湖南安化下寒武统黑色页岩土壤元素地球化学特征

本研究对湖南安化县东坪、烟溪两地发育于下寒武统黑色页岩上的6个土壤剖面进行系统采样,并利用ICP\|MS等分析技术对土壤和相应岩石样品的主量元素和微量元素（包括重金属和稀土元素）含量进行了分析.主量元素A-CN-K(Al2O3-CaO+Na2O-K2O)图解显示,黑色页岩土壤的形成是黑色页岩化学风化的结果,经历了早期的Ca、Na淋失和后期的Al、Fe富集过程后,土壤具有贫Ca、Na而富Al、Fe的化学组成特征.多因子分析和相关性分析结果表明,成土过程中,微量元素可分为稳定元素（Ti、Zr、Nb、Hf、Ta、W等）、次稳定元素（Be、Sc、Ga、Ge、Rb、Cs、Pb、Th、Ba等）、活动性较强的元素（REE、Y、P、Sn等）和强活动性元素（Mn、Co、Ni、Zn、Cd、Tl、V、Mo、Sb、U等）.富集因子重金属污染评价显示,V、U仅在烟溪土壤剖面达到显著污染程度,Sn、Ba在东坪土壤剖面达到显著污染.Mo、Cd、Sb等重金属则在东坪和烟溪土壤均达到显著污染程度,其中,Cd在东坪可达到高度污染水平,而Mo在烟溪可达到极度污染水平.微量元素及稀土元素地球化学示踪分析显示,黑色页岩土壤没有受到外来物源的干扰,土壤重金属污染为来自黑色页岩的自然污染源.     

江浙地质高背景区土壤-水稻系统重金属迁移富集特征研究

为了解地质高背景区农田土壤的重金属富集及迁移特点,该文对2种不同地质高背景（江苏玄武岩区和浙江黑色页岩区）农田土壤及水稻籽实中元素（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As）分布特征进行分析;研究2个地区土壤-水稻系统中重金属迁移富集差异及主要影响因素,并结合土壤基本理化性质和有效态重金属建立对水稻籽实中主要重金属含量的预测模型。研究结果表明,Cd是江浙地质高背景区农田土壤中暴露风险最高的重金属元素,其中重金属元素Zn、Cu、Cd的生物富集因子最高,Ni和As相对较高,Cr和Pb最低,江苏玄武岩区农田土壤中Ni的迁移能力较强而浙江黑色页岩区Cd的迁移能力较强。土壤pH、CaO和Fe2O3等理化性质是影响农田土壤中重金属迁移能力的关键因素。回归预测模型表明,水稻籽实中重金属累积受到pH、CEC、黏土矿物和碳酸盐矿物的显著影响,而EDTA提取的有效态重金属更容易在水稻籽实中迁移富集。     

曼谷湾沉积物重金属元素的富集效应与生物有效性

2010年在曼谷湾(泰国湾北部)及其北部主要河口(湄干河、拉塞河、湄南河和邦巴功河)采集了46个表层沉积物样品,分析了样品中重金属元素(Cd、Co、Cu、Pb、Zn)的含量水平,并用Al均一化数据,获得消除了粒度效应的重金属地球化学特征.利用1mol/L的HCl对该区沉积物进行了处理,通过分析沉积物重金属在酸溶相和残渣相的分布,揭示其生物有效性.结果表明,曼谷湾周边河流沉积物中重金属元素含量明显高于曼谷湾;曼谷湾沉积物中重金属(Co、Cu、Pb、Zn)从北向南随着离岸距离的增加而增加,Cd没有明显分布规律;地累积指数显示Cd和Pb存在显著的地球化学富集特征.Cd和Pb在酸溶相中的比例相对较高,表明其生物有效性较高,易引发二次污染.     

碳酸盐岩风化和成土过程的重金属迁移富集机理初探及环境风险评价

为了探究碳酸盐岩在风化和成土过程中重金属元素迁移规律及重金属的富集机理,本次研究以贵州省都匀市及其周边地区寒武纪地层出露的碳酸盐岩风化剖面为研究对象,采用碳酸盐岩酸不溶物的提取试验研究重金属在基岩中的赋存特征,并结合质量平衡法探索重金属的迁移特征,初步讨论了土壤中重金属的富集机制及其环境影响.研究结果表明:碳酸盐岩风化...     

