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地球与环境
地球与环境

欧阳自远

双月刊

1672-9250

dqyhi@mails.gyig.ac.cn

0851-5891741

550002

贵州省贵阳市观水路46号

地球与环境/Journal Earth and EnvironmentCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《地球与环境》（原名《地质地球化学》）为核心学术刊物，以环境地学为主要学科方向，主要报道与人类生存环境密切相关的地球大气－植物－土壤－水－岩石圈层之间物质运移的地质地球化学过程，以及人类、生态系统和地球相互作用所产生的各种环境问题，包括环境地质学、环境地球化学、第四纪地质学、环境水文学、灾害地质学、环境监测与评价、环境与健康等，设有“专题综述”、“研究成果”、“应用研究”、“实验研究”、“新理论、新技术、新方法”、“问题讨论”等栏目。
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    喀斯特河流生物碳泵效应的营养盐限制及对富营养化缓解的意义——以漓江流域为例

    柴琦浓薛云凤孙海龙贺海波...
    663-674页
    查看更多>>摘要：生物碳泵效应是形成长期稳定碳酸盐风化碳汇的关键机制之一.富营养化是生物碳泵效应的特殊阶段,表现为水体水质差,有害蓝藻占主导地位.喀斯特水体中生物碳泵效应的限制性营养元素不仅有氮和磷,还包括碳.目前,喀斯特水体中生物碳泵效应的碳施肥(碳限制)及其对蓝藻型富营养化的缓解已经在大型模拟实验场和湖库中取得了初步的验证,但针对喀斯特河流的相关研究则尚未见报道.本研究在2022-2023年期间选择典型的喀斯特河流-漓江流域进行了系统采样,以研究喀斯特河流中生物碳泵效应的碳限制及对富营养化的缓解.研究结果表明漓江流域各监测点的水化学受岩性的影响存在空间差异,水化学的季节性动态规律则更多地受到雨水稀释效应和生物碳泵效应的协同影响;漓江流域水体初级生产力首先受到P限制的影响,其次是C限制的影响.与以往的研究不同,蓝藻/(绿藻+硅藻)比例与溶解态CO2呈现出正的相关关系,这可能与蓝藻二氧化碳浓缩机制(CCM,CO2 Concentrating Mechanism)的遗传多样性和生理灵活性以及水动力条件有关.因此,在喀斯特水体中采取人工充入CO2强化生物碳泵强度的措施仍需谨慎,尤其是在水质未达到富营养化且流速较快的河流系统.

    喀斯特河流生物碳泵效应营养盐限制碳增汇富营养化缓解

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    长江口沉积物PAHs和137Cs含量及长江入海通量估算

    金梦玲林明兰张泽刘昕怡...
    675-681页
    查看更多>>摘要：沉积物是多环芳烃(PAHs)的重要储存地,是监测环境质量的一种有效手段.放射性核素铯-137(137Cs)来源单一,在地表的含量分布是开展土壤侵蚀搬运研究的关键数据.本研究采集长江口崇明岛、长兴岛和临港滨岸表层沉积物,分析其PAHs和137Cs含量,结合已报道的长江流域内沉积物/土壤中PAHs和137Cs数据,提出沉积物中PAHs与137Cs的相对含量范围,并应用在长江入海PAHs的通量估算中.结果表明:长江口表层沉积物中16种PAHs和137Cs分别为8.6～326 μg/kg(均值100±63 μg/kg)、0.23～1.18 Bq/kg(均值0.68 Bq/kg);PAHs/137Cs的比值为70～150μg/Bq.长江向东海输出的颗粒态PAHs通量估算结果为32～68 t/a.

    多环芳烃铯-137通量沉积物长江

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    沁水盆地煤层气井排采水微量元素地球化学特征及其环境意义

