中国东部主要河流稀土元素地球化学特征

在2007年底至2008年初的枯水期间,系统采集了中国东部流域面积和径流量较大的33条河流沉积物、悬浮颗粒物和水样,采用等离子质谱法、X荧光光谱法等方法测定了14种稀土元素含量以及常量组分和水体pH值等理化指标。研究发现中国河流稀土元素浓度总体高于世界均值,且南方河流沉积物、悬浮物稀土元素含量高于北方河流,南方河流悬浮物态中稀土、重稀土呈现一定程度的相对富集,与我国上地壳稀土丰度和稀土矿产种类的南北分异相吻合。展示了以中国东部泥质岩稀土元素丰度标准化后的稀土配分模式及Ce、Eu异常特征,发现河流沉积物的中、重稀土元素相对富集,悬浮物轻稀土相对富集,溶解相重稀土富集的特征;北方河流溶解相稀土元素浓度明显大于南方河流,且除小清河外,溶解相Eu不同于沉积物与悬浮物而呈强烈的正异常,主要与河水理化性质影响下的稀土分异有关。研究发现小清河等少数河流沉积物中稀土元素为异常高值,经Al标准化处理、计算拟合剩余值后,认为小清河等河流稀土元素已受人为污染的影响。     

喀斯特河流溶解态稀土元素组成变化及其控制因素

以化学萃取- 反萃取分离法为手段,结合等离子质谱分析仪测量了喀斯特地区乌江、沅江两大水系的枯水期河流的溶解态稀土元素含量。该两河流的化学组成代表了流经碳酸盐岩地层的河水的化学组成。与世界其它地区低pH的河水不同,喀斯特地区河水溶解态稀土元素含量较低,页岩标准化配分模式并不平坦,轻、重稀土元素分异因河流的不同而不同,乌江水系上游轻稀土元素( LREE)相对重稀土元素( HREE)富集,中下游HREE相对于LREE富集,沅江水系河水HREE相对于LREE富集,页岩标准化配分模式具明显的Ce、Eu负异常。乌江、沅江及其支流有高的溶解盐,含有较高的溶质浓度,河水水化学(高碱度、高离子含量、高pH值)和水/粒相互作用控制了喀斯特河水中溶解态稀土元素的含量和轻、重稀土元素的分异。      

汉江下游河水-地下水侧向交互带中溶解态锰的分布特征

江汉平原浅层地下水中锰含量普遍较高,探究锰在河流交互带中的分布特征有助于认识交互带中锰的生物地球化学过程,对水质的保护具有重要指导意义.通过监测汉江下游侧向交互带河水、地下水中溶解态锰含量及其相关指标,分析不同河水-地下水交互作用方向下溶解态锰的时空分布规律,并探讨其成因.结果表明:研究区侧向交互带中靠近河岸带区域存在溶解态锰的富集,且在有局部反向流的地方锰含量较高;该局部富集的现象在河水补给地下水的交互带中更加明显;泄洪后该富集区域随水流方向发生迁移;研究区地下水中锰的含量与HCO₃-、Ca2+、Mg2+呈极显著正相关,与NO₃-、Fe2+显著负相关,但与交互带地下水中Eh和pH不相关.交互带溶解态锰的时空分布受地形条件、水动力和水化学的共同影响.      

大同盆地高砷地下水稀土元素特征及其指示意义

对大同盆地典型高砷地下水开展了稀土元素地球化学研究.研究表明: 高砷地下水具有低∑REE含量及富集重稀土(HREEs)特征.地下水中低含量∑REE与含水层沉积物中Fe-Mn氧化物/氢氧化物对REEs的吸附有关.地下水中重稀土元素相对于轻稀土元素的富集可能是吸附作用和碳酸根离子同REEs发生络合作用的共同结果.采用平均大陆上地壳标准化的地下水稀土元素分布表现出显著的Ce及Eu正异常.地下水Ce/Ce*值及Eu含量与Fe+Mn具有显著相关性, 表明铁锰氧化物还原性溶解是控制Ce/Ce*值及Eu含量特征的主要因素.Ce/Ce*值及Eu含量与As浓度的关系表明, Ce异常及Eu含量特征能对地下水中As的富集进行有效指示.      

