环境科学基础理论 环境地学

X142200701461乌江流域沉积岩风化过程中铀的富集与释放/宋照亮(中科院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室)…∥环境科学/中科院生态环境研究中心.-2006,27(11).-2273~2278环图X-5以乌江流域石灰岩、白云质灰岩、白云岩、硅质岩、黑色页岩和紫色砂岩等典型岩石的13条风化剖面为对象,运用相关分析和质量平衡计算方法,研究了这些岩石风化过程中铀(U)的富集与释放及其对河水U分布的影响,旨在增进对U生物地球化学循环的了解,也为流域U污染防治提供依据.结果表明,①乌江流域风化物和土壤中U的富集程度基本上高于上陆壳(UCC)、中国土壤…     

中国西南乌江流域石灰土中微量金属的富集

为了解石灰土中微量金属的富集特征、机理及供给能力,本文以乌江流域9条石灰岩风化剖面为对象,运用R型聚类分析和质量平衡计算方法,研究了石灰岩风化过程中V、Co、Ni和Zn的富集问题,并获得了以下认识:(1)本区石灰土中V、Co、Ni和Zn的富集程度与其它地区的石灰土相当(甚至更高),高于上陆壳(UCC)、中国土壤(CS)和世界土壤(WS);(2)V、Co和Zn在石灰土中的富集主要与铁氧化物/氢氧化物等的吸附或共沉淀产生的淀积富集有关,而Ni的富集则主要与铝硅酸盐黏土矿物吸附和其它更易溶元素强烈迁出引起的弱残留富集有关。     

乌江干支流河水中U元素的地球化学特征

本研究对乌江流域河水U浓度进行了测定,系统讨论了乌江流域干支流河水中U的元素地球化学特征,并对其主要来源进行了辨析。研究结果显示,乌江河水中溶解态U的平均浓度约为0.504μg/L,比世界河流平均水平0.186μg/L及长江平均含量0.45μg/L高,但是低于黄河U含量4.86μg/L,同时也低于世界平均海水U浓度3.3μg/L。来源分析显示,乌江河水中的U主要来源于碳酸盐岩风化,尤其是白云岩的风化,对U行为有决定性的控制作用,说明了在海洋沉积成岩过程中生物作用过程对U行为的重要性。蒸发岩和硅酸盐等的风化过程对乌江河水U的贡献不大。和十年前相比,人类活动对流域河水U的影响明显增加。     

黔中白云岩风化剖面微量元素的地球化学特征

本研究是为了探讨微量元素在化学风化作用下的迁移特征及分布规律并讨论碳酸盐岩地区红色风化壳的物源问题。我们选择了贵州省遵义市新浦镇的一处发育完好的原生白云岩上覆红土剖面作为研究的对象。以Zr作为不活化元素,我们得到以下的认识:1)该白云岩上覆红土剖面是原地形成的淋滤剖面,微量元素的迁移系数在红土剖面中的变化都具有很好的规律性。元素对Nb-Ta、Zr-Hf和Y-Yb的相关性很强,其可以作为上覆土层物质非多来源的证据,而单一物源与下伏岩石高度相关,那么可以推断所研究的土壤来源于下覆碳酸盐岩的风化。2)在整个剖面中,大部分微量元素在风化过程中都表现出富集的特性,尤其在岩-土界面处达到最大化,这显示出了风化淋滤的过程。Nb、Ta、V和Hf是相对不活化的元素。3)轻稀土元素在岩土界面的富集系数是大于重稀土元素的,这表明轻稀土元素在淋滤过程中更易于迁移。此外,铁质壳对相关微量元素有着富集的作用。总之,本次的研究结果对探讨喀斯特地区红土型风化壳的物质来源问题有着重要的指示意义。     

