海洋沉积物孔隙水中痕量金属元素的测试分析方法

孔隙水是沉积物-海水界面链接沉积物颗粒和上覆水体的一个重要过渡相态,针对其研究可更好地了解痕量金属在固-液界面的早期成岩过程。近年来,针对孔隙水中痕量元素研究的方法较为匮乏,为此建立了一种分析测定海洋沉积物孔隙水中7种痕量金属元素(Mn、Cu、Zn、Ni、Cd、Co、Pb)的方法,该方法使用Nobias PA1树脂进行富集分离,再使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)进行测试,可针对孔隙水中的痕量金属元素进行准确分析。通过实验结果发现该方法最优实验条件为: Nobias PA1树脂富集时的pH值为5.5~6.0,洗脱酸浓度为1.3 mol/L硝酸,体积为1 mL。同时,样品需进行紫外消解4 h以上以分解有机络合物,该消解步骤对Cu和Co这两种元素尤其重要。该方法通过加标回收获得Mn、Cu、Ni、Co和Pb的回收率在92%~100%, Zn和Cd的回收率分别为72%和82%; Mn、Cu、Zn、Ni的方法检出限范围为0.03~0.53 nmol/L, Cd、Co、Pb的方法检出限范围为2.66×10^-3~8.60×10^-3 nmol/L,满足孔隙水中痕量金属浓度的测试需求。同时,根据检出限计算的结果显示,孔隙水样品只需1 mL,即可应用该方法进行测试。应用该方法测试了一根采集于北黄海中部沉积物短柱的孔隙水样品,测试结果显示其垂相分布合理、较符合早期成岩过程规律。此研究为分析海洋沉积物孔隙水中痕量金属元素提供了一种准确而简便的方法。     

九龙江口沉积物中腐殖酸对金属的作用

从现场采集的表层沉积物中提取腐殖酸,测定其腐殖酸结合态中及沉积相、稀酸可溶相中Cu,Pb,Zn,Cd,Co,Ni,Fe,Mn的含量和间隙水中的Cd,Cu,Pb含量;进行了腐殖酸与金属间络合反应的模拟研究,测定其络合反应与pH和腐殖酸浓度间的关系;统计了沉积物中有机质与金属含量间的相互关系。     

临洪河口海域间隙水和沉积物中重金属分布研究

为了研究近岸海域中重金属的分布情况及其潜在迁移趋势,以连云港临洪河口为研究对象,分析了间隙水和沉积物中Cu,Zn,Pb,Cd,Cr,As,Fe,Mn的含量。结果表明,沉积物中金属浓度的分布顺序为:Pb>Zn>As>Cr>Cu>Cd。同种重金属在沉积物中的含量高于间隙水中,表明了该水体中的重金属有从沉积物向上覆水扩散的可能趋势。统计分析结果表明,沉积物中的金属浓度之间发现存在明显的相关性;多数金属与Fe、Mn存在明显的浓度相关性,表明了Fe和Mn在河口系统的金属地球化学循环过程中起重要作用。     

胶州湾海水-沉积物界面氮、磷、铁的地球化学特征

对胶州湾底层水溶解氧、总氮、总磷、溶解无机氮、活性磷酸盐、铁及孔隙水中溶解无机氮、磷酸盐、铁和沉积物粒度、有机碳进行了分析。结果显示除铵氮外,孔隙水浓度明显高于底层水中浓度,其中硝酸氮、亚硝酸氮、活性磷酸盐、铁在孔隙水中的浓度分别为在底层水中浓度的17.8、9.3、12.5、7.7倍,暗示孔隙水中的物质可能向上覆水体扩散。在横向上,底层水及孔隙水中硝酸氮、亚硝酸氮、铵氮、活性磷酸盐都呈东岸高西岸低的分布规律,在西南部出现低值。Fe在底层水及孔隙水中的分布规律为东低西高,然而在沉积物中则与此正好相反。氮、磷、铁主要补给源有河流输入、工业生活污染排放、海洋生物自身分解以及孔隙水的释放。影响氮、磷、铁分布的主要因素为物源、河流输入及水动力条件,同时受到沉积物粒度的制约。相关分析显示,溶解氧、有机碳、铁对水体中磷及氮的分布具有某种制约作用。     