广东英德白沙佛冈花岗岩风化壳地下水中的稀土元素

广东省英德市白沙镇花岗岩风化壳地下水主要属于HCO3-Ca·Na型。水样的pH值在4.3～6.6之间。与世界其他花岗岩地区地下水相比,白沙地区花岗岩风化壳地下水的稀土元素(REE)总浓度偏高,在1.1～114μg/L之间,变化范围较大。地下水中的REE浓度与水的pH值呈弱的负相关关系,并且受母岩风化程度的影响。由于pH值、氧化还原状态及水中主要离子组成的差异,使得可溶态REE在水中的赋存状态存在差异。地下水与母岩、风化壳REE的PAAS标准化分布模式基本相似,呈LREE富集型,母岩中无Ce异常,而水样中有Ce负异常,表明Ce在水岩作用过程中发生了明显的分异。     

巢湖的稀土元素地球化学特征

采用液-液萃取法和ICP-MS测试技术对巢湖的溶解态稀土元素进行了分析。结果表明,巢湖的溶解态稀土的含量与世界淡水相当,丰水期的样品含量高于其他季节。pH值和悬浮物、胶体是控制巢湖水体中溶解态稀土含量的主要因素。巢湖的溶解态稀土的分布模式以平坦型为主,少数呈现重稀土富集。丰水期和枯水期的溶解态稀土的(La/Yb)N值从西半湖区到东半湖区呈现有规律性的逐渐增大,并且丰水期的(La/Yb)N值低于枯水期。在富营养化湖泊中,胶体和水生生物可能是造成这一现象的主要原因。     

赣南小流域水体中溶解态稀土含量及pH和Eh值变化特征

测试流经稀土矿区河水的p H和Eh值,可以反映矿区的酸碱性、氧化还原环境。本文以赣南地区濂水、桃江、东江流域为研究对象,利用ICP-MS和三通道多参数测试仪分别测试水样中溶解态稀土含量(DREEs)和p H、Eh值,分析p H、Eh值的变化特征以及DREEs含量与p H值的相关性。结果表明:1研究区水体中DREEs含量变化较大,介于几μg/L至几十mg/L之间;DREEs经球粒陨石标准化后表现为弱的轻稀土富集模式,Eu、Ce显示负异常;2溶解态稀土及La含量分别与p H值呈弱的负相关性,说明地表水体中DREEs浓度及分布模式在一定程度上受外部环境酸碱性的影响;3对于流经地层、地层内离子吸附型稀土矿区的水样,其p H均值分别为7.40、6.94,Eh均值分别为-0.023 V、6.55 mV;对于流经岩体、风化壳离子吸附型稀土矿区的水样,其p H均值分别为6.61、4.37,Eh均值分别为0.024 V、0.15 V,表明赣南地区离子吸附型稀土矿区处于中酸性的氧化环境。     

龙感湖稀土元素的地球化学特征

采用液-液萃取法,连续提取法和ICP-MS测试技术,对龙感湖不同季节水和颗粒物中稀土元素进行研究.结果表明,龙感湖的溶解态稀土含量极低,稀土总含量(ΣREE)在3.14～129.81ng/kg之间,且季节性变化明显.龙感湖溶解态稀土元素表现出平坦型的页岩配分模式,这是由于在草型湖泊中溶解态稀土主要以吸附在微细胶体上的形式存在,水粒相互作用在这个过程中起主要控制作用.悬浮物中的稀土含量顺序为:残渣态>>Fe-Mn结合态>>有机态和AEC态,颗粒物中稀土元素主要以残渣态形式存在.Fe-Mn结合态、有机态和AEC态的页岩配分模式为中稀土富集,残渣态的页岩配分模式为平坦型.这说明中稀土与轻重稀土相比具有更强的潜在地球化学活性,但在龙感湖的环境中的迁移能力相对轻重稀土来说较弱.     

