基于PCA和在线监测技术研究旅游活动对岩溶地下水水化学的影响

岩溶地下水极易遭受污染且响应迅速,单靠几次取样难以揭示这种快速的动态过程。本研究采用高分辨率在线示踪技术确定了重庆金佛山水房泉的污染源位置,利用高密度监测获取了水房泉2014-12-01至2015-03-27期间水化学信息,同时定期获取流域内的大气降水、土壤水、景区假日酒店生活用水(以下简称宾馆用水)及污水样品。结果表明:投放在假日酒店卫生间的荧光素钠在水房泉的回收率为82%,示踪剂到达水房泉的最短时间和平均时间分别为26.8 h、90.3 h;水房泉泉水(以下简称泉水)在监测前期(2014-12-01至2014-12-14)和监测后期(2015-03-05至2015-03-27)大部分水化学指标的数值接近,监测中期出现的3次较大幅度的波动,与游客高峰期契合。主成分分析(PCA)提取了能代表75.0%信息量的2个主成分,旅游活动引起的pH值、溶解氧降低及电导率、盐度、浊度、K^+、Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Sr^(2+)、全Fe、全Mn、SiO_2、HCO_3~–、Cl~–、PO_4^(3–)的上升,对本次监测信息的贡献率为61.2%;大气降水则导致泉水流量增加、水温降低,NO–3、Al^(3+)可能受到活塞效应的影响而增加,对本次监测信息贡献率为13.8%。旅游活动是影响该时段泉水水化学特征变化的主要因素。

基于在线高分辨率示踪技术的岩溶泉污染来源及含水介质特征分析——以重庆黔江区鱼泉坎为例

在线高分辨率示踪技术以其精度高、成本低的特点在岩溶地下水文系统研究方面得到较为广泛的应用。重庆市黔江区鱼泉坎岩溶泉的污染问题导致蓬东乡、五里乡及其周边3 000居民饮水困难,为了确定水源地主要的污染源,选取荧光素钠、天来宝2种示踪剂,应用在线高分辨率示踪技术确定了重庆某畜禽养殖有限公司的化粪池与鱼泉坎泉之间存在水力联系。两种示踪剂的回收率均较低,分别为:荧光素钠3.51%,天来宝2.56%,且两回收曲线存在一定差别,可能与天来宝的水溶性较荧光素钠低有关。基于荧光素钠初现时间和首个峰值出现时间计算的地下水最大流速与平均流速分别为27.09m/h、22.32m/h,反映鱼泉坎岩溶孔隙、裂隙较小,化粪池污染渗漏缓慢、运移时间长。示踪剂质量浓度历时曲线表现为多峰型,推断化粪池至鱼泉坎泉段至少存在4条较大的径流通道,表明示踪段表层岩溶泉裂隙发育的相对均匀性。欲恢复鱼泉坎泉的水质,须对该养殖场进行防渗处理或勒令关闭。

前处理方法对积雪样品主要阳离子浓度的影响研究

积雪作为大气固态降水过程的主要形式,是反映大气化学成分的良好媒介。然而,积雪样品在采集后的不同储存和处理方式可能会影响其原始信息的获取。本研究采集青藏高原腹地纳木错地区的积雪样品,使用不同前处理方法探究其对主要阳离子浓度的影响。结果表明:积雪样品融化后第3天及更长时间,使用不过滤的前处理方式会使测试结果明显偏离实际值。过滤操作能规避碳酸盐矿物溶解对Ca2+、Mg2+和Sr2+的富集,减少对大陆粉尘来源贡献的高估;对K+和Na+的影响则主要通过黏土矿物与水体间的离子交换实现,使得前者浓度降低、后者升高,从而可能低估生物质燃烧源的贡献、高估海盐输入。就不同孔径的滤膜而言,0.20μm滤膜过滤效果优于0.45μm滤膜。过滤后溶液的大部分离子在冷藏或常温存储的前10天变化较小(<10%)。综上,本文建议积雪样品在融化后当天使用孔径为0.20μm的滤膜过滤,滤后溶液存储方式可选择冷藏或常温保存,并在10天或更短时间内完成测试。

