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红枫湖流域农业面源污染治理的生物地球化学垒体系构建初探

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地球与环境 2024年第1期52卷 76-85页

作者：岑模珊朱蒋洁计永雪陈敬安曾艳中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049 贵州大学资源与环境工程学院贵阳550003 贵州财经大学管理科学与工程学院贵阳550025

在点源污染得到有效控制后,流域内农业面源污染逐渐成为了湖库氮、磷等营养物质外源输入的主要贡献者。本研究选取红枫湖流域农田土壤为研究对象,对其添加改良剂并种植植物来构建生物地球化学垒,并对其氮、磷拦截效应进行了综合评估。... 详细信息

在点源污染得到有效控制后,流域内农业面源污染逐渐成为了湖库氮、磷等营养物质外源输入的主要贡献者。本研究选取红枫湖流域农田土壤为研究对象,对其添加改良剂并种植植物来构建生物地球化学垒,并对其氮、磷拦截效应进行了综合评估。研究结果表明,添加Al_(2)(SO_(4))_(3)、CaCl_(2)与钠基膨润土显著提高了土壤对NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和磷的拦截率,降低其流失程度。其中,对土壤添加CaCl_(2)改性钠基膨润土并种植植被构建的生物地球化学垒,对NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和磷的综合拦截效果最佳,截留率分别为87%、95%、93%。而添加了FeSO_(4)的土壤,NO_(3)^(-)-N的淋失程度增强,不宜选取。种植植物后,植物生长对土壤中氮和磷有一定的活化作用,导致模拟径流中NH_(4)^(+)-N和溶解性磷浓度较种植植物前升高,但是均低于对照组。而且种植植物后经改良的土壤单元有效磷(Olsen-P)较种植植物前显著降低,也反映出植物对土壤磷的活化利用。综上表明,通过对土壤添加Al_(2)(SO_(4))_(3)、CaCl_(2)与钠基膨润土并种植适生植物(黑麦草和白花三叶草)来构建生物地球化学垒,可以实现红枫湖小流域内的氮、磷等污染物拦截和植物生长两相促进,从而有效、持续拦截土壤氮、磷,降低其流失程度,对实现农业面源污染的可持续治理具有重要意义。

关键词：农业面源污染氮磷地表径流生物地球化学垒

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西昆仑晚古生代盆地演化与成矿作用

矿物学报 2024年第4期44卷 478-492页

作者：张羽佳李溪遥吴承泉徐进鸿张正伟中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 河南省地质研究院河南郑州450016 贵州省铜仁学院贵州铜仁554300

在西昆仑北部地区,由于古特提斯洋汇聚作用,导致形成弧后伸展构造带以及一系列晚古生代沉积盆地。本文着重综述以下几个问题:1)位于塔里木地块南缘上的塔木-卡兰古盆地带,由于坳陷作用连续沉积了中泥盆统-上二叠统地层,其构造位置相当... 详细信息

在西昆仑北部地区,由于古特提斯洋汇聚作用,导致形成弧后伸展构造带以及一系列晚古生代沉积盆地。本文着重综述以下几个问题:1)位于塔里木地块南缘上的塔木-卡兰古盆地带,由于坳陷作用连续沉积了中泥盆统-上二叠统地层,其构造位置相当于远域大陆弧后环境盆地;位于西昆仑地块北缘的奥依塔格-库尔良弧后盆地带,由于裂陷作用断续地沉积了中泥盆统-上二叠统地层,其构造位置相当于弧后盆地。虽然这两个盆地带之间被铁克里克断隆带所分隔,但它们的演化过程具有同时性。2)盆地中主要有两期岩浆岩活动,一是与盆地扩张期同生的“双峰式”岩浆岩(339~291 Ma),二是与盆地闭合有关的中酸性岩浆岩(265~206 Ma);3)在盆地演化过程中,中泥盆世-早二叠世是盆地扩张期,在局部坳陷的封闭盆地和缺氧环境下形成同生沉积矿床,主要包括海相砂岩型铜矿床、喷流沉积型铅锌矿床、沉积锰矿床以及VMS型铜矿床;中二叠世-早三叠世是盆地闭合期,由于盆-山转换作用导致沉积基底褶皱和岩浆活动,并形成了构造-热液和岩浆热液成矿作用。总之,晚古生代区域伸展构造环境受制于古特提斯汇聚作用,在这些盆地扩张到闭合的演化过程中,形成沉积型矿床、岩浆热液型矿床和构造-热液型矿床。

