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。

鲁西南平原浅层地下水脆弱性评价研究

区域地下水脆弱性评价可为地下水水质的监测和管理提供有效建议。以鲁西南平原为研究区,采用适合的参数,将传统的DRASTIC模型改进为“DRITCS法”,所选择的参数因子分别为地下水位埋深、地下水补给模数、含水层内的砂卵砾层厚度、地形坡度以及渗透系数。结果表明:“DRITCS法”可以客观地反映鲁西南平原浅层地下水脆弱性的空间分布特性,能够准确呈现不同脆弱性区域硫酸盐污染点、三氮污染点比例的对比效果。基于研究区点源污染和面源污染的分区图,能够为后续地下水水质监测提供建议和思路。

黄河三角洲的地面沉降分析以及海水淹没预估

在全球气候变化背景下,不断上升的海平面和地面沉降使黄河三角洲面临着严峻的海水淹没风险,对未来黄河三角洲的可持续发展造成威胁。预估黄河三角洲由于地面沉降而造成的相对海平面变化有助于深入认识当前海水淹没风险,并可以及时采取措施应对。首先,基于小基线集干涉测量技术得到2016年2月至2019年9月的平均沉降速率,利用水准数据进一步提高InSAR结果精度,补偿后最大平均沉降速率达-357 mm/a,结合高分影像的目视解译发现地面沉降的主要原因为地下卤水和油气的开采。其次,结合沉降点分布发现自然沉积作用对沿岸沉降影响还在继续。最后,使用有源算法,结合地面沉降结果和IPCC AR6中SSP2-4.5情景下海平面上升高度的置信区间建立海水淹没模型。模型结果表明:以当前沉降速率,到2030年、2050年和2100年,海水淹没面积占比分别为6.76%~6.84%、10.81%~11.11%和28.71%~30.92%;当沉降速率降至当前速率的50%和25%时,海水淹没面积占比分别为5.84%~5.91%、8.20%~8.40%、19.05%~21.51%和5.34%、6.60%~6.69%、9.89%~11.62%。与绝对海平面上升所带来的威胁相比,对沉降速率的遏制,将会大幅度降低海水淹没风险。海水淹没的土地类型主要为建筑用地、耕地、水体和盐田,随着时间推移,建设用地、耕地和水体的海水淹没速率将不断加快。研究结果可为相关部门用于治理黄河三角洲水土资源开发与灾害防治提供参考。

鲁北深部砂岩热储开发地质环境变形效应研究

山东省深部砂岩热储资源丰富,热储开发利用对区域经济社会发展具有重要促进作用。但如果不注重深部热储的适度、有序开发,超出其临界量后可能会引发区域地面沉降等不良地质环境问题,因而,研究深部砂岩热储开发引发的地质环境变形问题意义重大。本文针对山东省鲁北典型深部砂岩热储区热储开采的地质环境影响问题进行深入研究,确定了开采量、开采层位等因素导致的热储层沉降量,分析了热储层沉降对该区地面总沉降的贡献。对深入认识鲁北地区深部砂岩热储的地质环境效应,合理开发深部热储资源提供借鉴与依据。

基于发生指数的临沂岩溶塌陷预警模型研究

临沂市区中奥陶系灰岩岩溶发育,第四系覆盖层较薄,具备岩溶塌陷发育条件。20世纪80年代至21世纪初期岩溶塌陷灾害频发。文章以临沂市区岩溶塌陷作为研究对象,对其分布规律及影响因素进行了研究,提出了基于岩溶塌陷发生指数的预警模型,该模型以水位为主控监测因素,多因素叠加综合判定进行预警,并使用历史数据对模型进行验证,结果表明:该模型在临沂市城区重点监测区预警结果验证的可靠性较高,可为其他地区岩溶塌陷地质灾害监测预警提供借鉴。

中国山东平原区和美国大休斯顿地区地面沉降监测与防控对比

中国山东省平原区和美国大休斯顿地区都存在过量开采地下水引发的地面沉降问题,休斯顿积累了100多年的监测成果和50多年防控经验,与山东省平原区30多年来的地面沉降监测与防控经验具有一定的相似性。为进一步推动和加强山东省地面沉降监测与防治、地下水资源管理、数字赋能和数据共享,文章对两个地区的地面沉降成因、监测技术、地下水管理和地面沉降防控进行了对比分析。结果表明:过度抽取地下水是导致地面沉降的主要原因,两地都采取了以限制地下水开采为主的地面沉降管理措施,当前沉降面积和沉降速率都趋于减小;两地目前使用的监测方法和技术基本相同,主要使用精密水准测量、分层标或深孔伸缩仪、全球卫星定位系统和干涉合成孔径雷达技术,观测点的密度和监测频次都在逐步增加。然而,两地在观测数据的管理和共享方面存在很大差异。休斯顿地区的地面沉降管理部门主要负责采集数据和协调数据共享,不承担观测数据的处理和研究任务,所有的观测数据都向社会开放,基于观测数据的研究工作主要由美国地质调查局和大学的研究团体承担,研究成果公开发表;山东平原区的地面沉降和地下水位监测由自然资源和水利部门承担,下属的事业单位承担野外观测、数据保管、数据分析和研究,为制定地下水管理规章制度提供科技支撑,部门间的数据共享和整合存在一定困难,限制了对地面沉降的深入系统研究。

