运用冰碛岩示踪物源区和地壳成分的尝试──兼论影响沉积物微量元素成分的因素:怀俄明古元古代Libby溪群研究启示

为查明粒度和分选作用对沉积物REE配分的影响．Crichton等（1993）对比了怀俄明州东南部年龄为2.0Ga的Libby溪群的石英岩、泥质岩和冰碛岩的成分，发现它们的REE型式相似（LREE富集，负Eu异常），相互间的成分差异大多可用石英的稀释作用解释。除少数元素（Ca、Sr、Ni和Cr）之外，Libby溪群和休伦超群Gowganda组冰碛岩的基质化学成分（包括REE）与新太古代上陆壳平均成分吻合较好，因此冰碛岩的主元素和微量元素都可反映上地壳平均成分。Libby溪群上部沉积物Eu异常程度增强．指示物源区Eu亏损程度增强和花岗岩突然增加，反映晚期有构造抬升。源区岩石可能是由玄武岩、花岗岩、TTG（英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩）所构成的混合模式。Libby这群下部的物源以TTG和玄武岩为主，上部物源以花岗岩为主。冰碛物的发育，Ca、Na、Sr和CIW（古风化指数）的变化等表明，随沉积时间的变新，古气候从相当寒冷，经温暖，变为最后的温热。铬云母石英岩的单矿物微量元素配分表明，铬云母含有全岩的绝大部分Th、U、REE、Sc、Co、Ni，并控制了全岩的REE配分型式。锆石含绝大部分Zr、Hf，其HREE含量在泥质岩中不足5％，在石英岩中不足20％。除锆、铪外，Libby溪群沉积物的多数微量元素主要集中在原始沉积可能为粘土矿?     

石英ESR法在黄河现代沉积物物源示踪研究中的可行性分析

石英ESR信号示踪法作为一种新的物源示踪方法,已经被较好地应用于东亚地质历史时期风尘堆积物和现代沙尘沉降物的物源示踪研究中。首先简要回顾了石英ESR信号示踪法的研究现状,进一步基于石英ESR信号示踪法的母岩年代和结晶度原理,探讨该方法对黄河沉积物物源示踪的可行性及应用前景。     

碎屑沉积物地球化学:物源属性、构造环境和影响因素

碎屑沉积物记录着有关源岩性质和构造演化等诸多重要的信息,对于沉积盆地分析和理解区域构造演化都有重要的指示意义。近年来碎屑沉积物地球化学的研究有了很大进展,尤其是同位素年代学在沉积物地球化学中的应用,如造山带前陆盆地、山间盆地沉积物的同位素年代学的研究可以有效地反演造山带隆升-剥蚀作用与盆地沉降之间的联系,为地壳演化和造山带隆升等地质过程提供了重要的地球化学证据。文章结合近几年来的研究实例,综述了沉积物地球化学方法在物源示踪和源区构造背景判别研究的一些进展。考虑到碎屑沉积物地球化学组成是源岩、风化作用、沉积循环、成岩作用和分选作用等综合作用的结果,我们对其中的主要影响因素进行了分析,指出了当前广泛应用的物源和构造背景判别图解需要注意的一些问题。     

石英ESR法在河流沉积物源示踪中的探讨及应用

使用石英ESR法示踪河流沉积物源是一种新方法和新理论的探索。本文从拟解决的科学问题出发,在着重分析石英ESR信号强度和CI值物源示踪理论基础之上,讨论了该方法在亚洲现代沙尘沉降物源示踪和地质历史时期风尘堆积物源示踪研究中的有效性,结合ESR测年可覆盖整个第四纪时期的特性,认为石英ESR法不仅可以为物源示踪提供良好的年代框架约束,而且还可以较好的反映地质历史时期沉积物质来源在不同时空尺度上的变化特征。随后,通过对指导思想、研究思路以及长江流域不同河段和主要支流的地质地貌背景、岩石类型分布、水系组合特征以及"源-汇"系统之间物质剥蚀-堆积过程的可通达性等方面的综合论述与分析,讨论了石英ESR法在河流沉积物源示踪上的有效性及其在研究长江流域水系发育历史和沉积演化过程中的可行性。     