关键词：晚古生代盆地弧后伸展环境铅-锌-铜-锰矿床西昆仑

喀斯特地区鸟类传播种子及其食源植物间的相互关系

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东北林业大学学报 2024年第4期52卷 100-106,118页

作者：杨杰吴明康黄小龙张旭彭韬翟奖冉景丞贵州师范大学贵阳550025 贵州省林业科学研究院中国科学院地球化学研究所

以贵州普定喀斯特生态系统观测研究站为研究区域,观察鸟类物种并收集鸟粪,分离粪便内残渣中保留完整的种子,同时以去除果肉(皮)的种子、未经处理种子为对照进行萌发试验,分析食果鸟与食源植物间的相互关系。结果表明:经消化道后的鸟粪... 详细信息

以贵州普定喀斯特生态系统观测研究站为研究区域,观察鸟类物种并收集鸟粪,分离粪便内残渣中保留完整的种子,同时以去除果肉(皮)的种子、未经处理种子为对照进行萌发试验,分析食果鸟与食源植物间的相互关系。结果表明:经消化道后的鸟粪含种率为79.90%,含种数最多时为104粒,含种种类约为每份1~5种,其中,每份含1、2种种子的数量占比分别为63.40%、28.17%。经消化道的种子萌发率为22.22%,其与去除果肉(皮)的种子萌发率无显著差异,但显著高于未处理种子的萌发率。食果鸟粪便内共鉴定出食源植物5目10科11种,其物种果实主要以聚花果为主。取食多样性高的鸟类为黄臀鹎(Pycnonotus xanthorrhous)及领雀嘴鹎(Spizixos semitorques)。不同月份食果鸟取食食源植物的数量有明显差异(P<0.05),取食高峰期为8—11月份。不同生境间食果鸟及食源植物也存在一定差异。食源植物为鸟类提供食物,而鸟类取食活动扩大了植物的传播距离,且经鸟类消化道的种子萌发率更高。

关键词：石漠化鸟类传播种子萌发动植物互作

基于双点位模型与多表面形态络合反应模型研究Cd^(2+)在负载黄原酸盐多孔介质中的迁移规律

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环境科学学报 2024年第7期44卷 449-461页

作者：罗博闻陈扣平吴吉春李平郑贤武陈华丽南京大学地球科学与工程学院南京210023 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081 浙江工商大学环境科学与工程学院杭州310012

选矿作业中使用的选冶有机物与矿区采选过程中遗留的重金属发生络合反应,导致重金属迁移复杂化.因此需要建立适用于实际多孔介质条件,考虑重金属-选冶有机物复合污染影响的高精度迁移模型.研究以重金属(Cd^(2+))与乙基黄原酸盐(EX)为例... 详细信息