不同前处理方式对青藏高原冰川径流主要阳离子浓度的影响

青藏高原地理位置偏远,其冰川径流样品在采集完成后通常需要较长时间才能送达实验室开展测试研究,因而样品的不同储存和处理方式可能会影响原始信息的获取。为了探明不同前处理方式对青藏高原冰川径流主要阳离子的影响,采集青藏高原腹地纳木错流域曲嘎切径流样品,经过过滤与否、不同孔径滤膜过滤、加酸与否、不同储存温度以及储存时间等前处理,探究其对主要阳离子浓度的影响。结果表明:在常温和冷藏储存条件下,由于“河水-悬浮颗粒物”两相已达接近平衡的状态,Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)、Na^(+)和SiO_(2)浓度在2.5个月内基本稳定,是否过滤以及不同孔径过滤对冰川径流样品水化学的影响较小。冷冻或加酸储存后Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)、Na^(+)和SiO_(2)浓度都存在不同程度的偏离。与碳酸盐矿物含量相对丰富的积雪样品相比,不同前处理方式对冰川径流主要阳离子浓度的影响更小。建议冰川径流样品采集后冷藏或常温储存且在测试前完成过滤处理即可,不可加酸储存,并在两个月内完成测试。

不同时间段青木关岩溶地下河水化学变化主导因素分析

利用多参数水质分析仪,对典型岩溶槽谷区重庆青木关岩溶地下河出口姜家泉的月尺度、农耕期和暴雨期3个不同时间段的水化学动态变化特征进行监测,通过主成分分析法,研究这3个不同时间段水化学变化主导因素的异同。结果表明:月尺度期间,电导率、pH值和Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^+、Na^+、HCO_3^-受雨水稀释作用,使丰水期低于枯水期;水化学变化主要受5个主成分影响,累积方差贡献率为90.75%,但其主导因素是水-岩作用。农耕期,降雨携带残余的粪肥、氮磷钾肥汇入地下河,电导率和Cl^-、NO_3^-、K^+、Na^+浓度升高;水化学变化主要受3个主成分影响,累积方差贡献率为87.81%,但其主导因素是施肥活动。暴雨期间,各离子浓度变化经过平稳期、上升期、稳定期、特殊期4个阶段。上升期,降雨对地下河影响最大,导致水-岩作用增强,电导率和Ca^(2+)、HCO_3^-浓度上升;对地表土壤和化肥的冲刷淋溶作用显著,导致Al、Fe、Cl^-、K^+、Na^+和NO_3^-浓度明显上升。水化学变化主要受4个主成分影响,累积方差贡献率为80.09%,但其主导因素是水-岩作用、地表土壤和养分流失。

小型人工湖泊水体地球化学冬夏昼夜变化对比研究——以西南大学崇德湖为例

为了解小型人工湖泊水体地球化学昼夜变化特征对其水环境的指示作用,以西南大学崇德湖为研究对象,在冬、夏两季对崇德湖水温、pH值、溶解氧、电导率,以及光照强度和光合有效辐射进行自动监测,并对水样中的总细菌及总大肠菌群数量进行分析,研究发现:崇德湖水化学类型为HCO3-Ca型,水物理化学特征呈现出较为明显的昼夜变化,pH值、溶解氧在冬、夏季均呈现白天上升夜晚下降的特征,电导率则呈现白天下降夜晚上升的特征.水物理化学昼夜变化的季节差异有统计学意义,夏季水体的溶解氧、pH值午后便出现峰值,水物理化学指标的变异系数较冬季增大.崇德湖水物理化学的昼夜变化以及冬、夏差异表明,以校园湖泊为代表的小型人工湖泊较生态环境良好的天然湖泊具有溶解氧和电导率平均值较高、水体微生物作用突出等特征.

湘江流域岳麓山周边地区地表水体水化学特征及灌溉适宜性

[目的]对湘江流域岳麓山地区地表水体进行水化学特征分析及灌溉适宜性评价,为该地区的生态环境保护及水资源综合管理的科学决策提供理论支持。[方法]以岳麓山周边地区为研究区,从2020年12月至2021年11月采集降水、山涧溪水和湘江河水水样,利用Piper图、Gibbs图、端元图等方法,分析各水体水化学特征以及影响因素。[结果]降水主要阴阳离子为Ca^(2+),K^(+),SO^(2-)_(4)和NO^(-)_(3),无明显水化学类型;山涧溪水主要阴阳离子为Ca^(2+)和NO^(-)_(3),主要水化学类型为Cl-Ca·Mg型和Cl-Ca型;湘江河水主要阴阳离子为Ca^(2+)和HCO^(-)_(3),主要水化学类型为HCO_(3)-Ca型。山涧溪水主要受大气降水输入和碳酸盐岩风化控制;湘江河水受碳酸盐岩风化作用影响较大。[结论]Na^(+)离子含量,SAR和RSC指标以及其绘制USSL图和Wilcox图分析结果较好,山涧溪水和湘江河水适合用于灌,不易引起盐害或碱害。

