像定量获取了2000—2020年之间的矿山地质环境问题信息,并建立了矿山地质环境评价指标体系;然后应用层次分析法确定了矿山地质环境评价指标的权重,并通过基于GIS的影响指数模型对矿山地质环境影响进行了评价和区划,探讨了矿山地质环境时空演化规律。研究结果表明:(1)3个大型矿区植被覆盖度下降区域的面积、排土场压占土地面积和露天采坑破坏地形地貌景观面积随时间不断增加;(2)大型矿区采矿对地质环境的影响划分为无影响区、轻微影响区、一般影响区、较强影响区和强烈影响区5个等级分区;(3)3个大型矿区地质环境时空演化规律基本相同,不同影响区的空间分布特征和面积随时间变化的规律不同。

长江三角洲城市群碳排放及其影响因素的多尺度空间关系研究

在推进生态文明建设的新时代背景下,探究碳排放的分布规律、了解碳排放的驱动因素,对因地制宜制定减排政策、促进区域高质量发展具有十分重要的意义。长三角城市群是中国经济发展最活跃的区域之一,同时也面临着日益严峻的碳排放问题。以长三角城市群碳排放量为研究对象,以县域为研究尺度,应用莫兰指数、冷热点分析等空间分析方法,挖掘该区域碳排放的空间分布规律,并基于MGWR模型分析该区域碳排放及其影响因素的多尺度空间关系。结果表明:①长三角城市群碳排放在空间上存在显著的H-H(高-高)型集聚和L-L(低-低)型集聚;②长三角城市群碳排放的冷点主要分布在安徽省宣城市和安庆市,热点主要分布在上海市及苏南地区;③GPP、道路密度、GDP、产业占比等在全局范围内对碳排放产生不同影响,NDVI、人口密度、用电量在局部范围内对碳排放产生不同影响。道路密度、GDP、用电量越大对碳排放的正向影响越大,第三产业占比越小对碳排放的负面影响越大。提出通过优化交通路线、鼓励绿色出行、加强道路监管等减少高密度交通网带来的碳排放,通过优化城镇产业布局、升级产业结构、加快技术升级等减少因产业结构带来的影响,通过引导劳动力合理转移、扩大城市绿化面积、提升区域固态能力等减少碳排放。

我国盐穴资源评价及调查技术研究

在“双碳”目标大背景下,盐穴是实现地质储能、碳封存的重要方式之一,但我国盐穴资源数量、质量不明,盐穴调查技术体系不完善,严重制约盐穴资源开发利用。通过分析我国主要盐矿区地质勘探报告、储量核实报告、企业年报及文献报道等,形成了我国盐穴资源数量、可利用性的科学认识和基本判断;在盐穴集中区开展综合探测技术试验并结合前人试验成果,初步构建了盐穴资源调查技术体系。结果表明:(1)我国盐穴资源丰富,储量大、分布广、埋深适宜、具备规模化开发利用条件,其中华东和华中地区已有盐穴资源最为丰富。(2)通过建立盐穴资源可利用性评价体系,将全国盐穴资源分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3级,Ⅰ级已有盐穴资源占比约29.4%,主要分布在华东、华中地区的江苏、湖北、河南等省份,是开发利用的优选区;Ⅱ级已有盐穴资源占比约65.4%,广泛分布于华中、西北和西南地区,可作为开发利用远景区;Ⅲ级已有盐穴资源占比约5.2%,整体地质条件不适宜开发利用。(3)地面物探可查明盐矿区区域地质、盐层地质、水文地质及盐腔分布情况,指导盐穴建库选址;井中物探精度高,可获取盐矿品味、腔体结构等信息,服务储库建设及运行监测。研究结果可为我国盐穴资源规划及开发提供基础数据和技术支撑。

苏北黄泛平原典型城市地下水综合保护评价指标体系研究

苏北黄泛平原地势平坦,浅部地层结构松散,地下水特别是浅部地下水易受地表环境影响。为此,选择宿迁市区建立地下水综合保护评价两级指标体系,其中地下水污染危险性、污染影响作为第一级指标,分别对应第一级指标建立DRIAC、UL第二级指标。利用层次分析法对一、二级指标进行加权分析评价。评价结果表明,苏北黄泛平原表层土结构松散、地下水脆弱性较明显,重点、次重点防护区占总面积超80%,研究成果可为今后同区域内城市及生态地质调查打下良好的基础。

