沉积物中重金属的富集威胁着珠江流域水环境的安全。研究珠江流域沉积物中重金属污染状况可以为流域沉积物重金属污染防治和水环境科学管理提供支撑。收集了2009—2022 年发表的珠江流域沉积物中重金属(As、Cd、Pb、Cr、Cu和Zn)含量的数据,运用数理统计分析、相关性分析和正交矩阵分解模型(PMF)探讨了珠江流域沉积物中重金属的分布特征和污染来源,采用地累积指数和潜在生态风险指数法对重金属污染程度和生态风险进行了评价。结果表明,珠江流域沉积物中As、Cd、Pb、Cr、Cu和Zn平均含量分别为49.29、2.76、63.97、67.44、48.72和186.60 mg·kg^-1,其中As、Cd、Pb和Zn超过了中国南方水系沉积物均值,而Cu和Cr接近中国南方水系沉积物均值。珠江流域沉积物中Cd和As污染最为严重,其中Cd主要为偏中度-中度污染,As主要为轻度-偏中度污染,其余重金属主要为轻度-无污染。沉积物重金属单因子危害指数排序为:Cd>As>Pb>Cu>Zn>Cr。Cd在整个珠江流域内都表现出较为严重的危害程度,贡献了生态风险指数的70.73%~93.73%;As在西江、南北盘江和珠江三角洲危害程度均为中等;其余重金属Pb、Cr、Cu和Zn危害程度均为轻微。PMF解析结果表明,沉积物中重金属主要来源为矿业活动和农业活动的复合污染源、燃煤和工业活动污染源、大气沉降和交通污染源以及自然源,贡献分别为21%、17%、35%和27%,其中前三者均属于人为来源,贡献累计可达73%。Cd和As主要受到矿业活动、工业活动和农业活动的影响,Pb主要来源于交通污染和矿业活动,Cr主要为自然源,而Cu和Zn来源比较复杂,受到4种来源的综合影响。

为了解霍邱县城西湖和城东湖表层沉积物重金属的污染特征、空间分布、潜在来源和生态风险,对城西湖和城东湖表层沉积物重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)含量进行了分析,采用地累积指数法、污染负荷指数法、潜在生态危害指数法和沉积物质量基准法对重金属污染程度及潜在生态危害进行了评价,并利用相关性分析、聚类分析及主成分解析了重金属来源。结果表明,除城东湖的Cd、Hg、Pb和城西湖的Hg外,其余元素均值超过背景值,重金属含量存在显著的空间变异性,大致呈北向南递减趋势。地累积指数表明城西湖沉积物中Ni和Zn处于未受污染-中度污染状态,污染负荷指数显示城西湖为中度污染状态,城西湖和城东湖处于轻度生态风险状态。重金属溯源分析结果显示城西湖和城东湖沉积物中Cr、Zn、Ni和Cu主要来源成土母质、矿产开采和水产养殖,As、Pb、Hg和Cd主要来源于农业污染和生活污水。研究结果可为城西湖和城东湖重金属污染防治提供科学依据。

有机污染场地原位修复过程的动态监测是评估修复进程和效果的重要环节,监测方法的选择直接影响修复效率及费用。本研究利用高密度电阻率法,结合常规监测井数据,全面刻画了原位热强化氧化耦合修复过程。结果显示,场地内电阻率与水化学、地下水位、污染物含量和温度数据相互验证,实现了点面信息结合。研究发现,在原位热修复过程中,场地内地层电阻率会随温度升高而降低。基于温度与电阻率的经验关系,本文提出了污染物含量变化对电阻率的影响系数,得出影响系数随污染物含量的不断减小而增加。本研究还推算出原位热修复过程中温度及污染物含量的分布,即浓度随温度的不断升高而降低。针对原位氧化修复过程,电阻率变化有效刻画了原位氧化修复中过硫酸钠及水的动态注入过程。研究充分体现了地球物理方法在原位修复监测中的优势,可为有机污染场地原位修复过程精准、高效及低成本的动态监测提供重要参考。

