Pre‐ and post‐impoundment nitrogen in the lower Missouri River          下载免费PDF全文

Dale W. Blevins  Donald H. Wilkison  Shelley L. Niesen 《水文研究》2014,28(4):2535-2549

Large water‐sample sets collected from 1899 through 1902, 1907, and in the early 1950s allow comparisons of pre‐impoundment and post‐impoundment (1969 through 2008) nitrogen concentrations in the lower Missouri River. Although urban wastes were not large enough to detectably increase annual loads of total nitrogen at the beginning of the 20^th century, carcass waste, stock‐yard manure, and untreated human wastes measurably increased ammonia and organic‐nitrogen concentrations during low flows. Average total‐nitrogen concentrations in both periods were about 2.5 mg/l, but much of the particulate‐organic nitrogen, which was the dominant form of nitrogen around 1900, has been replaced by nitrate. This change in speciation was caused by the nearly 80% decrease in suspended‐sediment concentrations that occurred after impoundment, modern agriculture, drainage of riparian wetlands, and sewage treatment. Nevertheless, bioavailable nitrogen has not been low enough to limit primary production in the Missouri River since the beginning of the 20^th century. Nitrate concentrations have increased more rapidly from 2000 through 2008 (5 to 12% per year), thus increasing bioavailable nitrogen delivered to the Mississippi River and affecting Gulf Coast hypoxia. The increase in nitrate concentrations with distance downstream is much greater during the post‐impoundment period. If strategies to decrease total‐nitrogen loads focus on particulate N, substantial decreases will be difficult because particulate nitrogen is now only 23% of total nitrogen in the Missouri River. A strategy aimed at decreasing particulates also could further exacerbate land loss along the Gulf of Mexico, which has been sediment starved since Missouri River impoundment. In contrast, strategies or benchmarks aimed at decreasing nitrate loads could substantially decrease nitrogen loadings because nitrates now constitute over half of the Missouri's nitrogen input to the Mississippi. Ongoing restoration and creation of wetlands along the Missouri River could be part of such a nitrate‐reduction strategy. Published 2013. This article is a U.S. Government work and is in the public domain in the USA.  相似文献   

气相色谱-三重四极杆质谱法测定地下水中44种有机物污染物     

余蕾  张小毅 《岩矿测试》2021,(3):365-374

地下水中有机氯、多环芳烃、邻苯二甲酸酯等半挥发性有机污染物对生态环境和人体健康带来潜在威胁,开发高效、准确、快速的检测方法具有现实意义。通过液液萃取、固相萃取等方式将水中有机污染物分类萃取,利用气相色谱、气相色谱-质谱、液相色谱-质谱等方法测定,不能在满足低检出限的同时测定多种类别有机污染物。本文建立了一种改进的QuECHERS方法,即在水样中加入少量有机溶剂振荡后直接取有机相,无需净化,利用灵敏度更高的气相色谱-三重四极杆质谱仪多反应监测模式(MRM)进行定性、内标法定量,实现了44种有机污染物的同时测定。实验优化了质谱条件,对比了不同溶剂的提取效果以及传统方法和QuECHERS的优缺点。结果表明:44种有机物在1～200μg/L范围内线性关系良好,各有机物的检出限和回收率均满足要求。本方法具有前处理简单、检出限低、邻苯二甲酸酯类本底低、多类有机物同时测定等优点,可应用于地下水中痕量有机物的测定和评估。  相似文献   

