黄河下游水体悬浮颗粒物中金属元素的地球化学行为

为调查黄河下游颗粒物的风化状况以及重金属变化规律及其污染程度,于2009年6~7月调水调沙期间(每日)及2010年4月至2011年11月(每月中旬)对垦利浮桥水体颗粒物进行采样调查.样品经消解后采用ICP-AES测定其中Al、Na、K、Ca、Fe、Mn、Cu、Zn、Cr、Ni、V的含量.采用化学风化指数(CIA)来衡量硅酸盐的化学风化程度,结果表明,黄河流域颗粒物化学风化程度为中等,近30年来颗粒物化学风化程度没有明显变化.黄河下游颗粒物中重金属(Cu、Zn、Cr、Ni、V)浓度呈现出冬季高夏季低的变化规律,调水调沙期间重金属浓度降低后期略有回升,这一变化规律主要是受泥沙的稀释及颗粒物粒径等因素影响.重金属富集因子(EF)的计算表明,黄河下游Zn具有中等程度的污染,其他元素无明显污染.提取3个因子对黄河下游颗粒物的化学组成因素进行分析,颗粒物主要受风化的影响,同时也受径流量以及人类活动的影响.     

春、夏季长江口及其邻近海域溶解N2O的分布和海-气交换通量

分别于2012年3月和7月对长江口及其邻近海域进行了调查,对水体中溶解氧化亚氮(N2O)的分布及海-气交换通量进行了研究.结果表明,春季长江口及其邻近海域表层海水中溶解N2O浓度范围为9.34~49.08 nmol·L-1,平均值为(13.27±6.40)nmol·L-1.夏季表层溶解N2O浓度范围为7.27~27.81 nmol·L-1、平均值为(10.62±5.03)nmol·L-1.两航次表、底层海水中溶解N2O浓度相差不大.长江口溶解N2O浓度由近岸向外海逐渐降低,受陆源输入影响显著.溶解N2O浓度高值出现在长江口最大浑浊带附近,这主要是由于水体中较高的硝化速率造成的.温度是影响N2O分布的另一个重要因素,对溶解N2O浓度有双重作用.春季和夏季表层海水中N2O饱和度范围分别为86.9%~351.3%和111.7%~396.0%,平均值分别为(111.5±41.4)%和(155.9±68.4)%,大部分站位处于过饱和状态.利用LM86、W92和RC01公式分别计算了长江口及其邻近海域N2O的海-气交换通量,春季分别为(3.2±10.9)、(5.5±19.3)和(12.2±52.3)μmol·(m2·d)-1,夏季分别为(7.3±12.4)、(12.7±20.4)和(20.4±35.9)μmol·(m2·d)-1,初步估算出长江口及其邻近海域的年平均释放量分别为0.6×10-2Tg·a-1(LM86)、1.1×10-2Tg·a-1(W92)、2.0×10-2Tg·a-1(RC01).长江口及其邻近海域虽然只占全球海洋总面积的0.02%,但其释放的N2O占全球海洋释放量的0.06%,表明长江口及其邻近海域是产生和释放N2O的活跃区域.     

桑沟湾养殖区铝的分布及季节变化

根据2006年4月、7月、11月和2007年1月对桑沟湾进行的调查,分析了溶解态Al和颗粒态Al的分布及季节变化。结果表明,桑沟湾溶解态Al的分布呈现出明显的季节变化,夏季最高,浓度为(64.1±45.1)nmol/L,春秋季次之,浓度分别为(60.8±29.1)nmol/L和(60.3±15.5)nmol/L,冬季最低,浓度为(31.2±9.6)nmol/L。因悬浮颗粒物的类型不同,春季和冬季颗粒物中Al的含量较高,夏季和秋季含量较低;颗粒物中可交换态Al所占的比例为春季和夏季比较高,夏季醋酸提态所占的比例可高达(2.19±0.88)%,颗粒物中Al主要以残渣态存在。讨论了颗粒物对溶解态Al分布的影响并计算了Al在颗粒物表面的分配系数及其在海水中的存留时间,Al的界面分配系数Kd的范围为0.24×105～1.3×106mL/g,平均值为(3.6×105±2.6×105)mL/g,其中SPM的范围为8.0～60.6 mg/L。根据箱式模型初步估算了桑沟湾溶解态Al的存留时间约为(36±17)d,进一步认识了Al的生物地球化学行为。     

