基于场降雨数据的大气降水化学特征分析——以重庆市北碚区西南大学为例

对采集于重庆市北碚区2009年10月-2010年8月的48场雨水样品进行Cl~-,NO_3~-,SO_4~(2-)以及pH值和电导率(EC)的测试分析,发现该地区雨水中pH值变化范围为4~7.73,EC变化范围为14~379&mu;s/cm,出现酸雨的频率为46%,并且在不同季节均可出现;每场降雨中离子质量浓度的不同及离子间的相互作用决定其pH值和EC的变化,但是两者不具相关性;雨水中Cl~-,NO_3~-,SO_4~(2-)三种离子质量浓度的总和变化范围为4.61~178.84mg/L,相互之间具有明显的相关性,并且这三种主要阴离子的质量浓度与雨水的EC呈显著相关性,体现出&quot;夏季偏低,冬季偏高&quot;的时间变化特征.这是由于夏季降水量较多,其稀释效应导致这些酸根离子质量浓度在夏季降水中浓度降低,而冬季由于降水量较少,雨水中的这些酸根离子质量浓度相对升高.SO_4~(2-)为雨水中主要的致酸离子,与该地区以煤为主的能源结构一致.</p

重庆芙蓉洞洞穴水水文地球化学指标的时空变化

通过对重庆武隆芙蓉洞5个滴水点和2个池水点多个水化学指标(pH、HCO_3~-、EC、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Mg~(2+))以及滴水滴量和现代沉积物进行连续监测,发现芙蓉洞滴水中的物质主要来源于上覆岩层和土壤,其地球化学指标有一定的时空变化特征。由于芙蓉洞上覆土壤岩层较厚,所以5个滴水点滴量与降水量相关性不明显,洞穴滴水多数时间未能及时反映洞外当季降水量的变化。夏季上覆土壤生物活动强烈,释放更多的CO_2,导致滴水pH值在夏季较低,而HCO_3~-含量和电导率(EC)较高,冬季则相反。洞穴滴水中SO_4~(2-)含量的变化受到土壤生物过程以及基岩岩层差异的重要影响。滴水的方解石饱和指数(SIc)和pH值变化大致同步,滴水点下接收到的现代沉积物沉积速率和饱和指数有很好相关性,冬季沉积速率最快。滴水中Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度变化受控于水&mdash;土&mdash;岩的相互作用,其中水源差异、活塞效应、水岩相互作用时间对其产生重要影响。洞穴水中Mg/Ca主要受Ca~(2+)含量的影响,能够指示外界温度和降水的变化。此外,洞穴内不同分布位置的滴水,其地球化学指标空间差异主要受到各点的渗流通道、流经途径以及上覆基岩及土壤成分等差异的影响。</p

碳同位素(δ~(13)C)在重庆岩溶地区植被-土壤-基岩-洞穴系统运移特征研究

通过对重庆市武隆县芙蓉洞上覆山体植被和土壤中有机质13C的研究,结合洞穴滴水中DIC-&delta;~(13)C、滴水形成的现代沉积物中&delta;~(13)C,以及洞穴空气pCO_2监测,初步探讨了碳同位素在典型亚热带湿润季风区岩溶洞穴系统的运移规律.本研究地区16个科的27件植物样品的13C平均值为32&permil;,而样方生物量调查表明地表植物的碳同位素加权平均值为33&permil;;采自5个土壤剖面的54个土壤样品的总有机碳&delta;~(13)C平均值为22&permil;左右;显示在植物分解过程中,轻同位素(&delta;12C)倾向于进入CO_2气体使得残留在土壤中的有机碳同位素变重.2009年7月~2010年6月期间对洞穴滴水中DIC-&delta;~(13)C的监测中,发现洞穴滴水和池水的DIC-&delta;~(13)C冬季较夏季偏重,可能反映夏季洞穴水中DIC有较多的有机碳分解来源.所有滴水的DIC-&delta;~(13)C平均值为11&permil;,远比土壤有机质的&delta;~(13)C平均值重,说明在洞穴滴水的DIC中有来自无机碳的影响.采自芙蓉洞内5个观测点的现代碳酸钙沉积物的&delta;~(13)C相对变化比较均一,与滴水中DIC-&delta;~(13)C接近于同位素平衡状态.研究结果进一步证实了洞穴沉积物的碳同位素在适当条件下是可以作为反映洞穴上覆植被变化的有效工具.</p