柱色谱分离-分子筛络合洗脱过程中正构烷烃单体碳同位素分馏研究     

董浩伟  赵佳玉  曾凡刚  谢曼曼  尚文郁  王淑贤  孙青 《岩矿测试》2021,(3):349-357

应用气相色谱-气体同位素质谱(GC-C-IRMS)分析正构烷烃单体碳同位素之前,需要对饱和烃样品中正构烷烃和异构烷烃进行预分离、富集,在预分离和富集过程中正构烷烃单体碳同位素是否发生分馏是高精度分析正构烷烃单体碳同位素比值(δ~(13)C)的关键。本文以正构烷烃混合溶液为对象,利用柱色谱、5■分子筛络合、环己烷-正戊烷混合溶剂两次洗脱,GC-C-IRMS分析正构烷烃单体碳同位素,研究前处理过程中正构烷烃单体碳同位素是否发生分馏。结果表明:使用柱色谱分离前后,多数正构烷烃单体碳同位素比值相差-0.2‰～0.2‰;当5■分子筛不完全络合时,未络合的正构烷烃单体碳同位素比值偏重约0.7‰,可能发生了微弱的碳同位素分馏,但并未影响洗脱后的正构烷烃单体碳同位素比值;使用环己烷-正戊烷混合溶剂洗脱前后,碳同位素比值相差-0.2‰～0.5‰,以同样方式洗脱第二次,获得的正构烷烃单体碳同位素比值与模拟样品相差-0.3‰～0.2‰。分析不同回收率(20%)正构烷烃的单体碳同位素比值,处理前后的差值基本在0.3‰以内,可见当正构烷烃回收率低至20%左右时,其单体碳同位素仍未发生明显分馏。柱色谱分离-5■分子筛络合-混合溶剂洗脱方法适用于回收率大于20%的正构烷烃单体碳同位素分析。  相似文献   

四川盆地下古生界硅质页岩层系中硅质来源及其对有机质保存的影响初探     

谢小敏  刘伟新  张瀛  赵迪斐  唐友军  申宝剑  李志明 《地质论评》2021,67(1):67020014-67020014

四川盆地下古生界两套硅质页岩层系是其重要的页岩气产层,五峰组—龙马溪组硅质含量与TOC及含气量呈正相关性,暗示硅质矿物对该地区页岩气的生成具有重要意义。但硅质来源复杂,且存在后期硅质流体的注入。因此,本文在总结前人的研究成果基础上,对四川盆地寒武系底部硅质岩系与五峰组—龙马溪组硅质岩系的硅质特征进行了详细的岩石学分析,揭示了3种硅质来源特征：①同沉积无机硅质流体;②生物硅;③后期无机硅质流体。其中寒武系底部以同沉积无机硅质流体与生物硅来源为主,同沉积硅质流体导致有机质快速石化埋藏,有机质内部结构及形态保存较好;五峰组—龙马溪组硅质来源以后期无机硅质流体与生物硅来源为主,有机质在保存过程中受硅质流体的影响很小,有机质腐泥化作用充分,内部结构和形态多数保存较差。该研究初步揭示了两套页岩层系的硅质发育岩石学特征,及其对有机质保存的影响,期望能为四川盆地两套页岩气储层差异性提供新的思路与基础地质数据。  相似文献   

土壤中总有机碳环境标准样品研制     

王尧  田衎  封跃鹏  王伟 《岩矿测试》2021,(4):593-602

土壤环境标准样品是土壤生态环境监测质量控制的重要技术工具。目前,土壤中总有机碳环境标准样品仍为中国环境标准样品体系的空缺,特别是配套燃烧氧化-非分散红外法的土壤标准样品一直未曾问世。本文以有机碳含量较高的农用地土壤为原材料,经干燥、研磨、混匀、装瓶、灭菌等加工步骤,制备获得土壤中总有机碳环境标准样品。分层随机抽取10瓶样品进行均匀性检验,经评价统计量F小于临界值F_(0.05)(9,10),瓶间均匀性相对不确定度(u_(bb))为1.5%,样品均匀性良好。在室温避光保存条件下,对样品进行了18个月的稳定性检验,稳定性相对不确定度(u_(lts))为1.2%,样品具有良好稳定性。由中国11家实验室采用燃烧氧化-非分散红外法和重铬酸钾容量法进行协作定值,通过对检测结果的数理统计分析,样品量值评定结果为(25.2±1.4)mg/g。该标准样品为采用燃烧氧化-非分散红外法参与定值的土壤中总有机碳环境标准样品,可作为土壤中总有机碳测定标准方法配套的实物标准,满足土壤生态环境监测及相关研究需求,且与国外同类样品具有可比性。  相似文献   

