哈尔滨沙尘暴沉降物特征研究

从沉积学角度对哈尔滨2002年3月20日的沙尘暴沉降物进行了粒度组成和化学成分分析。研究结果表明,沙尘含有大量的粗颗粒物质,表现出明显的三峰分布特征,说明它是由多种成因的组分构成。其粒度组成以粉砂(4~8Ф)为主,占71.18%,大于4Ф的砂粒组分占21.69%,小于8Ф的粘土组分仅占7.13%,平均粒径Mz为5.14Ф。沙尘主要化学成分为SiO2、Al2O3和Fe2O3,三者之和达77.8%。Mg、K、Si、Fe、Mn、P、Ti、Co、Ni、V等元素的富集因子都在1左右,主要是地壳来源;Cu、Pb、Zn、Cr、Se等元素有一部分来自于地壳源之外的其他污染源;而As、Cd和Sb元素主要来自于大气污染源。粒度组成、化学组成及富集因子、判别函数、物源指数等分析表明,哈尔滨沙尘的粒度及元素组成明显异于兰州黄土及沙尘,其沙尘源区不同于西北黄土及兰州沙尘。强风作用下较粗颗粒的沙尘就地扬起,与长距离搬运的粉尘相互混合,形成了哈尔滨沙尘暴沉降物。     

兰州市沙尘和非沙尘天气沉降物的化学特性比较

选择兰州市典型沙尘和非沙尘天气收集两类降尘,并对其元素组成进行测定。结果表明：兰州非沙尘和沙尘天气沉降物中含量较高的主要元素分别为Si、Ca、Al、Fe和Si、K、Ca、Al,含量最低的主要元素均是Ti;含量较高的微量元素是Mn、Ba、Zn、Sr和Mn、Ba、Sr、Zr,含量较低的微量元素均是Nb、Co、Y、As;兰州非沙尘和沙尘天气沉降物中主要元素及微量元素含量的排序差异较小,但是两种样品同种元素的丰度值存在较大变异,说明两种沉降物的来源有一定的差异。兰州非沙尘天气沉降物中Si、Fe、Mg、K、Na、Ti、V、Mn、Co、Ni、Rb、Sr、Y、Zr、Nb等元素主要来自于地壳源,Ca、Cr、Cu、Ba、Pb、Zn、As等元素与本地的人类污染活动有关,其中Pb、Zn、As是兰州重要的污染元素。沙尘天气沉降物中多数元素来自于外地入侵的沙尘,部分元素如Pb、Zn、As、Cu、Cr、K、Ni可能源于沙尘天气长距离传输途中矿物气溶胶与沿途污染源排放的污染物的混合。     

哈尔滨沙尘沉降物的化学风化特征及物源区意义

对哈尔滨2006年3月10日沙尘沉降物的化学组成及化学风化特征进行研究,结果表明:SiO2、Al2O3和TFe2O3含量分别为54.87%、13.27%和5.63%,三者之和达73.77%;CaO、MgO、K20、Na2O、TiO2、P2O5和MnO含量分别为3.78%、2.57%、2.63%、1.76%、O.77%、0.24%和O.11%.沉降物中的常量元素多表现为迁移淋失,Mn和Ti明显富集而Mg和Fe轻微富集,元素的迁移淋失率依次为:Na>P>K>Si>Al>Ca>Fe>Mg>Ti>Mn;微量元素除Nb、Sr迁移淋失外,其余元素表现出富集特征.与哈尔滨2002年沙尘沉降物、黄土高原第四纪黄土与古土壤、晚第三纪红粘土、镇江下蜀土及宣城风成红土等典型风成堆积物进行对比分析,(A1+Fe+Ti+Mn)/(Mg+Ca+K+Na)比值、成分变异指数ICV、CIA等化学风化参数及A-CN-K化学风化趋势图均显示,哈尔滨沙尘沉降物经历了低等化学风化程度,明显强于兰州黄土和古土壤,弱于洛川黄土,显著弱于洛川古土壤、西峰红粘土、镇江下蜀土和宣城风成红土.哈尔滨沙尘源区处于大陆化学风化的早期,气候生物状况好于西北地区,包括沙漠和黄土高原在内的西北地区不会是哈尔滨沙尘沉降物的物源区,或者至少不是主要物源区.     