    方鲁加陈碧莹能惠刘燚...
    682-694页
    查看更多>>摘要：在能源结构调整的过程中,煤层气作为重要的非常规天然气资源,其开发和利用引起广泛关注.然而,煤层气开采伴随的排采水排放也引发了水污染等环境问题.沁水盆地是我国煤层气开发的重要区域,因此本研究以该地区的6个区块为研究对象,对煤层气井排采水中微量元素的来源与演化进行了深入分析,以提供地球化学数据支撑,为排采水的后续处理提供依据.分析结果显示,沁水盆地煤层气井排采水中主要微量元素包括Li、B、F、Mn、Fe、Sr、Ba等.其中,F和Mn的含量分别超出中国饮用水卫生标准7倍和1.4倍,地下水质量标准中分别达到Ⅴ类和Ⅲ～Ⅳ类水质标准.长期的煤层气开采导致了这些元素的过度积累,对周围环境及人类健康构成严重威胁.本研究指出,岩浆活动为沁水盆地煤层带来了大量的F,富含HCOi的地下水环境促进了含氟矿物的溶解,从而导致了煤层水中F的富集.同时,榆社和郑庄区块的锰富集现象最为严重,含锰菱铁矿溶解作用是煤层水中高浓度溶解锰的主要控制因素.随着煤层气井深度的增加和pH值的降低,煤层水中Mn的富集程度逐渐增加.本研究通过汇总其他煤层气区域的数据,发现中国的煤层水中普遍存在F和Mn的异常富集现象,因此在排放煤层水前,有必要采取适当的处理措施.

    沁水盆地煤层气井排采水水质评价微量元素

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    区域传输对庐山雾水硝酸盐组分来源和形成机制的影响

    李翰宇章炎麟俞浩然赵祝钰...
    695-704页
    查看更多>>摘要：雾沉降是大气气溶胶重要的汇,近年来硝酸盐已经成为雾水中重要的组成成分,厘清雾水清除的硝酸盐来源及其形成机制显得更加重要.本研究于2016年1月使用三级分档雾水采样器对庐山冬季一次大雾过程进行雾水样品的采集,并对其水溶性离子组成和硝酸盐的氮氧同位素(δ15N、Δ17O)进行分析.分析结果表明,硝酸盐是庐山雾水的关键离子组分(27.8％±3.1％),且在不同粒径雾滴中占比相似.不同粒径雾水(S1:≥22 μm,S2:16～22 μm,S3:4～16 μm)硝酸盐的氧同位素异常值(Δ17O-NO3-)分别为27.3％.±1.4％0、27.8‰±1.2‰、27.7‰±1.5％0,氮同位素值(815N-NO3-)分别为 1.2‰±2.3‰、-2.5‰±2.2‰、-2.8‰±2.8‰.通过结合氮氧同位素和贝叶斯混合模型,对庐山雾水中硝酸盐的来源和形成机制进行定量解析.模型计算结果揭示在雾中过程,庐山雾水硝酸盐的主要生成机制是N2O5水解反应(42％～46％),硝酸盐主要来源为机动车排放(56％±6％).雾消散过程中,雾水硝酸盐Δ17O和δ15N呈现低值(δ15N-NO3-:-25.9‰,Δ17O-NO3-:24.9‰),表明微生物氮循环为雾水硝酸盐的主要来源(44.5％),且NO2+·OH途径的占比上升至30％;后向气团轨迹表明,硝酸盐来源及生成机制的改变是颗粒物的传输由远距离输送(～80％)转变为本地生成主导(60％)所致.

    雾水硝酸盐稳定氮氧同位素示踪区域传输

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    贵州铜仁松桃典型锰矿区锰矸石重(类)金属赋存状态及生态风险分析

    徐进鸿刘亚峰杨周赵海...
    705-712页
    查看更多>>摘要：该研究旨在探讨铜仁松桃典型锰矿区的锰矸石中重(类)金属的分布特征和潜在生态风险.通过对锰矸石中重(类)金属(Mn、Pb、As、Cr、Ni、Cu、Zn和Cd)的总量和赋存形态进行分析,并采用风险评估指数和次生相原生相分布比值法对其环境效应进行评价,揭示重(类)金属潜在的污染风险.结果显示:锰矸石中Mn和As的含量分别为3 820～138 500 mg/kg和21.3～72.8mg/kg,分别当地土壤地球化学背景值的7.96～243.80和1.20～4.11倍,其余重(类)金属含量则低于或与当地土壤背景相似;BCR分析结果显示Mn的弱酸提取态和次生相占比较高,分别为7.84％～39.53％和92.34％～98.83％;风险评估指数和次生相原生相分布比值法表明Mn是主要的环境生态风险因子,存在重度污染风险,大部分样品中Cd、Ni、Cu、Pb和Zn则存在中-低度污染风险.