青藏高原阿里地区大气颗粒物质量浓度的季节变化特征

基于2018-12-01至2019-11-30在中国科学院阿里荒漠环境综合观测研究站颗粒物监测仪的数据,获得了大气颗粒物质量浓度及其季节变化特征.研究结果表明,PM10、PM_(2.5)、PM1在观测期间的日均质量浓度分别为(10.51±8.62)μg·m^(−3)、(4.05±2.36)μg·m^(−3)和(2.47±1.56)μg·m^(−3),低于青藏高原城市地区.PM_(2.5)、PM10远低于国家规定的颗粒物年平均一级浓度限值(GB 3095—2012),表明阿里地区洁净的大气本底特征.阿里地区污染源稀少,气象因子成为影响颗粒物浓度变化的重要因素.尽管阿里地处西风和印度季风的过渡带,西南季风显著影响了阿里站颗粒物浓度变化,季风带来的暖湿气团使季风期颗粒物浓度显著降低;加之边界层高度等气象因素的季节变化,使大气颗粒物浓度呈现明显的季节变化规律,冬季和季风前大于季风期和季风后期.阿里站处于高寒荒漠环境,大气颗粒物以粗颗粒为主,PM_(2.5)/PM10的平均比值为0.39,与其他地点对比,比值偏低.聚类分析表明,阿里站主要受偏西气团影响.潜在源贡献因子分析(PSCF)和浓度权重轨迹分析(CWT)分析结果表明,PM10、PM_(2.5)、PM1主要潜在源区均分布在印度西北部、巴基斯坦北部.由于监测原理的不同和气象因子的影响,MODIS AOD数据与颗粒物浓度数据在12月、7月和8月差异较大,遥感获取的气溶胶参数需要进一步订正提高在高原的适用性.

降雪及旅游活动对金佛山表层岩溶泉水化学的影响

金佛山是世界自然遗产,冬季到景区赏雪的游客众多。为探究降雪过程及旅游活动对金佛山表层岩溶泉的影响,本文对2014年12月一次大规模降雪前后的水房泉水化学变化进行高频自动取样监测,获取高分辨率的水化学变化曲线,与大气降水、土壤水及污水的理化特征进行比较,并采用主成分分析法剖析影响泉水化学的主要因素。结果表明泉水理化学指标在降雪的不同阶段表现出显著的动态变化:在积雪初期(2014-12-10至2014-12-14)大部分水化学指标基本稳定;此后至积雪大面积融化前(2014-12-15至2014-12-28)旅游排污量增大,泉水的水温、流量、浊度、盐度以及各项离子含量呈上升趋势,而pH、溶解氧则呈下降趋势,水化学指标变幅大;积雪融化期间,融水补给使泉水溶解氧和浊度上升,其他水化学指标先下降后上升。主成分分析显示旅游活动的污水输入是引起泉水水质变化的首要因素,主成分贡献率达59%;积雪融化的稀释作用能一定程度缓解流域地下水污染状况,是第二影响因素,贡献率31%。

山地岩溶湖水地球化学与碳氧同位素特征及其昼夜变化研究——以重庆金佛山药池坝湖为例

采用多参数水质分析仪,对重庆金佛山药池坝湖水的地球化学、碳氧同位素特征及其昼夜变化进行研究,结果表明:研究区湖水温度、pH值、溶解氧、电导率、δ13 CDIC和δ^(18) O等指标均表现出明显的昼夜变化规律,水温、pH值、溶解氧和δ^(13)CDIC等指标白天升高,夜间降低,电导率白天降低,夜间升高,表明湖水溶解无机碳变化过程受到物理因素和生物作用的共同影响.山地岩溶湖泊地球化学指标与δ^(13)CDIC对外界环境敏感,湖泊蒸发强烈,水体中溶解无机碳(DIC)滞留时间长,湖水与大气CO_2交换程度高,使湖水δ^(13)CDIC值偏正,接近平衡状态.湖水蒸发线斜率较小,截距较大,氢氧同位素组成主要受大气降水氧同位素组成、湖泊水-气界面蒸发过程中的同位素动力分馏效应和湖底水-岩氧同位素交换的影响.

