随着我国工业化进程的加快,空气污染问题愈发严重。作为生物质燃料、化石燃料等燃烧过程中形成的球形颗粒物,飞灰携带了较多的重金属、硫化物及有机污染物等易挥发组分。表层岩溶系统是一种高度开放而又脆弱的系统,存在特殊的地表、地下双层结构,地表污染物极易进入岩溶地下水系统。鉴于岩溶水的重要性、脆弱性及国内外关于飞灰的研究现状,提出以下科学问题:(1)重庆金佛山降水中飞灰的单颗粒的形貌、化学组成特征及来源;(2)岩溶地下水中飞灰单颗粒特征及其在表层岩溶系统中的运移途径。本研究以重庆金佛山山顶的表层岩溶系统为研究对象,采集了金佛山2014年冬季的一场降雪的样品及2015夏季的暴雨雨水样品,并分别在对应的融雪期间及暴雨期间采集水房泉中的悬浮颗粒物,运用扫描电镜及X能谱分析联用系统(SEM-EDS)对样品中飞灰的单颗粒形貌、化学组成进行分析。采集了水房泉流域内草地、林地两种优势植被类型下的土壤剖面样品,以获取碳质球形颗粒(SCP)在土壤层中的分布及运移特征。此外,在水房泉流域的落水洞进行了高精度在线示踪实验以了解该区域地下岩溶管道的发育状况。结果表明:降雪中存在大量球形飞灰颗粒,包含光滑颗粒、粗糙颗粒及聚合体颗粒三种形态,分别占统计颗粒的80.31%、14.39%和5.30%;平均粒径1.64?m,平均环度1.09。按主导化学元素分为富硅类、富碳类、富铁类、富铝类及富钛类5种,所占比例分别为34.09%、49.24%、12.88%、2.27%和1.52%。富碳类飞灰可能主要来自金佛山当地;富硅飞灰来自于渝西、黔北、湘中、浙赣一带及粤西的火力发电厂;富铁颗粒则来源于渝西和黔北、湘中的金属冶炼活动。对暴雨中的飞灰的特征进行了统计,粒径介于0.14~14.45?m之间,平均值2.23?m;环度平均值1.13;光滑颗粒占87.3%,粗糙颗粒达15.32%,聚合体颗粒仅0.90%。依据化学元素组成将飞灰划分为富硅类、富碳类、富铁类及富钛类4种,所占比例分别为:42.34%、43.24%、4.51%、9.91%。相比冬季降雪中的飞灰特征,暴雨中的飞灰平均粒径增加,环度值增加,各种化学类型所占的比重发生变化:富碳类、富铁类飞灰减少,富硅类、富钛类比重增加,这可能与不同季节的气流强度及人类活动强度存在差别有关。富碳类飞灰可能主要来自桂、滇、贵中及金佛山局地等地区的居民生活生产及工业生产排放;富硅类飞灰来源桂中、滇东北、贵中及贵北的火力发电厂;富钛类飞灰来源于滇东北、桂西北和贵中、贵北地区的金属冶炼厂;富铁类颗粒主要来自于贵州北部的钢铁厂或轧钢厂。在融雪期间及暴雨期间,水房泉均发现了来自大气沉降的飞灰。融雪期间水房泉飞灰的特征:粒径介于0.16~2.93?m之间,平均值0.81?m;环度介于1~1.63之间,平均值1.16;按化学成分进行分类,可分为富碳类、富硅类及富铁类3种,所占比例分别为80%、10%和10%。暴雨期间水房泉飞灰的特征:平均粒径1.03μm,介于0.24~8.39?m之间;环度平均值1.11,介于1.03和1.28之间;根据主导化学元素分类,飞灰可以分为富碳类和富硅类两种,分别占到72.13%、27.87%。总体而言,水房泉中的飞灰与其相对应的降水中的飞灰存在较高的相似性,泉水中的飞灰一定程度上继承了降水中飞灰的特征。林地剖面表层SCP的含量最高,随着土壤深度的增加,SCP数量呈递减趋势,在50~60cm处消失。草地剖面中,SCP在5~20cm处变化不大且有微升的趋势,于15~20cm处达到最大值;向下SCP不断递减,在60~70cm深度消失。因此,在水房泉流域,球形碳质颗粒难以穿透土壤层的拦截,无法进入地下含水系统。高精度在线示踪实验表明,药池坝西部的落水洞与水房泉之间的地下水管道的横截面积为0.96m2,表面积0.3m2,直径1.1m,难以对直径仅为数?m的飞灰颗粒进行有效拦截,进入岩溶地下水系统的飞灰可以较为通畅地从表层岩溶泉中排出。根据以上研究结果,总结出飞灰在表层岩溶系统中的运移的过程:(1)飞灰在人类燃烧活动中产生并排入大气;(2)通过干、湿沉降到达地表,部分飞灰再次悬浮返回大气;(3)部分飞灰通过地表裂隙进入岩溶地下含水系统,另一部分进入土壤层并向下运移至一定的深度,但无法穿过整个土层;(4)到达岩溶地下含水系统的飞灰经表层岩溶泉或地下河出口排泄出来。