    重(类)金属赋存状态锰矸石铜仁

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    西双版纳橡胶林CO2通量动态特征及其影响因素

    郑惠旭张晶刘雅琪张一平...
    713-722页
    查看更多>>摘要：橡胶林是我国热带地区重要的人工林生态系统,准确评估其碳源汇状况变化至关重要.本研究基于2012-2016年西双版纳橡胶林生态系统碳通量观测数据,采用相关性和多元逐步回归等方法,分析橡胶林CO2通量的动态特征及其影响因素.结果表明:1)研究区净生态系统碳交换(NEE)1～2月为正值(碳释放),3～12月为负值(碳吸收).NEE、生态系统呼吸(Reco)和总初级生产力(GPP)多年平均月变化呈明显的季节性特征,均呈雨季强、干季弱的态势.2)橡胶林生态系统连续5年都表现为"碳汇",多年平均NEE为-564.68±65.20 gC/(m2·a),碳汇能力强于其他热带森林.3)不同季节NEE的环境驱动因素不同,在月尺度上,水汽压解释了雨季51.8％的NEE变化,土壤温度解释了干季38.9％的NEE变化;叶面积指数对NEE、Reco和GPP的解释程度低.橡胶林雨季NEE几乎是干季的3倍,冷胁迫造成的橡胶树1～2月集中换叶对干季NEE有显著影响.

    橡胶林涡度相关碳汇影响因素

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    华南花岗岩风化土壤中铊的生态风险和健康风险研究

    何颖孟凡德肖新张振国...
    723-732页
    查看更多>>摘要：铊(Tl)作为一种非必需的重金属元素,对动植物及人体均表现出显著的毒害特性.在自然环境中,Tl主要赋存于低温热液硫化物及含钾硅酸盐矿物之中.特别是花岗岩,作为含钾硅酸盐矿物的重要载体,在自然风化成土的过程中会促使这些矿物的溶解,从而将Tl释放至地表环境,形成地质高背景.值得深入研究的是,不同地质时期的花岗岩中,含钾硅酸盐矿物及硫化物的含量存在显著的差异.然而,目前对于这种差异是否直接关联到土壤中Tl等重金属元素的生态风险,以及由此可能引发的潜在健康风险仍缺乏全面认识.本研究以华南地区三叠纪和侏罗纪花岗岩风化土壤为研究对象,深入探讨了重金属Tl的生态风险和潜在健康风险及其关键控制因素.研究结果显示,三叠纪和侏罗纪花岗岩风化土壤中,Tl含量及其生态风险指数存在明显差异性.此外,不同成岩期花岗岩风化土壤中种植的农作物对Tl的吸收累积能力也存在显著差异,进而导致Tl的健康风险指数差异.通过随机森林分析得知,花岗岩风化土壤中Tl的生态风险和健康风险主要受土壤中Tl、钾(K)和磷(P)分布的影响,而土壤中Tl、K和P含量分布差异受到两个不同时期花岗岩风化土壤化学组成的制约.研究结果为理解高地质背景地区重金属的生物地球化学行为提供了新认识,有助于科学评估土壤Tl的环境健康风险并为制定相应的环境管理措施提供依据.

    花岗岩地质高背景土壤铊生态风险健康风险

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    西安大气挥发性有机物污染特征及臭氧生成潜势分析

    敖泽林王红磊徐灿祝慧萱...
    733-744页
    查看更多>>摘要：近年来陕西省西安市臭氧(O3)污染日益严重,为探究其VOCs和O3污染特征,于2021年1月1日至12月31日在西安市开展了69种VOCs的在线连续观测.结果表明,观测期间西安市总VOCs(TVOCs)的平均值为39.4×10-9,烷烃占比最高为41％,其次为含氧挥发性有机物(OVOCs)(27％)、芳香烃(18％)、烯烃(10％)和炔烃(4％).烷烃、芳香烃和OVOCs体积分数在8月最小,分别为9.24×10-9、3.71×10-9、2.79×10-9;烷烃和芳香烃体积分数在1月最大,分别为30.40×10-9、10.42×10-9;OVOCs体积分数在12月最大,为34.74×10-9.西安市主要VOCs排放源在1～8月为交通源和生物质燃烧,在9～12月为化工企业排放的废气、交通源和溶剂使用.烯烃日变化为双峰型分布,峰值分别位于24:00和10:00,16:00～17:00达到最小值.VOCs体积分数最高值在冬季出现时间(02:00)比春夏秋季推后1 h.西安市的TVOCs的年平均臭氧生成潜势(OFP)为378.37 μg/m3,冬季(462.71 μg/m3)＞秋季(417.75 μg/m3)＞春季(394.25 μg/m3)＞夏季(242.46 μg/m3).OFP全年优势物种为对、间二甲苯,乙醛,乙烯,甲苯和邻二甲苯.对、间二甲苯全年对OFP贡献具有显著优势,贡献率为14％～20％;戊醛是夏季优势物种(7％),乙醛是秋冬季优势物种(14％～20％).体积分数占比不到25％的芳香烃贡献了 98％以上的二次有机物生成潜势(SOAP),苯甲醛在夏季对SOAP的贡献率为47.00％.