内蒙古锡林郭勒盟大型露天煤矿区经过20多年的开发,产生了一系列矿山地质环境问题,矿区地质环境在一定程度上遭到破坏,因此,开展大型露天煤矿区地质环境时空演化评价可为矿区生态地质环境修复提供参考。本文对锡林郭勒盟3个大型矿区进行地质环境时空演化评价。首先通过现场调查,明确了研究区主要的矿山地质环境问题,包括植被覆盖度下降、土地压占(排土场和工业场地)、地形地貌景观破坏(露天采坑)和含水层破坏等4类;其次利用遥感影像定量获取了2000—2020年之间的矿山地质环境问题信息,并建立了矿山地质环境评价指标体系;然后应用层次分析法确定了矿山地质环境评价指标的权重,并通过基于GIS的影响指数模型对矿山地质环境影响进行了评价和区划,探讨了矿山地质环境时空演化规律。研究结果表明:(1)3个大型矿区植被覆盖度下降区域的面积、排土场压占土地面积和露天采坑破坏地形地貌景观面积随时间不断增加;(2)大型矿区采矿对地质环境的影响划分为无影响区、轻微影响区、一般影响区、较强影响区和强烈影响区5个等级分区;(3)3个大型矿区地质环境时空演化规律基本相同,不同影响区的空间分布特征和面积随时间变化的规律不同。

中国设立国家公园是在生物多样保护方面做出的重要举措。如何使国家公园高质量、稳步发展,其中重要的途径是充分发挥国家公园内的生态产品价值,服务社会,促进自然资源保护-利用的良性循环,因此对生态产品价值实现路径的研究具有重要意义。本文通过分析第一批5个国家公园(三江源国家公园、大熊猫国家公园、东北虎豹国家公园、武夷山国家公园和海南热带雨林国家公园)地质和自然背景的特征以及自然资源的构成,探讨自然资源与生态产品的密切关系。根据人工的干扰程度,本文把生态产品分为自然生态产品、半自然生态产品和人工生态产品。以陆地水资源为例,分析了影响生态产品价值的主要因素以及自然资源转换为不同的生态产品类型。依据生态产品的特性,提出了其价值实现的三级路径和方式,分析了具有不同地质和自然背景的国家公园的生态产品价值实现路径的差异。

新沂地区处于郯庐断裂带转换段的关键部位,自20世纪70年代以来在新沂地区共发现地裂缝灾害点28处。这些地裂缝以群发的形式发育在南马陵山以西、沂河—骆马湖以东的区域内,地裂灾害影响区面积达100 km²。新沂地裂缝与地层结构、地震活动、地下水开采等因素有着千丝万缕的联系,对其研究形成了多种观点。利用实地调查与勘探手段,新近查明了新沂地裂缝的基本特征,它们具有走向一致性、纵向尖灭性、局部群发性等特点,且与邻近断裂(郯庐断裂带次级断裂F3)具有高度一致性,属于区域构造控制型地裂缝。以新沂地区地质构造为原型,构建了逆断层作用下地裂缝成生物理试验模型。试验结果表明,随着逆断层断距加大而依次呈剪裂段、离层段、弯裂段等发展过程。结合新沂地区“地堑-地垒-地堑”组合结构,新沂地裂缝的成因机制可概括为“跷跷板”构造模型,在构造应力、自重应力、地下水波动等作用下,下沉段受挤压,上升段因抬升而弯裂,从而形成地裂缝。研究新沂地区地裂缝,对揭示郯庐断裂带“北-中-南”段构造变化和“深-浅-表”部结构联系具有重要的指示意义。

三维地质建模是城市地下空间规划和管理的重要基础工作。在地质科学大数据时代,当前三维建模逐渐转向三维隐式建模。常见的三维地质建模软件如GeoModeller、Surpac等都提供了隐式建模技术,但是上述商业软件均封装完好、并不开源。本文基于开源GemPy建模平台,重点实现了三维隐式势场建模技术与针对地层尖灭的建模方案,将算法方案加入GemPy底层建模架构,并以某城市地下空间为例,对三维地质精细化建模工程流程进行了验证。论文构建了基于研究区钻孔数据的建模数据集,采用势场法和泛克立格插值法建立城市三维地质模型,并针对城市地质中常见的地层尖灭进行了单独的布尔运算处理。为细致直观展示研究区三维地质模型地层界面的拟合情况,对共计18个工程地质层分别进行可视化。最后,对模型的精度采用分层K折交叉验证方法进行验证,并用皮尔逊相关系数(CC)等4种指标对建模效果进行衡量。对研究区的实验结果表明,基于开源GemPy的三维隐式势场地质建模方法针对城市地质构造具有一定通用性,并在精度上具有较好效果,可以为城市地下空间开发利用提供决策依据。