华南大东山花岗岩地质背景区土壤铊来源及富集特征研究

通过对粤湘赣交界处大东山花岗岩体及其上发育的风化土壤进行野外地质调查、主微量元素和铊(Tl)形态含量分析研究,初步揭示华南花岗岩风化成土过程中Tl的迁移富集规律。研究结果表明:(1)大东山花岗岩及其风化土壤的Tl含量明显超出我国和世界自然土壤Tl含量背景值(～1mg/kg),证实研究区土壤普遍存在Tl富集现象;(2)风化壳样品组分与花岗岩具有很好的地球化学继承性,是大东山花岗岩原位风化的产物,且母岩成分相对均一;(3)Tl主要为残渣态(>75%),且Tl与Rb和K具有良好的正相关性,说明风化壳花岗岩和土壤中Tl分别主要存储在含钾硅酸盐矿物(黑云母和钾长石)和粘土矿物(如伊利石)晶格中;(4)质量迁移系数表明Tl在风化壳剖面上层被淋滤出,向下迁移,随后在淀积层发生沉淀、富集;(5)母质C层土壤中残渣态Tl含量与花岗岩相似,但占比明显低。因此,在花岗岩风化成土过程中,伴随着含钾原生矿物的分解,Tl可被释放到风化壳地表环境中进而富集,形成华南花岗岩地区土壤Tl富集现象,对区域土壤质量安全的影响值得关注。     

西南氟病区典型高氟土壤的地球化学特征及氟富集原因

贵阳市高氟土壤的成土母岩主要为三叠系松子坎组泥质灰岩与泥质白云岩。研究区内表层土壤最高值是全国均值的8.2倍,深层土壤最高值是全国均值的12倍。土壤中氟富集的主要原因为土壤粘粒组分吸收富集了基岩风化过程中释放出来的氟,在基岩氟含量较高的地区,这一过程导致土壤氟含量达到极高水平。在碳酸盐岩区发育程度不同的土壤氟含量差别较大,氟主要富集在土壤粘化层,土壤中含粘土矿物和非晶质矿物越多的层位,氟含量越高。     

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。     

湘西北黑色泥灰岩风化剖面重金属富集的地球化学机制

通过对湘西北地区黑色泥灰岩风化剖面（DM剖面）中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Th、U 8种重金属元素地球化学特征的研究,并与区域上发育于黑色页岩的2条风化剖面的对比分析,初步揭示了黑色泥灰岩风化剖面中重金属富集的地球化学机制。结果表明：（1）与黑色页岩相比,黑色泥灰岩风化成土过程中重金属元素普遍呈现出低背景、高富集的地球化学特征。（2）黑色泥灰岩风化剖面的形成,是在基岩中碳酸盐快速溶蚀的基础上（基岩的酸溶相含量为78.57%）,由酸不溶相进一步演化的结果。在此过程中,对于无明显外源输入的元素Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Th、U,一方面,赋存在酸溶相的部分随碳酸盐的淋失而亏损甚至强烈亏损（其中Th相对惰性）;另一方面,残余在酸不溶相的部分因基岩中大量碳酸盐的淋失而显著富集,且随风化剖面的演化未显示出进一步的亏损。因此,这些元素在风化剖面中的富集是绝对（强烈）亏损和显著相对富集的综合结果。对于Cd,存在明显的外源输入,可能主要以水溶态形式带入并大量淀积在剖面下部。（3）在黑色泥灰岩风化剖面,有机质（OM）不是重金属元素的主要赋存介质,其对重金属元素地球化学行为的影响有限。（4）黑色泥灰岩发育的土壤中,Cu和Cd的平均含量分别为54.58 mg/kg和0.58 mg/kg,高于农用地土壤污染风险筛选值,特别是Cd,对土壤生态环境可能形成不利影响,应引起关注。     

碳酸盐岩风化形成的土壤剖面上氟的分布及影响因素

选择贵州省新蒲、平坝和罗吏地区的3个碳酸盐岩原地就位风化成土剖面为研究对象,通过对剖面土壤中氟形态、矿物组成、主量地球化学元素和理化性质等的测定实验,讨论了土壤剖面中氟的赋存形态、分布特征及与影响机制。结果表明:罗吏、平坝和新蒲3个剖面残渣态氟含量分别介于896~1 667 mg/kg、897~2 827 mg/kg和1 386~2 852 mg/kg之间,均占各剖面总氟含量的98%以上,3个碳酸盐岩风化形成的土壤剖面中氟主要为残渣结合态;除罗吏剖面外,其它几个剖面吸附性强的无定形铁铝氧化物、结晶态铁铝氧化物与氟含量皆无显著中度以上正相关,有机碳甚至在三个剖面中和氟显著负相关,表明吸附作用对氟富集的贡献有限;次生粘土矿物是氟的主要载体,且主要以残渣态的形式存在于粘土矿物的晶格中,但氟含量与粘粒含量相关性并不显著;采用SPSS软件对氟与各种理化性质进行多元逐步回归分析,回归方程表明镁对氟富集具有重要作用。     

