土壤和水体环境中矿物-腐殖质交互作用的研究进展

矿物-腐殖质间的交互作用是土壤和水体沉积物及悬浮颗粒物中环境物质的重要界面过程。不管是氮、磷植物性营养元素还是有毒的重金属、有机物，它们在表生环境中的迁移转化与归趋受到矿物、腐殖质及其复合体的表面活性和迁移性的调控。矿物-腐殖质体系的界面作用研究是前沿性的研究领域，主要目的是揭示矿物-腐殖质复合体的结构特性(例如颗粒物的圈层结构与表面微形貌)及其与颗粒物表面活性的关系，进而揭示土壤和水体环境中矿物-腐殖质间的交互作用规律。本文对该领域的研究现状进行评述，并提出未来可能的发展趋势。     

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。     

我国产出的铀酰砷酸盐矿物及其环境矿物学意义

对我国产出的铀酰砷酸盐矿物的矿物学特征、形成环境和环境矿物学意义进行了较系统的综合论述。铀酰砷酸盐矿物是主要产出于铀矿床氧化带中比较特征的黄绿色表生矿物，是寻找原生铀矿床(体)的重要矿物学标志，化学组成主要是[AsO4]^3-和[UO2]^2 ，其中As和U均是对环境造成极大危害的有毒或放射性有害元素。As、U的地球化学性质十分活跃，在不同的酸、碱和氧化还原介质环境中的分解、迁移能力均很强，在矿床氧化带中的分解、迁移扩散会对矿区周围及其下游地区造成较大范围的严重环境污染。而在弱酸性至中性介质条件下，[AsO4]^3-和[UO2]^2 结合并与各种金属阳离子化合可形成相对稳定的铀酰砷酸盐矿物，由此可在一定程度上减少U、AS的迁移扩散及其对环境的危害。     

黄土高原黄土-古土壤的矿物组成及其环境意义

采自洛川和西峰剖面的34个黄土-古土壤样品分为砂、粉砂、粘土三个粒级进行了矿物成分分析。结果表明．黄土高原黄土和古土壤的矿物组成基本一致．除了方解石和褐铁矿、磁铁矿因在样品处理时已被剔除未予计算外，其主要矿物是石英、云母、长石和绿泥石。这4种矿物占总量的88％-91%，其他矿物有高岭石、蒙脱石、蛭石和少量重矿物。不同地质剖面和不同地层层位的矿物差异主要表现为组成矿物在含量和粒度上的变化。洛川与西峰剖面、古土壤与黄土以及相同古土壤层的上部与下部相比，它们的矿物组成主要表现为前者古有较少长石和较多云母和蛭石，而且颗粒较细，表明在土壤发育过程中使矿物转变的生物化学风化过程和使矿物颗粒由粗变细的物理风化过程并存。这一结果有利于这样一种土壤发育机制解释，即古土壤发育与黄土堆积过程同时进行，只是在古土壤发育时期黄土的堆积过程缓慢，成土作用大于黄土堆积作用而发育土壤。     

钢厂周边污染土壤的电性与磁性特征及其环境意义

利用直流电测深、环境磁学以及矿物学方法,开展对一钢铁厂周边土壤的污染评价研究,获得了土壤垂向电阻率与磁化率分布特征。研究表明,随着污染土剖面的深度由底部至地表,土壤电阻率逐渐减小,磁化率和重金属含量反而增高;该变化特征反映了土壤受污染的程度与钢铁公司历年粗钢产量及武汉市历年汽车保有量的变化程度相对应。通过对污染样品的磁滞回线、热磁曲线和SEM/EDX等矿物学分析,污染样品的矿物成分以磁铁矿和赤铁矿为主,以准单畴(PSD)颗粒存在,形貌特征和物质成分与成土过程中形成的磁性颗粒明显不同。由于土壤的电性与磁性都具有良好的污染程度指示作用,所以土壤的电性与磁性研究可以应用于土壤污染程度的评价,两者联合运用可大大提高土壤污染程度评价的分辨率。     