宁夏地区咸水层CO_(2)封存选区及潜力预测

宁夏局部地区高碳排放源集中且碳排量巨大,亟需开展碳封存潜力评价等工作,以支撑未来碳捕集、利用与封存规划与重大示范。文章在宁夏地区碳封存基本地质条件的基础上,采用美国能源部(US-DOE)体积法,评估宁夏地区深部咸水层CO_(2)封存预测地质潜力约867.421×10~8 t,预测技术容量约423.34×10^(8) t,主力储层主要集中分布在宁夏东部盐池地区和六盘山盆地。综合封存潜力、盖层封闭性、地质体稳定性、社会环境风险等因素,开展了宁夏地区咸水层封存适宜性初步评价,结果表明:宁夏东部盐池地区储盖层条件良好、构造较稳定、人口密度低,是宁夏地区开展咸水层CO_(2)封存的有利远景区。

基于BHM-EcoFlow模型的汉江中下游河段水文-生态响应关系研究

河流水文-生态响应关系是确定生态流量阈值的科学基础。针对当前河流水文-生态响应关系研究中生态数据不足且生态建模难度大的问题,建立了基于贝叶斯层次分析法的BHM-EcoFlow(Bayesian hierarchical modelling-ecological flow)模型,该模型将河流不同河段及同一河段不同站点间的先验知识与实测数据相结合,可有效利用短系列数据,实现河流水文-生态响应关系的模拟。采用汉江中下游干流2011年的水文、生态数据,模拟了浮游植物细胞密度与流量、混合层温度间的关系,计算了不同流量条件下各河段的浮游植物密度。结果表明:BHM-EcoFlow模型提高了短系列数据的可用性,对汉江中下游干流的水文-生态响应关系具有良好的识别能力,为确定生态流量提供了科学依据。

岩石风化碳汇遥感估算及其时空变化分析

岩石风化过程吸收的CO_(2)是全球碳循环“遗漏汇”中的一部分,岩石风化碳汇估算对掌握区域与全球碳汇效应及与全球气候变化的关系具有重要意义。文章选取贵州省作为实验区域,以20年作为时间跨度,收集了气象、岩性等数据,首先借助动态时间规整方法选取了岩石风化碳汇的影响因子,然后利用GEM-CO_(2)模型进行岩溶碳汇量的估算,最后运用Mann-Kendall趋势法和统计法揭示实验区域的2001-2020年岩溶碳汇时空演变规律。结果表明:(1)影响岩石风化速度、消耗CO_(2)量的主要因素为岩石类别,其次为年均降水量,温度对于CO_(2)消耗的响应具有滞后性;(2)贵州省岩石风化消耗CO_(2)量较多的地区主要在黔东北、黔西南、黔南以及黔东南部分地区,消耗CO_(2)较少的地区主要分布在黔西北地区;(3)20年间,贵州省年均岩溶碳汇量大约在0~1.04×10^(3)t C·km^(-2)·a^(-1)之间,呈波动上升的趋势。基于遥感数据的全球或区域尺度碳汇估算为碳源/汇时空变化分析提供了基础数据,为当地碳汇交易、环境政策的制定提供参考。

内蒙古阴山北麓的风蚀沙化作用及其生态地质效应

【研究目的】阴山北麓作为我国土地沙化最严重的区域之一,受风蚀作用影响严重。本文通过研究该地区风蚀作用、土地荒漠化与植被类型分布三者之间的关系,阐明风蚀作用对基岩风化成土过程的影响,揭示风蚀对土地沙化的影响,诠释生态地质特征与生态系统的耦合关系,为干旱、半干旱地区生态系统保护修复提供科学依据。【研究方法】本文选择该地区缓坡丘陵、低山丘陵和中山三种地貌区的基岩风化剖面为研究对象,对比研究了不同风蚀强度下岩石风化过程中元素的迁移过程、土壤质地特征以及地表植被类型与覆盖度变化规律。【研究结果】缓坡丘陵区受风蚀作用影响较大,细粒风化产物大量迁出,表土Al_(2)O_(3)含量显著减少,土壤剖面CIA值变化异常、厚度变薄、养分流失、保水能力下降,植被类型以草为主,稀疏矮小,覆盖度较低;低山丘陵区受风蚀作用影响较小,黏粒、粉粒少量迁出,少量极细砂迁入,表土Al_(2)O_(3)含量减少,土壤CIA值变化正常、厚度变化不大、养分少量流失,植被类型以草为主,分布相对密集,且有低矮灌木生长;中山区受风蚀作用影响最小,以黏粒、粉粒物质迁入为主,风化产物迁出甚少,表土Al_(2)O_(3)含量增加,CIA值显著升高,植被类型以低矮灌木为主,山坡上有大片乔木生长,长势较好。【结论】强烈的风蚀作用使得阴山以北缓坡丘陵区土壤中的细粒物质被迁移至中山区,造成缓坡丘陵区土壤厚度与质量较中山区差,因此缓坡丘陵区植被稀疏,土地沙化较严重,山地区植被涨势较好。

