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中低温地热系统低盐度地热水高含量钠的地球化学成因:以广东惠州黄沙洞地热田为例

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地球科学 2024年第1期49卷 271-287页

作者：史自德毛绪美叶建桥董亚群中国地质大学环境学院湖北武汉430078

高温地热系统中地热水中Na^(+)含量一般超过300 mg/L,盐度也较大(TDS>1000 mg/L).而在中低温地热系统中,低盐度地热水的Na^(+)含量一般小于160 mg/L.但在广东黄沙洞中低温地热系统出露的地热水中Na^(+)高达325.4 mg/L,TDS小于650 mg/L.... 详细信息

高温地热系统中地热水中Na^(+)含量一般超过300 mg/L,盐度也较大(TDS>1000 mg/L).而在中低温地热系统中,低盐度地热水的Na^(+)含量一般小于160 mg/L.但在广东黄沙洞中低温地热系统出露的地热水中Na^(+)高达325.4 mg/L,TDS小于650 mg/L.经典的水文地球化学作用(矿物溶解、离子交换等)很难解释其成因.样品水化学结果表明,地热水水化学类型均为HCO_(3)-Na型,钠含量高(平均值为240.06 mg/L).氢氧同位素结果表明地热水与浅层地下水均具有相同的大气来源,都是瑶坑山区大气降水补给.水化学地温计和多组分矿物平衡(MME)评估的热储温度为100~130℃,地热水循环深度最大为2.43 ***^(-)作为混合比计算指标揭示浅层地下水混入地热水的比例为51%~72%,深部地热水中Na^(+)实际含量应该高达685.2 mg/L.水-岩相互作用模拟结果表明,矿物溶解和离子交换对地热水中Na^(+)富集的贡献较小,也揭示出地热水中存在Na^(+)的额外来源.花岗岩流体包裹体微小但广泛存在于结晶矿物颗粒之间,其中Na^(+)含量平均值为11 758.9 mg/L.在地热水加热情况下,断裂和花岗岩裂隙网络层面及附近的流体包裹体膨胀破裂,流体混入到地热水中,为地热水提供了平均83%的Na^(+).因此,花岗岩流体包裹体可能是中低温地热系统低盐高钠地热水中Na^(+)的主要来源.

关键词：水化学低盐高钠地热水水化学温度计花岗岩流体包裹体黄沙洞地热田水文地质

三峡水库汉丰湖溶解态硅、氮、磷浓度及生态化学计量时空变化特征

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长江流域资源与环境 2024年第1期33卷 163-174页

作者：朱舜垚梁珂何丙辉李天阳赵秀兰吴浩晨西南大学资源环境学院重庆400715

明确水体中典型营养盐成分如硅(Si)、氮(N)、磷(P)及其生态化学计量时空变化特征,将有助于探究水体富营养化程度及浮游植物营养限制状态。在三峡水库汉丰湖设7个采样点,于2020年5月~2021年4月取样后测定可溶性硅酸盐(DSi)、可溶性总氮(... 详细信息

明确水体中典型营养盐成分如硅(Si)、氮(N)、磷(P)及其生态化学计量时空变化特征,将有助于探究水体富营养化程度及浮游植物营养限制状态。在三峡水库汉丰湖设7个采样点,于2020年5月~2021年4月取样后测定可溶性硅酸盐(DSi)、可溶性总氮(DN)、可溶性总磷(DP)、叶绿素a(Chl-a)等指标的浓度时空变化特征,通过Si、N、P的生态化学计量关系,评估水体浮游植物养分限制状态。结果表明:在时间变化上,水体中DSi月平均浓度为18.80 mg·L^(-1),8月最低,11月最高,在季节上呈现夏季最低,秋季最高的特征。DN、DP月平均浓度分别为1.57 mg·L^(-1)、0.09 mg·L^(-1),两者季节变化相似,均呈现冬春季高,夏秋季低的特点。Chl-a月平均浓度为4.48μg·L^(-1),夏季最高,秋季最低,与DSi浓度的季节变化正好相反,且二者呈显著负相关。在空间上,位于南河断面的DSi、DN、DP浓度均大于其它断面,DSi可能少部分来自沉积物的分解释放,大部分通过地表径流的形式,由陆地向水体进行补充。DSi/DN全年均值为6.47,2月最低,11月最高。DN/DP在1月最低,7月最高,全年均值为47.76。研究结果表明汉丰湖浮游植物生长的主要限制因素是P元素。