选矿作业中使用的选冶有机物与矿区采选过程中遗留的重金属发生络合反应,导致重金属迁移复杂化.因此需要建立适用于实际多孔介质条件,考虑重金属-选冶有机物复合污染影响的高精度迁移模型.研究以重金属(Cd^(2+))与乙基黄原酸盐(EX)为例,根据室内土柱实验和FTIR结果,结合双点位模型和MSM模型分析Cd^(2+)在负载不同浓度EX的实际多孔介质中的迁移过程,定量刻画Cd^(2+)在多孔介质中各组分的固相分配规律;使用e FAST法进行全局敏感性分析,识别两种模型的关键参数.研究结果表明:两种模型均展现良好拟合效果(R^(2)≥0.96),多孔介质EX负载浓度的提高(0~2.5 mmol·L^(-1))会增加多孔介质表明黄原酸根吸附点位的浓度(Xa:0~41.12 mmol·kg^(-1)),增强介质整体吸附能力(K_(d):1.261~2.723 cm^(3)·g^(-1)),最终抑制Cd^(2+)的迁移能力.在没有EX负载的偏酸性水化学条件下,土壤黏土矿物和有机质是吸附Cd^(2+)的最重要组分,吸附占比分别为53.34%和41.89%;随着EX负载浓度的增加(0~2.5 mmol·L^(-1)),黄原酸盐成为最主要吸附组分(77.84%~95.84%)并与其余组分形成竞争吸附关系.FTIR结果亦证明铁氧化物、有机质、黏土矿物均会与Cd^(2+)发生吸附反应,且EX负载后黄原酸根在多孔介质上形成新的吸附点位.敏感性分析结果表明α_(L)和铁氧化物吸附点位浓度(Surfa OH、Surfb OH)分别为两种模型最敏感的参数,需重点关注其获取的准确性.

关键词：黄原酸盐镉双点位模型 MSM模型竞争吸附

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地面与地下深部地震背景噪声对比分析

地球物理学报 2024年第2期67卷 793-808页

作者：万文涛陈畅王赟穆朝民贺永胜汪超中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院"多波多分量"地震研究组北京100083 中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001 军事科学院国防工程研究院工程防护研究所河南洛阳471000 中国科学院地球化学研究所贵阳550081

深部地下空间具有低于地面的噪声环境,为开展高精度多物理场观测提供了绝佳平台.通过淮南潘一东矿区海拔-848 m的井下巷道和地面的地震联测,我们分析了深部地下与地面的地振动背景噪声特征.对比结果显示,大于1.0 Hz的高频段,地面噪声功... 详细信息

深部地下空间具有低于地面的噪声环境,为开展高精度多物理场观测提供了绝佳平台.通过淮南潘一东矿区海拔-848 m的井下巷道和地面的地震联测,我们分析了深部地下与地面的地振动背景噪声特征.对比结果显示,大于1.0 Hz的高频段,地面噪声功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)值高出地下20~40 dB,并呈现随人类活动变化的昼夜模式;而井下观测不存在这一时变规律,地下巷道上覆870 m厚的沉积层有效衰减了浅层或地表的人文噪声.0.1~1.0 Hz频段二者差异相对减小,地面PSD值平均高出地下10 dB.小于0.1 Hz的低频噪声差异较小,或与井下气流干扰和仪器本底噪声有关.在第二地脉动谱的对比中,可发现明显的场地放大效应和地脉动峰的分裂现象.此外,深部地下低噪声环境突显了若干高频非时变信号,根据频域极化分析可厘定这些稳定噪声为井下的固定振动源.上述结果说明深部地下可以为高精度地震观测和震源定位提供优良环境,同时也给深地实验室的后续建设以及相关深地研究提供重要参考.

关键词：地下深部地震观测背景噪声时变偏振分析

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基于机器学习的西南岩溶泉流量模拟研究

中国岩溶 2024年第1期43卷 48-56页

作者：马从文张志才陈喜程勤波彭韬张林河海大学水文水资源学院江苏南京210098 天津大学地球系统科学学院天津300072 中国科学院地球化学研究所贵州贵阳550081 中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站贵州普定562100

岩溶泉对西南岩溶区生态系统稳定和经济社会发展具有重要意义。受岩溶区独特水文地质结构与多重水流过程控制,岩溶泉流量具有复杂的动态变化特征,机器学习模型为其模拟和预测提供了有效手段。然而,岩溶泉域降雨−泉流量过程及其时空变异... 详细信息

