Diel stream geochemistry,Taylor Valley,Antarctica

Unlike temperate and polythermal proglacial streams, the proglacial streams in Taylor Valley (TV), Antarctica, are derived primarily from glacier surface melt with no subglacial or groundwater additions. Solute responses to flow reflect only the interaction of glacial meltwater with the valley floor surrounding the stream channel. We have investigated the major, minor and trace element 24‐h variations of two proglacial melt streams, Andersen Creek and Canada Stream, originating from the Canada Glacier in TV, Antarctica. Both streams exhibited diel mid‐austral summer diurnal flow variation, with maximum flow being more than 50 times the minimum flow. Dissolved (< 0.4 µm) major, minor and trace solute behaviors through diel periods were strongly controlled by the availability of readily solubilized material on the valley floor and hyporheic‐biological exchanges. Anderson Creek had generally greater solute concentrations than Canada Stream because of its greater receipt of eolian sediment. Andersen Creek also acquired greater solute concentrations in the rising limb of the hydrograph than the falling limb because of dissolution of eolian material at the surface of the stream channel coupled with minimal hyporheic‐biological exchange. Conversely, Canada Stream had less available eolian sediment, but a greater hyporheic‐biological exchange, which preferentially removed trace and major solutes in the rising limb and released them in the falling limb. Given the dynamic nature of discharge, eolian, and hyporheic‐biological processes, solute loads in TV streams are difficult to predict. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

固体聚合膜电解浓集法测量天然水中低含量氚的化学淬灭效应研究

固体聚合膜电解浓集法是浓缩氚含量较低(1 Bq/m~3)的天然水样的常用方法,但因水样自身含有杂质离子或电解装置聚合膜带入杂质进入浓集液,使浓集液偏酸性,在测量过程中易产生化学淬灭效应,导致氚的测量值偏低。本文研究了水样自身存在的杂质离子和聚合膜上残留的杂质离子、样品溶液的pH值及其电导率所产生的化学淬灭效应的影响,实验表明,为减少化学淬灭效应,提高测量低含量氚的准确性,需保证水样溶液呈中性,电导率≤1μS/cm,同时避免杂质沉积在聚合膜上。如果水样溶液的pH值偏酸性、电导率大于1μS/cm,可采用酸碱混合型离子交换树脂去除水样中自身的杂质;对于聚合膜引入的杂质,可在电解后的水样中加入微量氨水将其pH值调节至中性。     

从平衡-封闭-静态转向非平衡-开放-动力学研究-热液矿床成因的若干新概念概述

热液金属矿床成因研究过程中,观测与实验始终是密切结合的。上世纪70年代,平衡热力学的实验数据的快速积累,使人们用热力学理论计算可以预测和反演矿石和岩石的成因。但是,没有矿物-水溶液的反应速率数据,又没有与流体力学的结合,搞清楚矿石成因是困难的。七、八十年代,开始研究矿物与水溶液的反应动力学实验。科学家们开始瞄准了从平衡-封闭-静态转向非平衡-开放-动力学研究的这个大方向。1992年我们建立地球化学动力学开放研究实验室。研究高温高压矿物与水反应速率,发现固液的开放体系的自组织现象。实验发现温度影响矿物的各个元素反应速率改变,发现在跨越水临界态时矿物与水反应速率涨落、在近临界的气-液两相不混溶区一些金属进入气相、超临界流体的氧化作用及特别的溶剂性能影响矿物溶解性质。实验证实:临界态区流体与矿石成因有关。水岩相互作用的反应动力学实验温度从低温到550度,揭示矿石的金属来源、迁移、金属与蚀变分带机制。一大批大于300度的矿物与水反应动力学实验在国际界是少有报道的。九十年代,超高压的科学发展,与同步辐射光源的技术进步的结合,使固体地球科学又迈向了地球深内部。我们发展了高温高压流体性质的原位直测(测量850℃水溶液)红外谱,发现深部流体的新性质:气液两相流体的新结构,在临界温度区(300~400℃),水分子氢键网络的破坏受压力影响不大(23MPa~3GPa),同时,出现水的高电导率。研发新仪器为开放-流动-非平衡的反应动力学实验与极端条件下物质性质的直接观测结合,在科学前沿领域开辟了创新道路。     

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。     

The wreck of the MV Rena: spatio-temporal analysis of ship-derived contaminants in the sediments and fauna of Astrolabe Reef

ABSTRACT

The October 2011 sinking of the container ship MV Rena on Astrolabe Reef, New Zealand, provided a rare opportunity to examine the fate of shipwreck-derived contaminants on an offshore rocky reef and food chain. Analyses of trace metals, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and organotins indicated significant but localised contamination of Astrolabe Reef but not of nearby Mōtītī Island. Three years after the grounding, PAH concentrations were greater in sediments at Astrolabe (up to 131?mg kg^?1) than at control locations, while organotins from the ship's antifouling hull paint were found exclusively in Astrolabe Reef sediments and biota. Over 80% of Astrolabe sediment samples contained tributyltin at concentrations above guideline sediment levels (>0.07?mg kg^?1). Tributyltin and its decomposition products were also recorded in sea urchins, gastropods, lobster and fishes at concentrations up to 0.2?mg kg^?1. Wreck and cargo-derived metals, particularly copper, tin and zinc, were present in some Astrolabe sediment samples above Australia and New Zealand Environment and Conservation Council guideline concentrations. However, there appeared to be only limited transmission of metals through the food chain. Copper, tin and zinc were recorded at greater concentrations in Astrolabe sea urchins and gastropods compared to control specimens, while metal concentrations in other biota were comparable across impact and control sites. Despite over 3 years having passed since the Rena grounding, the data series does not show any upward or downward trends in contaminant concentrations on Astrolabe Reef. Consequently, there is uncertainty about the long-term implications of the Rena grounding for the ecology of Astrolabe Reef.     

