洞穴遗址保存环境的探测与研究--以桂林甑皮岩遗址为例

合理开发、利用并保护洞穴遗址是传承和发扬遗址文化的重要前提。文章以桂林甑皮岩洞穴遗址为例,通过对遗址的探测与监测,在认识遗址水文地质单元和地下水特征的基础上,识别其在保存与开发过程中存在的问题,从而提出保护遗址的可能措施,同时也为类似条件洞穴遗址的保护提供参考。研究结果表明甑皮岩遗址的三个保护区存在的问题各不相同:核心保护区主要面临化学侵蚀的风险;一级保护区现有的保护手段缺乏多样性;二级保护区存在监测力度不够的问题。据此提出以下措施:(1)核心保护区应深入研究地下水和还原环境对文化层侵蚀作用的机制;(2)一级保护区应加强对污水排放的管理,增多保护洞穴遗址的形式和手段;(3)二级保护区应加大对环境指标的监测力度,管控保护区范围内工程的建设。由此扩展到一般性洞穴遗址的保护措施有:建立能够显示环境动态的长期监测体系;采用3S技术建立监测网络并辅助规划决策;规范洞穴遗址的勘查与规划管理;多途径提高洞穴遗址保护的宣传力度和公众的参与乐趣。

甑皮岩洞穴遗址地下水的水-气界面H2S气体的产生机理

桂林甑皮岩洞穴遗址是我国新石器时代洞穴遗址的典型代表。污染物进入到以裂隙介质为主地下水所形成的还原环境后,其性质可能会改变从而侵蚀遗址文化层。本文通过采集地下水水-气界面的H2S和CH4气体,结合硫酸盐的硫同位素δ^34S-SO4^2-、溶解有机碳(DOC)、化学需氧量(COD)、硫酸盐还原菌(SRB)等指标,研究遗址地下水水-气界面侵蚀性气体H2S的产生机理。结果表明:甑皮岩水体SO4^2-浓度范围为0.57~131.00 mg/L,其空间分布不均匀,来源主要受到大气降水、硫化物矿物的氧化及微生物硫酸盐还原的影响;丰富的有机质为硫酸盐还原提供能量,DOC与COD浓度存在空间差异,高值均位于人类活动强烈的径流上游区;SRB普遍参与硫酸盐还原作用,气温、降水和有机质决定SRB数量在时空上表现为雨季>旱季、地表水>地下水;气温较高促进H2S的形成,SRB与环境的还原程度均影响H2S和CH4浓度。H2S性质不稳定易氧化为硫酸,若继续聚集将加剧遗址的化学侵蚀。建议增加污染物的运移和反应产物的监测,关注遗址的保存环境。

云南省南洞岩溶水系统水化学特征及其成因分析

云南省南洞地下河流域是西南地区典型的超大型地下河流域,选择其中的南洞岩溶水系统作为研究区。针对岩溶地区的用水短缺问题,以水资源的合理开采及可持续利用为目标,于2015年5月和12月分别在研究区的16个观测点进行采集水样与野外现场测试,运用描述性统计分析、Piper三线图、Gibbs图等方法对地下水水化学特征及其成因进行分析。结果表明:研究区内各水体pH值在6.19~7.66之间,平均值为7.25,呈中性偏弱碱性;TDS均值为329.24 mg/L,属于低矿化度水。因受岩溶区碳酸盐岩地层的控制,研究区地下水化学类型以HCO_(3)-Ca型为主,地表水以HCO_(3)-Ca、HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg型为主。控制研究区水中主要离子形成的水文地球化学作用主要为岩石风化溶滤作用。氢氧同位素分析表明地表水和地下水的初始补给源主要为大气降水,而地表水由于经历较强的蒸发作用,氢氧同位素偏重。

典型岩溶槽谷区土壤CO2浓度变化对隧道建设的响应——以重庆市中梁山岩溶槽谷为例

为了解重庆市中梁山岩溶槽谷区隧道建设对土壤CO2浓度变化特征的影响,于2017年12月1日至2018年11月25日对中梁山岩溶槽谷区的隧道影响区和非隧道影响区典型的白蜡树林(FC)和于2017年3月22日-2018年1月18日对耕地(CU)、灌丛(SH)、竹林(BA)下土壤CO2浓度及其相关的环境因子进行研究,探讨了隧道影响和非隧道影响的岩溶区土壤CO2浓度变化规律及其影响因子。研究表明:隧道影响区(A区)土壤CO2浓度低于非隧道影响区(B区),A区A-CU、A-SH、A-BA和A-FC土壤CO2浓度的平均值分别为4479.26、6053.10、8152.70 mg/m3和17162.47 mg/m3,B区B-CU、B-SH、B-BA和B-FC分别为6244.67、6647.01、9422.94 mg/m3和18396.09 mg/m3。但隧道影响区和非隧道影响区的土壤CO2浓度具有相同的垂直和季节变化趋势,在垂直方向上,土壤CO2浓度随土壤深度的增加而增加,在季节变化上,雨季(夏季和秋季)土壤CO2浓度大于旱季(冬季和春季)。经相关分析发现土壤温度是影响土壤CO2浓度变化的主控因子,土壤CO2浓度随土壤温度的升高而升高,降水较多时土壤含水率过高,会抑制土壤CO2的生产,同时,土壤理化性质也对土壤CO2浓度具有一定的影响。隧道影响区土壤CO2浓度的变化受外界环境变化的影响大。

中梁山岩溶槽谷区不同土地类型土壤生态化学计量学特征

为阐明中梁山岩溶槽谷区不同土地类型土壤养分的空间分布特征及其影响因素,运用地统计学理论和实验室分析方法,以中梁山槽谷区典型耕地、荒草地和林地为研究对象,分析不同土地类型、不同土层深度(0～15、15～30、30～45 cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)空间分布规律和生态化学计量学特征。结果表明:3种土地类型土壤SOC、TN和TP含量的平均值分别为20587.8、1472.8、598.9 mg/kg,SOC和TN空间变异性较大,TP变异性较小。土壤C、N、P含量随土层深度的增加而降低。SOC、TN含量为:林地>荒草地>耕地;TP含量为:耕地>荒草地>林地。土壤C/N、C/P和N/P空间变异较大(变异系数CV>28%),C/N值变化范围为5.04～41.2,平均值为14.1;C/P值变化范围为11.02～105.42,平均值为37.28;N/P值的变化范围为0.99～6.32,平均值为2.71。不同土地类型土壤C/N差异不显著,C/P、N/P值差异显著。C/N值为林地>耕地>荒草地,C/P、N/P值为林地>荒草地>耕地。耕地土壤SOC、TN和TP之间有显著的相关关系(P<0.01),线性拟合度较高;荒草地和林地的TN与TP、SOC与TP相关性不太明显,线性拟合度较低。C、N、P含量及其生态化学计量值受土壤理化性质、土地类型和人类活动等因子影响。通过对土壤理化性质分析表明:土壤TN、SOC和碱解氮是影响土壤C/N、C/P和N/P值的主要因素。中梁山岩溶槽谷区土壤C、N、P含量和C/N/P值受土地类型、土壤理化性质、人类活动等因素影响较为明显,空间变异性较大。在实际土地利用过程中,要根据不同类型土壤养分状况,因地制宜、科学合理的利用土地,减少土壤养分流失。