岩溶泉对西南岩溶区生态系统稳定和经济社会发展具有重要意义。受岩溶区独特水文地质结构与多重水流过程控制,岩溶泉流量具有复杂的动态变化特征,机器学习模型为其模拟和预测提供了有效手段。然而,岩溶泉域降雨−泉流量过程及其时空变异特征对机器学习模型结构与模拟精度的影响仍不明晰。本文选取西南典型岩溶泉,基于长短期记忆网络(LSTM)建立岩溶泉流量模拟模型,利用泉域实测逐小时降雨与泉流量序列进行模型训练与验证。在此基础上,分析了不同降雨−泉流量过程对岩溶泉流量模拟精度的影响,以及岩溶水文地质结构对降雨−泉流量响应滞时的控制作用。研究结果显示,山坡岩溶泉与流域出口岩溶泉训练期纳什效率系数(NSE)分别为0.942与0.951,验证期分别为0.831与0.834。对于山坡岩溶泉与流域出口岩溶泉,利用全年实测序列训练的模型预测雨季泉流量存在较大偏差,NSE分别为0.793与0.798,而利用雨季实测序列训练的模型预测雨季泉流量,精度显著提升,NSE分别为0.956与0.962,且此差异在暴雨频繁的5、6、7月尤为显著。受浅薄土壤与表层岩溶带分布影响,山坡岩溶泉LSTM模型时序步长显著小于流域出口岩溶泉。

关键词：机器学习 LSTM 岩溶泉流量响应滞时岩溶降雨−泉流量过程

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施用堆肥污泥对土壤肥力及植物生长的影响

地球与环境 2024年第1期52卷 53-64页

作者：侯锋何芸高霖干里里吴嘉曦王怡然蒋鲁佳曹效鑫杨海全贵州筑信水务环境产业有限公司贵阳550081 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081 国投信开水环境投资有限公司北京101101

土地利用有望成为市政污泥处置的主要途径。本研究以好氧堆肥的市政污泥为研究对象,通过田间试验,设置不同堆肥污泥施用量:0%、30%、50%、70%、100%(堆肥污泥与土壤体积配比),研究堆肥污泥施用对土壤肥力、植物生长以及土壤重金属含量... 详细信息

土地利用有望成为市政污泥处置的主要途径。本研究以好氧堆肥的市政污泥为研究对象,通过田间试验,设置不同堆肥污泥施用量:0%、30%、50%、70%、100%(堆肥污泥与土壤体积配比),研究堆肥污泥施用对土壤肥力、植物生长以及土壤重金属含量的影响。结果表明:堆肥污泥施用未造成土壤酸碱化,土壤肥力等级由三级一般土壤提升为二级肥沃土壤,土壤主要营养组分含量随污泥施用量的增加均显著提高,其中堆肥污泥添加比例为50%时土壤有机质增加1.9倍、碱解氮增加3.0倍、有效磷增加9.5倍、速效钾增加3.7倍。堆肥污泥添加比例为50%时木春菊组长势最好,添加比例为30%时鼠尾草组和高羊茅&黑麦草组长势最佳,但是不同添加比例下早樱组生长并无显著差异。尽管施用堆肥污泥会导致试验区土壤重金属含量略有升高,但远低于《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》(CJ/T 362-2011)所规定的污染物指标及其限值,未造成土壤重金属污染。本研究将为堆肥污泥的土地利用提供理论依据和数据支撑。

关键词：堆肥污泥土壤改良土壤肥力植物生长

Fe(Ⅱ)投加时序对硫酸盐还原菌处理不同形态As或Sb的影响

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环境污染与防治 2024年第7期46卷 976-983页

作者：柳凤娟张国平罗绪强余乐正马超贵州师范学院地理与资源学院贵州贵阳550018 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 贵州师范学院化学与材料学院贵州贵阳550018 贵州省山地资源研究所贵州贵阳550001