贺兰山地区春季沙尘气溶胶的化学组分和富集因子分析

春季在贺兰山两侧的内蒙古吉兰泰和宁夏银川机场采集不同沙尘天气条件下的沙尘气溶胶浓度样本,用中子活化分析测定35种元素浓度,揭示了沙尘气溶胶中的元素浓度特征,沙尘天气下沙尘气溶胶中地壳元素含量增加,且含量随沙尘暴强度增强而增大。讨论了作为参考物质的地壳元素的取值及地球化学分类。沙尘气溶胶相对地壳和黄土的富集因子,以亲硫元素和亲沉积层元素为最高。亲地壳元素中的主成分元素在有沙尘天气时,其富集因子也偏高。     

甘肃河西地区大气沙尘成分及影响分析

 河西地区是中国西北干旱区沙尘暴活动比较频繁的地区之一,由沙尘暴引起的较高浓度的TSP严重污染城市空气质量。1999—2001年监测资料表明,河西走廊城市空气中TSP含量年平均值在沙尘事件和非沙尘事件期间的比率约为4~8倍。通过对2001年冬春季13次沙尘暴特征的统计分析,表明该区沙尘暴的特征主要体现在以下几个方面：①沙尘暴持续时间在1~3 d之间;②沙尘暴过程中的主导风向为NNW、NW和WNW;③1 h平均最大风速约为15.0 m·s-1,TSP最高含量约为62.53mg·m-3。沙尘颗粒表面的化学成分主要为地壳元素SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O和TiO,而其中的微量元素Cu、V、Pb、Zn和As主要来源于工业尾矿及其他人为污染物。     

西安地区大气降水的痕量金属特征及其来源解析

于2007年1月至2008年1月间,在西安市区和咸阳郊区永寿县两个采样点连续采集大气降水样品71个,样品经预处理后,使用ICP-MS测定Ti、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Cd、Pb等金属元素含量,用ICP-OES测定Al、Fe、Si的含量。本研究与国内外不同站点降水金属含量对比的结果为:沙漠地区酸雨地区城市城区(非酸雨地区)城市郊区(非酸雨地区)偏远高山区。大部分金属元素的含量显示冬季高、夏季低的季节性变化特征。富集因子计算结果表明黄土颗粒物风化是西安、永寿降水中Al、Ti、Fe的主要来源,Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Cd、Pb等金属元素则主要来自人类活动污染。对比本研究雨水与西安市粉煤灰的痕量金属分布特征,结果显示降水的Cr、Co、Cu、Pb主要来自燃煤排放源,Zn更多的来自非燃煤活动的贡献。湿沉降通量随月份的变化表现出7、8月份沉降通量最高,12月和1月最低的变化规律。     

敦煌莫高窟大气可吸入颗粒物的化学元素特征

利用电感耦合等离子体质谱仪测定了敦煌莫高窟洞窟内外大气可吸入颗粒物中 27 种元素 的质量浓度。结果表明：典型地壳元素 Na、Mg、Al、K、Ca、Fe 占测定元素总质量浓度的 96%以上。 通过洞窟内外 PM2.5 与 PM10-2.5 中元素质量浓度对比发现，Li、Na、Mg、K、Ca、Co、Ni、Zn、Sr、Cs、Ba、U 等 元素主要存在于 PM10-2.5 中。沙尘天气时，洞窟外环境中的 Co、Ga、As、Cs、Ba 元素质量浓度降低，表 明沙尘过程对这些元素有稀释作用。富集因子分析显示，洞窟内外可吸入颗粒物中 B、Na、Ca、Mn、 Cu、Zn、As、Sr、Tl、Pb、Bi、U 的 EF 值均大于 10，表明人类活动产生的污染物对以上元素的富集起主 要作用。富含 Ca、Mn、Cu、Zn、As、Pb 等元素的矿物颜料在洞窟壁画制作中被大量使用，其对区域环 境大气可吸入颗粒物微量元素的富集也有一定的贡献作用。游客数量与洞窟内外元素 Bi 浓度存 在较显著的线性关系，表明环境中的 Bi 元素浓度变化受游客活动影响。本研究首次对莫高窟大气 可吸入颗粒物中元素含量进行了监测和分析，研究成果为石窟文物及其赋存环境中可吸入颗粒物 污染的治理及控制提供了科学依据。     

