新安江流域上游地区地下水水化学成分复杂,水与含水介质间发生的各种溶解、沉淀、吸附等水-岩相互作用在地下水复杂成分形成和演化过程中发挥重要功能.文章采用数理统计、主成分分析和聚类分析、Gibbs模型、硅酸平衡、主要离子比例系数等方法,研究了新安江流域上游地区地下水水化学特征和水文地球化学作用,分析了水化学组分来源.结果表明:研究区地下水阳离子以Ca2+、Na+为主,阴离子以HCO3-为主,还存在少量Cl-、SO24-,地下水主要水化学类型为HCO3-Ca型、HC(3-Na·Ca型、HCO3-Ca·Mg型;地下水水化学组分主要来自碳酸盐矿物和硅酸盐矿物的风化溶解,其次来源于蒸发岩的风化溶解.地下水的溶滤作用、阳离子交替吸附作用以及人类生产生活等活动共同影响地下水水化学特征.
江苏淮安具有丰富的湿地资源.文章基于区内典型湿地底泥调查结果,开展营养盐含量特征及污染评价研究.结果表明:湿地底泥总氮、总磷、有机质含量分别为0.26～6.51 g/kg、0.36～3.98 g/kg、0.52％～10.17％,具有较大变异性;总体来看,公园池塘、湖泊底泥的营养盐含量最高,沟渠、水产养殖场底泥中营养盐含量次之,河流水系沉积物中营养盐含量最低.湿地底泥有机碳、总氮、总磷含量之间均呈显著正相关,反映它们的来源、迁移转换过程具有一定的相似性.其中,湖泊底泥C/N平均值(8.6)较小,有机物主要来源于湖泊内水生藻类植物;公园池塘、河流、沟渠、水产养殖场底泥具有较大的C/N平均值(9.9～11.9),有机物来源主要受陆源物质影响.底泥中有机氮、有机指数和污染指数的评价结果显示,研究区底泥受到不同程度的污染,成因与区内畜禽养殖、农田施肥等农业活动密切相关.建议推进研究区畜禽养殖污染和粪污资源化利用,实施科学施肥,减少化肥使用量.
鄱阳湖是我国重要的淡水和砂石资源提供地,其水下沉积地形现状一直是学术界研究的重点.该文借助浅地层剖面探测手段对鄱阳湖水下地形与沉积特征进行了探测,通过分析32条浅地层剖面测线资料发现,鄱阳湖水深变化幅度为0.16～23.71 m,入江水道与主湖区西北部相对较深;松散沉积物厚度变化范围为0～8.73 m,主湖区中部松散沉积物较厚,估算松散沉积物总体积约3.02 km.3.为检验浅地层剖面探测数据的可靠性,2022年9月在主湖区开展了浅钻探测工作.通过与前人的相关研究对比发现,大规模采砂活动能够对鄱阳湖水下地形产生显著影响.该文较全面地揭示了鄱阳湖水下地形现状与沉积特征,得出的结论与建议对相关研究与管理工作具有重要的参考价值.
长江安庆段NE向河谷中发育河流相与山麓相两套沉积体系.文章基于实测第四系钻孔资料,通过构建NW向、NNE向钻孔对比剖面,揭示了该区长江冲积平原、岗地等地质地貌单元地层组合特征;结合区域新构造运动特征、气候变化等资料分析,探讨了长江河谷古河道演化历程.研究结果表明:长江安庆段河谷区发育了至少2个由含砾粗砂到含粉砂黏土的河流沉积旋回,两侧岗地同期沉积了下蜀组及戚家叽组山麓相地层;第四系沉积物由河流冲积、风成堆积等多种成因类型组成,经历了早中更新世冲洪积,中晚更新世风成堆积、河流下切侵蚀与充填等地质过程;新构造运动、冰期-间冰期气候旋回波动、海平面升降等因素共同影响了长江安庆段古河道演化历程.