广州周边地区地表水稀土元素污染特征及来源解析

以广州市周边地区地表水为研究对象,测定地表水中溶解态稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的浓度,采用单因子评价指数、内梅罗综合污染指数以及潜在生态风险指数对地表水中溶解态稀土元素进行污染和风险评价,通过APCS-MLR受体模型对广州市周边城区地表水中溶解态稀土元素的来源进行定量化解析,探究高度城市化的非矿区地表水中稀土元素的浓度分布特征。结果表明,研究区地表水溶解态稀土元素La、Ce、Nd、Pr、Gd、Dy、Sm、Er、Yb、Ho、Tb、Eu、Tm和Lu的平均浓度分别是背景值的6.97、5.15、4.06、4.58、1.58、1.71、1.14、1.26、1.22、1.67、1.33、0.47、0.83和0.80倍,表明广州市周边地区地表水中稀土元素可能存在富集现象,尤其是La、Ce、Nd和Pr等轻稀土元素。空间分布特征表明,稀土元素浓度较高的区域集中在位于广州市市内的石门山、黄山鲁和白云山,推断轻稀土元素浓度可能会受到城市中剧烈的人为活动影响。单因子污染指数结果表明,研究区地表水主要受轻稀土元素(La、Ce、Pr和Nd)污染;内梅...     

深层地下水稀土元素无机形态及其对稀土特征的影响——以皖北任楼矿煤系含水层为例

在对皖北任楼矿煤系含水层地下水常规离子和稀土元素组成分析的基础上,运用Visual Minteq软件对溶解态稀土的无机形态进行了模拟。结果表明:煤系含水层地下水分为富SO₄2-和富HCO₃-(或富CO₃2-)两类,二者pH值大致以8.20/8.36为界。富SO₄2-水具有相对富HCO₃-水偏低的稀土总量,但二者在PAAS(后太古代平均页岩)标准化图解上均表现为轻稀土亏损的型式。富SO₄2-水中稀土无机形态包括Ln3+、LnCO₃+、LnSO₄+、Ln(CO₃)₂-和Ln(SO₄)₂-(Ln代表稀土元素),但富HCO₃-水中以Ln(CO₃)₂-和LnCO₃+为主,且各形态的相对含量与pH值和元素类型(如轻、重稀土)关系密切。HCO₃-含量与地下水∑REE和/Nd_SN/Yb_SN存在明显的相关性,表明不同含量的稀土元素无机形态(尤其是Ln(CO₃)₂-)对地下水中稀土元素总量和轻重稀土分异程度存在影响。      

伦坡拉盆地丁青湖组油页岩稀土元素特征及其地质意义

野外地质调查与研究发现伦坡拉盆地有大规模的油页岩出露,通过伦坡拉盆地丁青湖组油页岩的稀土元素地球化学分析,结果表明油页岩中稀土元素总量较高,LREE/HREE及(La/Yb)N比值等显示了轻稀土元素与重稀土元素分异明显,REE分布模式为明显的轻稀土元素富集、重稀土元素亏损,轻稀土元素段呈显著的右倾,重稀土元素段呈平坦状,Eu负异常很明显。Ceanom值反映了水体介质的还原性,表明油页岩形成于还原的古湖泊环境;δEu值与古气候特征分析表明,油页岩形成于湿润的古气候环境。∑REE质量分数与Al2O3、SiO2及TiO2质量分数呈正相关关系,与CaO质量分数呈负相关关系,结合微量元素的聚类分析,表明油页岩稀土元素主要来源于陆源碎屑,而非水体自身沉积。     