关键词：汉丰湖浮游植物生态化学计量养分限制水环境富营养化

基于AHP-熵权法的滇池环湖湿地效益评估研究

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环境科学学报 2024年第4期44卷 411-420页

作者：赵思劼赵晨羽姜妮曾思育清华大学环境学院北京100084

湿地具有水质净化、增加生物多样性、旅游休闲等多种效益.本研究以滇池11块环湖湿地为研究对象,从生态环境、社会经济两个维度出发建立湿地综合效益的评价指标体系,结合层次分析法与熵权法计算指标权重,从而对湿地效益进行评估,并考虑... 详细信息

湿地具有水质净化、增加生物多样性、旅游休闲等多种效益.本研究以滇池11块环湖湿地为研究对象,从生态环境、社会经济两个维度出发建立湿地综合效益的评价指标体系,结合层次分析法与熵权法计算指标权重,从而对湿地效益进行评估,并考虑改进措施对湿地效益提升的价值.结果表明,对滇池TN、TP、COD净化幅度权重占据综合权重的前3位,而包括资源利用与经济发展的子准则层指标所占权重均较小;不同湿地的综合效益评分差异较大,参评湿地中,草海2号片湿地综合效益评分最高,草海流域湿地综合效益总体优于其他区域湿地;水质净化效益对环湖湿地总效益的贡献最大,而资源利用效益贡献最小;对评分较低的湿地实施规模扩建的改进措施后,湿地对滇池水质的净化能力提高,湿地综合效益得到明显提升.本研究可为滇池环湖湿地综合管理及生态修复工程优化运行提供数据支撑与决策依据.

关键词：湿地熵权法层次分析法效益评估优化策略

基于生态服务价值核算的滇池环湖湿地综合效能评估

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环境科学研究 2024年第5期37卷 1071-1079页

作者：赵晨羽赵思劼姜妮曾思育清华大学环境学院北京100084

湿地被喻为“地球之肾”,具有水质净化、蓄水调洪、固碳释氧及气候调节等多项生态服务功能,潜藏着巨大的生态服务价值.作为削减滇池入湖污染的重要措施,环湖湿地是滇池水环境治理重要建设工程之一,具有改善滇池水质进而提升水环境价值... 详细信息

湿地被喻为“地球之肾”,具有水质净化、蓄水调洪、固碳释氧及气候调节等多项生态服务功能,潜藏着巨大的生态服务价值.作为削减滇池入湖污染的重要措施,环湖湿地是滇池水环境治理重要建设工程之一,具有改善滇池水质进而提升水环境价值量等作用.基于EFDC模型识别湿地的削减负荷与滇池水质的响应关系,可得到有、无湿地建设工程条件下滇池水质变化情况,采用Logistic“污染-损失”模型计算滇池水质改善带来的水环境功能价值;进而从湿地本身及滇池两类对象的生态服务价值出发,综合运用市场价值法、影子工程法等手段评估目前正在运行的11块环湖湿地的综合效能.结果表明:①湿地自身总价值量为24981.2×10^(4)元,对滇池价值的提升量为2450.4×10^(4)元.②湿地生态系统服务价值主要体现在气候调节功能,该功能价值量最高的为东大河湿地,达8535.8×10^(4)元,旅游休闲、物质生产也在生态系统服务总价值中占一定比例.③湿地综合效能的评价聚焦于湿地本身和滇池两类对象,其综合效能和单位面积综合效能排名有所差异.参评湿地中,东大河湿地的综合效能最好,新河湿地的单位面积综合效能最高,外海湿地的综合效能总体优于草海.鉴于此,未来可考虑扩大现有湿地规模,优化滇池周边湿地布局,并与其他工程联合削减滇池入湖负荷,从而进一步提升环湖湿地的综合效能.