在硫酸盐还原菌(SRB)基质中按照不同时序加入50 mg/L Fe(Ⅱ)及不同形态的As或Sb(初始质量浓度均为5 mg/L),设计4个处理(T1,同时加入As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)和Fe(Ⅱ);T2,提前2 d加入Fe(Ⅱ)后再加入As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ);T3,同时加入As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)和Fe(... 详细信息

在硫酸盐还原菌(SRB)基质中按照不同时序加入50 mg/L Fe(Ⅱ)及不同形态的As或Sb(初始质量浓度均为5 mg/L),设计4个处理(T1,同时加入As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)和Fe(Ⅱ);T2,提前2 d加入Fe(Ⅱ)后再加入As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ);T3,同时加入As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)和Fe(Ⅱ);T4,提前2 d加入Fe(Ⅱ)后再加入As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)),分析实验过程中基质pH、氧化还原电位、光密度(OD_(600))、总碱度、SO_(4)^(2-)、硫化物、Fe、As或Sb含量等随时间的变化,以明确Fe(Ⅱ)对As、Sb的去除效率及机制的影响。结果表明,在硫化物较为充足的基质中(硫化物残余量>8 mg/L),各处理7 d时Sb的去除率均可达98%以上,As的去除率则为38.42%~87.36%,实验后期基质中As、Sb出现复溶,总体上Sb较As易固化;Fe(Ⅱ)提前加入有助于As、Sb的去除,但相较于Fe(Ⅱ)的投加时序,As、Sb自身形态对去除效果的影响更为显著,As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)比As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)具有更快的去除速率和更高的去除率,14 d后T3、T4的Sb残余量低于检出限,As的残余量则分别为1.94、0.62 mg/L。因而,通过硫还原作用处理含As、Sb废水时,除了通过添加适量Fe(Ⅱ)提高去除率,还需采取适当的措施促进As、Sb还原,以取得更为显著的固化效果。

关键词：硫酸盐还原菌 As Sb Fe(Ⅱ)

豫西铁炉坪银铅矿床银的赋存状态和富集机制研究

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矿物岩石地球化学通报 2024年第2期43卷 352-371页

作者：徐进鸿吴承泉张正伟姜玉平胡书礼郑超飞李溪遥靳子茹铜仁学院旅游地理系贵州铜仁554300 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049 河南省豫地科技集团有限公司郑州450053 五邑大学企业(行业)联盟联络服务中心广东江门529000

铁炉坪矿床是豫西重要的大型脉状银多金属矿床之一,为了查明该矿床银的赋存状态和富集机制,开展了矿物学、C-O-S同位素和流体包裹体显微测温研究。结果显示,铁炉坪矿床中银主要以(银)黝铜矿、硫锑铜银矿、辉银矿和自然银等含银矿物产出... 详细信息

铁炉坪矿床是豫西重要的大型脉状银多金属矿床之一,为了查明该矿床银的赋存状态和富集机制,开展了矿物学、C-O-S同位素和流体包裹体显微测温研究。结果显示,铁炉坪矿床中银主要以(银)黝铜矿、硫锑铜银矿、辉银矿和自然银等含银矿物产出,少量以次显微包裹体银赋存在硫化物中;碳酸盐矿物的δ^(13)C_(V-PDB)和δ^(18)O_(SMOW)值分别为-3.03‰~-0.61‰和7.93‰~13.73‰,硫化物的δ^(34)S值为-4.49‰~+1.75‰(平均值为-1.53‰),指示铁炉坪矿床成矿流体具有岩浆流体特征。流体包裹体显微测温结果显示,铁炉坪矿床成矿流体具有中低温(113~296℃)、中低盐度(2.07%~12.51%)特征。综合研究表明,成矿流体温度、盐度降低以及p H升高是导致铁炉坪矿床矿石矿物沉淀的主要因素。

关键词：银的赋存状态富集机制脉状Ag多金属矿床铁炉坪豫西