岩溶泉补给地表溪流二氧化碳脱气作用研究     

蓝高勇  汪智军  殷建军  唐伟  吴夏  杨会 《岩矿测试》2021,(5):720-730

碳酸盐岩风化作用(即岩溶作用)能够吸收大气二氧化碳(CO_2),形成溶解无机碳(DIC,dissolved inorganic carbon),被认为是一种重要的陆地碳汇,其在全球碳收支平衡和未来陆地增汇中可能会有重要贡献。然而,目前对岩溶碳汇的稳定性还存在争议,一些学者认为岩溶地下水出露地表后会发生CO_2脱气,对岩溶碳汇通量估算带来不确定性。本文以广西桂林长流水表层岩溶泉补给的溪流(约2.7km长)为例,利用水化学和同位素质谱仪测试技术,研究了溪水水化学指标和溶解无机碳同位素(δ~(13)C_(DIC))沿流程变化,探讨了溪流CO_2脱气过程、通量及其影响因素,以更好地了解岩溶碳汇的稳定性。结果表明:从泉口向下游,在陡坡地段(C1～C14段,长约270m,坡度约10°),溪水pH值、方解石饱和指数和δ~(13)C_(DIC)沿流程分别升高了0.9、0.9和1.8‰,而CO_2分压、电导率、Ca~(2+)浓度和DIC浓度分别下降了85%、34μS/cm、0.2mmol/L和0.7mmol/L,说明溪水发生了显著的CO_2脱气,并伴随碳酸钙沉淀。而在平缓地段(C18～C26段,长约2.1km,坡度1°),溪水各水化学指标和δ~(13)C_(DIC)变化较小,指示CO_2脱气作用较弱。这些发现表明溪流CO_2脱气受到了地形决定的水动力条件控制。另外,在下游渠段,受支流汇入影响,溪水pH值和方解石饱和指数有所降低,在一定程度上抑制了CO_2脱气。溪流CO_2脱气能够抵消部分岩溶作用固定的大气CO_2量,但是在长流水这一高地势、低流量且有碳酸钙沉积的环境下,其抵消的量也仅占29%。对于在低缓地区受流量很大的岩溶泉/地下河补给的河流,其CO_2脱气作用对岩溶碳汇的影响有限,加之受可能增强的水生光合生物固碳效应影响,岩溶碳汇应具有很高的稳定性。  相似文献   

双碳背景下我国煤炭资源勘查开发布局研究     

霍超  刘天绩  樊斌  赵岳  王丹凤  张吉路  郑翠 《地质论评》2021,67(6):67120005-67120005

随着双碳背景下国家能源结构调整和生态文明建设的要求,本文从保障国家主体能源安全和优化煤炭资源勘查开发布局的角度考虑,阐述了中国煤炭资源分布特点及勘查开发现状;从坚持集约与协调发展、改革与创新发展、绿色与清洁发展的基本原则出发,分析了新时期煤炭资源勘查目标：加强大型煤炭基地资源勘查、推进新增煤层气资源储量、加快煤系矿产资源勘查;从资源禀赋、开发强度、市场区位、环境容量、输送通道等方面出发,阐述了14个大型煤炭基地开发布局方向及建设规模,同时要加快煤层气的开发利用。研究成果对未来一段时期煤炭资源勘查开发及煤炭工业高质量发展具有重要的指导意义。  相似文献   