关键词：湿地生态服务功能效能评估 EFDC模型滇池

紫色土坡耕地耕层持水抗旱性能及生产力对侵蚀程度的响应

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中国农业科学 2024年第7期57卷 1350-1362页

作者：倪书辉史东梅盘礼东叶青伍俊豪西南大学资源环境学院

【目的】分析侵蚀条件下紫色土坡耕地耕层持水性能与产量响应特征，为调控坡耕地季节性干旱及水分利用效率、提升侵蚀条件下坡耕地玉米产量提供理论依据。【方法】采用铲土侵蚀模拟法，以未侵蚀地块为对照组（S-0），对比分析5 cm(S-5)... 详细信息

【目的】分析侵蚀条件下紫色土坡耕地耕层持水性能与产量响应特征，为调控坡耕地季节性干旱及水分利用效率、提升侵蚀条件下坡耕地玉米产量提供理论依据。【方法】采用铲土侵蚀模拟法，以未侵蚀地块为对照组（S-0），对比分析5 cm(S-5)、10 cm(S-10)、15 cm(S-15)、20 cm(S-20)侵蚀程度和3种管理措施下（不施肥（CK）、施化肥（F）、生物炭+化肥（BF）），坡耕地耕层持水抗旱性能和玉米产量的年际变化特征及对侵蚀程度的响应。【结果】（1）坡耕地心土层土壤持水性能更强。在相同水平土壤水吸力下，耕作层土壤容积含水量降低幅度（13.9%—18.2%）较心土层更大（9.8%）；随年际变化，土壤容积含水量在S-5时增幅最大为耕作层（14.2%），而心土层表现为在S-15最大（33.2%）。（2）坡耕地土壤总库容、兴利库容、最大有效库容及有效水分含量，随侵蚀加剧呈开口朝下的抛物线变化规律。随年际变化，各侵蚀程度下土壤最大有效库容最大增幅（44.7%）处于较强烈侵蚀程度（S-15），而有效水分含量、最大储水量及单次接纳最大降雨量在微弱侵蚀程度下（S-0至S-10）提升幅度最大。（3）坡耕地玉米产量随侵蚀加剧总体呈降低趋势，且与土壤最大有效库容、田间持水量有正相关关系；随年际变化，各侵蚀程度下坡耕地减产效果降低，且产量变化随侵蚀加剧呈一定滞后性，即侵蚀发生年产量无明显减产。（4）侵蚀条件下坡耕地土壤最大有效库容主要受土壤质地中黏粒含量、毛管孔隙度和有机质含量显著影响（P<0.01）；而田间持水量与土层深度、有机质、粉粒及孔隙度呈极显著关系（P<0.01）。【结论】土壤持水抗旱性能的强弱主要受土壤结构优劣的影响。对坡耕地侵蚀耕层辅以深翻耕作和生物炭+化肥管理措施改善土壤结构，可有效调控坡耕地侵蚀性耕层持水抗旱性能，提升侵蚀条件下坡耕地作物产量。

关键词：紫色土坡耕地持水性能抗旱性能土壤侵蚀土壤库容玉米

工业园区固体废物协同利用技术评价方法:以包头铝业园区为例

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环境科学研究 2024年第1期37卷 140-150页

作者：杜洪彪梁扬扬李金惠刘丽丽清华大学环境学院北京100084

为解决工业园区产生的大量固体废物(固废)带来的环境挑战,筛选园区内工业固废协同处理技术方案,提升废物管理效率并促进可持续发展.本文结合工业园区内的固废协同利用技术多维度评价和层次分析法,构建了评价技术组合方案的方法,并针对... 详细信息