西藏多不杂矿区土壤重金属特征及环境问题防治

在矿产开发前,充分了解矿区的土壤重金属环境特征对矿产绿色开发和合理开采具有重要意义。位于西藏改则县的多不杂矿床是多龙矿集区内的重要矿床之一,目前已探明铜资源量达234. 44万吨。本文以多不杂矿区为例,在地表选取4条剖面采集了37件土壤样品,开展了重金属元素(Cu、Pb、Zn、As、Cd、Cr、Hg)含量和pH值测试,对其中10件样品进行了重金属形态特征分析。采用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数法分析研究了多不杂矿区内地表土壤重金属的含量、污染指数和形态特征,探讨了重金属元素来源及其对环境的影响程度。结果表明,多不杂矿区地表为碱性土壤,7种重金属元素中,Cu在所有样品中的含量均超过GB15618 1995Ⅲ级标准;Zn、Cd仅有最大值超过Ⅲ级标准;Pb、As、Cr、Hg含量均不超标。单因子污染指数呈现出Cu>Zn>As>Cd>Cr>Pb>Hg的分布特征,综合指数平均值为11. 60,表明重金属对环境的综合影响程度较高。Cu主要以铁锰氧化态和残渣态存在,分别占48. 40%和14. 73%,Pb、Zn、As、Cr主要以残渣态形式存在,分别占90. 27%、71. 48%、79. 59%、86. 12%。Cd主要以铁锰氧化态和碳酸盐态形式存在,分别占40. 05%和22. 42%,Hg主要以残渣态和腐殖酸态存在,分别占40. 16%和22. 54%。7种重金属元素来源主要有3类：Cu、Zn、Cd、Hg源于黄铜矿的氧化淋滤;Pb、As源于黄铁矿的氧化;Cr源于岩石的自然风化。针对重金属相关的环境问题,提出了针对性的防治建议。     

城镇周边土壤中燃煤成因磁性微球粒的环境特性研究

通过对我国13个中心城市及其周边地区重金属污染土壤中磁性微球粒的形貌结构和矿物成分的研究,确定其具有明显的燃煤成因特征和示踪土壤重金属污染物来源的功能。化学成分分析结果表明,8种主要重金属元素在磁性微球粒中的含量普遍都高于土壤生态地球化学基准值,可判断磁性微球粒也是污染土壤中重金属元素的主要载体之一。磁性微球粒对土壤重金属累积的贡献率大多不超过1%,但在微球粒含量高的情况下可达10%,甚至60%。由于以磁性微球粒形式存在的重金属元素相对比较稳定,因此在进行土壤地球化学生态效应评价时有必要考虑其环境意义。     

海南岛周边海域表层沉积物中粘土矿物组合及其气候环境意义

X射线衍射分析结果显示,海南岛周边海域表层沉积物中粘土矿物主要由伊-蒙混层矿物、伊利石、高岭石和绿泥石等组成,其含量分别为34.2%,27.3%,21.1%和17.4%。采用人工判别分区和Q型聚类分析分区相结合的方法,将研究区按粘土矿物的相对含量和分布水深,划分出3个粘土矿物组合区,各分区的矿物组合特点显示它们的赋存现状受控于各种粘土矿物本身的粒度、形态特征、水动力条件和水深等因素。在南海海域首次鉴别出有较高含量的伊-蒙混层矿物存在,根据前人对伊-蒙混层矿物、伊利石和高岭石所指示气候条件的研究结果和本研究区内这些表层粘土矿物的含量、组合特征,判断海南岛及周边区域1 500 a以来一直处于比较温湿的气候环境。     

辽东湾周边河流沉积物碎屑矿物组成及其物源意义

对辽东湾周边七条河流下游段河漫滩沉积物的碎屑矿物进行了鉴定,分析了轻重矿物组分的差异、流域基岩类型和沉积物粒度对碎屑矿物组成的影响。轻矿物组成以石英和长石占绝对优势。由于辽东湾西侧河流（六股河、小凌河和大凌河）和东侧河流（双台子河、大辽河、复州河）位于两个构造块体之上,不同的基岩类型导致重矿物组合差别很大。湾西河流普通角闪石含量低、金属矿物含量高,湾东河流则相反,这两种组分能有效区分辽东湾东西两侧的河流,同时也可将滦河与上述河流区分开。石榴子石和普通辉石含量特征可区分湾西三条河流,特征为大凌河前者含量高,小凌河后者含量高,六股河两者含量都很低。绿帘石和阳起石的含量在湾东河流沉积物中差别较大,特征为双台子河前者含量高,大辽河后者含量高,复州河两者含量都很低。七条河流片状矿物和碳酸盐矿物含量低的特征有别于黄河沉积物。     

氧化铁矿物作为环境材料在土壤和水体中的应用

本文简要介绍了氧化铁矿物的基本性能和应用领域，着重阐述了氧化铁矿物在土壤改良和治理土壤中重金属有毒元素和水体污染中的应用，明确提出氧化铁矿物作为环境矿物材料储量大、提取简单、治理污染设备简易且效果好、无二次污染，展望了氧化铁矿物在控制和保护环境领域中的应用前景。     

