广西果化岩溶石漠化研究基地建设规划

围绕我国西南岩溶区资源环境领域的重大科学问题和国家目标需求,在系统分析广西果化基地的主要生态环境问题、科学代表性以及科研条件的基础上,对基地进行合理布局和科学规划设计。基地总体布局为科学试验与观测区、石漠化综合治理示范与监测区、科研综合服务区3大功能区,每个大功能区内再细划若干功能小区,并对每个功能小区进行了详细的规划设计,以期建立一个以石漠化综合治理和岩溶地质碳汇研究为主题的综合性科研基地。

毕节岩溶区坡耕地烟草镉安全评价研究

以贵州省毕节地区岩溶环境烟水配套工程为例,通过实地调查和采样,对烟草地土壤-烟草系统镉进行评价。结果表明,烟草地土壤镉含量0.12~0.67 mg.kg-1,平均0.40 mg.kg-1,已遭轻度-中度污染。水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、腐植酸态、铁锰氧化物结合态、强有机结合态和残渣态镉分别为0.024、0.100、0.033、0.067、0.096、0.019 mg.kg-1和0.016 mg.kg-1,其中离子交换态、铁锰结合态和腐植酸态占66%。全镉与水溶态、离子交换态和铁锰结合态,水溶态与离子交换态和碳酸盐结合态,离子交换态与铁锰氧化物结合态显著正相关,揭示了镉形态间的转化关系及其对烟草的潜在影响。烟株上部烟叶镉含量1.04～1.59 mg.kg-1,茎、根中镉残留量为0.2～1.4 mg.kg-1,可能与源自K326的主推和示范品种对镉的提取效率高有关。因此,建议采用吸收镉低的烟草品种和合理的差异性水肥管理措施,固定土壤中活性态镉,降低土壤镉向烟株的转移,以保障烟叶品质,同时妥善处理这些农业废弃物以保护环境。

典型岩溶农业区洼地和坡地的元素迁移特征差异

为给岩溶区水土保持、农业生产、植被恢复与生态重建提供参考,以桂林会仙典型岩溶洼地和坡地两种不同地貌部位为研究点,以石灰岩地质背景条件下的基岩—土壤—土壤水—植物体系统中的元素含量和组成特征为研究对象,探讨不同地貌部位条件下元素的基本特点、制约因素和变化趋势。结果表明,在岩溶动力条件的驱动下,岩溶区形成了显著的偏碱环境特征;洼地和坡地土壤剖面元素和土壤水含量特征差异明显,植物对土壤元素的生物吸收系数比较低,属于受氮限制的类型;坡地部位的偏碱富钙和水分胁迫程度更为严重;同一石灰岩地质背景条件下不同地貌部位岩溶系统元素迁移特征差别显著。

岩溶区坡耕地烟水配套工程水肥差异性管理研究：钾素评价

基于岩溶区水平梯田植烟土壤pH、温度、水分饱和度的原位测量和土壤、烟株钾素的分析,运用烟地土壤钾和优质烟叶钾临界值法,评价了烟水配套工程水肥措施与烟叶品质的关系。结果表明,不同坡位的植烟土壤保水能力不同,表现为坡下>坡中>坡上;土壤中全钾含量差异不显著,但有效钾含量差别较大,坡下表土最高,为188 mg/kg。烟叶中钾含量为7.4～31.9 g/kg,坡下>坡中>坡上,仅坡下烟叶钾高于20 g/kg。可见,岩溶区坡耕地烟水配套工程,宜根据岩溶区坡耕地保熵保肥能力的异质性,实行差异性水肥管理,此可能有助于保证烟叶品质的一致与提高。

典型岩溶峰丛洼地水土保持技术研究

岩溶峰丛洼地水土流失以地下漏失为主,水土流失过程特殊、复杂,非岩溶区原有的各项水土保持工程及生物措施不适宜该区。以广西平果县果化示范区为例,在系统分析典型峰丛洼地不同地貌部位、不同环境类型条件下水土流失的主要特点和过程的基础上,通过试验与示范,研发了适宜于峰丛洼地不同地貌部位的水土保持生物技术和工程技术,取得了较好的生态、经济、社会效益,可为我国西南岩溶区水土流失及石漠化的综合防治提供科技支撑。