喀斯特地区典型风化剖面重金属超标程度及元素迁移特征研究

我国西南喀斯特地区是著名的重金属元素地球化学异常区。除了人类活动所导致的土壤污染问题以外,地质背景很可能是造成土壤重金属超标的重要因素。为了弄清岩石风化和成土过程中重金属的释放规律及其环境效应,本次研究以贵州省罗甸县典型的碳酸盐岩和碎屑岩风化剖面为载体,采用实地调查、地球化学测试分析等手段,结合质量平衡系数的计算方法对研究剖面的重金属元素超标程度及元素迁移规律展开调查。研究结果表明:碳酸盐岩比泥质岩具有更高的重金属元素释放潜能,其风化和成土过程向环境中释放重金属的量与风化壳的发育程度有关。研究区石灰土剖面重金属元素超标程度严重,且以Cd和As的超标程度最大。地带性黄壤中Cr、Ni元素的富集很可能与剖面发育过程中铁氧化物的沉淀富集有关。综合分析认为岩性不同所导致的风化速率的差异很可能是造成碳酸盐岩和泥质岩剖面重金属淋失程度差异的主要原因。而且,重金属元素在风化剖面中的迁移规律受元素自身地球化学性质、母岩类型和风化壳发育程度等多重因素控制。     

贵州开阳地区富硒地层及风化土壤地球化学特征

通过对开阳地层和土壤调查,发现灯影组、牛蹄塘组等地层富集硒元素,由其风化而来的土壤也富硒。富硒地层同时还富集Mo、As、Cd、Sb、Ba、Co、Ni、Tl、V、Zn等元素,而相对缺Ag、Bi、Cr、Ga、Rb、Sr、Ta、Zr等元素;富硒地层风化形成的土壤中As、Ba、Cd、Co、Mo、Ni、Sb、Se、Tl等元素对基岩有明显的继承而富集;Pb元素则在基岩风化过程中流失而亏损;Cu、Sc、V、Zn元素在基岩风化后明显富集;而Ni、Co、Cd则具有对基岩的继承和后期风化富集的双重特征。研究表明该地区硒的富集是热水沉积、深部物质沿白马洞深大断裂迁移、热卤水的迁移混合,铀矿化以及大量硫化物的存在共同作用的结果。开阳富硒地层及风化土壤中稀土元素总量∑REE为66.61～609.13×10-6,LREE/HREE比值为1.17～5.40,(La/Yb)N=5.08～15.72>1,REE分布模式为右倾型,轻稀土段右倾明显,(La/Sm)N=1.43～7.44>1,为LREE富集型,重稀土段则相对平缓,(Tb/Yb)N=1.01～2.39。通过对微量、稀土元素的分析表明,富硒的黑色岩系形成于缺氧条件下的低温热水沉积环境。     

强烈风化条件下玄武岩发育土壤的元素地球化学特征

海南岛地处热带,晚第三纪以来喷发的玄武岩上广泛发育铁铝土。土壤剖面的常量元素、微量元素、化学风化指标及元素迁移率的研究表明:(1)土壤Al2O3、Fe2O3、SiO2和TiO2元素富集,水溶型元素强烈淋失,高CIA值和低ba值均显示其经历强烈的化学风化作用;(2)元素含量和元素迁移率的计算结果显示,温带难迁移的Ti、Zr、Hf和Nb等元素在高温多雨的热带环境下也会发生强烈的淋失,究其原因主要受湿热环境下高有机质含量和强酸性条件影响;(3)Fe、Al、Cu和Ni等元素的迁移则反映了基岩发育土壤自下而上的风化渐进特征;(4)表层土壤K、Na和Sr元素的强烈富集则与大气沉降有关。     