鄂尔多斯盆地中部上三叠统延长组物源方向分析与三角洲沉积体系

首次利用稀土元素和微量化学元素,分析鄂尔多斯盆地中部上三叠统延长组母岩类型和物源方向。研究表明盆地中部延长组砂岩和泥岩的稀土元素地球化学特征、REE分配模式及微量化学元素蜘蛛图解相同,表现为轻稀土富集,重稀土亏损,铕、铈元素亏损;REE分配模式均呈“右倾斜、LREE富集、HREE平坦”型;微量化学元素蜘蛛图解具“四峰三谷一平台”型,曲线呈阶梯状分布;砂岩和泥岩的地球化学特征、REE分配模式及微量化学元素蜘蛛图解与盆地东北缘的太古代、元古代变质岩相一致,而与火成岩的重稀土富集、轻稀土亏损、“V”字型REE分配模式和“三峰两谷”型、曲线呈“W”字型分布的蜘蛛图解的特征有显著的差别。说明延长组母岩是盆地东北缘的太古代、元古代变质岩,主要物源方向为北东向。依据物源方向、沉积环境、砂岩岩石学特征、砂岩稀土元素和微量化学元素的地球化学特征,将鄂尔多斯盆地中部上三叠统延长组沉积划分为两大三角洲沉积体系,即北东向的安塞三角洲沉积体系、志靖三角洲沉积体系、安边三角洲沉积体系和北西向的盐定三角洲沉积体系。在三角洲沉积体系划分的基础上,详细阐述了不同三角洲沉积体系的岩石学特征、稀土元素和微量化学元素的地球化学特征及延长组长6-长2期三角洲沉积体系的演化过程。     

江汉平原东北部地区高铁锰地下水成因与分布规律

肖港地区位于江汉平原东北部,属于大别山连片贫困区和贫水区,地下水资源较贫乏,且地下水水质不佳,水中铁锰离子含量普遍超过了国家饮用水标准。为查明高铁锰地下水成因及空间分布规律,服务区内地下水开发利用及安全供水问题,系统采集区内岩石、土壤和地下水样品,测试岩土与地下水中铁锰的含量,分析地下水中铁锰含量与含水层沉积物的铁锰含量、地下水的氧化还原条件和酸碱度之间的关系。结果表明:江汉平原东北部地区地下水中铁锰超标现象普遍存在,其中锰的超标率大于铁,第四系孔隙潜水超标最严重,铁锰最大浓度分别达到44.88 mg/L和19.21 mg/L。研究区岩土中铁锰氧化物为地下水中铁锰提供了物质来源,弱酸性、强还原环境为沉积物中铁锰的溶解释放提供了有利条件,总体上从研究区东西两侧（补给、径流区）向中部第四系孔隙潜水含水层（排泄区）,沿地下水流向Eh值、pH值逐渐减小,铁锰含量逐渐增大,形成北北东向带状分布的高铁锰地下水区。     

鄱阳湖流域赣江北支水体和沉积物中稀土元素的含量和分异特征

稀土的开发和广泛应用使得人们倍加关注其在环境中的分布及其环境地球化学行为。赣江作为鄱阳湖流域五大入湖河之一,发源于稀土资源富集的赣南地区,而其下游水体及周边地下水中稀土元素的含量和分异特征目前尚不完全清楚。以赣江北支水体及沉积物为研究对象,开展了稀土元素地球化学研究。结果表明,赣江北支水体中稀土元素总量在地表水中为230~1 146 ng/L(均值458.85 ng/L),地下水中为284~1 498 ng/L(均值634.94 ng/L),沉积物中稀土元素总量为177.9~270.7 mg/kg(均值226.99 mg/kg)。PHREEQC模拟计算表明,水体中的稀土元素主要以碳酸根络合物(REEC0₃⁺)的形式存在。地表水和地下水总体上均表现为重稀土元素相较于轻、中稀土元素富集,沉积物未表现出明显的富集特性;水体具有Ce、Eu负异常特点,而沉积物表现为Ce正异常和Eu负异常,指示氧化还原环境和水岩相互作用对稀土元素在水-沉积物系统中迁移转化的影响。地下水中稀土元素的含量沿流向具有上升趋势,而水体中重稀土元素的富集程度不断减弱,同时碳酸根络合物(REEC0₃⁺)的占比不断降低,反映水体中稀土元素的含量受到pH、胶体吸附、络合作用以及地下水-地表水相互作用的影响。水体中重稀土元素的富集受到碳酸根络合反应的影响,Ce、Eu负异常与Ce氧化沉淀和母岩特性相关。Gd异常值表明,研究区中下游水体中的Gd元素受到人为输入的影响。     