二次富集气相色谱法测定环境中的痕量磷化氢

本文研究了富集柱类型、富集温度和色谱操作条件等因素对二次富集气相色谱法测定环境中痕量PH3的影响,并将其应用于青岛大气和东海陆架沉积物中PH3的测定,取得了较为满意的结果.该方法具有操作简单、灵敏度高、分析速度快、干扰少等优点,其检测限为0.02 pg、精密度2.0%、线性范围为0.56 pg～5.6 ng.用此方法测定了冬季东海大陆架表层沉积物中PH3含量为(0.51～23.10)×10-9,其分布明显受到人类活动的影响,研究结果还表明东海沉积物中的PH3是海洋中磷的潜在来源之一;青岛崂山大气中PH3日变化趋势说明大气中PH3明显受光照的影响.     

春季东海营养盐跨陆架输运通量的初步估算

利用2011年5月的调查资料,分析了春季东海营养盐分布特征。受长江冲淡水影响,表层长江口附近营养盐浓度较高; 外海受黑潮表层水的影响营养盐浓度较低。计算并分析了跨200 m等深线的营养盐输运通量,结果表明黑潮在台湾东北部和九州岛西南部入侵陆架并将营养盐输运到陆架上,中段(26°N~29°N)则是营养盐向外输运。春季黑潮跨过200 m等深线向东海陆架的体积输运净通量为0.44 Sv,DIN、PO₄-P、SiO₃-Si通量分别为8.93 kmol/s、0.46 kmol/s、8.22 kmol/s。春季通过台湾海峡的营养盐DIN、PO₄-P、SiO₃-Si通量分别为6.65 kmol/s、0.41 kmol/s、6.52 kmol/s。表明春季台湾暖流对东海陆架海域营养盐的贡献与黑潮的贡献相当。     

桑沟湾溶解态铁的分布、季节变化及影响因素

采用催化动力学分光光度法对2011年4月、8月、10月和2012年1月桑沟湾溶解态铁（dissolved iron,DFe）的含量进行了测定。结果表明,桑沟湾4个季节DFe的平均值分别为3.8 ±0.7 nmol/L、3.3 ±1.8 nmol/L、2.6 ±1.0 nmol/L、1.8 ±0.6 nmol/L,存在明显的季节变化（t-test,p < 0.05,n=19）。桑沟湾DFe的平面分布主要呈现出河口和近岸浓度较高,随离岸距离的增加浓度逐渐降低的变化趋势。通过对桑沟湾周边河流、地下水DFe含量的分析及箱式模型的计算,结果表明桑沟湾海域DFe的主要来源包括河流、地下水的输入和大气沉降等;而其主要的汇为向黄海的输出以及养殖生物的吸收利用。DFe在桑沟湾的存留时间与大洋相比明显降低,可能与特殊的水文环境与养殖生物的吸收利用有关。     

胶州湾潮滩沉积物-水界面交换对海湾营养盐的影响

2004年9月在胶州湾红石崖(HSY)和河套(HT)潮滩进行了沉积物-海水界面的营养盐交换通量培养实验,结果表明:DIN 在胶州湾沉积物-海水界面的交换以NH4-N的扩散为主,交换方向是由上覆水向沉积物迁移,NO3-N 的扩散方向与NH4-N的相反;SiO3-Si的交换和PO4-P的相似在潮滩各站位均是由上覆水向沉积物的方向迁移,表明潮滩沉积物是水体中营养盐的汇.NO2-N、NH4-N、PO4-P、SiO3-Si在沉积物-海水界面的交换通量为净吸收,分别为河流输入通量的25、7、9、2倍.但NO3-N的交换是由沉积物向海水方向,通量仅为河流输入通量的20%.潮滩沉积物-海水界面受到大量底栖动物的生理活动及其它作用的影响,因此营养盐培养实验得到的通量与利用间隙水浓度梯度法估算的结果存在明显差异.     