基于地理信息系统(GIS)技术和土壤流失方程(RUSLE)模型,文章分析宿松县2015-2019年土壤侵蚀时空变化特征,探讨土壤侵蚀影响因子.结果表明:①研究区2015年土壤侵蚀强度为612.53 t/(km2·a),土壤侵蚀总量为1 339 078.87 t/a,土壤侵蚀整体呈现出西北强、中部及南部弱的空间分布格局;②土壤侵蚀随坡度变化并不明显,大多集中在0～15.坡度带,以微度、轻度和中度为主,东坡侵蚀面积最大,其次为西坡;③在不同土壤类型中,侵蚀面积最大的为棕红壤,其次为灰潮土;在不同土地利用类型中,土壤侵蚀面积最大的为耕地,其次为水域,再次为林地;④2015-2016年,侵蚀总量增加,土壤侵蚀强度不断提高,中度以上侵蚀占比较大,2017年之后,土壤侵蚀总量逐年减少,剧烈侵蚀和极强度侵蚀区域逐渐向中度侵蚀和轻度侵蚀转变.研究表明,降水、植被覆盖、地形和人类活动的干扰均对土壤侵蚀变化造成影响.
新安江流域是长三角地区重要的生态屏障,对该流域的植被覆盖情况进行监测并掌握其动态变化特征,对该区生态环境保护具有重要意义.以新安江流域为研究区,利用2000-2021年MOD13Q1数据,针对归一化植被指数(NDVI)的时空变化特征及其变化的持续性,使用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验和Hurst指数等方法进行分析,探讨了 NDVI的变化趋势与岩性建造、土地利用类型之间的关系.结果表明:二十多年以来,新安江流域的年平均NDVI为0.5～0.9,总体呈波动上升趋势,最大值出现在每年7-9月,最小值出现在每年1-3月,呈现"山地高,丘陵和平原较低"的分布特征.NDVI变化类型以改善型为主,改善型区域面积占比＞70％,且以持续改善型为主,其中轻微改善型和明显改善型面积占比达85.71％.第四系和白垩纪红层分布区,NDVI严重退化和轻微退化占比较高,NDVI退化情况较严重的土地利用类型为建设用地、草地和耕地.该研究结果可反映新安江流域NDVI的时空变化特征,对于该区生态环境保护与建设具有一定指导意义.
中国地质调查局近年组织实施了"长江经济带地质环境综合调查工程",采用环境地质调查、评价、监测以及专题研究和综合研究相结合等方法,取得了一批重要的成果和认识:①构建了长江经济带地质资源环境综合信息管理与服务系统,系统梳理了长江经济带与重点区域的资源环境条件和重大地质问题,提出了相关建议;②提出长江续接贯通时间是在距今75万年的早、中更新世之交的新认识;③探索形成流域5个系列生态修复示范关键技术和方法体系;④构建长江流域重大水利工程与地质环境效应研究方法体系,创建一套多模态传感器系统,提出重大水利工程对地质环境影响的新判断;⑤探索建立流域尺度地球关键带调查评价监测理论和方法体系;⑥创新应用"光纤技术"监测地面沉降和地裂缝、长江崩岸以及城镇地下空间开发利用扰动取得突破,相关技术引领光纤监测技术发展;⑦自主研发机载航空高光谱仪,建立航空高光谱遥感综合调查技术方法;⑧探索形成流域3种尺度资源环境承载能力和8种国土空间开发利用适宜性评价方法体系;⑨调查研究成果在支撑服务长江经济带国土空间规划、流域生态环境保护和修复、支撑服务新型城镇化战略、重大工程规划建设、地质灾害防治、脱贫攻坚和国家地下战略储油储气库基地建设等方面均得到了广泛应用,形成21支稳定的环境地质调查专业团队.
苏北平原区浅层地下水与地表水体具有频繁影响、相互制约的特点,地下水的生态属性和环境功能十分重要,因此研究其生态水位及生态需水量盈亏特征对于生态保护具有重要意义.以江苏省阜宁县为例,在分析浅层地下水水位动态的基础上,通过统计分析的方法确定了生态水位的指标体系,研究了地下水生态水位,并基于Arcgis平台评估了浅层地下水生态水量盈亏特征.结果显示:阜宁县大部分地区生态水位埋深上限值为1.5～3m,生态水位埋深下限值为2.63～3.18 m;2021年1月,25.3％左右的区域地下水位处于非适宜区,生态需水量为589.96万m3;2021年5月,生态需水量为747.19万m3.在地下水非适宜区,要结合县域供水现状,调整浅层地下水利用方式,宜禁则禁,宜采则采,实现地下水生态和环境功能的高效管控.