潍北平原卤水入侵层位识别及垂向分布时空特征

通过在年内枯、丰水期对咸水入侵锋线处的地下水进行分层监测和取样,利用水化学和稳定同位素测试结果,分析惰性示踪剂和反应示踪剂的空间和时间变化特征。结果表明:从卤水入侵的空间分布特征上,浅表层地下水与卤水入侵的相关性较差,卤水入侵主要发生在浅层和中层地下水含水层中、深层地下水入侵程度相对较弱;不同地区入侵层位存在差异,弥河冲洪积扇入侵层位为浅表层及浅层,白浪河冲洪积扇入侵不明显,潍河冲洪积扇入侵层位为中深层。在平面上呈现南部偏淡、中部为卤水分布区、北部为海水的分布形态。淡水样品呈现中深层咸水入侵为主导的现象。咸水入侵呈现顺层楔形入侵,局部发生一定程度的越流入侵,即下部地下咸水入侵上部地下淡水。从卤水入侵的时间分布特征上,枯水期时咸水入侵在垂向上呈现楔形态势,丰水期时20~50 m的主要入侵层位的淡水向滨海推进,浅部和深部的入侵仍然在持续进行,深层水咸水入侵程度更高。本研究加深了对潍北平原咸水入侵的认识。为了进一步探明咸水入侵的周期性规律,进行水文地球化学长期分层监测十分具有必要性。

基于AHP和信息量模型的地质灾害易发性评价--以鲁东片区为例

以鲁东片区为研究区,采用GIS平台提取高程、坡度、坡向信息,并结合地质构造、岩性、降水量、灾害点密度、水系和道路分布特征,运用信息量模型和层次分析法进行地质灾害易发性分区。研究结果将研究区划分为四个易发性分区,分别占研究区面积的42.79%、23.50%、16.53%、17.18%。通过受试者工作曲线检验,本次评价正确率为81.89%,结果良好,可为山东地区地质灾害隐患点排查工作提供科学依据。

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。

基于地理信息相似度的负样本采样策略在泥石流易发性评价中的应用

本文以吉林省永吉县为研究区,结合历史资料与现场实际情况,研究了基于地理信息相似度的负样本采样策略在泥石流易发性评价中的应用,并探索了不同取值范围下选取的负样本对最终易发性评价结果的影响。本次研究选取了高程、坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率、年平均降水量、归一化植被指数、地形湿度指数、断层密度、道路密度、水系密度、人口密度、土地利用类型、岩土体类型等14个因子,依离散型与连续型两种分类采用不同方法计算单因子相似度,综合获得全区地理信息相似度后按其不同阈值进行负样本采样,并以支持向量机模型为基础模型,采用受试者工作特征曲线、正样本准确率和预报效率曲线3种评价方法进行了评价。结果显示:当负样本的地理信息相似度值逐渐增大时,模型精度和正样本准确率逐步降低,预报效率先增后降,易发程度由高估向低估变化;在地理信息相似度取值范围0~0.5内选取的负样本兼顾了模型准确性与土地利用价值,并具有最高的预测效率,是一种优秀的负样本取样策略。本次研究结果与实际较为相近,基于地理信息相似度的负样本采样策略有效提升了负样本质量,提高了预测效率,合理平衡了易发区划分与土地利用的矛盾,可为研究区防灾政策的制订、区域防灾的土地规划提供依据,也为区域泥石流易发性评价提供了一种新的思路。