海河河口表层沉积物中PCBs和OCPs的源解析

采集海河河口表层沉积物样品,测定了其中12种多氯联苯(PCBs)和20种有机氯农药(OCPs)的浓度,运用主成分分析-多元线性回归法(PCA-MLR)解析该区域沉积物中PCBs和OCPs的来源,并定量计算了各污染源的贡献量.结果表明,海河沉积物中PCBs的特征源为非故意产生和大气输送2类,基于多元线性回归法的贡献率分别为55%和45%,对PCBs总量的贡献量均值为6.94,9.42ng/g;OCPs的特征源为历史残留和新的输入2类,贡献率分别为13%和87%,对OCPs总量的贡献量均值为21.18,171.97ng/g.海河河口沉积物中POPs的源贡献与该区域的工业生产有关,改善工业结构和妥善处理历史遗留的生产废物是控制海河河口沉积物中POPs的有效途径.     

工艺过程源和溶剂使用源挥发性有机物排放成分谱研究进展

工艺过程源和溶剂使用源是我国大气挥发性有机物(VOCs)最主要的工业来源,近年来源成分谱的研究逐步受到重视.本文总结梳理了2000年以来国内外有关工艺过程源和溶剂使用源排放VOCs特征的相关研究,对比分析了不同研究结果的差异,结合不同研究的对象和方法,探讨了影响溶剂使用和工艺过程源排放成分谱研究的主要影响因素.结果表明,工艺过程源下分的32个三级子类(参照国家《大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南》源分类方法)中,有相关研究报道的包括八类;溶剂使用源下分的10个三级子类中,有相关研究报道的包括四类.总体而言,细化的行业研究种类比较少,不同行业排放VOCs组成差异大,可比性较差.污染源采集测试方法对同一行业源排放成分谱研究结果有较大影响.此外,成分谱中VOCs物质名录的不统一也不利于不同研究结果的比较;含氧VOCs是上述两类污染源排放的重要组分,需要纳入测量范围.未来,有必要建立开放交互式的工艺过程源和溶剂使用源排放VOCs成分谱库平台,鼓励并形成不同研究结果的共享及录入机制;并建立相关研究成果数据入库规范,包括研究的对象、方法、地区、时段以及样本量等详细信息,以便开展不同VOCs源成分谱不确定性评判.     

我国典型燃煤源和工业过程源排放PM2.5成分谱特征

鉴于我国本地化源谱（源成分谱）数量不足的现状,采用稀释通道系统对燃煤源和工业过程源进行采样,建立了4类燃煤锅炉（链条炉、流化床、往复炉和煤粉炉）和6类工业过程源（炼铁、铝焙烧、铝煅烧、砖瓦炉、水泥窑头和窑尾）的PM_2.5成分谱,并对源谱特征进行研究.结果表明:① 不同源谱组分特征差异明显.水泥窑炉排放的PM_2.5中,w（Ca）、w（Si）、w（OC）、w（SO₄2-）较高,分别为8.51%~14.18%、5.69%~11.80%、3.47%~15.56%、8.67%~16.85%;燃煤锅炉中Al（4.50%~8.67%,质量分数,余同）、OC（6.44%~15.33%）、SO₄2-（9.85%~22.87%）组分贡献较大;炼铁和铝冶炼工艺源谱中主导化学组分分别为Fe（8.57%~9.88%）和Al（11.81%~16.58%）;砖瓦炉颗粒物源谱中主要组分为SO₄2-、NH₄+、Si等.② 不同污染源PM_2.5成分谱的分歧系数结果显示,流化床和煤粉炉、水泥窑头和窑尾源谱较为相似,其分歧系数分别为0.26和0.28,其余源谱间均存在一定差异.进一步计算组分差异权重（R/U）发现,往复炉源谱中组分Zn、Sn与其他3类锅炉有明显不同.流化床/煤粉炉源谱中的Si、Ni,窑头/窑尾源谱中的K、Mn、OC组分差异显著,可以作为区分相似源谱的标识组分.与其他研究建立的源谱相比,燃煤源谱中w（EC）和w（SO₄2-）偏高.钢铁源谱中w（EC）和w（NH₄+）较其他地区偏高,w（Pb）偏低;工业过程源谱中,w（Cl-）较SPECIATE相关源谱偏低,而w（Ⅴ）和w（Cr）偏高.鉴于颗粒物源谱受到不同燃料种类、燃烧方式和烟气控制设施等影响而存在差异,源谱的准确性和代表性还需进一步测试和验证.      

