启东潮滩沉积物中磁性矿物的重金属污染磁诊断初探

为完善沉积物中重金属污染的环境磁学监测方法,研究沉积物磁性参数与磁性矿物吸附的重金属之间的关系,在启东潮滩设置样点,提取沉积物磁性矿物,测试磁性矿物中的重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量、环境磁学参数及粒度,并做了相应的污染评价。结果表明:启东沉积物中的重金属与磁性矿物中的重金属含量具有一致的行为;根据污染负荷指数法,启东潮滩沉积物重金属总体污染较为严重;启东的磁性矿物以假单畴——较粗的多畴晶粒为主,亚铁磁性矿物主导了样品的磁性特征,其中的超顺磁物质含量较少;χ_(ARM)、χ_(ARM)/χ和χ_(ARM)/SIRM与部分重金属表现出显著相关性,可以作为沉积物重金属含量快速检测的代用指标。     

渭河沉积物的磁学特征及其对降雨量的响应

沉积物中的磁性矿物对气候环境变化敏感响应。渭河WH1617剖面沉积物进行全面系统的磁性特征分析表明,沉积物中的磁性矿物含量相对较低,主要载磁矿物为磁铁矿和磁赤铁矿,同时含有赤铁矿,磁晶粒以多畴为主。非磁滞剩磁磁化率与饱和等温剩磁的比值(χ_(ARM)/SIRM)与降雨量呈现较好的正相关性,进一步分析表明χ_(ARM)/SIRM可作为代用指标用来揭示渭河流域1957～2010年以来的降水量变化。其中,1957～1969年,χ_(ARM)/SIRM值减小,表明磁性矿物粒径变粗,降雨量递减;1969～1985年,χ_(ARM)/SIRM值递增,表明磁性矿物粒径变细,降雨量递增; 1985～1995年,χ_(ARM)/SIRM值减小,磁性矿物粒径变粗,降雨量相对减少; 1995～2010年,χ_(ARM)/SIRM值递增,磁性矿物粒径变细,降雨量波动递增,但增幅不大。通过morlet小波分析表明渭河流域近现代降雨量存在8 a和19 a的主周期变化,χ_(ARM)/SIRM存在8 a和16 a的主周期变化,两者的周期变化特征较为一致,进一步表明χ_(ARM)/SIRM在渭河沉积物中作为降水代用指标的有效性。     

南通市任港河底泥重金属污染的磁学诊断

以江苏省南通市任港河底泥柱样为研究对象,在系统的环境磁学、粒度、重金属及总有机碳含量分析的基础上,探讨了沉积物重金属污染的环境磁学诊断的可行性.结果表明,表层12cm以上样品中重金属Pb、Zn、Cu、Ni含量超出江苏省土壤背景值,剔除粒度影响后,重金属含量"上高下低"的特征仍很明显.该底泥柱样沉积物的磁性特征为亚铁磁性矿物所主导,亚铁磁性矿物含量在表层12cm以上沉积物要高于下部沉积物,其含量在沉积物上部的升高受到污染的影响.磁化率(χ)、饱和等温剩磁(SIRM)和非磁滞剩磁磁化率(χARM)与Pb、Zn、Cu、Ni含量有显著的正相关关系(r≥0.74,p<0.01,n=54),可用于定性评价任港河底泥的重金属污染程度.但因受到磁性矿物的来源和成岩作用等因素影响,表层沉积物亚铁磁性矿物与重金属含量升高不尽一致,利用磁性参数定量诊断重金属含量仍需慎重.     

城市道路绿化带不同植物叶片附尘对大气污染的磁学响应

对上海市金沙江路两侧绿化带内24个常绿植物叶片样品进行了磁性与重金属测试,以探讨城市道路绿化带不同植物叶片附尘对大气污染的磁学响应.结果表明,χ、SIRM值分别在（4～59）×10-8m3.kg-1和（496～6 114）×10-6Am2.kg-1之间变化,S-300 mT在89%～98%之间变动.所有植物样品中χARM/χ〈4,χARM/SIRM〈30×10-5mA-1.磁性参数表明,植物叶片附尘以亚铁磁性矿物为主,磁性矿物颗粒以假单畴（PSD）-多畴（MD）为主.重金属元素Zn、Cu、Pb含量与反映亚铁磁性矿物含量的χ、SIRM、χARM呈显著正相关,可以将磁性参数SIRM作为叶片重金属元素的替代指标.推荐在上海地区广泛种植的广玉兰作为道路植物污染的指示植物。     