柴达木盆地盐湖周边灌丛沙丘微量元素特征与环境意义

对柴达木盆地盐湖周边灌丛沙丘沉积物微量元素、粒度测试,并与其他体系沉积物对比,分析微量元素地球化学特征及环境状况。结果表明:1)微量元素以V、Cr、Zn、Rb、Sr含量较大,其中Sr含量最高,Rb次之;与中国黄土、新疆灰钙土相关系数R2为0. 96,斜率分别为1. 07和0. 99,含量总体相似; Sr、U高于灰钙土和黄土,其中,Sr含量表现为灌丛沙丘灰钙土黄土,Rb、Sn、Cs、Pb、Th含量介于二者之间,其余元素含量均低于二者;其与中国沉积层元素丰度存在差异。2) Sc、V、Co、Ni、Cu、Cs、U与黏粒(2μm)和粉砂(2～63μm)相关度均较高,而Ga、Rb、Pb主要受控于黏粒组分,Cr、Zn、Sr、Nb、Sn主要取决于粉砂组分; Y、Th与其他元素及不同组分无相关性; Rb/Sr比仅与Ga、Rb、Pb元素及 63μm的砂组分呈极显著正相关,与其余元素相关度低或不相关,或极显著负相关。3) Rb、Sr分别反映了沉积物近地化学风化成壤作用和源区物理风化过程; Sr/Cu值介于15～20之间,Th/U值介于3. 5～4之间,C. V值差异不大,元素垂直变异较小;总体表面灌丛沙丘沉积发育于极端干热环境,未发生明显还原作用。     

东莞市农田土壤和蔬菜重金属的含量特征分析

从东莞市采集118 个农田土壤样品和43 个蔬菜样品, 测试其中Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、 Cd、As 和Hg 等8 种重金属元素的含量, 并结合GIS 制图和数据统计, 对农田土壤中重金属 的空间分布和来源、土壤和蔬菜中重金属的富集特征及其潜在风险进行了分析。结果表明, 农田土壤中Cu、Zn、Ni、Pb、Cd 和Hg 等元素含量均高于相应元素的广东省土壤背景值, 其中, Pb (65.38 mg kg^-1) 和Hg (0.24 mg kg^-1) 含量分别为其对应背景值的1.82 和2.82 倍。与我国《土壤环境质量标准》中II 级标准(pH < 6.5) 相比, 土壤中Cu、Ni、Cd 和Hg 含量样本超标率分别为3.4%、5.9%、1.7%和28%, 表现为以Hg 为主的多种重金属共同污染。土壤 中8 种重金属中Cu、Zn、Ni、Cr 和As 等元素主要来源于成土母质, Pb、Hg 和Cd 等元素主要与人类活动有关。空间分布上, Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、As 和Hg 等7 种重金属含量呈现出西部高、东部低的特点, Cd 含量在西北部和东南部较高, 西南部较低。与《食品中污染物限量》(GB2762-2005) 等相关标准比较, 蔬菜中Ni、Pb 和As 含量的样本超标率分别为4.7%、16.3%和48.8%。蔬菜中重金属富集系数的顺序为: Cd > Zn > Cu > As > Ni > Hg > Cr > Pb。     