桂林会仙岩溶湿地健康评价与补偿机制研究

以桂林会仙岩溶湿地为研究对象,应用"压力—状态—响应"模型构建会仙岩溶湿地生态系统健康评价指标体系,利用单因子评价和综合评价方法评价桂林会仙湿地的生态健康指数。评价结果表明:湿地健康状况较差,CEI=0.364;影响会仙湿地生态系统健康的因素主要有年降水量、常年积水面积、农业生产因素等。针对以上影响因素,提出了会仙湿地生态恢复和补偿建议,目标是促进会仙湿地生态系统健康可持续发展。

桂林石灰岩区名特优植物元素的岩溶响应

在桂林会仙石灰岩地质背景条件下,研究岩溶洼地和山腰部位3种名特优植物体的元素含量特征及对土壤营养的响应关系,为筛选适合岩溶区种植的植物品种以及加强西南岩溶地区石漠化治理提供理论指导。结果表明,在岩溶动力条件驱动下,洼地和山腰部位3种植物体的元素含量及元素生物吸收系数均存在明显差异。进一步相关分析表明,石灰岩地区土壤—植物体系统中元素迁移与植物蒸腾作用密切相关,其中Ca、Mg、N、Zn、P等元素迁移与植物蒸腾系数呈显著正相关,植物体元素迁移受地质背景条件中N、P元素含量影响较大。

大石围天坑群地下河沉积物中PAHs的污染特征

为探索喀斯特地下河沉积物中多环芳烃(PAHs)的污染特征、来源,研究选择典型的广西乐业大石围天坑群地下河进行,沿途采集7个断面的沉积物样品,利用气相色谱-质谱(GC-MS)对16种优控PAHs进行定量分析.结果表明,大石围天坑群地下河上层沉积物中总PAHs浓度为37.75～1 662.72 ng/g,下层沉积物为43.46～1 220.79 ng/g,大部分采样点上、下层浓度没有明显的变化.研究显示,沉积物中PAHs浓度进口高于出口,进口以4～6环的为主,出口以2～3环的为主;由于正辛醇-水分配系数(lgKOW)的差异,在地下河中4～6环PAHs显示近距离迁移,而2～3环PAHs显示远距离迁移;由于沉降和吸附作用,地下河环境对污水中的PAHs具有较强的净化作用;通过PAHs成份谱比较,发现沿途大石围天坑群的"冷陷阱效应"富集作用及土壤侵蚀作用使大石围河段沉积物中的PAHs增加了106%;比值法来源分析,表征县城区域沉积物中PAHs的来源为石油类和燃烧源的混合源,乡村区域以草、木燃和煤燃烧源为主;生态风险评价显示地下河沉积物中PAHs的污染处于较低的生态风险水平。

广西百朗地下河水和沉积物中有机氯农药的分布特征

为了解典型岩溶地区广西乐业百朗地下河表层水和沉积物中有机氯农药的分布特征,采集地下河不同断面的水和沉积物样品,利用气相色谱仪测定了19种有机氯农药。结果表明：（1）百朗地下河表层水中19种有机氯农药总量（∑OCPs）浓度为1.95－71.45ng/L,HCHs和DDTs浓度分别为未检出至58.40ng/L和未检出至0.44ng/L;（2）沉积物中∑OCPs浓度为0.75－14.85ng/g,HCHs和DDTs浓度分别为0.11~3.52ng/g和0.03~2.90ng/g;（3）地下河表层水和沉积物中有机氯农药的分布与吸附作用、环境温度以及和地下河连通的天坑的底部的土壤侵蚀有关,即因温差作用,大气沉降的有机氯农药易富集在天坑底部（＂冷陷阱效应＂）,并在土壤侵蚀作用下向水体移动,使地下河沉积物中有机氯农药浓度升高;（4）百朗地下河出口沉积物吸附系数最低,但水中有机氯农药浓度较高且种类最多,推测可能是地下河沉积物中因有机氯农药被释放而引起二次污染;（5）表层沉积物中大多数断面的异狄氏剂浓度及乐业县城附近断面的DDTs和DDD浓度在风险评估低值与风险评估中值之间,表明百朗地下河处于较低的生态风险水平;（6）目前,流域部分断面尚有新的-γHCH（林丹）和DDTs农药输入。由于有机氯农药长期累积,可能对地下河生态系统造成危害,应采取防治措施。