城市路面径流重金属固液分配系数及其影响因素

以上海市中心城区为例,探讨路面径流重金属在颗粒物-水相间的分配特征及其影响因素.研究表明,路面径流Cr的25%分位数浓度值,以及Zn、Pb、Cd的90%分位数浓度值超出地表Ⅴ类水标准,Cu和Ni污染程度较轻.径流重金属Pb、Zn、Cu及Cd总量浓度与悬浮颗粒物(TSS)含量呈现较明显的正相关关系,Ni与TSS浓度相关性不显著.径流冲刷过程中Cu和Ni溶解态含量比例平均值为35%;Zn和Cr平均值为19%~22%;Cd和Pb溶解态比例最低,平均值为4%~8%.应用扣除残渣态后的颗粒物重金属含量计算固液分配系数依次为Pb>Cd>Zn>Ni>Cu>Cr.径流中悬浮颗粒物浓度与固液分配系数存在显著负相关关系,呈现明显的"颗粒物浓度效应",径流pH值在6.4~7.2区间时对固液分配系数影响相对较小.     

鄂尔多斯盆地南部马莲河流域地下水中锶富集特征及成因分析

马莲河流域地处鄂尔多斯盆地南部黄土高原区,按储水介质和埋藏条件可将地下水分为黄土潜水、基岩潜水和基岩承压水三类,利用2015—2018年流域的295组地下水水化学数据,分析了地下水中锶(Sr²⁺)的质量浓度水平、垂向分布及沿流向分布的特征,并采用因子相关性研究地下水中Sr²⁺的来源和富集成因。结果表明:马莲河流域地下水富锶现象显著,黄土潜水、基岩潜水和基岩承压水中锶的平均质量浓度分别为1.14 mg/l、1.39 mg/l和5.24 mg/l;地下水中锶富集成因主要是含锶矿物天然状态下的水-岩作用,黄土潜水、基岩潜水和基岩承压水三类地下水中Sr²⁺的主要来源分别为碳酸盐岩与铝硅酸盐岩、碳酸盐岩与硫酸盐和碳酸盐矿物的溶滤作用;地下水中Sr²⁺的质量浓度沿流向呈逐渐增大的趋势,在不同区域中随深度变化的趋势不一致。     

黔北务—正—道地区新木—宴溪铝土矿含矿岩系底部稀土元素富集机制

通过对黔北务—正—道地区新木—宴溪铝土矿样品主量和稀土元素的系统分析,探讨了黔北铝土矿稀土元素富集特征以及底部层位中稀土元素的富集机制.研究认为:1)介质pH值以及剖面上铝土矿化程度是稀土元素富集的关键影响因素,含矿岩系底部由于地下水活性减弱以及碳酸盐岩基岩的影响,pH为中性到碱性,有利于稀土元素聚集,且铝土矿稀土元素含量随着风化程度的降低而增加;2)铝土矿底部的更高含量的粘土矿物是造成铝土矿含矿岩系底部稀土元素富集的重要因素之一,REE主要的寄主矿物磷灰石也更易于在含矿岩系底部保存,而铝土矿底部自生稀土矿物的存在也是造成含矿岩系底部稀土元素富集的因素之一;3)针铁矿对稀土元素尤其是轻稀土元素发挥了重要的吸附作用,新木—宴溪铝土矿底部层位Fe含量相对较高,且含矿岩系底部接近中性到偏碱性的pH值,更有利于针铁矿的形成.4)稀土元素富集与氧化还原环境有关.该矿床底部部分样品Ce明显负异常,说明弱氧化的沉积环境可能有利于稀土的富集.样品的δCe与(La/Nd)N近似呈弱的负相关关系,表明轻稀土的富集可能与介质的氧化还原条件有关,在弱氧化的条件下,轻稀土越富集.     