    西安市挥发性有机物(VOCs)臭氧生成潜势(OFP)二次有机物生成潜势(SOAP)日变化

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    巢湖表层沉积物溶解性有机氮光谱学特征研究

    李泽宇赵宝刚潘婷周易凡...
    745-755页
    查看更多>>摘要：利用紫外-可见光光谱技术(UV-Vis)和三维荧光光谱(3D EEMs)技术,结合平行因子分析法(PARAFAC),研究了巢湖表层沉积物溶解性有机氮(Dissolved Organic Nitrogen,DON)结构组分及其来源.结果表明:巢湖表层沉积物中DON主要以亲水性物质存在,芳香环取代基以脂肪链为主,腐殖化程度较低.PARAFAC共识别出3类荧光组分,分别是类腐殖质组分C1,类蛋白组分C2和类腐殖质组分C3,其中3个组分均与总溶解态氨基酸(Dissolved Total Amino Acids,DTAA)和游离氨基酸(Dissolved Free Amino Acids,DFAA)存在相关性,类蛋白组分占比高于类腐殖质组分,且C1、C2、C3具有相似的结构或来源,可作为不同氮形态含量的指标.巢湖表层沉积物DON空间分布、芳香性、腐殖化程度、溶解性有机质分子质量、3个荧光组分的强度、类蛋白质组分浓度以及类腐殖质组分浓度均呈现出西湖区＞东湖区＞中湖区,与巢湖的污染水平和富营养化程度有相似的空间分布特征.荧光特征指数表明巢湖表层沉积物DON受内源与外源的共同影响,但自生源特征较强.

    沉积物溶解性有机氮紫外-可见光光谱技术三维荧光光谱技术平行因子分析法

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    典型有色金属冶炼场地重金属来源解析及生态健康风险评估

    帅旺财刘文奇马丽雅蔡虹明...
    756-770页
    查看更多>>摘要：明确废弃金属冶炼厂土壤中重金属的浓度和污染源,对土壤利用和生态功能恢复具有重要意义.本研究以原沈阳有色金属加工厂厂区内的土壤为研究对象,测定土壤样品中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn八种重金属含量,采用数学统计和反距离权重插值法对金属含量空间分布特征进行分析,结合主成分分析和正定矩阵因子分解模型结果,定量解析该厂区内土壤重金属来源,并在此基础上利用潜在生态危害指数法和健康风险评估模型分别评估土壤重金属生态风险和人体健康风险.结果表明,厂区土壤样品As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn含量均高于辽宁省土壤背景值,其中Cd和Cu分别为辽宁省土壤背景值的44.57倍和34.97倍,具有明显的人为富集,生态污染最为严重.根据场地后续开发规划,除Hg和Cr外,As、Pb、Zn、Cu、Ni和Cd均存在超过GB 36600-2018第一类筛选值的区域,需要重点关注.相关性与聚类分析初步判定8种金属中As、Pb和Zn,Cu、Hg和Ni来源分别具有一致性,Cd来源与前两类金属来源存在相关性,Cr来源与其它金属来源均不同.基于主成分分析结果,采用正定矩阵因子分解模型定量解析重金属主要来源,重金属主要源于锌、铜冶炼及其燃料辅料排放和自然来源.生态风险评价结果表明,研究关注的场地8种重金属中,来源于燃料辅料的Cd表现为极高的潜在生态风险,在后续土地生态恢复中需优先进行防控和修复.健康风险评估结果显示,来源于燃料辅料排放的Pb、Cr等金属对受体人群有不可接受的致癌风险,在场地后期开发前需进行重金属污染治理.

    重金属PMF冶炼场地源解析风险评价

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