上海崇明岛沉积物重金属污染的磁学研究

系统分析了上海崇明岛的8个样点沉积物样品的重金属元素和磁化率、频率磁化率以及饱和等温剩磁等磁参数之间的关系,结果表明:介于轻度污染和偏中度污染的重金属Pb、Cr、Cu、zn元素与磁性矿物特别是亚铁磁性矿物之间在赋存形态、沉积特征上存在一定的联系,因此磁性测量可作为沉积物重金属污染记录信息提取的辅助手段,但不同的磁性参数对重金属的指示程度不同,由于本研究以较粗的多畴亚铁磁性矿物为主,同时质量磁化率(x)、非磁滞剩磁磁化率与饱和等温剩磁的比值(XARM/SIRM)对重金属元素含量变化比较敏感,因而X、XARM/SIRM可作为重金属含量的替代指标.最后在重金属元素和磁性参数相关性的基础上建立了磁诊断线性回归模型.     

兰州市城区河道表层沉积物磁性特征研究

通过系统的环境磁学测定,分析了兰州市城区河道表层沉积物的磁学性质及其对城市污染的指示意义.结果表明,兰州市城区河道表层沉积物样品磁性特征以亚铁磁性矿物的磁铁矿为主导,同时存在少量赤铁矿和针铁矿贡献.根据参数χFD、χARM、χFD/MS和χARM/MS所指示的人为活动排放物对不同河段沉积物的贡献量将兰州市河流分为3类:末端集中型(排洪沟、寺儿沟、鱼儿沟、水磨沟),源头集中型(七里河、烂泥沟),影响较小型(罗锅沟、大沙沟).与有机质测量结果比较发现,兰州市河道沉积物样品有机质含量与超顺磁颗粒及单畴晶粒具有十分显著的正相关关系,说明了细颗粒磁性矿物对有机碳的富集作用,显示了超顺磁颗粒及单畴颗粒含量作为兰州市城区河道表层沉积物有机质含量的代用指标具有良好的指示意义.     

上海崇明岛潮滩重金属的磁学研究

河口潮滩具有独特的环境功能和生态价值，是重金属污染物的一个有效汇库，在河口和近海污染物的迁移转化过程中扮演着十分重要的角色。系统分析了上海崇明岛的表层沉积物中8个样点样品的重金属元素和磁化率（x）、非滞后剩磁（ARM）．非滞后剩磁磁化率（xARM）以及饱和等温剩磁（S／RM）等磁参数之间的关系。结果表明。重金属Pb，Cr、Cu、Zn元素与磁性矿物特别是亚铁磁性矿物之间在赋存形态、沉积特征上存在一定的联系，因此磁性测量可作为沉积物重金属污染记录信息提取的辅助手段，但不同的磁性参数对重金属的指示程度不同。研究得出沉积物中以较粗的多畴亚铁磁性矿物为主，同时x、xARM,／SIRM对重金属元素含量变化比较敏感，因而X、XARM/SIRM可作为重金属含量的替代指标。在重金属元素和磁性参数相关性的基础上，建立了磁诊断线性回归模型。     

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.     

工业区户外儿童游乐场地表灰尘重金属污染的磁学响应

以南京一个工业区为例,采集户外儿童游乐场地表灰尘样品,并对其进行环境磁学测量以及重金属总量和酸可提取态测定,以探究磁学参数对工业区该类环境介质重金属污染的指示作用.结果表明,地表灰尘样品中磁性矿物以亚铁磁性矿物为主,主要以假单畴-多畴颗粒存在;样品低频磁化率和饱和等温剩磁的平均值分别为939.31×10~(-8)m~3·kg~(-1)和16 618.74×10~(-5)A·m~2·kg~(-1),与城市非工业区相比磁性矿物含量较高.地表灰尘样品平均受到中度到高度的重金属污染,部分磁学参数与重金属总量和酸可提取态占比均显著相关,且与总量的相关性较强,其中,Mn、Ni、Cr总量以及污染负荷指数与非磁滞磁化率和饱和等温剩磁的相关性较高(0.69≤r≤0.86,P0.01),并具有一致的空间变化特征,且主成分分析结果表明重金属和磁性矿物均主要来自工业活动.因此,部分磁学参数可作为指示工业区户外儿童游乐场地表灰尘重金属污染状况的有效指标.     

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.