基于主成分分析的河流沉积物重金属污染评价

采用环境评价领域内的污染负荷指数法、潜在生态危险指数法以及数学统计分析领域内的变异系数法和主成分分析法,对山东省境内的娄山河、墨水河、小清河、沂河等4条代表性河流的沉积物重金属污染水平、生态危害、污染来源及分布进行了评价和分析。对4条河流沉积物中的8种重金属(Cu、As、Pb、Hg、Zn、Cd、Cr、Ni)含量的分析结果表明,娄山河、墨水河沉积物重金属含量较高,综合污染情况较重,污染负荷指数范围达到了75.35~83.2,潜在生态危险指数为中级,小清河、沂河则较好,仅仅轻微污染;针对4条河流进行的污染来源相关性及主成分分析结果表明,其污染来源具有相似性,污染来源主要分为:工业三废、生活垃圾、农药化肥等生产生活活动。总的来说,该文在综合评价山东省流域内的河流污染状况过程中,运用了多种评价方法进行科学评估,为土壤重金属污染评价提供了一种较全面的方法。     

受体模型在湖泊沉积物中PAHs、PFASs和OCPs源解析比较

受体模型是一类主要用于空气污染溯源的源解析方法,在沉积物中的应用研究较少。正定矩阵因子分析模型(positive matrix factorization,PMF)、Unmix模型和主成分分析-多元线性回归模型(principal component analysis-multiple linear regression,PCA-MLR)是3种应用较成熟的大气源解析模型。以江苏省、安徽省的湖泊沉积物为研究对象,分别使用3种模型对采集沉积物样品中不同种类的半挥发性有机污染物多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)、全氟化合物(perfluoroalkyl substances,PFASs)、有机氯农药(organochlorine pesticides,OCPs)进行源解析,并通过对比3种模型结果的来源、贡献和拟合效果,探索模型在沉积物中污染物源解析中的应用。结果表明:不同模型对3类污染物的溯源均呈现出一致的解析结果,并且不同模型计算所得的模拟值与实测值拟合结果良好,在沉积物中污染物源解析得到较好应用。源解析结果表明:研究区沉积物中PAHs的来源主要有3种,分别为交通排放源,煤炭燃烧,天然气、柴油燃烧源;PFASs来源主要有3种,分别是氟化物加工助剂、树脂涂层、金属电镀工业源,纺织、贵金属、涂料工业排放源,纸质食品包装工业源;OCPs来源主要是滴滴涕和六氯环己烷(hexachlorocyclohexane,BHC)的历史残留,以及少量的异狄氏剂醛、氯丹和硫丹的贡献。PMF模型可以根据输入数据的不确定性赋予数据相应的权重。Unmix模型可以筛选出源信息较为明确的物质进入模型中。PCA-MLR模型可以定量的说明聚类分析的结果。应用多种模型进行污染物源解析可以使模型优缺点互补,消除单一模型局限性,更准确地完成沉积物中的污染物源解析。     

基于受体模型和源成分谱的缺失组分反演算法

针对目前在线监测仪器无法监测Al、Si标识组分可能增加源解析结果不确定性的问题,基于正交矩阵因子分解法模型和实测源成分谱反演Al、Si受体数据,提出缺失组分反演-嵌套PMF算法.设置周期性和非周期性模拟实验,利用PMF模型对缺失Al、Si受体数据、含反演Al、Si受体数据和含Al、Si受体数据分别进行源解析评估,并将源解析结果与真实值进行对比分析,验证缺失组分反演-嵌套PMF算法的可靠性.研究结果表明对于周期性扰动模拟实验,缺失Al、Si对解析土壤源、机动车、燃煤源有较大的影响,反演Al、Si能优化源解析结果,降低源解析结果的不确定性.     