淡水沉积物中重金属的毒性预测─评价酸可挥发硫(AVS)的重要作用

国外的研究证明：酸可挥发硫（AVS）是决定沉积物中重金属阳离子生物富集的重要分配相。通过对底栖生物的毒性试验，沉积物中酸可挥发流对重金属Cu，Cd的生物毒性起到重要作用．结果表明，沉积物中重金属与酸可挥发硫的浓度是预测生物富集性的基础，同时，也与沉积物中孔隙水中重金属的浓度密切相关。用重金属（Cu或Cd）与AVS当量摩尔浓度预测表明；当[Cu或Cd]：[AVS]＜1时，生物表现出无毒性；当[Cu或Cd]：[AVS]＞1时，孔隙水中重金属浓度增加，出现生物毒性并有明显的生物致死现象。用沉积物中酸可挥发硫（AVS）预测，评价重金属的生物毒性，是水体研究中的一个有效方法．     

西南典型碳酸盐岩高地质背景区农田重金属化学形态、影响因素及回归模型

土壤重金属化学形态是决定重金属生物活性和生物毒性的重要因素,是科学评价西南碳酸盐岩高地质背景区土壤重金属生态风险的关键.为了探明碳酸盐岩高地质背景区土壤重金属化学形态分布情况,选择贵州省典型碳酸盐岩分布区,以第二次全国土壤普查图斑为采样单元,在农田中采集土壤表层样品309件,利用改进的Tessier七步顺序提取法,分析了As、Cd、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等7种重金属的水溶态（F1）、离子交换态（F2）、碳酸盐结合态（F3）、弱有机结合态（F4）、铁锰氧化物结合态（F5）、强有机结合态（F6）和残渣态（F7）这7种化学形态.结果发现,土壤中重金属As、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn残渣态比例均超过50%,有效组分（F1~F3）比例均小于5%,潜在生物有效组分（F4~F6）比例低于45%,活性较低,生态风险不高.Cd的有效组分和潜在生物有效组分占比分别为55.49%和29.37%,远高于其他重金属,基于土壤重金属形态的生态风险远小于基于土壤总量的生态风险.逐步回归方程可以有效建立Cd、Cu和Pb生物有效组分与影响因素之间的关系.重金属全量和pH值是影响碳酸盐岩高地质背景区土壤重金属化学形态的重要因子,受研究区长期土法炼锌活动和碳酸盐岩风化成土过程中重金属元素倾向于在残渣态中富集的影响,土壤有机质（OM）和氧化物含量对土壤重金属化学形态影响相对较小.     

基于总量和形态的表层沉积物重金属污染及来源——以马鞍列岛海域为例

为了解马鞍列岛海域沉积物特征及重金属污染状况,于2017年6月采集了该海域表层沉积物样品,并对表层沉积物pH值、氧化还原电位（Eh）、粒度（D_[3,2]）等地球化学指标进行了同步原位调查,采用改进后的沉积物重金属形态分析的连续提取法（European Community Bureau of Reference （BCR））分析了7种重金属（Cr、As、Ni、Zn、Pb、Cu、Cd）各形态含量,并结合富集因子系数（EF）、地累积指数法（I_geo）等方法初步探索了马鞍列岛海域沉积物中重金属的污染特征及其来源.结果显示,马鞍列岛海域沉积物呈中性-弱碱性,属还原环境;近岛礁区以粉砾和粘粒为主,而远岛礁区以砂砾和粉砾为主;7种重金属总量均满足我国海洋沉积物质量I类标准;Cr、As、Ni以原生相为主,而Zn、Pb、Cu、Cd均以次生相为主;Cd以可交换态及碳酸盐结合态（F1）以及有机物及硫化物结合态（F3）为主要赋存形态,Zn、Pb、Cu以铁锰氧化物结合态（F2）为主要赋存形态,而Cr、As、Ni以残渣态为主要赋存形态;以Fe作为参比,7种重金属的富集程度顺序为Cd > Cu > Ni > Zn > Pb > Cr > As;通过空间污染状况分析发现,Cu、Cd在受人为活动影响较大的近岛礁区存在富集污染现象,其他重金属则主要表现为天然来源,除Ni外,Cu、Pb、Cd、As、Cr、Zn含量均呈近岛礁区>远岛礁区的空间分布特征.总体上,马鞍列岛国家级特别海洋保护区沉积物重金属污染程度较低,生态环境保护与底质修复效果较好.     