为探讨安徽石台仙寓地区土壤-作物系统中硒的富集及迁移特征,在该区系统采集了岩石、土壤、灌溉水、农作物及根系土样品,研究土壤硒的地球化学特征、赋存状态、主要影响因素及生物有效性等.结果显示:研究区表层土壤硒含量为 0.27～15.79 mg/kg,平均值为 0.87 mg/kg,显著高于安徽省土壤背景值;土壤硒含量与有机质呈显著正相关,但与pH值无相关性;不同基岩地层的硒含量差异显著,其中蓝田组、荷塘组及皮园村组碳质页岩是该区土壤硒的主要物质来源;土壤硒形态主要为腐殖酸结合态、强有机结合态和残渣态,生物可直接利用形态的硒约占3％.研究区稻谷、茶叶对硒的平均富集系数分别为0.21和0.08,采集的水稻样品全部达到富硒标准,具有良好的富硒产业开发优势.
为了解皖南某典型富硒区土壤-水稻重金属生态风险状况,在该地区采集水稻籽粒样品以及对应的根系土壤样品各43件,采用单因子污染指数和综合污染指数法、危害商法及潜在生态危害指数法等,对土壤-水稻系统中重金属污染生态风险进行了评价.结果表明:水稻样品均达到富硒标准;水稻籽粒及土壤中Cd元素生态风险较高,部分稻米Cd超标.成人和儿童通过食用稻米摄入重金属的复合健康风险指数(THQ)平均值分别为0.897和1.076,说明儿童面临的健康风险高于成人,Cd是主要影响元素.研究区总体上为轻微生态风险,但部分Cd元素达到了中等和强生态风险.
通过对福建省南安市废弃矿山及周边环境进行野外实地调查,以资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价(简称"双评价")成果为基础,根据矿山开发占地类型对废弃矿山土地进行分类.挖损的土地根据"木桶原理"判别出短板因子并建立评价模型,压占的土地根据周边环境以"宜农则农、宜林则林、宜园则园、宜建则建"的原则再利用,分别评价南安市废弃矿山土地农业发展和城镇建设的适宜方向.评价结果表明:南安市宜作为城镇建设的废弃矿山图斑有513处,可利用土地面积14.95 km2;宜作为农业发展的废弃矿山图斑有451处,可利用土地面积15.17 km2,后期可根据政府规划投入使用.
福建省厦门市滨海地区海水补给型地热系统虽然补给资源量很大,但是存在水质咸化、温度较低、地热水开采可能诱发海水入侵等问题,因此,查明该区地热资源成因模式,对地热资源合理开发、利用及保护具有重要意义.通过在厦门市地热田采集地热水、地下水及地表水样品,运用水化学及环境同位素分析方法,研究地热水化学特征及地热资源的成因机制.结果表明:厦门市山区及山前地带地热水的补给来源主要是山区降雨入渗,以TDS较低的HCO3·SO4-Ca·Na型水为主;沿海地区地热水的补给来源主要是不同程度的海水混入,以TDS较高的Cl-Na型水为主.根据Cl-混合模型特征,发现该区13处地热田中有10处地热田受到海水混入补给,其中浦边地热水的海水混入比达73.20％.地热水由低山区沿NW向断裂向深部运移,与区域NE向深大控热断裂交汇,接受深部传导热量后形成深部热储层,温度为185～225℃;地热水沿断裂带上升过程中有海水或地下冷水混入,混入后的浅层热储温度为80～139℃.综合分析认为,厦门沿海地区海水是地热水的重要补给资源,地热水化学组分受海水混合作用影响明显,存在两次或多次地下冷水或海水的混入,降低了地下热储温度.
