湘江竹埠港段河床沉积物元素地球化学特征

湘江是我国重金属污染最严重的河流之一。本次工作利用X射线荧光(XRF)和电感耦合等离子质谱(ICP-MS)分析技术,对湘江竹埠港沉积物进行主量和微量元素分析。结果表明沉积物主量元素含量变化相对稳定,富集Mn O、P2O5、Fe2O3、Al2O3,亏损Ca O、Na2O。微量元素含量变化较大,亏损Ba、Sc、Mn、Sr而富集其他微量元素。对主量元素和稀土元素进行了分析,表明沉积物物源主要是由上游花岗岩风化所提供。对沉积物进行因子分析和相关性分析,表明沉积物源主要以陆源碎屑为主,并有磷灰石和软锰矿等自生副矿物,Ni、Pb、Cu可能来自人为污染源。地累积指数表明Ba为清洁无污染,重金属V、Cr、Co、Ni、Th、U为轻度污染,重金属Cu、Pb、Zn为偏中度污染,Mn为中度污染,Sc为偏重度污染。其中重金属Cr、Ni、Cu、Pb、Zn、Mn、Sc污染应引起关注。     

黄河下游山东段沿岸土壤中重金属元素异常的成因

山东省多目标区域地球化学调查发现,沿黄河两岸分布有As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni等重金属元素异常,这类异常衬度不大,并多沿河呈不连续分布。研究结果表明,异常区土壤重金属元素的含量与SiO2、Al2O3Fe2O3等常量组分间具有显著的相关性,多数微量重金属元素随SiO2含量的增加而降低,随Al2O3Fe2O3含量的增加而增加。根据常量组分与土壤质地的密切关系可以推断。土壤质地对重金属元素异常的形成具明显的控制作用。     

泉州湾洛阳江河口桐花树和秋茄红树植物中重金属元素的分布与富集特征

通过测定泉州湾洛阳江河口红树林区表层沉积物中酸提重金属元素含量及桐花树、秋茄两种红树植物各部位中重金属元素含量,分析了重金属元素在两红树植物不同部位的分布特征及其富集和迁移能力,并初步探讨了两种红树植物体内各重金属元素的主要来源。红树林区各采样点表层沉积物中重金属元素酸提量顺序为:FeMnZnPbCuCrN iCo,Cu和Pb的平均酸提量超过第一类海洋沉积物质量标准限值。同种元素在两种红树植物不同部位中的含量顺序一致:Cu为根枝叶;N i为叶根枝;Fe、Mn、Cr、Zn、Pb、Co为根叶枝。两种红树植物对N i、Cr、Cu、Zn、Fe、Mn的富集能力高于Co和Pb。秋茄对Cu、N i、Mn、Fe、Co的富集能力比桐花树略强些,而对Zn、Cr、Pb的富集能力则相对弱些;但两种植物对各元素的富集能力都达不到超富集植物的要求。两种植物对N i元素的富集能力都大于其他元素,且都集中在叶部,其他元素则主要集中在根部。除N i外,其余元素在两植物体内的迁移系数均小于1。桐花树中的Cr和秋茄中的Cu、Zn、Mn主要来源于林地沉积物,其他元素在两植物各部位均有不同的来源。     

湘江下游河床沉积物元素地球化学背景值估算

本研究对湘江下游河床沉积物进行了元素地球化学分析,在认识沉积物元素地球化学特征、甄别人为源与自然源重金属的基础上,估算了沉积物的元素地球化学背景值。结果表明：SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O等主量元素及V、Co、Cr、Ba、Sc、U、Sr、Ga、Ge、Rb、Nb、Y、REE等微量元素在沉积物中含量变化相对稳定（Cv< 0. 2）,分布相对均匀,且富集不明显（EF< 2. 0,Sr明显亏损）。而MnO、MgO、CaO、Na2O、P2O5等主量元素,及Cd、Mn、Cu、Pb、Zn等重金属在沉积物中含量变化大（Cv> 0. 25）,分布极不均匀,且沉积物中重金属明显富集（EF> 2. 0）。主成分及Pearson线性相关性分析显示,沉积物中不明显富集的微量元素主要赋存于难溶硅酸盐矿物相中,为自然源元素。而沉积物中显著富集的重金属主要赋存于铁—锰氧化物等矿物相中,为有人为源叠加的元素。故针对不同来源特征的元素用不同的方法进行了背景值计算,求得沉积物中47个元素的背景值。再利用元素比值等方法对所得背景值进行检验。结果表明,本文得到的湘江沉积物元素背景值合理,可用作流域沉积物重金属污染评价参考。     