北京西山门头沟地区主要地质遗迹分布特征及形成演化

北京门头沟区处于燕山与太行山的交汇处,山地面积占98.5%,属北京西山的核心地区,在漫长的地质历史长河中,留下了丰富的地质遗迹。针对该区地质遗迹分布特征、形成演化缺乏系统研究,并制约其保护利用等问题,在充分利用前人成果的基础上,通过遥感解译、地面调查、岩矿鉴定等,对该区地质遗迹类型进行系统梳理,深入探讨了区内地质遗迹分布特征和形成演化。结果表明:(1)该区地质遗迹丰富、类型多样;目前已查明的各类地质遗迹有100处,涵盖地质剖面、地质构造、古生物化石、地貌景观等多个类型。(2)青白口系、马兰黄土等地质剖面及古生物化石类地质遗迹的分布与中新元古界—第四系地层出露区密切相关;褶皱、断裂等主要分布在妙峰山镇—斋堂镇的中高山地区;燕山期酸性岩体地质遗迹主要沿大型断裂分布;黄土台地、河流阶地、峡谷以及水体景观类主要沿永定河干流及大型支流分布。(3)区内发生多次海侵,形成了诸多地层地质剖面遗迹,芹峪运动、蓟县运动、燕山运动等留下了多处不整合面、断层、褶皱等构造形迹,也主导了多期多种矿床形成。研究结果可为区内地质遗迹资源深入研究及其保护利用提供重要依据。

地下水硝酸盐污染研究热点与趋势分析

地下水硝酸盐污染是世界性水环境问题,目前该领域的阶段性总结分析研究仍然较少。文章选取1968-2022年Web of Science核心数据库中收录的地下水硝酸盐污染领域相关英文核心期刊发表的14407篇论文作为样本数据,采用文献计量学中定量研究与定性分析的信息分析方法,基于知识图谱的结构性和时间性指标,以VOS viewer信息分析软件为支撑工具,对地下水硝酸盐污染领域研究的发展趋势与当前热点进行梳理。研究结果表明:(1)该领域发文量呈指数上升,发文期刊主要集中在环境科学类和水资源类,表明硝酸盐污染研究在环境与水资源领域占有重要地位;(2)发文机构统计结果显示,按机构发文量排序,前10位中美国和中国机构的发文量占发文总量的一半以上;(3)该领域主要研究的4个方向可以概括为溯源、迁移转化机理、污染修复和风险评估,其中污染修复的关键词最多;(4)1990-2014年期间研究的热点集中于溯源与迁移转化机理,但是具体内容有所区别:1990-1998年侧重于硝酸盐污染源的识别,1999-2014年侧重于硝酸盐污染源识别方法的研究,其中同位素和模型模拟技术被突出显示,2015-2022年研究的热点集中在污染风险评估上。以上文献计量学分析结果较客观地展现了地下水硝酸盐污染领域的研究热点与趋势,可为该领域后续的研究与管理工作提供一定的参考。

近60年来洪泽湖的碳埋藏特征

湖泊是重要的陆地生态系统碳汇。目前我国大部分湖泊碳埋藏研究仅考虑有机碳埋藏,多忽略无机碳埋藏,这会导致湖泊总碳埋藏能力被低估,该情况在湿润的东部平原区尤为显著。为了全面了解东部平原湖泊碳埋藏特征,更加合理地评估有机碳埋藏和无机碳埋藏对总碳埋藏的贡献,以东部平原区的代表性湖泊洪泽湖为研究对象,在^(210)Pb-^(137)Cs年代序列基础上,结合沉积物中的C/N、碳同位素特征等,对洪泽湖典型岩心(编号HZH-12)以及其他12个表层沉积物中的有机碳、无机碳时空变化进行分析,探究了近60 a来洪泽湖沉积物的碳埋藏特征。结果表明:(1)C/N和δ^(13)C显示内源有机碳是洪泽湖的主要有机碳来源;过去60 a有机碳和无机碳埋藏速率具有明显协同变化特征(R2=0.76,p<0.001),意味着无机碳可能源自浮游藻类光合作用导致的次生碳酸盐沉积。(2)有机碳和无机碳对比结果显示,洪泽湖无机碳含量(1.09%)明显高于有机碳(0.61%);无机碳埋藏速率为34.27 g/(m^(2)·a),要远高于25.27 g/(m^(2)·a)的有机碳埋藏速率。总的来说,洪泽湖有机碳在总碳埋藏中占比为42.4%,而无机碳在总碳埋藏中占比高达57.6%,这意味着忽略无机碳埋藏可能导致东部平原湖泊碳埋藏能力被极大低估。未来该区域的湖泊碳埋藏研究需要兼顾有机碳和无机碳埋藏。

