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。     

湖南某铀尾矿库周边土壤外源铀输入机制的研究

选择湖南某铀尾矿库周边的3条土壤剖面S1、S2、S3作为研究对象,通过与区域上背景剖面以及尾矿库中铀尾砂样品的地球化学特征对比,并结合逐级化学提取技术,讨论了土壤中外源铀的输入机制。研究表明:(1)铀尾矿库对周边土壤已产生了铀污染,其中,近源土壤剖面S1、S2遭受了重度铀污染,以单因子指数法表征的污染指数Pi分别为18.98和14.76,随着远离污染源,土壤的铀污染程度呈降低趋势(如远源的剖面S3的Pi=1.35)。(2)作为农业土壤,由于受耕作过程中的人为扰动,外源铀的输入已贯穿了整个剖面。(3)土壤中外源铀的输入,特别是对于遭受了重度铀污染的近源土壤剖面,主要包括两种机制,一是随铀尾砂的机械混入,二是随渗滤液的离子输入,以前者为主。然而,对于土壤中占绝对优势的专性吸附态(Ⅱ)外源铀,主要来自于后者的贡献。随铀尾砂机械混入的铀,其赋存形态在土壤中得到了继承;随渗滤液的离子输入的铀,主要专性吸附在土壤基质上。本研究为有效开展铀尾矿库的治理提供了重要参考依据。