泉州湾洛阳江河口潮间带沉积物中重金属来源分析

采用ICP-MS检测技术,对泉州湾洛阳江河口潮间带3个沉积柱中重金属Hg、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Fe的含量与垂向分布特征进行了分析,并结合因子分析、聚类分析和元素地球化学特征对柱中各重金属元素的来源进行了探讨。结果表明,泉州湾洛阳江潮间带柱状沉积物中主要受污染元素为Cu、Zn、Cd、Hg,以人类活动输入为主;V、Mn、Co、Ni、Fe主要受地球化学背景值影响,以自然来源为主。并利用V和Fe作为参考元素,将数据进行标准化,以目标元素和V对应Fe的变化趋势做了归一化分析并作散点图,得出的结论与因子分析和聚类分析的结果一致,说明该方法适用于区分沉积物重金属的自然来源和人为来源。     

湘江下游河床沉积物元素地球化学背景值估算

本研究对湘江下游河床沉积物进行了元素地球化学分析,在认识沉积物元素地球化学特征、甄别人为源与自然源重金属的基础上,估算了沉积物的元素地球化学背景值。结果表明:SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O等主量元素及V、Co、Cr、Ba、Sc、U、Sr、Ga、Ge、Rb、Nb、Y、REE等微量元素在沉积物中含量变化相对稳定(Cv<0.2),分布相对均匀,且富集不明显(EF<2.0,Sr明显亏损)。而MnO、MgO、CaO、Na2O、P2O5等主量元素,及Cd、Mn、Cu、Pb、Zn等重金属在沉积物中含量变化大(Cv>0.25),分布极不均匀,且沉积物中重金属明显富集(EF>2.0)。主成分及Pearson线性相关性分析显示,沉积物中不明显富集的微量元素主要赋存于难溶硅酸盐矿物相中,为自然源元素。而沉积物中显著富集的重金属主要赋存于铁—锰氧化物等矿物相中,为有人为源叠加的元素。故针对不同来源特征的元素用不同的方法进行了背景值计算,求得沉积物中47个元素的背景值。再利用元素比值等方法对所得背景值进行检验。结果表明,本文得到的湘江沉积物元素背景值合理,可用作流域沉积物重金属污染评价参考。     

福建三沙湾海洋沉积物中重金属和微量元素的研究

依据2004年的调查资料，分析了三沙湾海洋沉积物中重金属含量的分布，并采用潜在生态危害指数法对其生态危害程度进行了评价。结果表明，沉积物中除Hg和Cd污染较为严重外，其它重金属的生态危害很小。此外，本项目较全面地对三沙湾表层沉积物的微量元素进行了调查研究。     

中太平洋第四纪沉积物地球化学特征及沉积环境

本文采用多元统计分析的方法,研究了中太平洋地区第四纪沉积物中元素含量的地球化学特征,探讨了其物质来源及沉积环境。研究表明:元素含量在垂向上有3次比较明显的变化,Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO、P2O5的含量在早期沉积物中变化不明显,中期含量明显增加,晚期则减少。CaCO3、CaO、Sr在晚期沉积物中含量较高,并与前者常微量元素含量形成明显的互为消长关系。元素的相关性分析和R型因子分析揭示SiO2与Al2O3、Fe2O3、K2O、MnO、TiO2、Cu、Ni、Zr等元素为正相关关系,说明元素组合共生关系好,在沉积物中所起的作用相近,地球化学行为比较相似,主要受陆源碎屑沉积及火山活动的影响;与CaCO3、CaO、Sr之间为负相关关系,说明后者与前者元素氧化物之间内在关系较为疏远,相关性差,沉积物源不同,主要与生物作用有关。中太平洋第四纪的沉积物主要为钙质硅质粘土和钙质软泥,早期沉积物受火山活动的影响较大,晚期与生物作用密切相关,表明该时期沉积物主要形成于陆源、生物源、火山源物资供应比较充足的沉积环境。     