中国自然重砂分布特征及其意义

通过全国资源潜力评价,结合各省自然重砂资料和全国重砂资料汇总成果,对85个常见自然重砂矿物进行统计分析。研究表明,中国自然重砂矿物复杂多样,重砂矿物分布具有明显的区域性特点。造山带中自然重砂矿物产出数量相对较多且密度较大,而稳定地区重砂矿物相对较少。不同的自然重砂矿物及其组合具有明显的找矿信息,单矿物自然重砂可能来源于相对单一的矿石或岩石,其异常范围表明与其相关的矿产可能具有较好的成矿远景;矿物组合常显示出有关矿床的成因信息。自然重砂矿物与源区岩石或矿石具有密切的成因联系,对指导矿产勘查与研究具有十分重要的意义。     

陕西潼关金矿区土壤Pb和Cd生物有效性的影响因素及其意义

土壤中重金属形态与其赋存条件之间的关系是评估土壤重金属风险的关键问题。以受金矿开发影响的土壤中Pb、Cd为研究对象,采用动力学方程分析了土壤有机质、粘粒、pH、Eh等对Pb、Cd生物有效性的影响。结果表明,研究区影响Pb、Cd生物有效性的主要因素有土壤有机质、pH及Eh;有机质与土壤中的Pb、Cd总量呈现正相关性;但当有机质含量增加时,Pb、Cd的水溶态和离子交换态含量反而降低;土壤粘粒对Pb、Cd生物有效性的影响不甚明显;虽然较低的土壤pH值会加剧重金属离子的活性,增强其生物有效性,但过高的pH值又会提高Cd碳酸盐态、铁锰氧化态的含量;Pb、Cd生物有效性随着土壤氧化—还原电位的降低而减弱。研究发现,对于Pb、Cd污染的土壤,通过增施有机肥可提高农产品的安全性;保持土壤处于弱酸—弱碱有利于降低农产品风险;在农作物成熟期实施淹水灌溉,降低土壤氧化—还原电位,可抑制Pb、Cd在籽粒中的累积。     

陕西潼关金矿区土壤Pb和Cd生物有效性的影响因素及其意义

土壤中重金属形态与其赋存条件之间的关系是评估土壤重金属风险的关键问题。以受金矿开发影响的土壤中Pb、Cd为研究对象,采用动力学方程分析了土壤有机质、粘粒、pH、Eh等对Pb、Cd生物有效性的影响。结果表明,研究区影响Pb、Cd生物有效性的主要因素有土壤有机质、pH及Eh;有机质与土壤中的Pb、Cd总量呈现正相关性;但当有机质含量增加时,Pb、Cd的水溶态和离子交换态含量反而降低;土壤粘粒对Pb、Cd生物有效性的影响不甚明显;虽然较低的土壤pH值会加剧重金属离子的活性,增强其生物有效性,但过高的pH值又会提高Cd碳酸盐态、铁锰氧化态的含量;Pb、Cd生物有效性随着土壤氧化—还原电位的降低而减弱。研究发现,对于Pb、Cd污染的土壤,通过增施有机肥可提高农产品的安全性;保持土壤处于弱酸—弱碱有利于降低农产品风险;在农作物成熟期实施淹水灌溉,降低土壤氧化—还原电位,可抑制Pb、Cd在籽粒中的累积。     

柬埔寨茅草田地区地球化学异常及找矿意义

对柬埔寨王国茅草田地区进行1∶5万土壤地球化学测量,以及对该区内的元素分布特征、单元素异常特征、元素相关性分析和相关元素组合异常研究,确定了找矿靶区;通过地表工程揭露,发现金矿体,验证了异常为矿致异常。     

铅同位素示踪技术在重金属污染研究中的应用

重金属通过在生态环境和生物中的迁移、转化和富集已对环境质量和人类健康构成了严重威胁.概述了重金属元素在地表环境中的迁移方式和在土壤-植物系统中的聚积形态,以及重金属污染治理的研究现状.针对以往研究工作的不足和在研项目特点,重点提出了土壤和茶叶中铅同位素组成的测试技术,综述了铅同位素示踪技术在重金属污染研究中的应用,并指出了今后研究重金属污染的重点.     

徐州城市表层土壤中重金属环境风险测度与源解析

研究了徐州城市表层土壤的21个样品中重金属元素富集特征,结果表明,与我国土壤元素的背景值(算术平均值)相比,表层土壤中Zn、Cd、As、Hg、Sb、Sn和Ag等元素富集程度高;Se、Sc、Ba、Bi、Pb、Cu、Ni、Cr、Mn、Mo、Be、Ga和Co等元素的富集程度较低。不同城市表层土壤中重金属元素有着不同的来源,统计分析结果表明,研究区表层土壤样品中重金属元素可分成4种类别:“自然因子”类别元素(Ti、Ga、Li、V、Co、Mn、Be和Pt);“交通因子”类别元素(Ag、Se、Sc、Pb、Cu、Zn、Cd、Br、S、Mo和Au);“燃煤因子”类别元素B(i、Cr、Hg、As、Sb和Pd)和混合源类别元素(Sn和Ba)。环境风险指数的计算结果表明,表层土壤中重金属污染具有较大的环境风险,其中属于中等环境风险级别以上的样品占近40%。     