南宁市郊空气和大气干湿沉降物中多环芳烃的污染特征

采用空气被动采样器和大气干湿采样器分夏、冬季采集大气及其干湿沉降物样品,利用气相色谱-质谱联用仪测定16种多环芳烃(PAHs)优先控制污染物。结果表明:冬、夏季大气干湿沉降物中PAHs的平均值分别为581.06、174.59ng/(m2·d),冬季PAHs的组成以2～3环PAHs为主,夏季以4～6环PAHs为主;冬、夏季空气中PAHs的平均值分别为149.16、168.70ng/d,均以2～3环PAHs为主。大气干湿沉降物PAHs的沉降通量时空变化为:冬季,商住文教混合区>农业区>工业区;夏季,工业区>农业区>商住文教混合区;冬季大于夏季3.3倍。空气PAHs沉降通量的时空变化为:冬季,工业区>商住文教混合区>农业区;夏季,农业区>工业区>商住文教混合区;冬季略低于夏季。

广西大石围天坑群有机氯农药的大气干湿沉降

为研究大气有机氯农药(OCPs)的沉降对广西乐业大石围天坑群喀斯特生态环境的影响,选择典型的大石围天坑,采用大气干湿采样器分季节进行了为期一年(2007-03—2008-03)的大气干湿沉降样品采集,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定22种有机氯农药。结果表明,大气干湿沉降中PAHs的干湿沉降通量为10.236～88.728 ng(/m.2d),平均值为48.974 ng(/m.2d),研究期间大石围天坑的OCPs沉降量为2.986 g;OCPs沉降通量的空间分布为东垭口>南垭口>北哑口>西峰,与风的进出口密切相关;不同季节的沉降通量为春季>秋季>夏季>冬季,春、夏季OCPs沉降通量高于秋、冬季1.0倍,且春季以滴滴涕(DDTs)和六氯苯(HCB)为主,夏季以β-硫丹和HCB为主,秋季以HCHs和顺式-氯丹为主,冬季以HCHs为主。研究区大气OCPs沉降通量与季风、地理位置、降雨量和温度等因子密切相关;OCPs来源分析显示大石围天坑群春、夏季大气中OCPs主要来源于高气温、低海拔的水稻、水果主产区百色、南宁盆地的远距离传输,秋、冬季则来源于北部相邻的贵州省境内。

百朗地下河沉积柱芯有机氯农药的高分辨记录

测定了广西百朗地下河大石围天坑河段沉积柱芯中有机氯农药（OCPs）的质量分数,探讨了有机氯农药的垂直分布特征,结合210Pb定年研究了百朗地下河流域有机氯农药的污染历史。研究结果表明,沉积柱中总有机氯农药含量为0.42~10.63 ng/g,平均值为2.74 ng/g。百朗河流域历史上主要使用的有机氯农药有六氯苯、六六六（HCHs）、滴滴涕（DDTs）、狄氏剂和艾氏剂5种表层沉积物分析显示近年地下河流域仍有新的γ-HCH（林丹）和DDTs输入。有机氯农药的垂直分布表征百朗地下河流域在1955-1960年间六氯苯被最先使用,1961年替换为六六六,同时使用的有狄氏剂、艾氏剂农药,而滴滴涕使用可能稍晚,与我国有机氯农药的生产使用历史基本一致。研究提出了大石围天坑河段沉积柱芯中有机氯农药污的染峰值滞后于使用高峰期,与喀斯特山区土地利用方式和土壤颗粒在地下河中的迁移有关。

桂林会仙湿地土壤有机质·氮·磷含量与芦苇的响应研究

[目的]为进一步恢复湿地优势植被——芦苇的研究提供科学依据。[方法]采用野外调查和室内实验相结合的方法,分析桂林会仙湿地典型植被芦苇土壤全氮、全磷、有机质、水分与芦苇之间相关性。[结果]会仙湿地芦苇区域内的C/N比变异系数为0.16,C/P比变异系数为0.41,N/P比变异系数为0.40。[结论]会仙湿地土壤沉积物粒度越细,其中氮、磷、有机质含量也高,越有利于芦苇的生长发育。

