海洋沉积物的环境磁学研究简述

环境磁学是一门介于地球科学、环境科学和磁学之间的边缘学科,可提供大量有关区域或全球环境变化及人类活动对环境影响等的重要信息.海洋沉积物是当前环境磁学研究的主要领域之一.根据最近20多a的研究成果,本文简述了海洋沉积物中的磁性矿物和磁学性质及其古环境意义等方面所取得的进展.     

兰州市街道尘埃磁学特征及其环境意义

兰州市是全球大气污染最为严重的城市之一,为城市颗粒物污染研究的理想场所.分析了兰州市街道尘埃样品的磁学参数(包括磁化率、无磁滞磁化率、等温剩磁、磁滞回线和热磁曲线)变化特征.结果表明,兰州市街道尘埃中磁性矿物含量较高,主要磁性矿物是铁磁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,并伴有少量顺磁性矿物;磁性矿物粒度主要是准单畴（PSD）;市区污染春季较夏季严重,春季高频率的强沙尘暴可能带来了更多的磁性矿物;兰州市污染物的沉积和分布在很大程度上受到气象条件和地形地貌格局的影响,市区每个盆地东端高于其它地区;兰州市污染以人为活动产物为主,人为活动贡献约为81.9%,其中包含交通约22.6%的贡献,自然降尘贡献约为18.1%;特殊的地形和气象条件,使得兰州市区的大气环境容量比平原城市的环境容量小得多,进而导致严重的大气污染.     

城市表土磁学特征对污染源的指示

分析徐州市城市表层土壤样品的磁学参数(磁化率、频率磁化率、饱和等温剩磁、非磁滞剩磁磁化率、热磁曲线和磁滞回线)变化特征,结果表明,徐州城市表土主要由单畴(SD)和多畴(MD)的亚铁磁性矿物控制,但也存在一定量的赤铁矿。人类活动导致徐州城市表土磁化率显著增加,交通区、居民区、绿地区的平均磁化率分别为:273.06×10~(-8)、111.02×10~(-8)和65.24×10~(-8)m~3/kg。交通运输是市中心交通区和居民区表土磁化率增加的主要来源,工业区附近道路表土中磁性矿物浓度大于远离工业区的交通道路和居民区,绿地区磁性矿物浓度较低。     

呼和浩特市大气降尘磁学特征及其环境意义

应用环境磁学方法研究了呼和浩特市及其对照点大气降尘样品的环境磁学特征,同时与西北地区两大典型污染城市—乌鲁木齐、兰州进行对比,探讨了环境磁学在大气污染监测和来源解析方面的应用.结果表明,两地样品磁学特征均受磁铁矿控制,磁性矿物为假单畴和多畴颗粒;与对照点相比,呼和浩特样品磁性矿物的含量较高,颗粒较细.通过降尘污染的季节变化对比可知,呼和浩特大气污染受到自然因素和人类活动的共同影响.相对于磁化率(χlf)而言,饱和等温剩磁(SIRM)能更好地反映呼和浩特大气污染状况,可作为大气降尘磁性特征的有效指示器.与乌鲁木齐和兰州相比,呼和浩特逆温强度较大,但大气污染程度相对较低,暗示人类活动对大气污染起到主导作用.     

环境磁学在城市污染研究中的应用

环境磁学是一门介于地学、磁学和环境科学之间的新兴边缘学科。在简要阐述环境磁学原理的基础上，集中介绍其在城市污染研究中的主要应用，包括环境污染指示、重金属污染监测、大气污染颗粒物来源及污染历史研究等。     

环境磁学在环境科学中的应用研究

综述了环境磁学发展进程中与环境问题的相互联系，以及磁学在气候、土壤、湖泊、生物和环境污染领域的广泛应用。分析了环境磁学进一步发展的研究方向。指出环境磁学以解决环境问题为主要目标。环境磁学方法所具有的样品用量少，灵敏度高，简便快速，非破坏性，费用低等特点，为研究环境问题提供了新途径和新方法。随着人类对环境问题的不断重视，利用环境磁学来追踪污染物的起源以及土壤，湖泊沉积物等物源将是环境磁学服务社会的重要内容。     

西北干旱区黄河沿岸典型工业带表土磁性特征及其环境意义

对西北干旱区黄河沿岸典型工业带中两个工业城市乌海和石嘴山表土样品进行了系统的环境磁学参数的测量,分析了表土磁性矿物的含量、种类、颗粒大小,并对其环境指示意义进行研究.结果表明,表土的磁性矿物以假单畴-多畴磁铁矿为主.磁性矿物的浓度和颗粒大小在不同功能区表现出一定的差异,工业区表土磁性矿物的浓度最高,颗粒最粗,农业区次之,原煤区浓度最低,颗粒最细.环境磁学监测手段对于因化石燃料燃烧而造成的污染指示较为敏感,而对未经燃烧原料的污染指示作用并不显著.χlf、SIRM、SOFT是指示城市土壤污染状况的有效指标,环境磁学方法是监测和评价城市土壤污染状况的一种重要手段.     