重庆城口地区下寒武统黑色岩系重金属富集特征及其生态环境效应

重庆城口地区广泛发育有下寒武统黑色岩系。测定了城口地区下寒武统黑色岩系中多金属富集层、黑色岩系岩石及其风化土壤、硅质岩样品中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sb、Pb含量。结果表明多金属富集层中重金属相对比较富集,其中Cd、Zn、As的富集程度较高,富集系数平均分别为119.67,10.73,7.30。运用地质累积指数法和生态危害指数法评价了重金属的潜在生态环境效应,其中Cd、As的生态危害较大,黑色岩系尤其以多金属富集最为明显,在未来的研究中关注多金属富集层中Cd、As的生态环境效应。     

葫芦岛东北部土壤重金属分布特征及来源解析

选择典型辽宁省工矿型城市葫芦岛,以东北部的龙岗区、连山区和南票区为研究区,基于1：25万土地质量调查获取的重金属数据,分析探讨土壤重金属的分布特征、赋存形态及污染来源.结果发现：研究区表层和深层土壤8项重金属平均含量均高于辽宁省背景值,其中表层土壤Cd、Cu、Pb、Zn、Hg、As空间上呈现出龙港区沿海及内陆局部浓集的特点,Ni、Cr高值区主要分布在下白垩统和中侏罗统火山岩地层区.各重金属富集系数平均值表现为Cd > Hg > Pb > Zn > As > Cu > Cr > Ni,其中,Cd 3.41、Hg 2.93,空间上表现为大面积强烈富集.土壤中Cd主要以离子交换态为主,占全量的54.38%,生态风险最高.土壤剖面中Cd、Pb、Hg、Zn总体呈现出"表聚性"特征,而Cu、As、Cr、Ni呈现出"平稳性"特征,且不同成土母质对重金属具有明显的控制.各重金属单项污染指数平均值表现为Cd > Zn > Cu > Pb > Cr > Ni > As > Hg,其中Cd污染水平较高.来源分析显示,Zn、Cu、Cd、As、Pb主要受工业、交通、生活、采矿等人类活动的综合影响,Cr、Ni主要受地质背景控制,而Hg更多来源于煤炭燃烧.     

模拟酸雨条件下垃圾填埋的重金属地球化学迁移模型——以徐州为例

为研究酸雨沉降条件下垃圾中重金属迁移过程,以重金属浓度变化为基础,建立了生物反应器填埋场重金属浸出和淋出的地球化学迁移过程模型和地球化学迁移的数学预测模型。研究表明,重金属的浸出顺序为As、Ni、Cr、Co、Cd、Mn、Cu、Zn、Sn、Hg、Pb、Fe,淋出顺序为Mn、Co、Ni、Cr、Cu、Cd、As、Fe、Zn、Hg、Pb、Sn;对生活垃圾重金属浸出所建立的数学模型大多为指数函数、幂函数、二次函数,对模拟酸雨条件下的生物反应器填埋场重金属的淋出建立的数学模型大多为二次函数、幂函数,数学模型的相关系数在0.9以上,模型拟合效果较为理想;通过引进重金属元素释放系数建立了生物反应器填埋场重金属淋出累积总量的模型,修正后的模型的计算结果和实测值的误差在千分之一以内,可用于预测填埋场内重金属溶出总量。     

基于地球化学特性的海州湾海洋牧场沉积物重金属研究

海洋牧场是一种新的可持续的生产方式,对中国海洋经济的转型具有重要作用.本文根据海底构筑物的密集程度与投放时间把海州湾海洋牧场划分为3个区(外侧区、内测区、中心区),对表层沉积物的温度(T)、酸碱度(p H)、氧化还原电位(Eh)、表面积平均粒径(D[3,2])、总有机碳(TOC)这5种地球化学指标进行原位调查,采用改进的BCR方法对重金属Cr、Cu、Ni、Zn、Pb、Cd进行连续提取.结果表明,沉积物Eh的横向分布受到了海底构筑物的影响,TOC在11.7~13.5 g·kg-1之间,与p H呈显著负相关;Cu、Zn、Ni、Cr以原生相为主要赋存形态,Pb、Cd以次生相的铁锰氧化物结合态(F2)为主要赋存形态,并受Eh控制;相关性及聚类分析表明,Cr、Cu、Ni、Zn为天然源,Cd、Pb存在明显的人为来源;Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd的可交换及碳酸盐结合态(F1)与TOC显著相关,Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd铁锰氧化物结合态(F2)、Cr、Ni、Cu、Zn的残渣态(F4)都与沉积物粒度显著相关,不同形态的Cd受多环境因子控制;海洋牧场中心区和外侧区沉积物中重金属总量、次生相含量均较内侧区和对照区要低.由于海底构筑物和水动力学的差异性,海洋牧场内侧区细颗粒与有机质对沉积物重金属Cr、Ni、Cu、Zn次生相的富集、吸附作用要大于颗粒再悬浮的释放作用,而在中心区、外侧区细颗粒和有机质影响较小;沉积物富集系数显示Cd出现了富集现象.     

