铜锌同位素方法在环境地球化学研究中的应用

近年来,随着多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)逐渐应用,过渡族金属(Cu,Zn和Fe等)同位素测试方法逐渐成熟,测定精度可达0.04‰,使得铜锌铁等同位素地球化学研究成为近年来国际地学研究领域的热点。本文对铜锌同位素的测试方法、分馏机理及其在环境地球化学研究领域的应用进行了较系统综述。     

天津近岸表层沉积物重金属和放射性核素分布特征

对渤海湾天津海域14个表层沉积物样品进行粒度、重金属和核素放射性活度测量,结果显示,沉积物组成以粉砂为主,其粒径在研究区横纵向上分别呈由南至北、由东至西逐渐变粗的分布特征.重金属元素含量为Cu:25.6~35.1mg/kg、Pb:44.1~67.7mg/kg、Zn:60~73.5mg/kg;210Pb活度为13.2~35.3Bq/kg,137Cs活度为0.05~1.28Bq/kg,重金属含量和放射性活度随粒径减小而增大,总体上呈由北至南逐渐增大的分布特征,在中部和南部分别呈由西北至东南和由西至东逐渐增大的分布特征.这主要是因为细颗粒组分对Cu、Pb、Zn、210Pb和137Cs的吸附作用大于粗颗粒组分,因此,其分布受渤海湾水流及其所导致的粒径变化所影响.     

中国主要水系沉积物中重金属分布特征及来源分析

本文简要综述了中国主要水系沉积物中重金属(Cd、As、Zn、Pb、Cu、Hg、Cr)的分布特征,系统讨论了区域城市化进程对水环境的影响,分析了重金属污染特征及其来源,并采用潜在生态风险指数法评价了中国主要水系沉积物中重金属的潜在生态危害系数和危害指数。结果显示,中国主要水系表层沉积物中重金属的复合污染状况评价结果是:Cd>Hg>Pb>As>Zn>Cr>Cu。其中,Cd元素的Eir值介于41.25～1755.00之间,属于轻微到极强生态危害,其中大部分样点属于强至极强生态危害。Hg元素的Eir值介于115.29～470.83之间,属于强到极强生态危害,其中大部分样点属于很强至极强生态危害。地区对比而言,综合污染状况以海河和珠江较为显著,长江污染最轻。就其来源来讲,海河流域和珠江流域污染来源主要为工业污染,长江和黄河主要是流域岩石风化和土壤侵蚀。     

天津地区相对海平面变化最新进展及发展趋势分析

相对海平面上升是一个缓慢、渐进过程,但长期的积累可以使得上升幅度相当可观,从而加剧风暴潮、海岸侵蚀、海水入侵和咸潮等灾害致灾程度。基于验潮位监测和卫星观测结果显示,全球海平面在20世纪中期平均上升1.5~2.0 mm/a,而近30年中国沿海海平面上升速率为2.6~2.7 mm/a,高于全球平均值。渤海湾天津地区由于地面沉降显著,而导致相对海平面大幅度上升。滨海地区地面沉降速率在未来50至100年内可能会稳定在1.0~2.0 cm/a范围,结合目前海平面上升速率2.7 mm/a,总的相对海平面上升速率处于12.7~22.7 mm/a范围。由此估计,到2050年,天津地区相对海平面将比2012年高出48.3~86.3 cm,而到2100年,将比2012年高出111.8~199.8 cm。     

长江口及邻近海域水体主元素和锶同位素地球化学

根据2005年6月对长江口及其邻近海域水体的现场调查,分析探讨了长江口水体主元素、Sr及Sr同位素的组成变化。长江河水的Sr含量和87Sr/86Sr同位素比值分别为1.75μmol/L和0.7105,反映出长江流域以碳酸盐岩风化为主的化学风化特征;河口区主元素与盐度的显著正相关关系显示出它们在河水与海水混合过程中的保守特性;87Sr/86Sr与1/Sr的非线性关系则暗示了长江口水体的Sr不是河水与海水的简单混合,可能伴有其他端元水体的混入。     

氧化石墨烯对水环境中金属离子的吸附作用研究进展

氧化石墨烯是一种具有2D晶型独立片层结构的新型碳纳米材料,其厚度仅为一个碳原子的高度.由于其具有吸附率高、易制得、可生物降解和可回收再利用等特点,近年来在水处理研究中受到越来越多的关注.本文围绕氧化石墨烯的结构和性质,阐述了氧化石墨烯对水环境中金属离子的主要吸附机制,讨论并总结了影响氧化石墨烯吸附能力的主要环境因素,并对氧化石墨烯的应用前景及研究趋势进行了展望.     