喜马拉雅珠峰地区冬季大气气溶胶化学组分及光学特征     

钟苗  徐建中  张兴华  冯琳 《冰川冻土》2021,43(1):80-91

为了研究喜马拉雅山北坡冬季大气气溶胶化学组分、光学特征及来源,2017年11—12月在珠穆朗玛峰站（QOMS）共采集22个PM_2.5样品。结果显示：PM_2.5中包括水溶性离子（WSIs）、有机质（OM）、元素碳（EC）在内的所有检测成分,总质量浓度为（3.36±1.06） μg?m^-3;有机碳（OC）、元素碳（EC）和水溶性有机碳（WSOC）的浓度分别为（1.10±0.38）、（0.13±0.12）和（0.84±0.24） μg?m^-3,浓度水平与偏远地区相当,低于季风前。碳质成分（OM+EC）占所有测试成分比例为73.6%,与之前珠峰站报道的研究结果相近。用PM_2.5水溶性组分在365 nm处的光吸收效率（Abs₃₆₅）来表征水溶性棕色碳（WS-BrC）,它与WSOC、K⁺存在较好的相关性（R²=0.63、0.50）,而与EC相关性弱（R²=0.01）,说明水溶性棕色碳可能源于生物质燃烧和二次反应。MODIS火点信息和气团后向轨迹分析进一步表明,尼泊尔地区的燃烧活动是珠峰站冬季碳质气溶胶的重要来源。同时,喜马拉雅山脉独特的局地风场是污染物跨境传输至珠峰地区的重要原因。  相似文献   

三极地区雪冰中黑碳研究进展     

马翔宇  李传金 《冰川冻土》2021,43(1):92-106

黑碳被认为是除温室气体外对气候变暖贡献最大的辐射强迫因子。三极（北极、南极和青藏高原）地区是全球雪冰分布最集中的区域,沉积至雪冰中的黑碳可反映人类活动的历史变化,并可能导致反照率降低而影响物质能量平衡。通过系统回顾三极地区雪冰黑碳的研究方法、空间分布、时间变化及其造成的辐射强迫,得到的研究结果表明： 由于处于不同的地理位置和环境条件,三极雪冰中黑碳的时空分布及其辐射强迫差异较大,其中青藏高原是浓度和辐射强迫影响最大的地区,也是对水资源和生态安全潜在影响最严重的区域。三极地区雪冰中保存着长时间序列的黑碳沉积记录,是研究自然变率、人类活动影响黑碳沉积历史（如北极与青藏高原冰芯中记录的工业革命以来黑碳沉积的快速上升）的良好介质,同样为模型预测未来变化提供了数据支持。三极地区是全球变化的指示器和放大器,在全球变暖不断加剧的背景下,黑碳必然会在未来的三极地区气候演变中扮演更为重要的角色。  相似文献   

中国东北新生代火山区CO_2释放规模与成因     

赵文斌  郭正府  刘嘉麒  张茂亮  孙玉涛  雷鸣  马琳  李菊景 《岩石学报》2021,37(4):1255-1269

板片俯冲过程将地表碳带入地球内部,火山作用将深部碳输送至地球外部圈层,两者构成了地球深部碳循环的主要方式,进而影响了地史时期的气候变化。我国东北新生代火山活动被认为是太平洋板片深俯冲作用的产物,板片俯冲导致岩浆源区强烈的碳酸盐组分交代作用,进而使东北亚上地幔成为一个新生代时期的巨型深部碳库,它的活动和释放将会对全球的气候与环境变化造成重要影响。然而,有关该深部碳库向当今大气圈输送CO_2气体的规模及其演化过程尚不清楚,从而影响了进一步定量评估该碳库在全球变化研究中的地位和作用。针对上述科学问题,本文对我国东北长白山、五大连池和阿尔山火山释放CO_2气体的规模与成因进行了研究。结果表明,东北新生代火山区的土壤CO_2释放通量介于9.6～41.2g·m~(-2)·d~(-1)之间,每年向当今大气圈释放CO_2气体约为2.1Mt(其中,长白山火山区为0.94Mt,五大连池火山区为1.2Mt)。气体地球化学研究证实,长白山与五大连池火山气体均起源于太平洋板片深俯冲环境;但是,与长白山相比,五大连池火山气体具有较高比例壳源组分贡献。阿尔山火山气体的成分与长白山和五大连池火山区存在着明显的差异,它们以N_2为主( 95%),并且其δ~(15)N_(N_2)值高于空气值(1.3‰～1.9‰),~3He/~4He比值较低(0.14～0.18R_A),δ~(13)C_(CO_2)较轻(-13.7‰～-6.2‰),表明壳源富氮有机沉积物的贡献占比较大的比例。上述特征进一步表明,阿尔山火山气体在上升经过地下水时可能滞留了较长时间,混染了大量的陆壳组分,其源区并未受到太平洋板片俯冲物质的显著影响。  相似文献