某疑似有机污染场地对天然泉持续释放的溯源

为溯源某有机污染场地对天然泉的持续释放,研究分丰、枯水期以及雨前、雨中和雨后过程采集天然泉水样,同时采集污染场地周边土样,以有机污染物六六六、滴滴涕、荧蒽、芘、苯和三氯甲烷为主要溯源对象,利用气相色谱和气质联机仪测定。土壤有机污染物溯源结果发现天然泉上游2个化工企业内及周边土壤中HCHs、荧蒽和芘出现污染异常;天然泉水丰水期、枯水期HCHs浓度分别为12.1ng/L和72.7ng/L,枯水期泉水浓度高于丰水期6.0倍,推测与地下水上升引起的稀释作用有关;三氯甲烷浓度分别为4.34μg/L和1.50μg/L,丰水期泉水浓度高于枯水期2.9倍,苯仅在丰水期少量释放;荧蒽、芘仅在降雨过后释放,推测降雨量大有利于挥发性有机物入渗;污染场地周边包气带中有机污染物的垂直分布显示有机污染物的迁移呈逐渐减弱趋势,并与总有机碳、黏粒、阳离子交换量以及它们的物理化学性质密切相关。因此该研究溯源到2个企业存在污染场地,HCHs和三氯甲烷呈现持续释放状态,PAHs和苯为潜在释放状态,并呈现季节性变化。

桂北山区某水电站暴雨后水环境污染特征

为了了解2000年以来中国南方大规模小水电建设普遍引起河流和水库水质污染的特征,研究选择具有代表性的桂北山区某小水电站作为研究对象,选定流域特征污染物水温、pH、溶解氧、悬浮物、化学耗氧量、五日生化耗氧量、氨氮、总氮、总磷、石油类、阴离子表面活性剂、粪大肠菌群12项指标进行研究。研究表明,研究区水电站水环境中总氮、COD、石油类等污染物呈现随暴雨"陡涨陡落"的污染特征,暴雨后水库成为上游各种污染源的‘汇’区;暴雨后造成总氮、总磷增加,使水库富营养化程度升高;由于挥发和吸附作用强,石油类有易被净化的运移特征;沿途两岸森林中大量腐殖质是水环境中化学耗氧量的主要来源;暴雨后库区的水中溶解氧相对较低,但尾水强力曝气作用使干流一定区域出现"氧过饱和"现象;暴雨后该水电站水库水温梯度较小,对河流生态环境影响较小。建议当地政府在暴雨期间加强水源地水质的监控,采取应急措施保障居民用水安全。

广西大石围天坑群地下河水中多环芳烃的污染特征

为了确定典型喀斯特区广西大石围天坑群地下河多环芳烃的组成、来源及污染特征,沿途采集了8个断面的表层水样品,利用GC-MS仪测试了16种优控多环芳烃(PAHs).结果表明,地下河水中ΣPAHs(总量PAHs)浓度为54.7～192.0ng/L,平均值为102.3 ng/L,PAHs组成以2～3环为主,占65.1%.地下河沿程水中的PAHs浓度变化表明,上游高于下游,是因为城镇污水的排放,同时地下河对4～6环PAHs具有吸附作用;大石围天坑断面的ΣPAHs浓度显著增高93.8%,是由于地下河系统中环境介质的释放和大气传输;大石围支流汇合处的ΣPAHs浓度被稀释降低了47.3%;百朗出口断面的ΣPAHs浓度分别高于进口和大石围断面128.3%和17.8%.PAHs来源分析表明,城镇和大石围天坑区域显示以石油类及其燃烧源为主.然而,城镇的石油类源主要是人为输入,大石围天坑的则主要是天然输入;其余乡村地区显示以草木、煤燃烧源为主.与其他地区比较,大石围天坑群地下河水中PAHs污染处于较低的水平,但苯并[a]芘浓度6个断面超过国家地表水环境质量标准.

