NOBIAS PA1螯合树脂富集——ICP-MS定量测定近海水体中的稀土元素

稀土元素是海洋中一类极为重要的地球化学过程的示踪剂,但因其浓度多在pmol/kg数量级,分析测试一直是难点,为了使稀土元素在海洋研究中得到更广泛的应用,必须对海洋中低浓度的稀土元素进行准确测量。本研究建立了NOBIAS PA1螯合树脂富集—ICP-MS法,可以对近海的小体积水样中的稀土元素进行高准确度、高精密度分析。研究表明,调节样品溶液pH为4.59~4.69、清洗溶液为6 mL 0.05 mol/L NH_4AC、洗脱溶液为2 mL 1 mol/L HNO_3时,实验测试条件为最优。本方法对稀土元素的回收率在94%~106%,检出限范围为0.001~0.424 pmol/kg,分析精密度优于5%(n=5)。本研究所建立的方法,可用于河水、海水与河口盐度梯度区稀土元素的分析。     

闽浙沿岸海域春季溶解态稀土元素的分布和来源

通过2017年5月闽浙沿岸附近海域航次的温度、盐度和溶解态稀土元素(Rare Earth Elements,REEs)的实测数据,对该海域溶解态REEs的分布、配分模式以及主要影响原因进行了分析。结果表明:研究区域,盐度随着采样站位离岸距离的增加而增大。溶解态REEs则呈现近岸高而远岸低的分布特点。造成这种分布状况的原因:一是近岸陆源河流的输入导致近岸盐度低,REEs浓度高;二是受到高温高盐水(台湾暖流水和黑潮次表层水)的入侵,造成远岸盐度高而溶解态REEs元素浓度低。不同站位的溶解态REEs的配分模式有明显区别。近岸低盐站位由北向南,重稀土元素富集程度逐渐增大,反映了陆源不同河流的输入。通过溶解态REEs的配分模式发现,远岸高盐站位会受到台湾暖流和黑潮次表层水的共同影响。     

Tessier和BCR连续提取法提取Ca、Fe、Mn、Al、Ti的评价及其在中国大陆架表层沉积物中的应用

边缘海（黄、东海）沉积物可以提供水体中广泛的信息。Tessier和BCR方法被广泛的应用于沉积物中不同地球化学相的提取。为了选取适用于第四纪大陆架沉积物不同相态的提取方法，我们进行了两种方法提取典型单一矿物的有效性和选择性实验，并且对每种方法提取天然沉积物（沉积物标准品GSD-9和3个表层沉积物）进行了评价，分析了提取液中地球化学代表性元素Ca、Fe、Mn、Al、Ti。结果表明，两种方法提取不同的地球化学相均具有很好的选择性和有效性，并且给出了两种方法每个形态的提取试剂体积的最佳用量。考虑到实际研究中吸附-解吸过程的重要性，我们推荐Tessier方法，同时利用Tessier方法提取表层沉积物提供了生产力和沉积物环境方面的信息。以上结果进一步说明Tessier方法适用于中国大陆架沉积物元素形态的提取。     

离子交换树脂法分离沉积物中锶和钕的影响因素研究

Sr和Nd同位素是地质学研究中经典的同位素定年和示踪体系。传统沉积物中Sr和Nd分离方法通常是利用AG50W-X8树脂分离Sr与稀土元素(REEs),再用Sr和Ln特效树脂分别对Sr和Nd纯化,但对于Fe元素含量较高的沉积物样品,该方法对REEs的洗脱率偏低,仅有50%。另外,AG50W-X8树脂高度、洗脱酸种类、Sr特效树脂淋洗酸体积以及Ln特效树脂过柱方式对Sr和Nd分离都有影响。为分析上述因素对Sr和Nd分离效果的影响,本文以水系沉积物标准物质GBW07309为例进行了研究,结果表明:(1)高含量的Fe会显著影响Sr和Nd的分离效果,而AG1-X8树脂可以有效去除Fe;(2)当AG50W-X8树脂高度为1 m L,硝酸作为洗脱酸时,Sr和REEs的分离效果较好;(3)Sr特效树脂淋洗酸中硝酸淋洗体积达到15 m L时可以有效分离Sr和Rb;(4)Ln特效树脂采用重力过柱方式时Sr和Nd分离效果较好,没有拖尾现象。本研究解决了Fe对分离Sr和Nd的干扰,K、Na、Ca、Mg、Fe、Rb、Sm去除率达到99%以上,完全满足Sr和Nd同位素分析的要求,为离子交换树脂法分离沉积物中Sr和Nd提供了较详细的前处理经验数据。     

水淘选颗粒物分级方法的研究与应用

依据斯托克斯原理制作了水淘选颗粒物分级装置,考察了流量对于颗粒物分级的影响,确定了适宜的操作流量。同时在选定的实验条件下对现场悬浮颗粒物进行了分级,并用吸管法对方法的分级效率进行了检验。结果表明,水淘选装置对悬浮颗粒物各粒级颗粒物的分级效率在50%~95%之间,分级效果较好。同时运用建立的方法对在长江、长江口以及黄河获得的悬浮颗粒物进行了现场分级,获得了不同粒级悬浮颗粒物,并进而采用改进的SEDEX方法进行了磷的赋存形态分析,结果表明:有机磷、自生磷灰石磷主要存在于细颗粒物中,而碎屑磷则主要集中粗颗粒物中。     