昆磨高速公路K5至K29两侧土壤和玉米重金属污染研究

基于昆磨高速K5至K29两侧农田土壤及玉米野外调查采样,测定分析土壤及玉米中Pb、Cd和Cu的含量。采用综合污染指数法对玉米和土壤中重金属污染状况进行评价。随着公路两侧距离的增加,土壤、玉米中Pb含量逐渐减少,说明土壤中Pb主要来源于汽车尾气排放,建议在距离公路50m外种植玉米。玉米中Cd含量非常低,不受公路远近的影响。土壤Cu污染严重,但玉米均未受到Cu污染,说明土壤Cu未迁移转化到玉米可食用部分。

工程建设中的地质环境问题及对策探讨

在人类社会发展中,城市化是一个重要的发展过程,而在城市化进程中,需要开展大量的工程建设,所以难免对周围的地质环境产生影响。目前,人类对地上空间、地下空间的开发利用日益增加,各种高大深的建筑类型层出不穷,而很多工程建设都会引起相应的地质环境问题,甚至增加了引发自然灾害的风险。为了保证人与自然的和谐共处,对于工程建设中的地质环境问题需要高度重视,采取有效的对策和措施进行防治,实现人地协调共赢的局面。

乡村遗产资源保护与开发利用问题的探讨

乡村遗产资源即乡村范围内一切遗产资源的总称。在新的形势下,乡村遗产资源的保护与传承开发利用问题已上升到国家战略地位,许多专家学者都关注并研究这一领域的相关问题。该文在笔者多年考察全国各地乡村的基础上作了一些研究,概要性地提出了一些观点思路,主要包括:我国乡村遗产资源种类繁多,具有民间性、传承性与实用性等特点;乡村遗产资源现状不容乐观,其保护要着重理清乡村遗产资源数量及品级,按品级层次做好科学理性的保护、普及性的宣传、法制体系的建设等;从创新传承与开发模式、融入乡村振兴与生产实践、激发乡村社会文化活动、鼓励全民参与、尊重史实并彰显地方文化特色等方面做好切实有效的传承开发利用。

职业本科环境地质工程专业教学标准开发与实施

2019年是职业教育本科元年,为充分了解地质类相关专业教学质量国家标准实施现状,通过内容分析法和调查法对教学标准实施进行比较分析,构建职业本科环境地质工程专业教学标准开发模型,使得标准能够在职业本科大学环境地质工程专业教学中更好地发挥作用,有效促进专业教学改革和发展,从而培养高层次技术技能人才。

兰州不同城镇功能区地下水氟赋存特征及影响因素

高氟地下水对生态环境及人类健康存在潜在威胁。城镇化地区受地质背景与人类活动双重影响,地下水中氟的来源及其分布较为复杂,探讨地下水中氟的赋存特征对于保障地下水供水安全具有重要意义。以西北干旱区最大的工业城市兰州为例,采用数理统计、离子比、饱和指数分析等方法,研究了兰州不同城镇功能区高氟地下水的赋存环境特征及主要水文地球化学过程,阐明了人为活动对氟化物迁移富集的影响。结果表明:(1)研究区地下水中F-的质量浓度介于0~4.8mg/L之间,超出地下水质量Ⅲ类标准(1.0mg/L)的高氟水共计13组,超标率为20.3%。(2)受人类活动强度与不同人为源输入影响,不同城镇功能区地下水中氟的赋存特征差异明显,其中西固工业区地下水中氟含量最高,高氟地下水样品占47.4%;城关老城区和断陷盆地新城区地下水中的氟含量相对较低,高氟地下水占比依次为7.1%和9.7%。(3)研究区高氟地下水以SO_(4)•Cl—Na和Cl•SO_(4)—Na型水为主,表现出贫钙富钠弱碱性特点。(4)含氟矿物的溶解、方解石与白云石的沉淀/溶解、黏土矿物表面钙与钠之间的阳离子交换、强烈的蒸发浓缩作用和盐效应是导致研究区地下水中氟化物富集的主要水文地球化学过程。研究表明城镇化、工业化导致天然高氟水进一步劣变恶化,工业废水的泄漏是西固工业区地下水氟浓度升高的重要驱动力。结果可为高氟背景区人为干扰下的氟化物迁移富集研究提供借鉴。