酸溶硫化物(AVS)对沉积物-孔隙水系统中二价有毒金属化学活动性的影响

本文的主要目的为,通过对具不同AVS含量的沉积物的金属加标实验和膜渗透平衡交换孔隙水采样技术,探讨孔隙水中二价有毒金属浓度对不同沉积物AVS含量的化学响应关系和沉积物-孔隙水系统中二价有毒金属在固、液两相间的地球化学分配机制,并以此揭示在AVS作用下,沉积物中二价微量金属的化学活动牲和生物可获得性.研究结果表明,用于加标实验的具不同硫化物含量的沉积物基质中,固相沉积物对镉、锌的吸收容量依AVS含量而异,如按摩尔浓度计,固相沉积物对铺或锌的吸收容量与AVS大致相等.当沉积物中与酸解硫化物同步被提取的金属铺或锌对AVS的摩尔比,[SEM]/[AVS]小于1时,孔隙水中辐或锌难于被检出;而[SEM]/[AVS]大于1时,沉积物中镉或锌开始表现出强烈的化学活动性,它们在孔隙水中的浓度开始跟随总量浓度变化而变化.[SEM]/[AVS]=1,似乎是判断缺氧海洋沉积物中二价有毒金属是否具有化学活动性的临界点.因此,AVS归一化沉积物中的二价有毒金属([SEM]/[AVS]摩尔比)被证明是一种方便直观地反映沉积物中二价有毒金属化学活动性的浓度表达方式,进而可被直接应用于金属沾污沉积物毒性或沉积物环境质量的评价.     

长江口重金属元素的固液界面过程——Ⅰ.沉积相中Pb、Cu和Cd的行为和沉积机理

本文阐述了长江口表层沉积物及其酸可溶相和间隙水中Pb、Cu和Cd的分布,分析了它们与环境参数的关系,发现它们的多数与沉积物的粒度、有机质、氧化铁和粘土矿物的含量之间有较好的相关性,与Eh、pH也有一定的关系.间隙水和沉积物之间存在着准平衡关系.Pb、Cu在两相间的分配主要受氧化铁和有机质的吸附-解吸和沉淀-溶解过程所控制,Cd的分配主要受CdS的沉淀-溶解过程所控制.     

烟台近岸典型生态区沉积物重金属形态分布及其污染状况

运用Tessier连续提取法,对烟台海岸带3个典型生态敏感区表层沉积物重金属Cr、Cu、Cd、Pb、Zn、Ni的形态分布和污染状况进行了分析研究。结果表明,研究区域中河口区与排污口区重金属Cr、Cu、Cd、Zn和Ni的含量较高,尤其是Cd污染严重。养殖区基本符合海洋沉积物质量第1类标准;重金属Cr、Cu、Pb、Zn和N...     

辽东湾表层沉积物的重金属污染特征与质量评价

本文研究了辽东湾表层沉积物中重金属的分布及污染特征，评价其生态风险及环境质量。对辽东湾表层沉积物8种重金属（As、Cu、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn）的空间分布进行了研究，采用Hankanson法和I_geo（地累积指数）分析了该海域重金属潜在生态风险，并评价了该海域的环境质量。在辽东湾葫芦岛附近海域、西南部六股河口东南部海域以及西部近岸海域表层沉积物中As、Cu、Cd、Cr、Hg、Ni、Pb和Zn含量偏高。地累积指数法及生态风险指数法对重金属污染程度评价结果一致，辽东湾生态环境具有潜在危害的重金属主要是Cd、Hg和As，8种重金属潜在生态风险系数由高到低依次为Cd、Hg、Cu、Pb、As、Zn、Ni和Cr，各站位重金属综合潜在生态风险指数均大于150，生态风险总体上处于中等生态风险等级。Cd和Hg是该海域沉积物重金属中主要污染物，局部区域达到中、中-强污染程度。环境质量评价表明，辽东湾表层沉积物重金属引发有害生物效应的可能性不大，但Cd和Hg显著富集，应予以重视。     