洪湖市土地质量地球化学评价工作获得了大量地球化学数据,对近4年所取得的数据进行整体研究,系统分析了所属各乡镇农用地土壤酸碱度.结果表明:该市土壤酸碱度总体特征表现为南部、北部乡镇的土壤酸碱度大于中部乡镇;土壤pH值从西向东逐渐升高,从北向南变化不明显;不同类型土壤对土壤酸碱度的影响由大到小依次为:沙土型潮土＞沙土型灰潮土＞浅色草甸土=壤土型灰潮土＞灰潮土田＞黏土型灰潮土＞浅灰潮土田＞灰青泥田＞壤土型潮土＞烂泥田＞青泥田＞黏土型潮土＞浅潮土田＞黄棕壤;不同成土母质的pH值由大到小依次为:河流冲积物＞湖泊沉积物＞第四系黏土沉积物＞河流沉积物＞红砂岩风化物.洪湖市土壤平均pH值在1982-2007年降低了0.87个单位,在2007-2014年升高了0.35个单位,在2014-2019年又升高了0.47个单位.该研究成果可为地方政府开展耕地质量保护、耕地酸化治理、农业产业结构调整等提供决策参考.
基于近期获得的水文地球化学分析数据,应用指示克立格法开展了淮河流域平原区高铁、锰地下水环境健康风险评估,并分析了高铁、锰地下水的形成原因.结果表明:铁、锰是影响研究区地下水质量的主要化学组分,铁、锰在地下水中的空间分布上表现出明显的变异性.铁、锰超标概率峰值具有相似的空间分布格局,铁、锰高风险地区呈岛状分布,深层地下水的环境健康风险明显降低.含铁浅层地下水高风险地区面积为1257.15 km2,面积占比0.07％;含铁深层地下水高风险地区面积为476.93 km2,面积占比0.03％.含锰浅层地下水高风险地区面积为35883.16 km2,面积占比19.19％;含锰深层地下水高风险地区面积为1269.30 km2,面积占比0.07％.淮河流域高铁锰地下水是原生成因,铁、锰离子主要来源于含水层中含铁、锰矿物的还原性溶解.高铁锰地下水的风险评价结果,可为区域供水区划提供指导.
新一轮找矿突破战略行动需要关注生态环境保护,废弃露天矿山生态修复则是矿地综合利用、生态环境保护的重要举措,其中高陡边坡修复是废弃矿山生态修复的重点与难点.为此,选择浙江省兰溪市灵洞乡洞源村废弃露天矿山开展了生态修复技术示范研究,在实地勘察、工程地质测绘与工程钻探的基础上,基于有限元方法,对边坡进行安全性数值分析,进而对高陡边坡实施生态修复.数值分析表明:边坡随着降雨的进行,其安全系数从1.458降至0.851,存在安全隐患;高陡边坡生态修复必须辅以削坡降低斜坡坡度、在边坡前缘实施挡土墙等工程手段才能达到安全性要求;合理排水可大大降低水对边坡安全性的影响,增强边坡的稳定性.经过生态修复设计后,暴雨条件下边坡安全系数显著提高且基本保持在1.7左右,达到了安全性的设计要求.该技术示范可为其他废弃矿山生态修复提供参考.
武夷山脉西北麓地区白垩纪至古近纪时发生强烈的断裂构造活动,沿区域断裂带形成了一系列红层盆地,并沉积了一套红色陆相碎屑岩,包括从北东到南西分布的信江、南城、南丰、宁都、石城、瑞金、会昌等盆地.这些盆地明显受NNE向断裂所控制,除北侧的信江盆地规模稍大外,其余均为小型断陷盆地.新生代以来随着华南区域隆起,盆地内红层抬升,在构造、河流等内、外动力地质作用下形成了众多丹霞地貌.由于红层岩性、构造及河流侵蚀强度的差异性,在不同盆地形成了不同形态的丹霞地貌,其经历的演化阶段也不尽相同.野外地质地貌调查及对比研究表明,该地区丹霞地貌景观按照形态特征可分为山峰类、陡崖类、崩塌体类、峡谷类、洞穴类及其他类六种类型;面积高程积分法和多级缓冲区分析表明,该地区丹霞地貌演化具有从北东向南西年轻化趋势,其成因与红层、断裂活动、河流发育等条件的空间差异具有相关性,它们共同构成了武夷山脉西北麓丹霞地貌的成景系统.