广西乐业大石围天坑群多环芳烃的干湿沉降

为研究大气多环芳烃(PAHs)的沉降对广西乐业大石围天坑群喀斯特生态环境的影响,选择典型的大石围天坑,采用大气干湿采样器分季节进行了为期1 a(2007-03～2008-03)的大气干湿沉降样品采集,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定了16种PAHs优先控制污染物.结果表明,大气干湿沉降中PAHs的干湿沉降通量为132.36～1 655.27 ng.(m2.d)-1,平均值为855.00 ng.(m2.d)-1,大石围天坑的PAHs沉降量为51.98 g.a-1;PAHs的组成以苯并[b]荧蒽、、苯并[a]芘、苯并[k]荧蒽、蒽、菲、萘7种为主,占总量PAHs的78.5%;大气PAHs沉降通量的空间分布为东垭口>南垭口>西峰>北垭口;不同季节的沉降通量为春季>夏季>秋季>冬季,春、夏季PAHs沉降通量高于秋、冬季4.6倍,春、夏季以4～6环PAHs为主,而秋、冬季以2～3环PAHs为主;研究区大气PAHs沉降通量与降雨量、风向、风速、温度气象因子及污染源的方位密切相关;大石围天坑群大气PAHs沉降通量在春季、夏季呈季节性增高可能来源于高气温、低海拔的广西工业发达地区.

广西大石围巨型漏斗土壤中多环芳烃与环境因素

选择典型的广西乐业大石围巨型岩溶漏斗(天坑)为研究对象,采集大石围漏斗不同部位的表层土壤,采用气象仪器观测大石围漏斗的环境因子,利用气相色谱-质谱仪(GC-MS)测定16种多环芳烃(PAHs)优先控制污染物.结果表明,大石围天坑群地表(正地形)土壤中ΣPAHs浓度范围为75.20～373.79 ng·g-1,平均值120.70 ng·g-1;地下(负地形)土壤,绝壁中ΣPAHs浓度范围为19.88～330.79 ng·g-1,平均值131.86 ng·g-1;底部中ΣPAHs浓度范围为127.48～661.62 ng·g-1,平均值395.22 ng·g-1;地下河(洞穴)中ΣPAHs浓度范围为1 132.11～1 749.95 ng·g-1,平均值为1 412.39 ng·g-1;土壤中PAHs以4～6环为主.比值法推断大石围漏斗土壤PAHs的来源主要为化石燃料燃烧源,主要污染途径为大气传输沉降.总体上,大石围漏斗土壤中PAHs浓度的空间分布随温差和相对湿度的升高呈现地面-绝壁-底部-地下河(洞穴)逐渐增加,PAHs显示"冷陷阱效应"的垂向富集与分异作用.影响PAHs分布的主要环境因素是温度,其次是湿度、风向和风速,在漏斗局部显示多环境因子共同作用.环境因子夏季影响大于冬季.监测发现,2007年比2006年大石围漏斗底部土壤中PAHs的浓度增加了3.5倍.因此,本研究提出巨型岩溶漏斗PAHs的富集和分异作用与环境因素密切相关.

广西大石围天坑中多环芳烃的大气传输与分异

选择典型的岩溶地区广西乐业大石围天坑群为研究对象,利用聚氨酯泡沫被动采样器(PUF-PAS)采集大石围天坑口部至地下河剖面空气样品,并进行了气象参数的观测.利用气相色谱-质谱仪(GC-MS)测定16种多环芳烃(PAHs)优先控制污染物.结果表明,大石围天坑至地下河空气中ΣPAHs浓度范围为33.76～150.86 ng·d-1,平均值80.36 ng·d-1,其中绝壁、底部和地下河浓度分别为67.17、85.36和101.67 ng·d-1;空气中PAHs以2～3环的菲、蒽、萘、芴4种为主,占87.97%.PHAs的源来自于大气传输的化石燃料的燃烧.大石围天坑空气中PAHs的富集与传输过程为:地表-绝壁-底部-地下河,且浓度随深度/长度的增加有明显的增加趋势,在西峰脚、天坑底部和地下河处,低分子量的PAHs菲、蒽、芴和荧蒽发生了分异作用.温度是影响天坑中PAHs大气传输、富集的主要因子,其次为风向、风速和相对湿度;相对湿度和温度都是PAHs分异作用的主要因子,风速和风向为次要因子.总体上,天坑明显地展现了持久性有机污染物(POPs)的"冷陷阱效应"。