长岛县南五岛土壤地球化学特征及环境质量评价

以长岛县南五岛土壤为研究对象,对区内土壤元素的含量特征进行分析,并对土壤环境质量进行评价。结果表明：研究区土壤平均含量与烟台市、山东省以及全国土壤平均水平相比,除CaO,Na2O,Hg,S,Se,P,F元素含量差异较明显,其他大部分元素含量相对稳定,元素含量的高低不仅与研究区背景条件有关,也与人类活动密切相关。研究区土壤环境质量整体较好,大部分区域属于清洁区和尚清洁区,仅城区局部受到一定程度的Cd,Hg,Zn污染。     

发扬地学学科优势,形成具有国土资源部门特色的土壤修复理论与技术体系

岩石圈是土壤重金属元素的根本来源,是其迁移转化和生物-地球化学循环的场所,也是重金属元素的最后归宿,因此地质学、岩石学、矿物学和地球化学在重金属污染土壤修复中具有基础性的重要指导意义。国土资源部门已经在土壤重金属调查、溯源和风险评价上发挥了重要作用,还可以在探索研究灾害链的组成、影响因素和阻断途径的基础上,形成有地学特色的修复理论和技术。目前,国土资源部门的修复理论研究成果主要集中在缓变型地球化学灾害理论和地球化学工程学方面,在所属研究机构已经形成了若干种土壤修复剂,通过小试、中试和典型示范,验证了这些修复剂具有优异的修复性能与效果,是落实"土十条"和生态文明建设的一支重要力量。     

秦岭某钼矿区开发对东川河流域Cd的影响

为了探索矿业活动对河流水质产生的影响,以秦岭某大型钼矿区下游的东川河流域为研究对象,通过现场采样与室内测试的方法,分析了地表水、沉积物、岩矿样品中重金属Cd的含量特征。采用污染超标倍数法、地累积指数法及Hakanson潜在生态风险评价法分别对东川河流域的河水和底泥样品进行了污染现状评价和生态风险程度评价,最后讨论了Cd的来源。结果表明:东川河主沟16个河水采样点位中,有11个点位的Cd含量明显高于未受矿业活动影响的对照区各点位Cd含量值,Cd含量变异系数达到95.65%,并且从上游到下游各点位Cd含量呈偏态分布,说明东川河流域Cd受矿业活动影响显著。东川河主沟16个河水采样点中有15个Cd含量满足地表水Ⅱ类水标准,比重为93.75%,可以判断东川河整体水质较好。仅5号点位超Ⅱ类水质标准,污染超标倍数为1,为轻度污染。地累积指数分析结果表明,东川河主沟11个底泥样品均存在不同程度的污染:污染最严重的10号点位达到中度-强污染级别;污染最轻的8、9、13号点位为无污染-中度污染;大多数点位为中度污染。东川河主沟11件底泥样品重金属Cd的潜在生态危害指数平均值为120.27,表明东川河主沟底泥总体达到强生态风险程度。酸性矿山废水、原生地质背景、底泥释放、大气干湿降尘等是造成东川河流域Cd重金属污染的主要污染源。     

江苏灌河入海口附近重金属元素环境地球化学质量分析

以往对灌河口附近海域进行地球化学调查发现,海底沉积物及海水质量总体良好,但局部沉积物中Cr含量高于一类标准,Cu、As、Pb、Hg等其他重金属元素含量也明显高于其他地区,个别重金属元素已接近一类标准最高限,存在潜在生态风险。为进一步了解其与人类活动是否有关,对灌河靠近入海口40 km长的河水进行了地球化学调查,发现灌河河水中Hg、Cu、Pb等重金属元素存在一定程度的超标现象。结合其他证据认为,人类活动不仅对灌河下游河水质量产生了负面影响,还对入海口附近的海域环境质量产生了潜在威胁。借鉴内梅罗综合指数评价思路对灌河下游及入海口的重金属元素环境质量进行评价,并对如何降低、消除生态风险提出了若干建议。     

金衢盆地典型地区土壤-稻米重金属含量及土壤酸碱度的影响研究

作物对土壤中重金属的吸收受作物种类、采集部位及土壤理化性质等多方面因素的影响。近年来,金衢盆地土壤酸化面积逐年增大,酸化程度逐渐加深,其对土壤-作物系统中重金属元素的活动影响尚不明确。本文基于金衢盆地典型地区264组根系土壤-稻米样品分析数据,开展土壤、作物的重金属含量特征及其影响因素的研究,重点讨论了土壤pH对作物吸收重金属的影响。结果表明：①264件土壤中多数重金属元素的变异系数大于0.5,As、Cd、Cr、Cu、Ni和Zn元素之间呈显著正相关（P<0.01）。土壤Cd超标样品23件,超标率为8.7%;As、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn超标样品均未超过2件。②稻米中Cu、Zn与Cd含量呈显著正相关,Cd的富集系数（BCF）高于植物营养元素Cu、Zn。③稻米中Zn和Cu在P<0.1水平上与pH值呈显著正相关。Cd、Cr、Hg的BCF与pH值之间存在一定的负相关性。研究认为,适当调低土壤的酸碱度会削减土壤中Cd、Hg等重金属元素的活性,从而减少农作物对重金属的吸收转运。研究结果可为当地粮食安全生产决策提供科学数据,为土地管护提供参考依据。