福州市公园灰尘磁学特征及其环境意义

以福州市公园灰尘为研究对象,对其进行了磁学参数特征研究,结果表明,福州市公园灰尘χ、χfd%、SIRM、S-ratio、SIRM/χ平均值分别为269.80×10-8m3/kg、0.73、6175.07×10-5(A?m2)/kg、0.91、30.82A/m.综合分析发现,福州市公园灰尘磁性矿物含量较高,部分样品的主要磁性矿物为铁磁性矿物,部分样品为反铁磁性矿物,且Day图反映了其磁性矿物粒径主要以单畴(SD)和假单畴(PSD)为主,这些均受控于交通、城市建设等人类活动的干扰、由西向东倾斜的地形条件和夏季台风的滞留效应的影响;福州市二环内外受不同的城市化过程中人类活动、土地利用格局、季风等影响,其磁学参数特征所表征的环境意义不同;福州市公园灰尘磁学特征(χ、χfd%、IRM及其组合参数、磁滞回线)可以作为福州市城市污染物监测的一种重要的替代指标.     

西北地区河谷城市大气降尘环境磁学特征及其环境意义

应用环境磁学方法对西北地区重点污染城市兰州和清洁对照点黄花滩两地大气降尘的磁学特征进行对比研究,分析了大气降尘磁性矿物含量、类型和颗粒大小等磁学性质及其对城市大气污染的指示意义.结果表明,兰州市大气污染较为严重,大气降尘中磁性矿物含量明显高于黄花滩,且呈现冬季明显高于其他季节的变化趋势.两地降尘样品磁学特征均受磁铁矿控...     

西北干旱区农田土壤磁性特征及其环境意义

为探究环境磁学方法在西北干旱区农田土壤污染监测中的可行性,以典型绿洲农业区张掖市(临泽县、甘州区、民乐县和山丹县)为研究区域,采集农田土壤样品102份并对其进行系统的环境磁学分析.结果表明,张掖市农田土壤磁性特征以亚铁磁性的磁铁矿为主导,磁晶颗粒主要为粗粒假单畴(PSD)和多畴(MD),颗粒等效粒径介于0.2~1μm之间;样品磁化率(χlf)变化范围为22.27×10~(-8)~188.36×10~(-8)m~3·kg~(-1),平均值为63.85×10~(-8)m~3·kg~(-1),磁性矿物含量总体较少但空间变化较大;磁参数空间分布表明,磁性矿物含量在甘州区、民乐县和山丹县高于临泽县,并在甘州区的中部、民乐县的西南边和山丹县的西边呈现相对高值;甘州区中部的磁性高值主要受控于工业生产等人类活动,民乐县西南边和山丹县西边的磁性高值主要与较强的自然成土作用有关.综合多种磁学参数的系统分析能够有效区分和划定农田土壤人为污染范围,为农田土壤污染防治工作提供依据.     

兰州城市土壤磁性特征及其对环境污染的指示

对兰州市城区117个表土样品和11个土壤剖面的磁学特征进行系统分析,结果表明:兰州市表土磁化率平均值为219.23×10-8m3/kg,低矫顽力的亚铁磁性矿物为主要载磁矿物.磁铁矿的高值主要集中在以下4个区域:(1)以兰州铝厂、西固火电厂为中心的工业区域;(2)以水上公园为中心的区域;(3)西北物资市场-西站-小西湖-西关-城关大桥沿线的狭长条带状区域;(4)以雁儿湾和兰东建材市场、皮革厂为中心的区域.对不同功能区而言,西固区和城关区磁性矿物浓度最高,安宁区磁性矿物浓度最低.土壤剖面结果显示,上部20cm,clf和SIRM显著升高;20cm以下,clf和SIRM稳定且较低,说明兰州市土壤污染的纵向迁移深度在20cm以内.兰州市表土、街道尘埃、大气降尘和河道沉积物相对无污染样品而言,都具有磁性矿物类型单一,以磁铁矿为主导的特征;并且都随着磁化率的升高,出现百分频率磁化率降低的趋势,显示出与无污染样品不同的特性.因此,运用环境磁学方法在城市环境下开展大规模、高分辨率的污染研究,可以快速、便捷、有效的提供污染分布信息.     