二次颗粒物源成分谱的建立在尘源解析中的作用

通过CMB模型计算各类尘源对TSP、PM10的影响时发现,二次颗粒物对尘源解析起到了不容忽视的作用,因此就二次颗粒物源成分谱进行了专门解析研究,并把二次颗粒物解析也纳入到模型中来,从而完善了源解析结果。     

多元统计在渤海表层沉积物中PAHs源解析上的应用

应用聚类分析、主成分分析、多元线性回归等多元统计方法对渤海表层沉积物中PAHs的来源进行分析.结果表明,来源相近的PAHs具有特征相似的成分谱.低环成分可指示石油源,而高环成分则代表燃煤、燃油等燃烧源.渤海表层沉积物中的PAHs呈现石油源和不完全燃烧源的混合特征,后者的贡献更为显著.就各海区表层沉积物而言,辽东锦州湾近岸的大部分站点以低环PAHs占优势,体现石油污染源的影响;其他海区的多数站点以高环PAHs为主,显示化石燃料的不完全燃烧是其主要来源,其中,辽河(双台子河、辽东湾和秦皇岛近岸的PAHs主要来自汽车尾气或燃油,辽东半岛、渤海湾、莱州湾和外海的PAHs主要源于燃煤.     

沉积物-水界面氮的源解析和硝化反硝化

掌握沉积物-水界面氮的循环过程,对有效控制地表水氮污染具有关键的作用.通过采集西湖不同季节的柱状芯样,利用氮、氧同位素技术及稳定同位素源解析模型(stable isotope analysis in R,SIAR)并结合乙炔抑制法研究沉积物-水界面氮的来源及迁移转化.结果表明,硝酸盐(NO_3~-)和氨氮(NH_4~+)在沉积物-水界面均存在浓度梯度,NO_3~-自底层水向间隙水扩散,是为沉积物累积;NH_4~+自间隙水向底层水扩散,是为沉积物释放.西湖底层水硝化作用明显,硝酸盐来源包括生活污水(粪肥)、土壤氮、化肥和降雨,生活污水(粪肥)是主要来源,其在夏季贡献率高达60.8%.间隙水中特别高的δ15N值反映西湖沉积物-水界面存在强烈的反硝化作用.西湖沉积物-水界面硝化速率和反硝化速率的平均值分别为2.85 mmol·(m~2·d)~(-1)和23.51μmol·(m~2·d)~(-1),沉积物-水界面在水体氮素去除过程中作用显著.硝化速率和反硝化速率时空变化显著.温度和溶解氧是影响西湖沉积物-水界面氮迁移转化的主要因素.     

泸沽湖沉积物α纤维素的提取及其稳定碳同位素研究初探

湖泊沉积是环境气候变化的敏感指示器 ,在沉积过程中有机大分子α纤维素不易发生降解 ,其碳链上的C、H、O原子也不会与外界发生交换 ,故沉积物α纤维素的碳同位素能真实地反映原始环境信息。湖泊沉积物中的α纤维素含量少 ,笔者经过反复条件试验 ,得出了从湖泊沉积物提取α纤维素的简便可行的方法。泸沽湖是云贵高原上一半封闭湖泊 ,湖区人为活动干扰较微弱 ,该湖对环境变化敏感。笔者提取了泸沽湖沉积物柱的α纤维素 ,并研究了其碳同位素 ,结果表明 ,α纤维素碳同位素灵敏、精确地反映了该湖一百年来的环境信息 :泸沽湖沉积物有机质以内生为主 ;气候变化趋势为冷—暖—冷—暖。     

