基于多种方法的土壤重金属污染风险评价对比——以江汉平原典型场区为例

以江汉平原典型场区周边农田土壤为研究对象,分析了土壤重金属元素Cd、Pb、As、Hg的总量和赋存形态特征,选用修正单项污染指数法、潜在生态风险指数法、风险评估编码法(RAC)和次生相与原生相比值法(RSP)四种评价方法开展了土壤重金属的污染风险评价,并对评价结果进行了对比讨论。分析结果表明:（1）基于总量的两种方法对比,潜在生态风险指数法优于修正单项污染指数法。（2）基于形态的两种方法对比,RAC法的评价结果比RSP法更为合理。（3）基于总量和形态方法对比,潜在生态风险指数法和RAC法各有其优缺点,潜在生态风险指数法能直观反映重金属在土壤中的富集信息和环境危害性,而RAC法则可以利用形态来阐明重金属在土壤环境中的行为特性和生态活性。因此,在进行土壤重金属污染风险评价时,综合考虑重金属种类、累积程度、生物毒性和生物可利用性等参数指标,才能更加科学准确地评估重金属在土壤中的环境风险。综合上述评价结果,江汉平原典型场区周边农田土壤重金属元素Pb、As污染程度较低,对周边环境无影响;重金属元素Hg累积程度不高,但由于其具有较高的生物毒性,对周边环境存在潜在威胁;重金属元素Cd是研究区最主要的污染因子,对周边环境影响大,亟需采取相应措施减轻Cd带来的风险。     

成都盆地红土沉积物中黏土矿物的特征及其古气候指示意义

成都盆地位于长江上游二级阶梯向一级阶梯的过渡地带,地理位置特殊,并且广布第四纪红土沉积。为研究成都盆地中黏土矿物的特征及其成因意义,采用X射线衍射(XRD)测试技术,对胜利剖面沉积物中黏土矿物的矿物学特征进行了系统研究。结果表明,成都盆地胜利剖面沉积物中的黏土矿物主要有伊利石、高岭石、蛭石、蒙脱石以及少量伊利石-蒙脱石混层黏土矿物和高岭石-蒙脱石混层黏土矿物。根据黏土矿物组合含量的变化特征,可以将成都盆地第四纪早更新世中晚期以来的气候环境演化划分为4个阶段,先后经历了湿热-温凉-温湿-干冷2个周期性的气候旋回,黏土矿物含量变化的总趋势与土壤沉积物的CIA指数共同揭示了研究区第四纪以来的气候有逐渐干冷的趋势,这与全球性的第四纪气候尤其是中国区域内的第四纪气候环境变化相一致。     

浙西开化地区流纹岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征及其地质意义

浙西开化地区皖浙边界断裂带西侧浅变质岩系中发育了一套以流纹岩为主的酸性火山岩。两个流纹岩样品的锆石LA-ICP-MS U-Pb定年分别给出了785±5 Ma和781±10 Ma的结果,显示为南华裂谷期的产物。岩石地球化学分析显示:该流纹岩富硅偏碱,铝饱和指数A/CNK大于1.11,显示过铝质特点;稀土元素总量高,相对富集轻稀土元素,具中等Eu负异常;相对富集Rb、Th、U、Pb等强不相容元素,而相对亏损亲石元素Ba、Sr、Nb、Ta,Zr含量较高。与壳源花岗质岩浆的地球化学特征相似。在微量元素构造判别图中显示为板内火山岩。结合地质背景分析,认为其形成于大陆裂谷环境,可能与华南地幔柱活动有关。     

土壤中14?过渡矿物的特征及其地质意义

14?过渡矿物是广泛发育的典型成土作用产物,其矿物学特征及含量变化不仅能记录成土时期的气候、环境条件,也可
以作为这些土壤发生分类和类型区分的依据。通过对有关14?过渡矿物研究成果系统全面的分析,阐明了这种过渡矿物的谱学
特征、层间离子类型、鉴定依据及其成因,并在此基础上提出对14?过渡矿物的鉴定实验流程。此外,高分辨透射电子显微技术的
应用给14?过渡矿物的研究提供了极大的保障,利用高分辨透射电子显微镜可以研究14?过渡矿物的形成、转化关系。14?过
渡矿物对气候环境十分敏感,且形成于特征的干湿交替、适度的风化及弱酸性环境条件,因此,这种过渡矿物有望作为成土时期的
气候环境代用指标。      

青海循化盆地晚渐新世沉积物中坡缕石的特征及其古气候指示意义

采用X射线衍射和扫描电子分析方法,对青海循化盆地晚渐新世沉积物的矿物组成、坡缕石的矿物学特征以及古气候指示作用进行了深入的研究。结果表明,晚渐新世循化盆地沉积物中粘土矿物组成主要有蒙脱石、伊利石、坡缕石和绿泥石等;坡缕石一般呈纤维状或者针状,沿片状蒙脱石的边缘及表面交代生长,为典型自生成因的坡缕石。坡缕石是干旱-半干旱气候条件的特征矿物,其出现表明循化地区晚渐新世气候特征较为干旱,与粘土矿物组合及伊利石结晶度所反映的气候环境信息相吻合;沉积物中坡缕石相对含量及有序度自下而上逐渐增大,说明循化地区的干旱化逐渐加剧。循化地区晚渐新世(～23 Ma)的干旱化可能与青藏高原隆升或者全球气候变冷事件密切相关。     