青海民和-海石湾一带土壤重金属异常成因研究

青海省多目标区域地球化学调查发现,民和-海石湾一带的狭长谷地沿109国道两侧分布的土壤中存在以Cd、Pb、Hg、Cr等重金属元素为主组成的综合异常。空间上各异常元素套合较好,而且综合异常面积较大,异常元素衬度较高。经相关分析,Cr元素与土壤常量组分显著相关,与SiO2含量呈负相关关系,同时,Cr元素水平剖面上城区含量明显高于其他地方,垂向剖面上呈现元素表层略微富集的现象;Cd与有机碳之间存在显著性相关关系,与TFe2O3不存在显著性相关关系;Pb元素在80 cm以上的土壤中,异常区土壤中的含量明显高于非异常区,Pb异常基本存在于表层土壤中;Hg元素含量表层富集明显,城区土壤中的Hg含量远高于其他地方。研究结果表明,人为源输入是导致该地区Cd、Pb、Hg异常的主要因素,而Cr元素异常的形成具有双成因性质,在较高自然背景上产生了人为源叠加。因此,加强异常区工业"三废"的控制和管理,是防止异常面积扩大的有效措施。     

大兴安岭东北部永新金矿床金银系列矿物和碲化物的发现及其意义

永新金矿床是早白垩世晚期形成的浅成低温热液型金矿床。对其主要金银系列矿物和碲化物研究显示:金银系列矿物中Au质量分数为65.092%~90.713%(平均为83.942%),Ag为5.652%~16.632%(平均为11.285%);以自然金和银金矿为主,成色集中在870.2~941.3(平均为881.1),主要以包体金、粒间金和裂隙金的形式存在,粒径集中在10~20 μm;碲化物主要有辉碲铋矿、碲金银矿、碲银矿和碲铅矿等,以碲银矿数量最多,主要包裹于黄铁矿内部或产于裂隙中,常与自然金和方铅矿连生,粒径多为5~20 μm。综合研究碲化物组合特征、不同标高金矿物的成色、Te/Au值等认为,永新金矿床碲化物形成时成矿流体的lgf(Te₂)介于-15.2~-9.4范围,lgf(S₂)介于-16.7~-14.0范围,矿床与火山或次火山热液有关,具备中浅成成矿特征,深部尚有较大成矿潜力。     

小秦岭金矿带农田土壤重金属的时空变异趋势及其意义

研究农田土壤重金属累积的时空变异特征及定量化预测变异趋势,是探讨土壤重金属地球化学累积效应及预警方法的关键。收集整理小秦岭金矿区以往调研资料和陆续的动态监测数据,对比分析了近28年来研究区农田土壤重金属特征污染物Hg、Pb、Cd、Cu的时空变异特征和扩散速率,并利用年均增长量和总变化率2个参数,定量计算了研究区土壤Hg、Pb、Cd、Cu的累积速率,探讨其环境意义。分析表明,1985年至今研究区农田土壤重金属Hg、Pb、Cd含量平均值持续增长,Cu有所波动,但总体也呈增长趋势。在区域分布上,Hg、Pb、Cd基本以双桥河流域为浓集中心,随着时间的推移,污染范围均逐渐扩大,且向下游有加重的趋势,Cu和Pb的污染范围虽然也在扩大,但极重污染区正在减小甚至消失。     

小秦岭金矿带农田土壤重金属的时空变异趋势及其意义

研究农田土壤重金属累积的时空变异特征及定量化预测变异趋势,是探讨土壤重金属地球化学累积效应及预警方法的关键。收集整理小秦岭金矿区以往调研资料和陆续的动态监测数据,对比分析了近28年来研究区农田土壤重金属特征污染物Hg、Pb、Cd、Cu的时空变异特征和扩散速率,并利用年均增长量和总变化率2个参数,定量计算了研究区土壤Hg、Pb、Cd、Cu的累积速率,探讨其环境意义。分析表明,1985年至今研究区农田土壤重金属Hg、Pb、Cd含量平均值持续增长,Cu有所波动,但总体也呈增长趋势。在区域分布上,Hg、Pb、Cd基本以双桥河流域为浓集中心,随着时间的推移,污染范围均逐渐扩大,且向下游有加重的趋势,Cu和Pb的污染范围虽然也在扩大,但极重污染区正在减小甚至消失。