环境对沉积物微量元素含量和配分型式的制约

本文提出环境是影响微量元素配分的重要因素，并列举了不同侧面的一系列证据或表现。为查明环境影响沉积物元素成分的机理，引进了先进的软硬酸碱（SHAB）理论；通过严格的逻辑推导，建立了氧化还原模式。作为模式的验证，介绍了华北克拉通南缘的实际研究结果，从而有力地证明了氧化还原模式的科学性和环境影响沉积物化学成分的重要性。与此同时，根据华北克拉通南缘沉积物REE型式的演化，推论2300Ma时发生了全球地质环境的突变。     

达拉布特型碱性花岗岩源岩特征初步探讨──来自稳定同位素和微量元素的证据

根据稳定同位素组成特点和微量元素组成及岩石形成演化的分析，对达拉布特型碱性花岗岩的源岩进行了初步探讨。指出其源岩具有混源特点：同时存在地幔物质和上地壳物质。结合岩石化学组成特点，源岩的化学组成可能与含基性、中基性火山岩的麻粒岩相岩石相似。     

连云港近岸海域表层沉积物中重金属的地球化学特征及其源解析

采用因子分析法对2009年5月采自连云港近岸表层沉积物中的重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As)、常量元素(Al2O3、F2O3、MnO、TiO、CaO)、有机碳和粒度等数据进行了综合分析研究,以此定量判别重金属的来源方式和富集形态.借助于重金属和Al散点图的线性回归分析验证了因子分析获得的结论,结果表明:Cu、...     

PM10可替代源成分谱的建立方法及其应用

对收集到的我国35个城市的PM10有效实测源成分谱进行系统聚类,应用系统聚类和方差分析方法,对源成分谱进行聚类和区域的划分.对聚为一类的各城市源成分谱进行主成分分析,所得主成分得分系数作为权重,加权运算建立可替代源成分谱.利用R、CD以及CMB模型解析所得源贡献值的相对误差,评价所建立的可替代源成分谱的合理性及可行性.得到6种污染源的13个可替代源成分谱,煤烟尘与扬尘各三类,土壤风沙尘、钢铁尘与建筑水泥尘各两类,机动车尾气尘一类.煤烟尘与钢铁尘可以直接进行替代;建筑水泥尘不存在明显区域特征;机动车尾气尘由于数据代表性不足,建议采用实测源成分谱;土壤风沙尘与扬尘的替代标准有待进一步的研究.     

邳州市农业面源污染现状调查和防治对策

通过对邳州市农业面源污染现状进行调查,分析了污染原因,提出了防治对策。     

鄱阳湖沉积物中多环芳烃的时空分布及源解析

对鄱阳湖沉积物中16种多环芳烃（PAHs）含量、时空分布及影响因素进行了研究,并对湖体不同区域的PAHs进行定量源解析.PAHs在沉积物中广泛存在,所有点位表层沉积物中ω （∑₁₆PAHs）范围为203~2 318 μg·kg^-1,其中湖体表层沉积物中PAHs含量高于入湖河流表层沉积物中PAHs含量.鄱阳湖PAHs环数比例大小依次排列为：4环>5环>6环>3环>2环,4环PAHs组成占主导地位,其含量占∑₁₆PAHs的比例高达86.11%.2~3环以及部分4环PAHs包括Flua和Pyr更容易受到SOM的影响,4~6环PAHs更容易受到ORP及重金属等环境因子的影响.在空间分布上,∑₁₆PAHs的较高含量位于湖体邻近都昌县与鄱阳县区域,此区域地形相对封闭,与周围区域水流交换量小,不利于污染物的迁移、转化及降解.在时间分布上,PAHs含量水平的变化与江西省GDP的发展呈现出高度一致性,经济发展和人类活动影响可能是导致PAHs含量水平不断增加的主要原因.鄱阳湖表层沉积物PAHs的主要来源包括石油污染及石油、煤炭和生物质燃烧源,不同区域PAHs来源存在一定的空间差异.本研究可为鄱阳湖表层沉积物中PAHs污染情况提供参考,对鄱阳湖生态环境保护和治理具有重要意义.