湘江湘潭段河岸沉积物重金属污染地球化学分析

本研究用X射线荧光(XRF)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)等对湘江湘潭段河岸沉积物进行了主元素、微量元素地球化学分析。结果表明,河岸沉积物具明显贫Na_2O、CaO、Mg O等碱质,而富Fe_2O_3、MnO等氧化物的化学组成特征。沉积物明显富集Cu、Pb、Zn、Mn、V、Cr、U、Th等多种重金属和Zr、Hf、Ta等高强场元素,而亲石元素Cs、Ga、Ge、Rb、Sr等及稀土元素(REE+Y)在沉积物中富集不明显。地累积系数(Igeo)法评价显示,河岸沉积物存在Cu、Zn、Pb等元素组成的潜在重金属污染。主元素与重金属元素相关性分析显示,Ba、Rb、Th、U、Sc、Cr、Ta、Nb、Zr、Hf、Ga、Ge、Y等主要赋存于石英等碎屑矿物中,这些微量金属元素可能主要为自然来源,在沉积物中化学性质相对稳定;而Mn、V、Co、Cr、Cu、Pb、Zn等重金属元素则主要赋存于铁、锰氧化物矿物相中,这些重金属元素可能以人为源为主,在沉积物中有一定的化学活性,可发生活化迁移。沉积物的Fe_2O_3、LOI、∑REE等的含量值及Eu/Eu*值可作为指示沉积物重金属污染的地球化学指标,对沉积物重金属污染有一定的指示作用。     

湘江入湖河段沉积物主元素组成对重金属污染的指示

本次工作利用X射线荧光(XRF)和电感耦合等离子质谱(ICP-MS)分析技术,对湘江人湖河段沉积物进行主元素和重金属元素分析.结果表明,湘江入湖沉积物中主元素含量变化相对稳定,沉积物具有明显亏CaO、Na2O,而富MnO、A12O3的化学组成特征.其化学组成和风化蚀变特征(蚀变指数CIA值大于78)指示流域上游花岗岩为沉积物提供了主要的物源.主元素揭示的沉积物矿物组成主要包括A12O3表征的细粒黏土矿物类和SiO2、Na2O表征的粗粒碎屑矿物类两部分.沉积物中重金属元素含量变化大,重金属综合富集指数EI值自湾河WH (EI=4.7、14.2)向湘阴XY (6.6、5.6)再向屈原农场QN沉积柱(18.4)趋于增大,重金属污染程度自上游向下游趋于增强.重金属污染程度主要与以A12O3为代表的Ⅰ类元素呈正相关关系.预示重金属污染主要与黏土矿物、铁锰氧化物、有机质、及磷灰石等副矿物相关.其中Bi、Pb、Mn、T1等重金属污染更趋于在黏土矿物、锰氧化物、有机质等矿物相中增强,Cd污染可能主要与铁锰氧化物、有机质等有关,U污染则主要与铁氧化物矿物有关,而Cu、Sb污染主要与有机质关系密切.不同的矿物相可能引起不同种类的重金属污染.     

南极普里兹湾表层沉积物微量元素分布特征及其物源指示意义

利用电感耦合等离子体质谱仪测定了中国南极科考21~27航次期间获取的普里兹湾表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Al、Fe、Mn的含量,分析了普里兹湾微量元素的分布特征,结合沉积物粒度分布、生物硅含量,并利用富集系数和主成分分析的方法,探讨了微量元素的物源指示意义。研究结果表明:普里兹湾沉积物中的微量元素含量与南大洋其他海域具有很好的可比性。Cu、Zn、Cr、Co、Fe、Mn含量在陆坡深海区明显高于冰架边缘区和陆架区;Al、Pb含量在冰架边缘区较高;而Cd含量在陆架区相对较高。人类活动对普里兹湾沉积物中的微量元素没有明显的影响,南极大陆岩石风化产物和海洋生物源性沉降是其主要来源。冰架边缘区及陆架破折处P2-9站位的微量元素主要为岩源性输入。陆架区、陆坡深海区的微量元素Cu、Zn、Cr、Co、Fe、Mn明显受到生源性物质输入的影响。而普里兹湾沉积物中Cd则主要来源于硅藻的吸收利用及硅质软泥的富集。     