青藏高原雪冰样品中低含量水溶金属离子分析方法对比研究

从采自青藏高原阿汝和古里雅冰川的两支冰芯中选取31个样品,分别用三种仪器对比分析K^+、Na^+、Ca^2+、Mg^2+四种水溶金属离子,寻求最佳分析方案。分析结果对比发现,电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法在K+测量中存在困难,而离子色谱(IC)法和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法均能够满足要求,且分析结果具有高度的一致性,四种离子的相关系数(R2)均在0.97以上,且并未出现ICP-MS法比IC法测量值明显偏高的现象。因此,除IC法外,ICP-MS法也是检测青藏高原雪冰样品中水溶金属离子的有效手段,其测定速度更快,且可以同时进行微、痕量元素检测,适用于大批量冰芯样品的快速分析。

当遇水燃烧物质发生燃烧之后

对遇水燃烧物质发生燃烧进行扑救处置，自从事消防工作以来，我还没有遇到过。2003年2月16日值班时，却经历了地次遇水燃烧物质磷化铝燃烧的扑救处置过程。终于有了一定的感受与体会。

青岛港公安局消防支队圆满完成装载大宗出口爆炸物品消防监护任务

2月4日上午,青岛港公安局消防支队会同治安支队顺利完成了1.1类爆炸品集装箱一次性进港装船42箱、25车的监护任务。

春季生物作用对山地岩溶池水地球化学特征的影响

岩溶水文系统对外界环境变化敏感，使得岩溶区水质存在昼夜、小时甚至分钟等尺度的变化．许多地表水体都会经历pH值、溶解性气体、微量元素以及其他水化学指标的昼夜变化．重庆金佛山水房泉及受其补给的水池地处海拔2050m的山地岩溶区，具有温带气候特征．通过对水房泉泉水（以下简称泉水）及水池进行为期3d的昼夜监测，以期探究春季生物作用对岩溶池水地球化学的影响．研究发现，在昼夜时间尺度上，泉水地球化学指标基本稳定，未表现出昼夜变化，池水地球化学指标化学表现出了昼夜波动，但水温、溶解氧、pH值、电导率等物理化学指标昼夜变化幅度较小．在不同的天气条件下，水温、溶解氧、Cl^-等昼夜变化幅度存在差别；池水二氧化碳分压（pCO2）、Ca^2＋、DIC白天降低、晚上升高，方解石饱和指数（SIc）相反；这些指标的变化受控于温度、碳酸盐岩矿物的溶解与沉淀、水生植物光合作用与呼吸作用；通过亨利常数的计算，发现水温变化对pCO2变化的影响仅占0．79％～10．01％，水温、碳酸盐岩沉淀等物理因素对DIC损失量的贡献率为39％，水生植物光合作用的贡献率为61％．

重庆金佛山降雪中飞灰单颗粒特征及来源解析

大气降雪能够保存大气环境信息,是研究区域环境的良好介质.位于渝黔交接带的金佛山海拔2 251.1 m,冬季降水以降雪的形式出现,周边区域人类活动强烈.关于该区域大气气溶胶中的飞灰单颗粒特征的研究比较缺乏.本研究采集了金佛山5个降雪样品,运用扫描电镜及X能谱分析联用系统(SEM-EDS)对样品中的132个飞灰进行单颗粒形貌、化学组成分析.结果表明,研究区降雪中存在大量球形飞灰,包含光滑颗粒、粗糙颗粒及聚合体颗粒3种形态,分别占统计颗粒的80.31%、14.39%和5.30%;平均粒径1.64μm,平均环度1.09.按主导化学元素分为富硅类、富碳类、富铁类、富铝类及富钛类5种,所占比例分别为34.09%、49.24%、12.88%、2.27%和1.52%.结合气象资料、气团后向运移轨迹和飞灰性质,推测富碳类飞灰可能主要来自于生活排放源和工业活动;富硅类飞灰可能来自于渝西、黔北、湘中、浙赣一带及粤西的火力发电厂等高温燃煤工业;富铁类及富钛类飞灰则可能来源于渝西和黔北、湘中的钢铁厂、轧钢厂等金属冶炼活动.

重庆南山老龙洞地下河系统重金属分布、迁移及自净能力

2013年12月(冬季)和2014年6月(夏季)分别采集重庆南山老龙洞地下河上覆水,孔隙水和表层沉积物样品.分析重金属Mn、Pb、Cu、As在上覆水-孔隙水-表层沉积物中的分布及迁移特征,研究地下河对重金属的自净能力,以期为岩溶区城镇的发展和地下水的合理开发与保护提供科学依据.地下河上覆水和孔隙水中Mn、Pb、Cu、As检出率为100%,其质量浓度大小为Mn>Pb>Cu>As,夏季>冬季,孔隙水>上覆水;地下河上覆水因Mn、Pb含量超标已不可作为饮用水源,夏季重金属在孔隙水和上覆水之间的浓度差大于冬季,更容易扩散到上覆水中影响上覆水水质;地下河表层沉积物存在重金属富集现象,4种重金属总量自采样点UGR6到采样点UGR5呈减少趋势,由采样点UGR5至采样点UGR0段逐渐增加;表层沉积物中Mn具有极强的不稳定性和迁移性,容易污染上覆水,扩大污染区域;地下河对Mn具有很强的自净能力,其中表层沉积物对Mn的自净能力要大于岩溶管道壁.