浙闽沿岸海域总溶解态无机锑的分布及影响因素研究

作为一种具有潜在致癌性的有毒稀有元素,锑已经广泛地存在于水体中并显现出较为严重的环境问题,引起科学界的广泛关注.利用氢化物发生原子荧光光谱法测定2008年5月浙闽沿岸海域水样中总溶解态无机锑(TDISb)的含量.结果表明,浙闽沿岸海域表、底层TDISb浓度的变化范围分别是0.68~5.64 nmol·L-1和0.71~5.25 nmol·L-1,平均含量分别为2.25、1.79 nmol·L-1,低于我国地表水环境质量标准和世界卫生组织规定的饮用水水质标准(约41.08 nmol·L-1).总溶解态无机锑表现出由沿岸向中央海区递减、表层高于底层的分布特征.影响浙闽沿岸海域溶解态无机锑分布的主要因素有水团混合,生物活动及悬浮颗粒物吸附解吸过程等.     

调水调沙对黄河口颗粒态金属分布的影响

于2009年6~7月黄河调水调沙前、中、后期对黄河口水体悬浮颗粒物进行采样调查,采用ICP-AES测定Al、Fe、Mn、Cr、Cu、Ni、V、Zn的含量,探讨调水调沙对颗粒态重金属分布的影响,初步分析了调水调沙前、中、后期黄河口颗粒态重金属的污染状况.结果表明,调水调沙期间颗粒态重金属的浓度升高,河口区颗粒态重金属的浓度随盐度的升高而降低.以Al为校正因子归一化消除颗粒粒径影响后,重金属的分布差异变小,表明粒径是影响重金属浓度变化的重要因素.富集因子计算结果显示,黄河口Cu、Zn相对富集,且调水调沙后其污染程度加重.在影响颗粒态重金属组成的因素中,颗粒物来源占主导地位,同时受人为活动的影响.     

桑沟湾溶解态无机砷的分布、季节变化及影响因素

作为一种化学形态有变的有毒类金属元素,砷在水环境中的生物地球化学行为被越来越多的学者所重视.利用氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)对2011年4月、8月、10月和2012年1月航次桑沟湾总溶解态无机砷(TDIAs,[TDIAs]=[As5+]+[As3+])和亚砷酸盐(As3+)的含量进行了测定.结果表明,4个航次中TDIAs的浓度范围分别为3.4~12.4、8.9~16.9、14.7~21.3和13.8~21.9 nmol·L-1,As3+的浓度范围分别为0.3~2.1、0.4~3.8、1.8~4.0和0.3~2.9 nmol·L-1.春、夏季桑沟湾TDIAs的浓度低于秋、冬季,高值出现在湾口和河口区.春、冬季As3+的含量低于夏、秋季,As3+与TDIAs的比值在夏季达到最大值.桑沟湾TDIAs平均浓度为13.9 nmol·L-1±4.7 nmol·L-1,低于美国环境保护署水质标准.根据我国地表水环境质量标准,桑沟湾属于一级水质,这表明桑沟湾未受到明显的人为污染.桑沟湾春、夏季TDIAs的浓度低于与之相邻的爱莲湾和俚岛湾,水文环境和陆源输入的差异是造成这种现象的主要原因.影响桑沟湾TDIAs分布的主要因素包括河流的输入、与黄海的交换以及生物活动的清除,其中养殖活动的影响尤为显著.养殖生物对砷的富集作用可能会带来潜在的生态危机和食品安全问题,需要相关部门加以重视,确保桑沟湾养殖产业的平衡发展.