人类活动影响下福建三都澳近百年来重金属沉积记录及其对生态环境的影响

因重金属难以被生物降解,易形成毒害环境因子,沉积物中的重金属污染演变是工业化以来全球共同面临的生态环境问题。为揭示福建三都澳地区人类活动与重金属沉积的关系,对采集自三都澳海域的6根岩心柱进行了系统的粒度分析、²¹⁰Pb测年以及重金属元素测试。研究结果表明：（1）近百年来,三都澳海域沉积物重金属含量呈现显著增加趋势,顶部比底部增加1.01~2.8倍,并表现出3个明显演变阶段：1900-1950年,沉积物中的重金属含量相对稳定;1950-2000年,重金属含量开始缓慢增加;2000年以来,远岸区重金属含量急剧增加。这种变化趋势与人口、经济发展密切相关。（2）三都澳近岸区沉积物重金属含量总体大于远岸区,自2000年以来,近岸区和远岸区沉积物重金属含量的演变趋势呈现差异性,表现为近岸区重金属含量有所降低,远岸区重金属含量急剧升高,这种时空差异与沉积物粒度变化及地区产业分布有密切关系。（3）重金属对三都澳海洋生态环境影响较大,在湾内渔业养殖强度越来越高的背景之下,应对近期以来湾内重金属含量的快速升高给予足够重视,提高保护和修复治理力度,避免海洋生态破坏。     

Partitioning of heavy metals into mineral and organic fractions in a sediment core from Tokyo Bay

Sediment core was collected from Tokyo Bay. The surface enrichment of heavy metals due to human activities is recognized in the sediment. Partitioning of Cu, Zn, Fe and Mn into sulfide, carbonate, organic and silicate fractions has been determined with selective chemical leaching techniques for ²¹⁰Pb-dated sediment core samples. The heavy metal contents of silicate fractions without exchangeable sites are almost constant against depth in sediment core. However, the Cu, Zn and Mn contents of sulfide, carbonate and organic fractions vary with depth. Most Cu and Zn in the polluted sediment layer are associated with the iron sulfide fraction.     

福建龙海土壤重金属含量特征及影响因素研究

为有效预防土壤重金属生态风险,以福建龙海市表层土壤为研究对象,应用经典统计分析、随机森林等方法,研究重金属元素含量特征及其影响因素。结果表明：(1)第四纪冲洪(海)积成因水稻土中多数重金属元素含量较高;(2)燕山期中酸性岩风化形成的残坡积红壤中重金属元素活动态含量较高;(3)As、Cu、Ni形态含量与全量相关性较好,而Cd、Cr、Hg的多数形态含量与全量相关性较差;(4)除元素全量外,土壤有机质对弱有机结合态重金属(不包括Ni、Pb元素)以及离子交换态、碳酸盐结合态Cd、Zn有重要影响,阳离子交换量对各形态Ni,(Fe×Al)/Si对各形态Cu具有重要影响,而土壤成因、土壤类型对重金属形态组成的影响较小。研究表明土壤重金属形态组成及其富集区与其全量不尽一致,土壤重金属生态风险评价应考虑土壤重金属形态分布特征。     

浅议学科交叉与地球系统科学

随着工业化进程的发展 ,重金属污染已给人类生活带来越来越大的危害。文中基于大连湾水下 11m深 6 1cm沉积柱状样品的地球化学元素测定 ,探讨大连湾近 10 0年来Cd ,Hg,Pb ,As ,Zn ,Cu重金属含量的逐年变化。分析底栖有孔虫多样性的时间分布 ,探讨底栖微体生物对环境污染的效应。分析结果表明 ,上述 6个重金属元素的污染度在近百年间 ,经历了从无污染或轻微污染到中度污染到重度污染的过程。至 1999年 11月 ,污染度增加的幅度分别为Cd 85 .5倍 ,Hg 6倍 ,Pb 7.5 4倍 ,As 3.82倍 ,Zn 7.82倍 ,Cu 3.4 6倍。有孔虫物种数量的年代分布 ,表现出与环境污染度变化的一致性。有孔虫的物种数在 195 0年达到高峰 (2 6个种 ) ,以后物种数和个体数不断减少 ,直至 1997年有孔虫消失。文章讨论了重金属污染对生命健康的影响 ,重金属污染已威胁到人群身体健康 ,应给予密切关注     