浙江湖州市青铜桥ZK01孔第四系沉积物磁性特征和古环境意义

通过对湖州市青铜桥ZK01孔第四系沉积物系统磁性参数测量及分析研究，发现根据磁参数的比值对沉积物中磁性矿物颗粒大小和成分的分析结果，与根据磁化率（k）、饱和等温剩磁（SIRM）、饱和剩磁矫顽力{（Bo）cr}的分析获得的结果两者有较好的一致性。ZK01孔以24．7m为界，上部磁性矿物浓度高、磁性矿物成分单一，磁性颗粒粒度变化不大；下部磁性矿物浓度低（底部除外），磁性矿物成分和磁性颗粒粒度变化大，沉积物中有多相磁性矿物的存在，并含有超顺磁晶粒混合物。ZK01孔剖面跨越了布容一松山极性带界线，在布容正向极性期，存在2个次级极性倒转事件。剖面可分出五个明显不同的磁性地层段，可能分别对应于不同时期的古气候条件。为进一步查清研究地区第四系地层结构、地层的划分和对比具重要意义。     

福州河道表层沉积物磁学特征及其环境意义

利用沉积物的磁学特征提取环境信息,进行污染评价是环境磁学的研究领域之一,本文对福州河道表层沉积物50个样品进行环境磁学和重金属元素分析,探讨福州河道沉积物磁学特征及其环境意义。结果表明:福州河道表层沉积物以亚铁磁性矿物为主,也含有一定的反铁磁性矿物,磁性矿物颗粒较粗,以多畴和假单畴颗粒为主;重金属与磁学参数相关性分析发现污染轻的沉积物重金属与χ、SIRM相关性较差,与χ_(ARM)、χ_(ARM)/χ、SIRM/χ相关性较好,污染重的沉积物重金属与χ、SIRM相关性较好,与χ_(ARM)、χ_(ARM)/χ、SIRM/χ相关性较差,表明沉积物在清洁状态下重金属易于与细颗粒磁性矿物共存,在重金属含量达到一定阈值时与磁化率相关性较好,与磁畴参数相关性则出现紊乱。因而,磁化率能够明确指示接近中度以及中度以上的重金属污染状况,而对相对较轻的污染状况指示不灵敏。     

金华市义乌江沉积物磁性特征与重金属污染

对浙江省金华市义乌江采集的边滩沉积物柱样,进行了系统的环境磁学、粒度、地球化学分析,以探讨环境磁学方法诊断河流沉积物重金属污染的可行性.结果表明,柱样磁性特征由亚铁磁性矿物主导,其垂向变化受到粒度和早期成岩作用的一定影响.柱样中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb含量及其富集因子除底部外,自下而上呈增加趋势,指示了柱样上部存在人为来源的重金属污染.柱样沉积物磁性特征与重金属含量及其富集因子的垂向变化存在相似性,其中磁化率(χ)、频率磁化率(χfd%)和硬剩磁(HIRM)与Cr、Cu、Zn、Cd、Pb的含量具有显著的正相关关系,反映了磁性矿物与重金属具有相同的来源,或者细颗粒磁性矿物对重金属的吸附作用.上述结果表明,磁学方法可用于指示义乌江的重金属污染.但由于义乌江属于开放性的河流环境系统,磁性特征变化受多重因素影响,增加了利用磁学手段定量诊断重金属污染的复杂性.     

福建省胃癌高发区环境地质、地球化学特征分析

采用多元统计方法,从福建省14个市、县的52个乡、镇、市区调查结果表明,胃癌死亡率以40/10万为界,分为胃癌高发区和中低发区,两者间地理分布差异明显。胃癌高发区位于中部沿海平原,地质背景以第四纪海积层为主,四周为中生代酸性－中酸性火山岩及花岗岩类侵入体。区内断裂构造发育。环境地球化学以缺乏铁、钴、镍、钒与异常富集的汞、金、钡为特征,其中,铁、钴的协同抑制胃癌高发区有明显的作用,金、汞协同诱发胃癌的作用值得进一步研究。