旱季不同土地利用类型下岩溶碳汇效应差异

为研究不同土地利用类型下碳酸盐岩溶蚀对土壤CO2消耗量的差异,在2013年11月至2014年5月选取了柏树湾泉、兰花沟泉和后沟泉这3个岩溶泉进行水化学分析及野外监测.结果表明,在上覆植被为林地的柏树湾泉域,泉水的HCO-3浓度最高,草地与耕地下的兰花沟泉次之,耕地为主的后沟泉最低.柏树湾泉的HCO-3主要来自于碳酸对碳酸盐岩的溶蚀,Ca2++Mg2+与HCO-3的摩尔比接近0.5,而兰花沟泉和后沟泉的HCO-3则主要来源于硫酸和硝酸对碳酸盐岩的溶蚀,Ca2++Mg2+与HCO-3的摩尔比远远大于0.5.柏树湾泉域由于凋落物的输入以及土壤透气性差,土壤CO2更容易溶于下渗水并与碳酸盐岩反应,而兰花沟泉和后沟泉的耕地由于土壤疏松,土壤CO2更容易以土壤呼吸的形式返回到大气中.因此,为准确评估岩溶碳汇作用,需要研究不同土地利用类型下碳酸盐岩对CO2消耗量的差异.

旅游活动影响下的岩溶地下水理化特征演化及其概念模型——以世界自然遗产地金佛山水房泉为例

为探究高强度旅游活动影响下岩溶地下水理化参数的演变特征,以重庆金佛山世界自然遗产地核心区水房泉岩溶流域为研究对象,在旅游旺季(冬季)对水房泉中各理化指标进行连续在线监测和分析。研究表明:水房泉在旅游活动高峰期前表现出自然背景条件下的水质特征,各理化指标波动较小;随着旅游高峰期的到来,水中的p H值、电导率(SpC)、溶解氧(DO)、浊度、方解石饱和指数(SIc)、二氧化碳分压(pCO_2)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_3^-等均产生了显著的波动。旅游活动排放的污水中含有微生物所需的有机质,以及硫酸和硝酸等酸类污染物,微生物呼吸作用产生的碳酸与酸类污染物一起会加剧岩溶地下管道的溶蚀,使地下水中富集碳酸盐岩溶蚀物Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_3^-等(浓度增幅分别为10%、22%、26%);同时因污水中的污染物成分不同,导致高峰期间水房泉中的K^+、Na^+、Cl^-、PO_4^(3-)、SO_4^(2-)的上升幅度均比其余水化学参数大(浓度增幅分别为257%、273%、286%、750%、93%)。大量污水的注入亦导致了地下水中SpC上升,DO下降,水体净化能力变差,水体更容易遭受污染。根据人类活动对岩溶地下水的影响以及其理化指标演变特征建立了相应的概念模型。研究综合表明了水房泉流域地下水对强烈的人类活动响应极其迅速、敏感,易遭受污染。

岩溶地下河水文地球化学对降雨的响应:以重庆雪玉洞地下河系统为例

通过对降雨条件下重庆雪玉洞地下河水文地球化学指标的监测,发现各种指标对降雨响应迅速,且存在相关性.采用主成分分析对各指标数据进行处理,提取能代表82.761%信息量的3个主成分,来分析降雨条件下岩溶地下河水文地球化学的特征及其成因.结果表明,以全Fe、全Mn、Al3+等浓度升高为代表的土壤淋失和以K+、Na+、Sr2+浓度降低、EC下降为代表的稀释效应,对水文地球化学特征变化的贡献率为41.718%,降雨加剧了岩溶区土壤的侵蚀,同时危及饮用水的安全,应引起相关部门的足够重视;岩溶水对白云岩的溶解和补给区农业活动、洞穴生物对水文地球化学特征变化的贡献率为29.958%;以Ca2+浓度升高为代表的岩溶水对灰岩的溶蚀作用对水文地球化学特征的贡献率为11.084%.