Quantitative identification and source apportionment of anthropogenic heavy metals in marine sediment of Hong Kong

Based on ten heavy metals collected twice annually at 59 sites from 1998 to 2004, enrichment factors (EFs), principal component analysis (PCA) and multivariate linear regression of absolute principal component scores (MLR-APCS) were used in identification and source apportionment of the anthropogenic heavy metals in marine sediment. EFs with Fe as a normalizer and local background as reference values was properly tested and suitable in Hong Kong, and Zn, Ni, Pb, Cu, Cd, Hg and Cr mainly originated from anthropogenic sources, while Al, Mn and Fe were derived from rocks weathering. Rotated PCA and GIS mapping further identified two types of anthropogenic sources and their impacted regions: (1) electronic industrial pollution, riparian runoff and vehicle exhaust impacted the entire Victoria Harbour, inner Tolo Harbour, Eastern Buffer, inner Deep Bay and Cheung Chau; and (2) discharges from textile factories and paint, influenced Tsuen Wan Bay and Kwun Tong typhoon shelter and Rambler Channel. In addition, MLR-APCS was successfully introduced to quantitatively determine the source contributions with uncertainties almost less than 8%: the first anthropogenic sources were responsible for 50.0, 45.1, 86.6, 78.9 and 87.5% of the Zn, Pb, Cu, Cd and Hg, respectively, whereas 49.9% of the Ni and 58.4% of the Cr came from the second anthropogenic sources.     

厦门西港沉积环境变化及重金属的污染累积

通过测定柱状沉积物中的重金属、有机碳和硫化物含量, 结合沉积物粒度分析及现代沉积速率, 重现了厦门西港近70a的沉积环境变化及重金属的污染历史, 探讨了沉积环境对重金属累积过程的影响.结果表明, 厦门西港污染指示元素为Cu, Zn, Pb, As, 富集程度依次为As > Cu > Zn > Pb, 元素Cr, Cd和Hg在研究海域内没有富集现象.综观70a来, 厦门西港沉积物组成变化较大, 沉积环境变化明显, 重金属含量的垂向变化特征与当时的水动力、沉积环境变化紧密相关.研究表明, 沉积物来源越稳定, 沉积物粒径越小, 分选性越好, 则沉积物中重金属含量越高; 同时, 各层位的绝大部分重金属与有机碳和硫化物呈显著正相关关系.      

广东汕头市内海湾沉积物重金属环境质量调查与评价

内海湾底泥沉积物的环境质量状况与水生生物的生存和人体健康关系密切。在广东汕头市内海湾两岸23个点位采集了表层(0~20 cm)和深层(100~120 cm)底泥沉积物样品46件,对其pH值和Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn计7项重金属及K含量进行测试分析,调查底泥中这些重金属的含量特征,并参照农用地水田土壤污染风险管控标准对重金属环境污染质量进行评价。结果表明汕头内海湾底泥沉积物的pH介于7.00~8.82之间,平均值为7.83,在46件样品中41件样品的pH值大于7.5。内海湾底泥中7项重金属元素的含量均明显低于环境污染风险管制值,即对该区底泥重金属环境污染不需要管制。Cd、As、Pb、Cr这4项重金属含量均低于污染风险筛选值,其污染风险可以忽略。2件表层样品的Hg含量值高于污染风险筛选值,18件样品的Cu和Zn含量值高于污染风险筛选值,因此建议对底泥中Cu、Zn、Hg含量进行环境质量监测。K含量介于0.70%~2.59%,平均值为1.54%。基于表层底泥和深层底泥元素含量对比分析,认为该区Hg污染来源应为人为源;Cu、Zn的污染来源一部分为人为源,另一部分可能为人为源、自然源或二者的混合源。