青藏高原新生代以来气候环境演化的粘土矿物学特征

为探究青藏高原的气候环境演化, 对青藏高原不同部位的盆地沉积物的粘土矿物特征进行深入系统的研究.结果表明, 古新世阶段—始新世阶段时期, 青藏高原古气候以行星风系居主导地位, 青藏高原北部以温暖和季节性干旱为特征.柴达木地区在~36 Ma的降温事件则明显早于全球降温事件(~34 Ma)近2 Ma.在渐新世(34~23 Ma)期间, 古气候以干旱炎热为特征, 但气温相对要低于始新世.在中新世—上新世(23.0~2.6 Ma)期间, 青藏高原北缘的柴达木、循化盆地均在~21.5 Ma发生气候变冷事件, 而8~7 Ma的气候变化事件遍及整个青藏高原.在藏南的吉隆盆地、青藏高原西北部的叶城盆地, ~1.8 Ma之前的盆地沉积物中仍然有相当高含量的蒙脱石, 说明这些地区在~1.8 Ma之前, 虽然总体上气候变冷、变干, 但仍然处于一种相对湿润的气候环境.      

彩色电气石致色离子的化学状态研究

为探究不同颜色电气石中致色元素的化学状态及其化学环境,利用X射线光电子能谱方法对绿色调（墨绿色、蓝绿色、淡绿色）和粉红色调电气石样品进行分析。结果表明,绿色调和粉红色调电气石样品中均含有少量的过渡金属离子,如Fe,Mn,Ti,Cr,且不含Li和Be。不同颜色的电气石晶体中过渡金属阳离子的化学状态相同,且分别为Fe3＋,Mn4＋,Ti4＋,Cr3＋,但其与阴离子配位的环境有所差别。绿色调电气石样品中虽然Fe的质量分数有较大的差别,但均有部分Fe元素与F结合,即占据晶体结构中的Y位;粉红色电气石样品中,Fe离子没有与F形成配位,仅占据结构中的Z位。相反,在粉红色电气石样品中,Mn主要与F结合配位的方式存在,占据结构中的Y位,而绿色调电气石样品中大部分的Mn与O配位成键,只有少部分的Mn与F结合配位。由于Fe3＋,Mn4＋离子对之间电荷转移的可能性不大,故电气石的颜色可能主要由于d—d电子跃迁和氧与金属离子（O2--M）间电荷转移吸收引起,尤其是由于化学环境的差异（包括配位阴离子种类、杂质缺陷、结构畸变等）所引起。     

土壤中14过渡矿物的特征及其地质意义

14过渡矿物是广泛发育的典型成土作用产物,其矿物学特征及含量变化不仅能记录成土时期的气候、环境条件,也可以作为这些土壤发生分类和类型区分的依据。通过对有关14过渡矿物研究成果系统全面的分析,阐明了这种过渡矿物的谱学特征、层间离子类型、鉴定依据及其成因,并在此基础上提出对14过渡矿物的鉴定实验流程。此外,高分辨透射电子显微技术的应用给14过渡矿物的研究提供了极大的保障,利用高分辨透射电子显微镜可以研究14过渡矿物的形成、转化关系。14过渡矿物对气候环境十分敏感,且形成于特征的干湿交替、适度的风化及弱酸性环境条件,因此,这种过渡矿物有望作为成土时期的气候环境代用指标。     

兰州盆地永登剖面晚古新世—早渐新世沉积物中粘土矿物的特征及其古气候指示意义

采用X射线衍射、扫描电镜分析方法,对兰州盆地永登剖面晚古新世—早渐新世沉积物中粘土矿物的相对含量、伊利石结晶度、显微形貌及其古气候意义进行深入研究。结果表明:晚古新世—早渐新世沉积物中粘土矿物主要为伊利石、蒙脱石、绿泥石和少量的坡缕石,其中伊利石的含量最高,而且从晚古新世到早渐新世,沉积物中伊利石的含量呈明显升高的趋势,蒙脱石则呈明显减少的趋势;在大约55 Ma处伊利石含量急剧减小,而蒙脱石含量急剧增大。此外,可见到毛发状的自生坡缕石沿蒙脱石晶片边缘交代生长,而碎屑成因的坡缕石则主要呈破碎的短棒状。粘土矿物分布特征表明,兰州盆地晚古新世—早渐新世的古气候以干旱为主导,并且经历了由相对温暖湿润到半干旱半湿润或干旱炎热的转变,这种气候转型主要受全球气候的影响,即受行星风系的控制;而在大约55 Ma处伊利石、蒙脱石的含量变化则记录了全球性的PETM事件。     

九江红土的磁学特征及其环境意义

为了解南方红土磁性变化的机理,采用磁化率仪、扫描电子显微镜及X荧光光谱分析对九江红土剖面的磁性特征、磁性矿物的特征及风化程度进行了深入研究。研究结果表明,九江剖面上部砂土经历的风化改造强度弱于下部的网纹红土,而磁性强度高于下部网纹红土,磁性强度的增加与超顺磁颗粒及多畴磁铁矿的含量密切相关;风化强度的增加导致磁铁矿的晶形遭到破坏,同时导致红土中强磁性矿物向弱磁性矿物转化,这是造成网纹红土磁性强度低于砂土的主要原因;红土中的多畴磁铁矿并不是形成于风化成土作用过程中,而是来自红土原始母质的风化残留。从中更新世到晚更新世气候由湿热向冷干转变,风化作用强度逐渐减弱,导致上部砂土相对于网纹红土保留了更多的强磁性矿物。因此,红土中主要的载磁矿物并不是风化成土过程中的产物,其磁性特征不能反映气候环境的变化。