红海湾底质重金属分布与背景值探讨

红海湾表层沉积物中Zn,Cd,Cu,Pb含量呈湾顶高于湾中部和湾口的分布特征,在河口潮间带形成污染区。根据背景区沉积物重金属平均含量和2倍标准差,提出用红海湾表层沉积物中Zn,Cd,Cu,Pb,Ni,Cr的背景上限（分别为90,0.65,20,55,30,45mg·kg~-1干重）作为背景参考值。红海湾表层沉积物中Zn,Cd,Cu,Pb呈显著的正相关关系,推测四者具有相似的来源。     

京杭运河苏州段沉积物重金属污染现状及评价

对京杭运河苏州段沉积物中As、Cd、Cr、Ni、Cu、Pb和Zn含量进行了分析，分析表明，下游采样点沉积物重金属含量普遍较高，这与区域分布冶金、机械、造船、化工及城市排污等有关。采用Hakonson生态风险指数法对重金属进行生态风险评价表明，Cd是重要的污染因子，冶金、机械和造船厂附近的采样点多金属生态风险达到了重污染。与香港地区沉积物质量基准值相比，京杭运河苏州段沉积物遭受中等的重金属污染，特别是人为活动作用强烈的企业分布区。     

珠江口贫氧区沉积物中微量金属元素的地球化学特征

研究了珠江口贫氧区表层沉积物中Cu,Pb,Zn,Cd,Fe和Mn含量的相互关系;探讨它们在迁移和固-液平衡过程相互作用的特征;研究了沉积物的环境因素和重要组分对其沉积-溶解作用的影响;研究了表层沉积物对它们的富集作用。结果发现,沉积物对Cu,Pb,Zn和Cd的富集系数(K)排列次序为K_(Cd)>K_(Pb)>K_(Cu)>K_(Zn)。K_(Cd)大于对照区和长江口的相应值。此结果说明,上述区域的表层沉积物中可能有自生的CdS。且贫氧水的表层沉积物中Fe,Mn,Cu,Pb和Cd的地球化学特性尚未有显著的改变。     

胶州湾海水痕量金属?溶解有机质分配特征及其影响因素探讨

采集胶州湾表层和底层海水样品，分析了Cu、Cr、Cd、Pb、Ni、Co等痕量金属在海水中的空间分布特征及其在不同分子量溶解有机质中的分配特征，并探讨了痕量金属?溶解有机质分配机理及浮游生物活动与盐度等环境因素对该分配过程的影响。结果表明，胶州湾海水中痕量金属呈近岸浓度较高的分布特征，在湾东北部出现高值区，Cd和Pb还分别在湾口与湾中部出现高值区。胶州湾海水中痕量金属平均有70.1%分配于低分子量(<1 kDa)组分中，其中Cu和Cd低分子量组分所占平均比例分别达79.0%与77.6%，Cr、Ni和Co稍低，分别为71.5%、67.3%及66.9%，Pb则仅为58.2%。海水中的溶解有机碳也以低分子量组分为主，所占比例平均达73.1%，且光谱特征显示低分子量溶解有机质中类腐殖质含量更高，含有丰富的羧基和羟基，金属配合能力较高，导致痕量金属多分配于低分子量溶解有机质中。高分子量溶解有机质(>1 kDa)所占比例与叶绿素a浓度呈显著正相关，表明浮游植物初级生产通过释放高分子量溶解有机质影响海水痕量金属?溶解有机质的分配过程。胶州湾湾顶盐度较低海域痕量金属高分子量组分略高，可能是生物活动及陆源输入(产生更多高分子量溶解有机质)与盐度(低盐有利于高分子量有机质的稳定性)共同作用的结果。     