银川市PM2.5重金属元素的环境污染特征分析

分析了银川市PM2.5中9种重金属元素在春季风沙期、夏秋季非采暖期、冬季采暖期的浓度分布特征和富集因子。结果表明：银川市PM2.5中重金属元素的质量浓度在风沙期、非采暖期、采暖期表现不同,Cu,Ni,Mn,Cr,Fe,Cd元素在风沙期浓度最高,Zn,Pb,Co在采暖期浓度最高,说明风沙期和采暖期是银川市一年中的强污染期;重金属元素在不同粒径颗粒物中的浓度水平有明显差别,有害的重金属元素主要吸附在PM2.5中,应引起重视;Zn,Cd元素在各时段都有明显富集,主要来自人为源贡献;Pb元素在采暖期明显富集,说明银川市冬季采暖燃煤的排放对空气中污染元素Pb的贡献很大。     

镇江下蜀土剖面的化学风化强度与元素迁移特征

对镇江下蜀土剖面的化学风化强度及元素迁移特征进行了研究, 结合与黄土高原第四纪黄土、古土壤、晚第三纪红粘土以及安徽宣城风成红土等典型风成堆积剖面的对比分析, 得出如下结论: (1) 镇江下蜀土剖面经历了中等强度的化学风化, 明显强于洛川黄土以及古土壤, 显著弱于宣城风成红土, 而与西峰晚第三纪红粘土非常接近。下蜀土的化学风化过程及 其与其他风成堆积剖面风化强度的差异主要受气候条件的控制, 气候条件通过年平均温度和年降水量对化学风化的地球化学环境起重要的影响, 其中降水因素在化学风化过程中可能起着更为重要的制约作用。(2) 镇江下蜀土剖面风化过程中, 绝大部分常量元素的地球化学行为 表现为迁移淋失, 仅Fe 和Ti 轻微富集, 元素的活动性由强至弱依次为: P > Na > Ca > Mg > K > Fe²⁺ > Si > Mn > Al > Ti > Fe³⁺; 常量元素的迁移特征揭示下蜀土的化学风化已经完成初级阶段的去Ca、Na 过程, 并初步进入到去K 风化的中级阶段; 微量元素除Sr、Ga 迁移淋 失外, Th、Ba、Cu、Zn、Co、Ni、Cr、V 等均表现出富集特征, 这可能与下蜀土风化成壤过 程中的生物地球化学过程以及粘粒、有机质对微量元素的吸附作用有关。(3) 元素迁移在剖面 中的变化特征揭示, 在0.24 Ma 之前的中更新世早、中期, 该区气候较为暖湿, 兼有干湿交替的特征; 中更新世晚期气候偏干凉, 风化淋溶最弱; 至晚更新世早期则又出现一段明显暖湿的成壤时期, 形成下蜀土剖面中的S1 古土壤层。总之, 中更新世以来本区气候整体上向干凉的方向发展。     

中晚全新世以来玛曲高原的化学风化过程演变

在对玛曲高原东南部具有代表性的黄土-古土壤-风成砂沉积剖面进行常量、微量元素及地球化学风化参数分析的基础上,结合¹⁴C测年结果,探讨了中晚全新世以来玛曲高原的化学风化过程。结果表明:(1)不同地化学元素在剖面中的化学活性表现出明显的差异性,常量元素Ca、Si、Na以强烈迁移淋失为主,Fe、Mg则表现为明显富集;元素活动性及迁移顺序为Ca >Si >Na >Al >K >Fe >Mg;常量元素的迁移特征表明玛曲高原处于脱Ca、Na的初期化学风化阶段;微量元素除Sr迁移淋失显著外,Cu、Mn、Zn均呈现出强富集特征。(2)根据典型地化学元素记录的冷干-凉润-凉干-温湿的气候变化过程,结合化学风化指标将玛曲高原中晚全新世以来的化学风化过程划分为3.8 ka BP以前的风化较弱期、3.8~3.5 ka BP风化较强期、3.5~1.6 ka BP风化减弱期和1.6 ka BP以来的风化增强期4个阶段。     