成土母岩是土壤形成发育的物质基础,其岩石建造类型为土壤的元素地球化学特征提供重要约束.针对新安江流域各类岩石建造发育的土壤,以小流域为调查单元开展了生态地球化学调查,系统开展了不同地质背景下不同层位的土壤及相应母岩的对比研究,获取了该流域主要岩石建造土壤层、成土母质层以及成土母岩等介质中的主量元素、养分元素、重金属元素及其他有益元素的分布及分配特征.结果表明:各类元素在同一土壤-成土母质-成土母岩体系中的地球化学特征表现出一致性,除部分主量元素及pH值在不同岩石建造发育的土壤中存在较小差异外,大部分元素在新安江流域土壤中的组成及分布显著受其成土母岩的岩石建造类型控制.其中,黑色岩系及碳酸盐岩发育的土壤与全区背景差异最大,显著富集Cd、Cu、Se、Mo等亲硫元素,存在一定的环境质量风险;红层发育的土壤普遍缺乏N、P、有机质等养分元素,火山岩与侵入岩发育的土壤普遍富K元素,碎屑岩与变质岩发育的土壤元素地球化学特征与全流域背景差异较小.
河床结构探测是研究河水-地下水转化过程的关键,复杂河床结构探测过程中,单一物探方法通常精度不高.本文采用多普勒声学流速仪、地质雷达法、高密度电阻率法相结合,在淮北平原典型工作区进行河床形态和沉积物分布特征探测,构建了完整的联合反演河床岩性结构特征的技术体系,取得了较好的识别效果.结果表明:新汴河节制闸上游呈"蝶形",河床结构均匀,底泥厚度变化范围小;下游河床形态受分水坝影响起伏较大,河床形态不平整,底泥厚度为0.8～1 m;涡河处河道形态呈半椭圆形,且底泥两岸薄中间厚.韩村剖面受抽砂干扰严重,河床出现中间高两侧低的情况,底泥分布不均匀;两河口断面下存在弱透水层(粉质黏土),下方为承压含水层,其潜水含水层分布不均匀.实践证明,多种技术联合反演在河床形态探测上能够相互印证,提高成果解译的可靠性和准确性,为河水-地下水转化研究提供支撑.
为了解地质低背景区农田土壤-作物系统中重金属的富集及迁移特征,采集了广西钦北区878 km2酸性火成岩出露区的30套水稻籽实及根系土样品作为研究对象,研究酸性火成岩地质低背景区土壤和水稻中重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)分布特征、土壤Cd等重金属的赋存状态及其生物有效性.结果显示:研究区土壤呈酸性,pH值为4.66～5.36;Cd、As、Cr等重金属元素含量较低,均低于或远低于我国土壤环境质量标准规定的风险筛选值,水稻籽实中As、Cr、Hg和Pb均未超标,但Cd超标率为16.7％.土壤中As和Pb主要以残渣态存在,Hg主要以残渣态和强有机结合态存在,而Cd的生物富集系数和生物有效性最高,水溶态、离子交换态和碳酸盐结合态的比例总和为32％.水稻籽实吸收Cd等重金属主要与土壤pH值、Fe、Mn和土壤质地有关.酸性火成岩地质低背景区农田酸性、强酸性土壤Cd等重金属元素含量低,但生物有效性高,其生态风险值得关注.
浙东新昌盆地是我国第二大硅藻土矿富集区,包含一系列中新世硅藻土矿床,是研究新生代古环境的理想对象.本文以嵊州地区福泉山古火山内的硅藻土为研究对象,探讨硅藻土的地球化学特征及其形成时的古环境.福泉山硅藻土具有相对较低的SiO2(61.3％～69.4％)以及高的Al2 O3(14.6％～17.9％)及稀土元素含量,表明其中含有较多的碎屑物质.在微量元素组成上,相比伴生的嵊县组玄武岩,明显富集大离子亲石元素、轻稀土元素,并具有Eu、Nb、Ti的负异常,类似于白垩纪酸性火山岩.硅藻土中的碎屑物质可能主要来自于周边白垩纪酸性火山岩的风化剥蚀.根据硅藻土的化学风化指数以及其他参数,结合前人研究成果,认为福泉山硅藻土矿主要形成于中新世潮湿、温暖的淡水湖相环境,这与古近纪浙东地区的干旱环境截然不同,反映了古近纪—新近纪之交中国东部构造地貌的剧烈转折.