黄、东海表层沉积物重金属赋存形态及风险评价

利用Teissier 5步连续提取法分析了黄、东海6个表层沉积物样品中重金属Zn、Pb、Ni、V、Fe和Mn的赋存形态,并基于富集因子评价法、地质累积指数评价法和酸提取态比重风险评价法对6种重金属的污染现状和潜在生态风险进行了初步评价。各重金属的含量分布依次为:FeMnZnVNiPb。Ni、Zn、V和Fe两两之间均呈现很好的正相关,表明这些元素污染具有同源性。赋存形态分析表明,V、Fe、Zn和Ni主要以残渣态存在,Pb和Mn在可提取态和残渣态比例相当。铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态是非残渣态Pb和Mn的主要存在形式。富集因子评价法和地质累积指数评价法结果显示,Pb、V、Fe和Mn主要受自然来源影响,未受到人类活动的影响。Ni和Zn受到轻微人类活动影响。酸提取态比重风险评价结果显示,Pb和Mn风险评价为中风险,易从沉积物重新释放进入水体形成二次污染。     

长江口及毗邻海区沉积物中磷的分布特征长江口及毗邻海区沉积物中磷的分布特征

于2006年6月和2007年4月在长江口及毗邻海区采集了表层沉积物样品，利用水淘选法对沉积物进行了粒径分级，并采用改进后的SEDEX方法对沉积物样品及分粒级沉积物样品进行了磷形态分析。结果表明，2006年6月和2007年4月长江口及毗邻海区沉积物总磷变化分别为1256~1964 μmol/g和899~1991 μmol/g，其中碎屑磷是磷的主要存在形态。可交换态磷、铁结合态磷、有机磷、自生磷灰石磷及难分解有机磷在长江口外的平面分布比较一致，均在紧邻长江口门外、杭州湾外的条状带出现了含量的高值，而在口门内及口门外河口靠海一侧碎屑磷含量较高。不同形态磷在不同粒径沉积物中的含量不尽相同：有机磷、自生磷灰石磷以及难分解有机磷是小于8 μm粒级沉积物中磷的主要组成部分，而且其在总磷中所占比例随沉积物粒径的增加而下降；碎屑磷则主要集中在粗沉积物中，为32~63 μm及大于63 μm粒级沉积物中磷的主要贡献者。沉积物的粒度分异以及各形态磷在不同粒径沉积物中含量的差异，共同影响着河口沉积物中磷的分布     

Behavior of different phosphorus species in suspended particulate matter in the Changjiang estuary

Suspended particulate matter (SPM) collected in the Changjiang (Yangtze River) estuary in June 2006 was separated into five fractions via water elutriation: clay-very fine silt (<8 μm), fine silt (8–16 μm), medium silt (16–32 μm), coarse silt (32-63 μm) and sand (>63 μm). The SPM and fractionated particles were sequentially analyzed by a modified SEDEX sequential extraction method to obtain six species of phosphorus: exchangeable or loosely-sorbed P, organic P, Fe-bound P, authigenic P, detrital P and refractory P. The results indicated that all particulate phosphorus species except for detrital P were negatively correlated to particle size; a high detrital P content was found in coarse silt and very coarse silt. From the inside of the river mouth to the gate of the river mouth, organic P, Fe-bound P and refractory P in the suspended particles decreased and a higher amount of exchangeable P appeared around the gate of the river mouth. From the gate of the river mouth to the sea, exchangeable P and organic P in suspended particles increased distinctly. The total particulate P flux into the estuary from the Changjiang River was about 45.45×10⁸ μmol/s during sampling. Of this, about 8.27×10⁸ μmol/s was associated with the “truly suspended” fraction. The bio-available particulate P flux was about 13.58×10⁸ μmol/s. Of this, about 4.24×10⁸ μmol/s was transported by “truly suspended” particles.     

大沽河流域地下水中稀土元素的地球化学特征

近岸地下水排泄是近海稀土元素的重要来源,目前对地下水中稀土元素的地球化学行为的认识还十分有限。本文通过现场调查和模拟计算对山东大沽河流域地下水中溶解态稀土元素的分布、影响因素及络合形态进行了研究。结果表明：稀土元素在地下水中的分布具有较大的空间差异,pH和铁锰氧化物/氢氧化物的还原性溶解是影响稀土元素含量的重要因素。稀土元素的络合形态以LnCO+3和Ln(CO3)-2为主,但是在硫酸根含量较高的情况下,轻稀土较中稀土和重稀土更易于形成LnSO+4。大沽河流域地下水表现为重稀土富集,含水层中负电荷颗粒物对LnCO+3的优先吸附可能是富集的原因。受周边炼油厂影响,所有样品中的La均表现为正异常,人为源La在地下淡水和再循环海水中所占比例分别为34%~75%和42%~57%。     

长江口及毗邻海区沉积物中磷的分布特征

于2006年6月和2007年4月在长江口及毗邻海区采集了表层沉积物样品,利用水淘选法对沉积物进行了粒径分级,并采用改进后的SEDEX方法对沉积物样品及分粒级沉积物样品进行了磷形态分析。结果表明,2006年6月和2007年4月长江口及毗邻海区沉积物总磷变化分别为12.56~19.64μmol/g和8.99~19.91μmol/g,其中碎屑磷是磷的主要存在形态。可交换态磷、铁结合态磷、有机磷、自生磷灰石磷及难分解有机磷在长江口外的平面分布比较一致,均在紧邻长江口门外、杭州湾外的条状带出现了含量的高值,而在口门内及口门外河口靠海一侧碎屑磷含量较高。不同形态磷在不同粒径沉积物中的含量不尽相同:有机磷、自生磷灰石磷以及难分解有机磷是小于8μm粒级沉积物中磷的主要组成部分,而且其在总磷中所占比例随沉积物粒径的增加而下降;碎屑磷则主要集中在粗沉积物中,为32~63μm及大于63μm粒级沉积物中磷的主要贡献者。沉积物的粒度分异以及各形态磷在不同粒径沉积物中含量的差异,共同影响着河口沉积物中磷的分布。