西西伯利亚古生代岩溶化碳酸盐岩的含油气性

在西西伯利亚地台广泛分布的古生代碳酸盐岩中发现了20多个油、气藏。研究表明,烃流并非来自这些岩石,而是来自其上形成的三叠系-下侏罗统裂隙-洞穴-岩溶风化壳。在风化岩石中,石灰岩和白云岩对寻找油、气最有意义。含油气碳酸盐风化壳的位置在很大程度上受构造因素的控制。洞穴充填物的成分如何与油气储集性质的优劣相关。     

石灰土(碳酸盐岩风化壳)形成地球化学过程研究

以选自贵州遵义官坝、安顺天龙和贵阳龙洞堡三个剖面为例,运用ACNK和ACNKFM三角图解、元素对的协变特征及元素质量迁移系数,对石灰土形成的地球化学过程进行了详细讨论。结果显示:石灰土形成地球化学过程遵循碳酸盐岩风化成土之两阶段模式;官坝剖面的风化程度和过渡性具有碳酸盐岩风化成土初级阶段的特征,天龙和龙洞堡剖面与红色风化壳的基本特征相似,体现出所经历的风化作用过程或所处的阶段不同;龙洞堡剖面与天龙剖面的地球化学特征和演化过程存在一些不同,可能指示灰岩和白云岩风化壳的本质差异。     

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...     

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.     

岩溶地区红土与碳酸盐岩上覆地层相关性及其指示意义——以贵阳乌当区剖面为例

本文以贵阳乌当剖面为研究对象,通过对岩石、土壤的矿物学、地球化学指标的分析,探讨该地红土与基岩(桐梓组白云岩)以及上覆地层(红花园组灰岩和湄潭组下段碎屑岩)之间的物源关系。结果显示碳酸盐岩酸不溶物以石英为主,红土与碎屑岩具有相似矿物组合特征;主量元素、微量元素证据显示湄潭组碎屑岩、红花园组灰岩和桐梓组白云岩酸不溶物都为红土的形成提供了物源,其中可能以湄潭组碎屑岩贡献最大。     

土壤污染指标元素钛、锆、钇在吐鲁番地区土壤中的分布及应用

本文根据新疆吐鲁番地区八种母质发育的土壤中Ti、Zr、Y的X射线荧光法分析数据,对这三种元素在土壤中的分布以及用它们之间的比值来判断该地区土壤剖面各层次的母质来源是否相同等问题进行初步探讨。结果表明,不同母质发育的土壤中元素含量有一定差异,而在大多数母质发育的土壤的表、底土间元素含量无明显差异;该地区土壤中zr/Y比和Ti/Zr比可用来判断土壤剖面不同层次的母质来源,两个结果较为一致,对于各层次间元素对比值较接近的剖面,认为是同一母质来源。     

喀斯特地区黄壤和石灰土剖面化学组成变化与风化成土过程

对西南喀斯特地区典型黄壤和石灰土剖面土壤主量和微量元素组成变化特征进行了研究,提供了有关岩石风化和土壤形成过程的信息。所研究的土壤相对于上地壳普遍富集P和Mn,而亏损Na、K、Ca、Mg元素。与黄壤相比,石灰土具有较高含量的K、Rb和较低含量的Sr元素,同时具有较高Th/Ta,Rb/Sr比值和CIA的特征,指示两类土壤成土母质的差别和石灰土较强的风化程度。不同地区同种类型土壤以及同一地区不同类型土壤的化学组成具有显著差别,反映了不同区域和不同类型土壤在成土母质、风化成土过程和程度上的差异。