渤海中部表层沉积物中重金属赋存相态及来源

近年来由于环渤海经济圈的快速发展,渤海接受了来自周边河流、沿岸排污及海上油气开采所产生的大量的重金属等污染物质,使得渤海的生态环境系统面临前所未有的压力。本文采用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）对采自渤海中部的25个表层沉积物样品中的Cu、Co、Ni、Zn、Pb、Cr、Cd等重金属元素的含量和赋存相态进行了分析,探讨了重金属分布规律、污染状况及来源。研究结果表明,Cu、Co、Ni、Zn、Cr在渤海湾的近岸区域和渤海中部泥质区有较高的含量,而Pb和Cd则在整个研究区的含量都较高;表层沉积物中Cu、Co、Ni、Zn、Cr主要以残渣态形式存在,而Pb和Cd则具有较高的非残渣态含量;生态风险评价结果表明该区表层沉积物未受到Co、Ni、Cr的污染,Cu、Zn、Pb和Cd则为未污染-中等程度污染。重金属元素Co、Ni、Cr以自然来源为主,在沉积物中的分布主要受沉积物物质组成的影响,而Cu、Zn、Pb,尤其是Cd,则受到了人类活动的显著影响。黄河沉积物是研究区表层沉积物中重金属的主要来源,影响范围涵盖了本区大部分区域,但在研究区的北端受到滦河来源物质的影响,渤海湾和研究区中部则受到海河物质和大气沉降来源重金属的一定影响。     

中国黄、渤海海水中溶解镉的形态研究

黄、渤海是我国重要的海洋经济渔业开发区域,海水中痕量金属的含量及其存在形态会对海洋环境、海洋渔业产生重要影响。随着近年我国痕量金属采集与分析测试技术的发展,数据的准确性有了新的提升。2016-06—07采集黄、渤海40个站位的海水样品,测定其溶解态金属Cd的总浓度,并应用电化学方法(阳极溶出伏安法)分析Cd存在形态。结果表明,渤海海水中的总溶解态Cd浓度是南黄海海水中的2~3倍,这可能与渤海海水停留时间较长,水深较浅,周边较多河流输入有关。20%~92%以上的溶解态Cd是以有机络合物形态存在,以自由离子态存在的Cd浓度不超过100 pmol/L,低于Cd对浮游生物的毒性阈值。渤海比黄海的金属配体浓度高出2倍以上,高值出现在黄河口周围海域,表明黄河水携带较多有机配体输入。推测我国近海有机配体来源可能包括陆源输入、沉积物再悬浮的解析过程以及藻类分泌。研究还表明,黄、渤海海水中溶解态Cd的有机配体络合常数较其他海域的稍高,这与我国近海废、污水排放的有机络合配体类型有关。     

厦门西海域沉积物中重金属的赋存状态及潜在迁移性

以厦门西海域沉积物为研究对象,利用改良BCR连续提取法分析了沉积物样品中Zn、Mn、Cr、Cu、Cd和Pb的赋存状态,并通过潜在迁移指数（PMI）探讨了沉积物中重金属的潜在迁移风险.结果表明：6种重金属总量在厦门西海域沉积物中由大到小的顺序为：Mn〉Zn〉Cr〉Pb〉Cu〉Cd,其中Mn和Zn的含量达到了1 471 mg/kg和231 mg/kg.与沉积物质量标准对比,沉积物样品中Zn、Cr、Cu和Pb的含量较高.改良BCR连续提取表明6种金属中Zn、Cr和Cu主要以残渣态存在,Mn和Cd主要以酸溶态存在,Pb则以可还原态为主.厦门西海域沉积物中6种重金属的潜在迁移指数大到小的顺序为：Mn〉Cd〉Zn〉Cu〉Pb〉Cr,其中Mn和Cd的潜在迁移危险最大.     

