微生物对海水入侵响应特征及指示意义的研究进展

海水入侵是全球性环境地质问题,对沿海城市的供水安全及生态环境造成严重威胁。微生物对环境变化具有高度的敏感性,近年来许多学者开始关注微生物对海水入侵的响应特征,为海水入侵调查研究提供了新的思路与方法。为了充分认识该领域的研究进展,基于Web of Science核心数据库,利用文献计量学可视化分析方法对海水入侵微生物响应特征研究现状、热点及趋势进行分析。文献分析结果表明:该新兴研究领域的成果集中出现在2011年以后,发文量和引文量呈现上升趋势;中国积极参与海水入侵微生物响应特征研究,其发文量及高引用指数均位居世界第二位,研究成果具有较高的学术影响力;由关键词聚类分析可知,该领域热门研究方向包括地下水微生物群落对海水入侵的响应研究、土壤微生物群落对海水入侵的响应研究、元素地球化学循环与微生物作用研究。研究结果表明:咸-淡水交互区微生物群落演替受盐度、溶解氧、温度、有机碳、pH值等多种因子的共同影响,其主控因子随水文地质条件的不同而变化;海水入侵会影响微生物介导的碳、氮、硫、铁等物质循环过程;在含水层中发现的典型海洋细菌及嗜盐古菌对海水入侵的识别具有重要指示意义,相关技术是海水入侵传统调查方法的有力补充,在古海水入侵、现代海水入侵的辨别应用中具有较大优势和潜力。

鲁西北平原区浅层地下水质量评价及指标优化

【目的】为优化地下水水质监测方案,确定鲁西北平原地下水水质的主要控制因素,快速掌握地下水水质变化,【方法】基于2020年鲁西北平原地区浅层地下水水质数据,利用统计学软件、GIS软件对研究区水质情况进行描述性统计与空间信息差异化分析;基于熵权水质指数(EWQI)利用多元线性回归模型探讨能代表研究区地下水水质的化学指标。【结果】结果显示:鲁西北平原地下水水质趋于一个较为中等的状态,冲积海积平原咸水水文地质亚区与冲积平原咸淡水水文地质亚区水质较差,冲积洪积平原淡水水文地质亚区水质相对较好;EWQI模型指标优化后代表整个研究区地下水水质的水化学指标为TDS、Mn^(2+)、I^(-)、F^(-)和Al^(3+),指标优化后EWQI_(min)模型R~2和RMSE值分别为0.996和5.094,百分比误差PE为3.615%。【结论】结果表明:EWQI_(min)模型优选指标具有较好的代表性,可用作水质监测主要监控对象,为水质监测网优化调整及相关管理措施提供了参考。

近55年来山东省极端气温事件时空分布特征

【目的】为了解山东省极端气温事件趋势变化和时空格局,【方法】基于1965—2019年93个气象站点逐日最高气温和最低气温,采用sen′s趋势、去趋势波动分析、皮尔逊相关性检验等方法及Arcgis软件分析了山东省极端气温事件的时空变化特征及影响因素。【结果】结果表明,与基准期(1965—1989年)相比,当前气候状况下(1990—2019年),山东省极端气温指数的暖指数、极值指数以及作物生长期指数大多呈现明显的增加趋势,冷极端气温指数和日气温较差则呈现减少趋势。【结论】除夏季日数外,其他极端气温指数未来变化趋势与过去相一致。当前气候状况下极端气温指数空间差异较为明显,青岛、烟台和威海等东部沿海城市以及临沂极端暖事件(冷事件)增加(减少)速率较其他地区更快。部分极端气温指数与经度和海拔呈现显著的相关性,与纬度相关性较低。山东省极端气温指数的时空变化与AMO、AO和EA/WR密切相关。欧亚大陆上空反气旋的增强加速了山东省升温。

临沂市喀斯特发育区地下水监测网优化与喀斯特塌陷易发性评价

为了提高山东省临沂市喀斯特发育区地下水监测网精度,完善地下水监测网职能,对区域喀斯特塌陷作出有效响应,结合水文地质分析法与普通Kriging法对现有地下水监测网进行优化,并利用层次分析法对优化后的地下水监测网进行喀斯特塌陷易发性评价。结果表明:删除冗余监测井34眼,其中包括7眼省级自动化监测井以及27眼人工监测井,同时设计新增62眼水位监测井;地下水监测井优化后的Kriging估计误差标准差平均值由4.457减至0.964,且地下水监测网覆盖喀斯特塌陷中高易发区域;优化后的监测井布局更合理,能够监测预警喀斯特塌陷地质突发问题。

近40年来华北平原地下水位演变研究及其超采治理建议

华北平原是中国三大平原之一,同时也是粮食主产区之一,京津冀协同发展区,雄安新区皆位于区内,地理位置极其重要。地下水是华北平原主要的供水水源,占总供水量70%左右,自20世纪70年代末以来地下水开采强度不断增大,长期处于严重超采状态,形成规模巨大地下水位降落漏斗,进而引发地面沉降、地裂缝、湿地退化、海水入侵等一系列环境地质问题,制约社会经济可持续发展。研究地下水位演变可以为地下水超采治理及降落漏斗修复提供支撑,本文基于华北平原2019—2020年高密度地下水位统测数据及历史水位资料,研究了2020年现状地下水位流场及漏斗分布状况,系统分析了近40年来地下水位变化特征。研究发现:华北平原东西部浅层地下水位呈现差异化发展,20世纪80年代至2014年平原西部浅层地下水位持续快速下降,累计降幅达20~60 m,太行山前冲洪积扇缘一带水位降幅最大,2014年南水北调工程供水后,西部山前主要城市水位止跌回升;中东部地区水位呈现自然波动状态。深层地下水位20世纪80年代至2014年,总体呈下降趋势,中东部地区水位降幅度最大,累计达到40~90 m;2014年后城市区与农业区深层地下水位呈差异化发展,城区水位回升明显,周边农业区仍呈快速下降趋势。此外,在地下水演变分析基础上,以地下水采补平衡及水位恢复为目标,提出了开展超采区防控目标水位阈值研究、制定地下水减采和回补精准治理方案、优化地下水位监测网以及南水北调农业水源置换可行性研究等建议。研究成果对支撑华北平原地下水超采精准治理,地下水位降落漏斗修复和地下水资源合理开发与管理都具有重要意义。