渝西经济区土壤地球化学基准值与背景值及元素分布特征

基于渝西经济区多目标区域地球化学调查资料,采用正态和对数正态法,获得了土壤54种元素(指标)的地球化学基准值和背景值,并研究其分布特征;同时分析了岩石风化成土过程元素的富集贫化规律,以及表层土壤元素分布特征。结果表明,与全国土壤相比,该区重金属元素Cd、Cr、Hg、Ni基准值较高,As较低,Pb、Zn、Cu与全国值相当;多数重金属元素和植物营养元素背景值偏高,仅K、Mn、P、Cl元素背景值低于全国水平。对比土壤背景值与基准值,发现多数元素(指标)背景值与基准值相当,说明表生作用和人为活动对表层土壤影响较小;而Se、Hg、S、N等14种元素在表层土壤富集,人为输入作用显著。不同母岩区表层土壤元素(指标)分布表现为,碳酸盐岩区多数元素含量较高;就不同pH值范围而言,CaO、MgO、K2O、P以及除Hg以外的重金属元素均在碱性环境含量较高,SiO2在酸性环境含量高,较多元素(指标)在中性环境中趋于稳定。     

北京北部水系沉积物中重金属的研究

主要研究了北京市北部水系沉积物中重金属(As、Hg、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Ti和Zn)含量和来源.在潮白河及密云水库流域采集了17个沉积物样品,温榆河流域采集了5个样品,重金属含量As和Hg采用原子荧光光谱法测定,Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Ti和Zn含量用电感耦合等离子发射光谱法测定.研究结果表明,沉积物中重金属元素没有出现明显的富集状况,只有Hg、Cd、Cr和Zn在一些采样点有较高的富集.相关性分析表明Hg、Cd、Zn和Cu互相之间呈显著正相关(r0.06;p0.01),而Hg与Cr、Mn、Ni、Pb和Ti没有明显的相关性.通过主成分分析研究重金属的来源,发现前3个主成分贡献率分别为38%、23%和17%.因此,Hg、Cd、Zn和Cu作为第一主成分被认为与人类活动的工矿业开采有关,第二主成分As和Mn与人类活动的农业生产和生活污水排放有关,第三主成分Cr、Ni和Ti与岩石风化和土壤侵蚀有关.     

亚热带高山森林土壤典型重金属的空间分布格局及其影响因素:以云南哀牢山为例

为探究微量重金属元素的分布格局与局地气候、人类活动、植被分布和土壤发育差异等影响因素的关联作用,本文以云南哀牢山迎风坡（西坡）与背风坡（东坡）850~2650 m之间的9个海拔高度的森林样地为研究对象,重点探讨了迎风坡与背风坡森林表层土壤中典型重金属海拔分布格局差异及其主控因素.结果表明,土壤中Cd、Sb、As、Cr和Pb的含量及富集因子较高;东西坡土壤层中Cd、Sb和西坡Pb的含量具有较明显的海拔分布模式,其含量随海拔升高而增加;同一海拔西坡土壤层中Cd、Sb、As和Cr的含量显著高于东坡的相关含量.相关分析和主成分分析结果显示,Cd和Sb分布格局变化主要受控于大气输入沉降与土壤有机质的强结合作用,高海拔区域存在明显的"冷捕集"效应（cold-trapping）,As和Cr的分布变化主要来源于土壤母质风化差异,而Pb的分布差异受基岩矿物风化控制.研究结果强调了大气沉降输入、降水与植被的综合效应（如"冷捕集"效应、促进冠层过滤、凋落物沉降与岩石风化等）对偏远高山土壤中微量重金属分布格局的影响作用.