哈尔滨黄土的粒度与地球化学特征及其对粉尘物源的指示

哈尔滨黄土位于欧亚黄土带的最东端，对它的风尘物源研究是深层次理解风尘堆积与区域构造-地貌-气候变化耦合关系的关键。然而，对哈尔滨黄土地球化学组成的研究尚未开展，对其性质还存在认识上的不统一。为此，我们研究了哈尔滨天恒山剖面L₁黄土层的粒度和地球化学组成，并对其化学风化和物源等展开讨论。为了示踪哈尔滨黄土的物源，我们还对东北沙地（浑善达克沙地、科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地和松嫩沙地）进行了表土采样和地球化学分析。结果表明：哈尔滨黄土不含细砂组分（125~250 μm），含有极细砂组分（63~125 μm，4.8%~10.5%），粉砂（4~63 μm）和黏土组分（<4 μm）占绝对优势，分别占73%~82%和12%~18%；粒度模式为三峰态分布（众数分别为36~40、8~10 μm和0.8 μm），与黄土高原典型黄土的粒度分布模式一致，但明显粗于黄土高原中部黄土。哈尔滨黄土经历了初级的化学风化过程，具有较低的成熟度和再循环历史。单靠地球化学方法不能很好地确定哈尔滨黄土的物源，但整合的方法（包括粒度、元素和同位素组成、MDS和PCA统计方法以及自然地理要素等）很好确定了哈尔滨黄土有一个混合源，松嫩沙地松花江水系沉积物为哈尔滨黄土提供了主要的粉尘贡献，浑善达克沙地和科尔沁沙地为哈尔滨黄土提供了部分细颗粒粉尘。     

镇江下蜀土剖面的化学风化强度与元素迁移特征

The chemical weathering intensity and element migration features of the Xiashu loess profile in Zhenjiang are studied in this paper.（1）The Xiashu loess profile underwent moderate chemical weathering.It seems that the precipitation is a more important factor than the temperature in controlling the process of the chemical weathering.（2）The major elements such as Si,K,Na,Ca,Mg,Mn and P were migrated and leached,while the elements Fe and Ti were slightly enriched.The migration features of the major elements reveal that the Xiashu loess finished the primary process of chemical weathering characterized by leaching of Ca and Na,and almost reached the secondary process characterized by leaching of K.Except the elements Sr and Ga,other trace elements such as Th,Ba,Cu,Zn,Co,Ni,Cr and V were enriched.It might be caused by both the biogeochemical process and the adsorption of trace elements by clay mineral and organic materials.（3）The difference of element migration down the Xiashu loess profile reveals that the climate was warm and wet at the early-middle stage of the middle Pleistocene.At the end of the middle Pleistocene,it became dry and cool.At the early stage of the Late Pleistocene,the paleoclimate became warm and wet again.As a whole,the paleoclimate generally became drier and cooler in this region from the beginning of the middle Pleistocene.     

汉江上游谷地与渭河谷地黄土化学风化程度比较

比较汉江上游谷地及渭河谷地典型黄土剖面的元素组成、化学风化强度及常量元素迁移特征,揭示秦岭南北两侧黄土-古土壤剖面的成壤强度及其所指示的环境演变特征,两者差异及共性如下：① 两剖面化学组成均以SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃为主,元素组成均一且高度混合,与上部陆地壳（UCC） 的化学成分十分接近,该些证据均指示两区域黄土是来源广泛并经过充分混合的风尘堆积产物。② 据CIA 值可判定MTS 及YHC 剖面均经历了中等风化作用,比较两剖面CIW值、A-CN-K三角图投点特征及元素迁移率知,汉江上游谷地的黄土-古土壤序列经历的化学风化作用更强,Ca 及Na 元素的丢失率更高,Al、Na、Mg、Si 等常量元素的迁出率更大。③ 依据Fe、Na迁移率的全剖面变化曲线知,汉江上游谷地与渭河谷地自全新世以来经历了相同的气候演变阶段,均记录了6000-5000a BP的干冷气候事件。     