海河流域地下水资源特征和开发利用潜力

海河流域水资源严重短缺,地下水长期超采是制约社会经济可持续发展的主要瓶颈。开展流域地下水资源及开发利用潜力研究,对支撑服务地下水超采治理、地下水资源可持续利用和生态环境保护都具有重要意义。经系统评价,海河流域天然资源量252.99×10^(8)m^(3),生态水位约束条件下的浅层地下水开采资源量172.98×10^(8)m^(3),可更新的深层水可利用量4.68×10^(8)m^(3)。海河流域山区地下水质量总体较好,Ⅰ~Ⅲ类水占比40.83%,平原区浅层地下水质量较差,Ⅰ~Ⅲ类水占比14.10%,深层地下水质量优于浅层地下水,Ⅰ~Ⅳ类水占比74.25%。海河流域山区地下水开采潜力总体较小,燕山和太行山北部山区,地下水资源禀赋较差,基本无开采潜力,太行中部山区地下水开采程度较高,无开采潜力或开采潜力较小,太行南部山区地下水资源禀赋良好,开采潜力较大;平原区浅层地下水在不同水文地质单元开采潜力差异较大,山前平原浅层地下水长期超采形成大范围降落漏斗,无开采潜力或潜力较小,中东部平原浅层地下水资源禀赋较差,以微咸水为主,开采潜力较小,山东省鲁北平原区浅层地下水开采程度较低,聊城—德州一带开采潜力较大;雄安新区地下水总体无开采潜力。平原区深层地下水基本无开采潜力。

砷——地下水中的幽灵

"我们不生产水,我们只是大自然的搬运工",这句朗朗上口的广告词正是优质天然地下水的写照。那么,清澈透明的地下水一定都是安全的吗?答案是否定的。本次向大家介绍一下地下水中的无形杀手—砷。自然界中的砷砷,俗称砒霜,元素符号为As,是一种非金属元素,有三价砷和四价砷两种价态。砷在自然界中广泛分布,但在地壳中含量却不大,其质量分数为5ppm(即百万分之五)。已被发现的含砷矿物多达数百种,最常见的有砷黄铁矿、雄黄、雌黄、辰砂、白砷矿等。此外,海水中砷的平均含量为1.1微克/升,在土壤、人体中都有微量的砷。

鲁西南地面沉降区中层地下水位监测网优化

为消除鲁西南地面沉降发育区中层地下水位监测空白、提高鲁西南平原地区中层地下水监测网的监测精度,并预测地面沉降的发展趋势。结合诱发地面沉降灾害的因素,利用水文地质分析法、普通克里金法和聚类分析法对鲁西南中层地下水位监测井网布局进行组合优化。结果表明,优化完成后的鲁西南中层地下水位监测网克里金插值误差标准差由1.025降至0.499,监测精度显著提高;优化后的地下水位监测网不仅能全面监测鲁西南中层地下水位动态变化,还能对其地面沉降发育状况有一定的响应和预测能力,为今后鲁西南地下水位监测网优化布设提供了参考依据。

不同海岸带地下水微生物群落结构与多样性差异研究

【研究目的】海水入侵已成为全球沿海地区面临的重大环境地质问题及研究热点,探究海水入侵区地下水微生物群落特征可以对海水入侵的管理与防治起到支撑作用。【研究方法】本研究选取黄渤海地区两个典型海岸带(烟台龙口西海岸及青岛大沽河海岸),基于高通量测序方法对当地地下水微生物进行16S rDNA分析,对比海水入侵程度不同的海岸带地下水微生物群落结构与多样性特征差异。【研究结果】大沽河研究区相比龙口研究区地下水受海水入侵的影响更为严重,地下水TDS含量在1.06~3.19 g/L,以Na-Cl-HCO_(3)和Na-Cl型水为主,而龙口研究区地下水TDS相对较低,以Ca-Na-Cl-HCO_(3)型水为主。Alpha多样性指数表明,龙口研究区地下水微生物的均匀度和丰富度随着海水入侵程度的增强而减小,而大沽河研究区地下水微生物多样性变化复杂。龙口研究区三个监测点地下水微生物群落结构相似,而大沽河研究区的微生物群落结构差异较大。龙口研究区标志微生物为伯克霍尔德氏菌目(Burkholderiales),丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)和噬氢菌属(Hydrogenophaga);大沽河研究区标志微生物较少,在阈值St≥4.0时标志微生物仅为变形菌门(Proteobacteria)。龙口研究区地下水TOC和DO与微生物丰度呈现正相关关系;而大沽河研究区中,Na^(+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)等指标与微生物丰度呈显著负相关关系,这与当地受海水入侵时间较长有关。【结论】本研究揭示了在不同程度的海水入侵影响下地下水微生物与环境的响应特征,并表现出了不同的标志微生物,表明微生物指标可作为识别海水入侵的新型有效方法。