Sentinel-2影像结合空间关联随机森林模型反演裸土期耕地土壤全氮含量

为快速准确地获取区域内土壤全氮的含量信息和空间分布特征。选取山东省济南市章丘区刁镇为研究区,系统采集64个土壤样品并获取同期Sentinel-2(哨兵2号)影像数据,进一步利用皮尔逊相关分析法选择土壤全氮的敏感光谱参量作为自变量,测试得到的土壤全氮含量为因变量,分别建立基于随机森林和空间关联随机森林算法的反演模型,完成区域尺度的土壤全氮含量的遥感反演和数字制图。结果表明:哨兵2号影像的多光谱波段与土壤全氮含量相关性较低,通过波段间比值变换能够显著增强土壤全氮含量对光谱信号的响应能力,光谱指数b_(6)/b_(11)、b_(8a)/b_(12)、b8/b_(9)、b_(8a)/b_(9)和(b_(9)-b_(11))/(b_(9)+b_(11))对土壤的全氮含量信息最为敏感;空间关联随机森林模型的反演精度指标R2和RMSE分别为0.90和0.11,相对比随机森林模型精度分别提升11.11%和26.67%,使反演模型的结构和计算效率均得到了优化;土壤全氮含量在田块尺度上的空间变异较大,与土地利用状况关系密切,村居建筑物周边土壤全氮含量处于低水平(<0.80g/kg),远离建筑物的大片耕地区域土壤全氮含量则较高(>1.20g/kg)。哨兵2号影像与空间关联随机森林算法相结合的遥感反演技术可为区域土壤环境信息的监测与制图分析提供有效的方法支持。

新时期地质公园发展探讨——以山东省为例

本文以山东省为例,分析了地质公园发展存在的问题和面临的挑战,从管理体制、管理能力、科研科普、规划评估等方面探讨了地质公园发展思路,提出了规范化管理和运营的建议,以期“抛砖引玉”,望广大社会各界人士提出更加宝贵的意见建议,以促进地质遗迹保护利用和地质公园可持续发展,助力自然保护地体系建设。

山东烟台门楼水库火山岩剖面特征及地学意义

在山东省地质遗迹调查研究中,首次在烟台门楼水库东侧马山发现一处典型的火山岩侵入剖面。为进一步准确评价剖面地学意义,在剖面中采取砂样1件及玄武岩样品3件,分别利用ESR法和K-Ar法进行精确测年。结果表明:胶东地区为地壳长期稳定或微微隆起的地区,可作为我国第三地势阶梯中地壳稳定或相对隆升区的一个代表;火山岩剖面为中新世晚期产物,其火山活动大致可分为三期:第一期为火山凝灰岩与火山集块岩喷发时期,发生在7.19 Ma左右,第二期为玄武岩的多期次溢流时期发生在6.75 Ma左右,第三期为小型断裂活动与玄武岩脉的侵入时期,发生在5.32 Ma左右,但其规模明显弱于前两期。门楼水库火山岩剖面是我国少有的火山岩侵入剖面,属典型地质遗迹资源,具有较高的科研与保护价值。

山东省地质灾害调查工作回顾与展望

山东省地质灾害调查自1990年开始,截止目前,已开展1∶100万、1∶50万、1∶10万、1∶5万等多轮全省性调查,工作范围由重点地区到覆盖全省,工作手段由简单的收集资料到“空天地一体化”调查早期识别,调查精度逐渐提高,成效愈加明显。本文在回顾山东省地质灾害历次调查工作基础上,介绍了调查工作方式方法及取得的效果,简述了山东地质灾害发育及分布特征,并对山东省地质灾害调查工作进行了展望。

矿山工程地下水水质检测中离子色谱技术的应用

随着我国矿山工程经济的不断发展,矿山的水资源污染也日益加剧,为了保证当地人的健康生活以及环境生态的保护,加强对水资源的检测、治理就是需要重视的问题了。随着相关工作的不断深入开展,应用离子色谱技术的方法也越来越完善,提高了水质检测的精准性,本文就是离子色谱技术在矿山工程地下水检测中应用的研究。

矿山水质检测问题及处理方法分析

随着时代的发展,矿山开采已经成为了十分普遍的现象,但是在开采过程中所产生的污染问题也必须引起重视,这是当前低炭发展指标的必然要求,也是矿山开矿必然要考虑的问题。本文对此展开探索,分析矿山开采过程中水质容易出现的问题以及水质检测的意义和处理方式,希望对于矿山水质质量提升提供借鉴。

鲁西北平原区浅层孔隙水Mn超标特征分析

鲁西北平原区位于山东西部,是重要的工业基地和粮食产区,面临着地下水资源缺乏和水质不佳的问题,浅层孔隙水中Mn含量超标严重。利用区内建立的国家地下水监测工程网络,测试浅层孔隙水中Mn的含量,分析地下水中Mn含量与水文地质条件和地下水化学特征的关系。结果表明:研究区内浅层孔隙水中Mn含量较高,平均值0.847 mg/L,最大浓度为4.91 mg/L,单指标评价结果超过Ⅲ类限值的监测点227个,超标率81.9%;在山前冲洪积平原区、黄泛平原区和滨海平原区,含水层岩性和地下水径流条件是影响Mn的迁移和富集的主要因素,受人类活动影响改变的地下水酸碱环境和海水入侵在局部地区形成了Mn高值区。从成因来看研究区锰超标属于背景值偏高。