胶州湾李村河口沉积物中重金属分布特征及其控制因素

对胶州湾李村河口4个站点沉积物中的酸可挥发性硫化物(AVS)以及同步提取金属元素(SEM,包括Cu,Cd,Ni,Pb和Zn)的含量进行测定,以研究重金属元素在河口海湾沉积物中的分布特征及影响其分布的因素。结果表明,J1站表层沉积物中同步提取金属含量高于其它站点;除J1站外其他站点的同步提取金属的总量随沉积物深度变化范围不大;J1站的SEM/AVS比值始终小于1,其他站点SEM/AVS比值只在沉积物浅表层大于1。此外,AVS和同步提取Fe的含量对沉积物中同步提取金属的分布有着重要影响,其他的因素如有机质的含量等也会对沉积物中同步提取金属的分布产生影响。     

黄、渤海几种溶解态痕量金属(Cu、Ni、Co、Zn)分布特征及其影响因素

海水中的痕量金属在海洋生物地球化学循环中至关重要。本研究在严格采用痕量金属洁净(trace-metalclean)采样和分析测试技术的前提下,于2016年7月采集了渤海与黄海表、底层海水水样,获得黄、渤海几种痕量金属(Cu、Ni、Co、Zn)的空间分布特征。研究结果显示,黄、渤海海水中痕量金属的空间分布具有近岸高、远岸低的特点,体现了人类活动对近岸海域的影响,而其在局部海域的分布则受到沿岸流、冷水团、沉积物再悬浮过程以及生物过程等因素的影响。Cu、Ni、Co在黄、渤海海水中的分布特征较为类似,平均浓度由高到低依次为渤海北黄海南黄海,而溶解态Zn的分布则与其他几种金属不同,在黄、渤海平均浓度类似,整体偏低,具有其特殊性。本研究测定的几种痕量金属在黄、渤海海水中的浓度较以往报道数据偏低,其中易污染的痕量金属Zn的浓度更是低近1—3个数量级,体现了痕量洁净采样和测试方法的重要性。     

重金属从港湾沉积物释放到海水中的实验室研究

在100级洁净实验室中研究了厦门港沉积物中Pb、Cd、Cu、Zr、Ni和Co的释放与去除行为。沉积物加入海水后,Pb、Zn、Cu在8小时内释放达最大值,Co在12小时内达最大值;随后海水中Pb和Co的浓度逐渐下降接近背景值,Zn浓度略低于背景值,Cu的浓度变化不大;海水中Cd、Ni的浓度未见明显的变化。结果表明:弱结合态的重金属可能从沉积物中通过解吸或交换释放到海水中,同时它们又在海水中形成络合物或沉淀物,吸附在胶体或颗粒上被载带下来。这两个过程同时存在,随时间和条件变化而异。     

渤海湾某些重金属及其他元素的分布与转移

渤海湾是北京和天津工业废水与生活污水排放的海区，这些废水与污水主要通过永定新河和蓟运河从北塘口入海，天津南部的污水还通过南排污河从大沽口入海。为了研究渤海湾的污染状况，在1978-1981年对其海水、悬浮体、生物体、沉积物以及沉积物间隙水中Hg, Cr, Zn, Cu, Pb, Cd, As, Co, U, Ni等元素的含量分布特征进行了调查。本文是调查研究结果的综述。     

赤道东北太平洋沉积物间隙水中溶解有机碳的分布特征

沉积物间隙水中的溶解有机碳(DOC)是沉积物有机质矿化过程中的中间产物[1],沉积物中的有机质通过微生物水解和(厌氧)发酵等方式溶解成各类具有不同分子量的有机化合物,通常总称为溶解有机碳,并释放到沉积物间隙水中.而溶解有机碳又进一步被细菌等微生物所利用,最终被氧化为溶解无机碳,完成有机质的矿化过程.因此,沉积物间隙水中DOC的浓度是消耗和生成之间平衡的结果[1].已有的研究表明,沉积物间隙水中DOC的含量显著高于底层水体中DOC的含量,导致其向底层水体的扩散;近期的研究也表明,来自海底沉积物的DOC通量是底层水体中DOC的重要来源,是海洋有机碳储库中的重要组成之一[2~4].