铁同位素方法在环境地球化学研究中的应用与进展

由于同位素分析方法的改进和多接收电感耦合等离子体质谱仪的使用,近年来Fe同位素地球化学研究有了很大进展,成为国际地学领域的一个热点研究方向。Fe在自然界广泛存在,分布于各类矿物、岩石、流体和生物体中,并广泛参与成岩成矿作用、热液活动和生命活动过程。自然界中各类无机过程(从高温到低温)、生物及有机过程均能使Fe同位素发生分馏,δ56Fe值约为-1.62‰～+0.91‰。文章系统介绍了Fe同位素研究的最新进展,包括Fe同位素测试方法简介、样品前处理、质谱测定、Fe同位素分馏机理和应用前景展望等,着重对该技术在环境地球化学、生物示踪、古海洋学研究等领域中的应用及前景做了阐述。     

天津河水和地下水主要离子特征及成因分析

文章对天津地区主要河流及地下水体进行了系统研究,通过对其水化学特征的分析,以期探讨其水体组成及成因。研究结果表明:(1)天津地区水体的优势阳离子为Na+,阴离子地表水以Cl-和SO42-占主导,地下水以Cl-和HCO3-为主。地表水随河流流向直至入海水体呈现为由HCO3-Na(Ca)型过渡为Cl(SO4)-Na型直至演化为Cl-Na型;地下水体随径流方向(从北至南),呈现为由HCO3-Ca型向Cl-Na型水演化。水体的离子组成和水化学特征均呈现出显著的水平地带分布特征。(2)蒸发-浓缩和岩石风化是天津地区水化学类型的主导因素,且沿径流方向呈现为岩石风化向蒸发-浓缩机制的转换。(3)影响天津河水水化学成分的基岩主要为硅酸盐岩,地下水主要受碳酸盐岩和硅酸盐岩的影响。此外,海水入侵以及离子交换对水体的水化学组成和特征也有重要作用。     

西安地区大气降水化学组成特征与物源分析

于2007年1月至2008年1月间,系统采集西安市区及咸阳郊区大气降水样品70个,对其主成分进行了分析,以期获得大气降水组成特征及其物质来源信息。研究结果显示,Ca2+是最主要的阳离子,分别占西安和咸阳降水中阳离子总量的77.4%和79.6%,其次是Na+。SO42-是最主要的阴离子,分别占西安和咸阳降水中阴离子总量的83.2%和81.4%,NO3-次之。两地降水中各组分含量年内变化趋势具同步性,均显示冬季远高于夏季的特征,且西安降水中各组分含量均高于咸阳。说明两地降水化学组成具同源性,咸阳大气污染物主要来自西安大气污染物的扩散。海相贡献比例计算结果显示,两地降水中SO42-和Ca2+海相输入比例很小,SO42-主要来自工业生产释放的SO2,而雨水中高浓度的Ca2+和Mg2+则是由于酸性物质对大气颗粒物的强化溶解造成。西安和咸阳雨水SO42-/NO3-值分别为12.89和11.11,属于燃煤型大气污染。     

零价铁活化过硫酸钠去除废水中的砷(Ⅴ)

砷是目前人类发现毒性最强的物质之一,水体砷污染已成为一个亟待解决的全球性环境问题.利用零价铁(zero valent iron,ZVI)活化过硫酸钠(sodium persulfate,PS)产生的硫酸根自由基(SO-4·)对As(Ⅴ)溶液的去除能力远远大于PS或ZVI本身.通过控制PS和ZVI投加量、反应温度、初始pH值、As(Ⅴ)溶液初始浓度,研究各变量对As(Ⅴ)溶液的去除效果和动力学影响.通过X射线光电子能谱分析仪(XPS)和环境扫描电镜(SEM)对反应前后的物质结构进行表征分析.结果表明,当As(Ⅴ)溶液浓度为20~100 mg·L~(-1),As(Ⅴ)溶液的去除率都大于98%,并且反应符合准二级动力学.PS能加速ZVI的腐蚀,进而促进As(Ⅴ)溶液的吸附以及与铁的氧化物/氢氧化物的沉淀和共沉淀,从而达到去除As(Ⅴ)溶液的目的.