大同盆地高氟地下水的分布特征及形成过程分析

大同盆地是典型的高氟地下水分布区,其分布规律和成因在类似地区具有代表性。在对盆地地下水水化学特征和空间变化特征分析的基础上,深入讨论了高氟地下水的空间分布规律、控制因素及其形成的水文地球化学过程。结果表明,整个盆地浅层孔隙水中的氟质量浓度普遍较高,变化范围为0.29~6.22mg/L,平均值为1.82mg/L。氟质量浓度高值区主要分布于盆地中部和北部,呈现出由盆地边缘至盆地中心,质量浓度趋向于升高的变化规律。强烈的蒸发浓缩作用以及高pH、高碱度、高钠低钙含量的水化学特征有利于氟富集。大同盆地高氟地下水的形成是含氟矿物的溶解、离子交换和蒸发浓缩作用等水文地球化学过程共同作用的结果。     

塔里木盆地南缘浅层高碘地下水的分布及成因:以新疆民丰县平原区为例

塔里木盆地位于欧亚大陆腹地,远离海洋,地下水是塔里木盆地南缘重要的供水水源,查明该区浅层地下水中碘（I-）的分布及成因至关重要.基于新疆塔里木盆地南缘的民丰县平原区44组浅层地下水水样,综合运用水化学图解法、数理统计法和GIS技术,分析潜水和浅层承压水水化学特征、碘的空间分布及高碘地下水的成因.结果表明:民丰县平原区浅层地下水中碘的富集和贫乏共存;潜水和浅层承压水I-含量范围分别为≤730 μg/L和≤183μg/L,潜水水样中缺碘水、适碘水、高碘水和超高碘水占比分别为19.4%、69.4%、5.6%和5.6%,浅层承压水水样中缺碘水、适碘水和高碘水占比分别为12.5%、75.0%和12.5%,潜水中缺碘水和超高碘水均高于承压水.从山前倾斜平原到细土平原,地下水中I-含量呈明显上升趋势.高碘水和超高碘水水化学类型主要为Cl·SO₄-Na型和Cl-Na型.除水文地质条件和偏碱性的地下水环境外,研究区潜水碘主要受强烈的蒸发浓缩作用、第四系全新统沼泽堆积物和矿物溶解沉淀的影响,浅层承压水碘主要受矿物溶解沉淀及还原环境的影响.      

长江口及邻近海域表层沉积物pH、Eh分布及制约因素

使用精密酸度计和新型全自动氧化还原电位仪测定了长江口及其临近海域表层沉积物中的pH、Eh值,分析了它们的分布特征,并从水团性质、层化特征、底质类型、生物扰动等方面深入探讨了pH、Eh的影响因素和影响机理。研究表明:研究区内表层沉积物属于中性—弱碱性环境,pH值变化于7.1～7.8之间,空间分布上具有分带性和不均一性特征;为还原环境,Eh变化于-100～-300 mV之间,大部分在-250 mV左右,其空间分布也具有弱分带和不均一的特点。该区沉积物酸碱性主要受水团性质的制约,同时底质类型、生物扰动对沉积物酸碱性也有一定影响,而氧化还原电位则主要受水团性质、水层层化和生物扰动等的影响。