为解决工业园区产生的大量固体废物(固废)带来的环境挑战,筛选园区内工业固废协同处理技术方案,提升废物管理效率并促进可持续发展.本文结合工业园区内的固废协同利用技术多维度评价和层次分析法,构建了评价技术组合方案的方法,并针对包头铝业园区进行案例研究.结果表明:(1)通过专家打分法,筛选出在经济、技术、环境等多维度表现优异的固废处理技术,满分10分的综合评分中得分在6.75分及以上的一般工业固废处理技术、6.95分及以上的二次铝灰处理技术、7.08分及以上的大修渣处理技术均通过筛选.(2)通过层次分析法,分析出最适用于包头铝业园区的固废协同利用方案,即大规模固废的综合利用、铝灰多层次的综合利用途径、大修渣与炭渣的协同利用方案.该方案层次总排序为0.4379,大幅领先于另外两方案(层次总排序分别为0.2645与0.2976).(3)由专家对每种技术、每个维度进行的详细打分衍生出的层次分析法中各因素重要性的数据更客观,容易通过一致性检验.研究显示,提出的针对园区工业固废协同利用技术组合方案为工业园区的固废管理提供了科学决策和实际操作方案,有助于推动绿色发展和资源循环利用.此外,包头铝业园区的案例证实,研究提出的评价模型为工业固废的协同处理方案的筛选提供了可行的方法支撑.

关键词：包头市铝工业工业园区固体废物层次分析法

红砂灌丛根系构型特征对沙堆土壤养分的响应机制

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西北农林科技大学学报(自然科学版) 2024年 1-8页

作者：贾相岳朱丽侯红蕊左轶璆晋中信息学院食品与环境学院包头师范学院资源与环境学院

【目的】探究胁迫环境下红沙灌丛根系构型特征以及其与土壤养分的耦合关系,以期明晰植物为适应环境而进行的根系动态生长策略。【方法】以白音恩格尔自然保护区的红纱(Reaumuria songarica)灌丛为研究对象,测量其根径、分支率并计算拓... 详细信息

【目的】探究胁迫环境下红沙灌丛根系构型特征以及其与土壤养分的耦合关系,以期明晰植物为适应环境而进行的根系动态生长策略。【方法】以白音恩格尔自然保护区的红纱(Reaumuria songarica)灌丛为研究对象,测量其根径、分支率并计算拓扑指数,采集土壤测定其养分含量并计算相对作用强度(RII),采用冗余分析(RDA)揭示根系构型特征对沙堆土壤养分的响应机制。【结果】(1)白音恩格尔自然保护区的红砂灌丛根系生长平均深度可达68.63 cm,水平分布范围均值可达99.97 cm,根系以水平分布根为主。研究区的红砂灌丛根系分支一般分为4级,根系次级分支较多,分支结构复杂,更接近叉状分支结构。(2)红砂灌丛覆盖地表改变了区域土壤养分空间分布状况,灌丛沙堆内部养分含量高于无植被覆盖的丘间空地,形成“肥岛效应”,其中0～20 cm土层土壤有机碳(SOC)和全磷(TP)的含量高于20～30 cm土层,但未表现出显著差异(P>0.05);全氮(TN)与土层深度呈正相关,并随土层深度增加而显著提高(P学计量比(C/N、C/P、N/P)与根系构型拓扑参数(TI、qb、qa)表现为正相关,其中C/P、N/P与拓扑参数的线段夹角最小,说明相关性更强。总分支率(Rb)、TN、TP与以上参数呈负相关,其中Rb与TN相关性较强。【结论】红砂灌丛形成了“肥岛效应”,沙堆土壤中的C/P、N/P对根系构型有较强影响。

关键词：红砂灌丛根系构型土壤养分白音恩格尔

双极电化学发光-分子印迹传感器检测水环境中全氟辛烷磺酸

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高等学校化学学报 2024年第6期45卷 22-29页

作者：黄声秀刘利阳杨伟强汪庆祥倪建聪闽南师范大学化学化工与环境学院漳州363000

结合分子印迹聚合物(MIP)的特异性识别能力及双极电化学发光传感(BPECL)的高灵敏、抗干扰特点,构建了一种MIP/BPECL传感器,用于水样中全氟辛烷磺酸(PFOS)的检测.以PFOS为模板分子,邻苯二胺(o-PD)为功能单体,在双极电极的阴极端电聚合分... 详细信息