Chemical weathering intensity and element migration features of the Xiashu loess profile in Zhenjiang, Jiangsu Province

The chemical weathering intensity and element migration features of the Xiashu loess profile in Zhenjiang are studied in this paper. (1) The Xiashu loess profile underwent moderate chemical weathering. It seems that the precipitation is a more important factor than the temperature in controlling the process of the chemical weathering. (2) The major elements such as Si, K, Na, Ca, Mg, Mn and P were migrated and leached, while the elements Fe and Ti were slightly enriched. The migration features of the major elements reveal that the Xiashu loess finished the primary process of chemical weathering characterized by leaching of Ca and Na, and almost reached the secondary process characterized by leaching of K. Except the elements Sr and Ga, other trace elements such as Th, Ba, Cu, Zn, Co, Ni, Cr and V were enriched. It might be caused by both the biogeochemical process and the adsorption of trace elements by clay mineral and organic materials. (3) The difference of element migration down the Xiashu loess profile reveals that the climate was warm and wet at the early-middle stage of the middle Pleistocene. At the end of the middle Pleistocene, it became dry and cool. At the early stage of the Late Pleistocene, the paleoclimate became warm and wet again. As a whole, the paleoclimate generally became drier and cooler in this region from the beginning of the middle Pleistocene.     

晋西北地区表层土壤粒度与地球化学元素组成

对晋西北地区表层土壤的物质组成进行研究，可以明确其物质来源、沉积环境及化学风化特征。选择区内表层土壤（深度0、10、20 cm）及其附近的河流沉积物，进行粒度和化学元素组成测试。结果表明：（1）晋西北地区表层土壤粒度组成以黏土和粉沙为主，且有自地表向下粗颗粒组分含量增加的趋势。（2）常量化学元素组成以SiO₂、Al₂O₃、CaO、Fe₂O₃为主，其余元素含量均较低。化学元素组成模式表明研究区内表层土壤物质与黄土高原腹地黄土有相同的物质源区，黄河河流沉积物对其贡献不大。（3）晋西北表层土壤的CIA值为52.70~57.89，平均54.06，说明它们的化学风化程度较低，处于早期的脱Na、Ca阶段。这是由于研究区地理位置比洛川更靠北，气温和降水量均低于洛川，降水量与兰州相差不大，但是年平均气温和年温差比兰州低。该研究明确了晋西北地区表层土壤的物质组成特征，为区域潜在沙漠化危害防治提供了数据支撑。     

克里雅河中下游流域地表沉积物的粒度与化学元素空间分布

通过对克里雅河流域的实地考察、地形测量、取样,分析其流经沙漠过渡带地表沉积物的粒度、化学元素的空间分布,得出以下结论：河流—沙漠过渡带地表沉积物的粒度组成以>2 φ的粒径为主,粒度特征明显表现出风成特点;化学组成上以Si、Al为主,和上陆壳平均化学组成相比,除Ca、Co、As外都有一定的亏损;不同河段自上游至下游,在不同动力条件下,地表物质粒度特征表现出河漫滩砂与阶地风成砂呈相反的递变趋势;不同河段A-CN-K图解及CIA揭示了克里雅河不同河段地表物质化学风化程度均很低,处于较弱的去Na、Ca阶段,其他元素未发生明显的化学风化或迁移,不同河段化学风化程度差异与物源及地貌格局息息相关;同一河段不同地貌单元,随距河道远近不同,粒度特征与化学风化程度呈现出一定的递变规律;克里雅河平均粒径与一些元素的相关性,说明粒径大小与表征化学风化程度数值的大小有一定关系。总之,在不同空间尺度上,克里雅河地表沉积物理化学特征的分异实质上反映风动力和水动力的差异性分选。