结合分子印迹聚合物(MIP)的特异性识别能力及双极电化学发光传感(BPECL)的高灵敏、抗干扰特点,构建了一种MIP/BPECL传感器,用于水样中全氟辛烷磺酸(PFOS)的检测.以PFOS为模板分子,邻苯二胺(o-PD)为功能单体,在双极电极的阴极端电聚合分子印迹聚合物以特异性识别PFOS,采用扫描电子显微镜(SEM)和循环伏安法(CV)对电极进行了表征;在双极电极的阳极端以钌联吡啶/三正丙胺[Ru(bpy)_(3)^(2+)/TPr A]为输出信号,构筑了传感与信号分离的MIP/BPECL传感体系.在最优条件下,该传感器对PFOS浓度在1~1000nmol/L范围内呈现良好的线性关系,检出限为0.43 nmol/L(S/N=3).将该传感器应用于实际环境水样的加标回收检测,结果良好,表明所构建的MIP/BPECL传感器具有灵敏度高、特异性好及抗干扰能力强的优点.通过改变分子印迹的模板分子,有望实现该传感器在其它环境污染物检测上的应用.

关键词：全氟辛烷磺酸分子印迹双极电极电化学发光

有机肥配施荧光假单胞菌肥对玉米产量与复垦土壤磷素有效性的影响

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农业工程学报 2024年第9期40卷 79-87页

作者：焦金铖安晓虎徐晨曦李廷亮孟会生张杰郝鲜俊山西农业大学资源环境学院太谷030801

复垦土壤贫瘠,磷素含量极低,严重影响作物的生长发育。研究化肥、有机肥配施荧光假单胞菌对玉米产量和复垦土壤磷素形态以及酶活性的影响,为加速培肥矿区复垦土壤提供技术支持和理论依据。该研究在山西省晋中市采煤塌陷区进行了2 a的定... 详细信息

复垦土壤贫瘠,磷素含量极低,严重影响作物的生长发育。研究化肥、有机肥配施荧光假单胞菌对玉米产量和复垦土壤磷素形态以及酶活性的影响,为加速培肥矿区复垦土壤提供技术支持和理论依据。该研究在山西省晋中市采煤塌陷区进行了2 a的定位培肥试验,共设置7个处理:不施肥(CK)、单施化肥(CF)、化肥配施荧光假单胞菌(CFB)、单施有机肥(M)、有机肥配施荧光假单胞菌(MB)、化肥配施有机肥(MCF)、化肥有机肥配施荧光假单胞菌(MCFB)。采集各处理土壤样品测定相关指标,并通过相关性分析和结构方程模型来探究各形态磷与有效磷以及土壤磷酸酶之间的关系。结果表明:1)在整个试验周期(2021—2022年),与CK相比,不同施肥处理均能显著提高玉米产量以及各形态磷素。其中,以MB处理下的玉米产量、有效磷、磷活化系数、不稳定态磷以及部分不稳定态磷含量最高,与CK处理相比,玉米产量显著提高2.40倍,有效磷含量、磷活化系数值、不稳定态磷含量、部分不稳定态磷含量分别显著提高4.50倍、4.67倍、0.98倍、1.16倍。2)与CK处理相比,化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够显著提高土壤微生物量磷以及酸性和碱性磷酸酶活性,配施荧光假单胞菌后,微生物量磷水平和碱性磷酸酶活性均以MB较M处理提升效果最佳,分别显著提高27.08%和9.56%。3)结合相关性分析以及结构方程模型,随着荧光假单胞菌和化肥有机肥的施入,在提高不稳定态磷素含量的同时也提高有效磷的供应能力,促进磷素在农田生态系统中的循环转化,产生积极的正向影响。化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够一定程度上影响复垦土壤玉米产量及产量性状、各形态磷素及有效性和微生物活性,对复垦土壤脆弱的农田生态系统产生积极影响。

关键词：复垦土壤磷玉米产量有机肥土壤磷酸酶活性